浅谈水泥稳定性土基层早期裂缝的成因及改善措施

浅谈水泥稳定性土基层早期裂缝的成因及改善措施简介：水泥稳定性土基层是指粉碎的或原来松散的土(包括各种粗、中、细粒土)，掺如足量的水，经拌和得到的混合经压实和养生后，当其抗压强度符合规定要求时而形成的一种半刚性道路基层。早期裂缝是水泥稳定土基层最常见的病害，一般认为，水泥稳定土基层由刚性碾压成型至养生期内（一般不少于７天）发生的裂缝，称为早期裂缝。关键字：水泥，水泥稳定性，土基层，裂缝的成因，改善措施毕业实习是理论与实践相结合的重要方式，是提高政治思想水平、业务素质和动手能力的重要环节，对培养坚持四项基本原则，有理想、有道德、有文化、有纪律的德才兼备的技能性、应用性人才有着十分重要的意义。通过实习走向社会，接触实务，了解国情、民情，增进群众观念、劳动观念和参与经济建设的自觉性、事业心、责任感；通过深入基层，了解建工统计学原理，可加深理解并巩固所学专业知识，进一步提高认识问题、分析问题、解决问题的能力，为今后走向社会，服务社会做好思想准备和业务准备。我所实习的单位为*******，我具体从事的岗位为：******，主要负责隧道的附属构筑物有防水和排水设施、通风和照明设施、交通信号设施以及应急设施等。通过这次实习，我更加确定了从事这一行的决心，指导师傅曾对我的说：随着时间与经验的积累，你总有一天会成为一块抢手的金子。在以后的工作中，这次实习正是我们所需要的过渡期，在这里学到的技术与经验将对以后的工作起到不可抹灭的作用。通过实习，我对于水泥水泥稳定性土基层早期裂缝产生了浓厚的兴趣，下面就从成因及改善措施两方面，谈一谈我的理解：一、水泥质量稳定性定义与内涵水泥的质量稳定性通常以某项质量指标在一定时期内的标准偏差(变异系数)表示。水泥行业现有标准和法规对水泥质量稳定性的定义、要求仅限于28d抗压强度，目前水泥厂对水泥质量稳定性的检验与控制也仅限于此。对于28d抗压强度的稳定性，JC/T578-1995《评定水泥强度匀质性试验方法》规定了2个指标：①匀质性(Uniformity)：某一时期单一品种水泥28d强度变化的稳定程度。②均匀性(Homogeniety)：某一时期单一编号水泥10个分割样28d强度的均匀程度。GB/Tl2573-2008《水泥取样方法》和JC/T578-1995规定了匀质性、均匀性的取样、检验和计算方法。根据匀质性和均匀性的定义、取样方法可知，匀质性是指一个较长时期(至少一个月)内28d抗压强度的稳定性。均匀性是指一个较短时期(约几个小时，最多几十个小时)内同一个出厂编号的水泥各部分之间28d抗压强度的稳定性。两者的主要区别在于限定稳定性的时间尺度不同。目前水泥行业有关水泥质量稳定性的规定，仅限定了28d抗压强度的匀质性和均匀性，反映了混凝土和水泥行业过去以强度为核心的观念。事实上几乎所有影响混凝土性能的水泥性能都应该具有稳定性的要求，而这些性能中多数与28d抗压强度的相关性是不确定的。换言之，即使能够保证水泥28d抗压强度的稳定性，并不一定能够保证其它质量指标的稳定性。从保证混凝土性能的角度考虑，水泥稳定性应该包含所有与混凝土性能相关的重要质量指标。相应的匀质性和均匀性的定义应该改为：①匀质性：某一时期单一品种水泥某项质量指标变化的稳定程度。②均匀性：某一时期单一编号水泥若干分割样某项质量指标的均匀程度。将JC/T578-1995规定的10个样品改为若干样品的原因在于，均匀性试验是通过对出厂水泥抽样检验估计出厂水泥的方差，抽取l0个样品明显抽样量不足。1992年来，各大城市所建的城市主干道路，都是以水泥稳定土作为基层(水泥掺量一般为5.5%~6%)的沥青混凝土路面，在施工过程中，这种基层养生期满后，经现场检查，均存在一些不规则的表面裂纹和形状大体成长方形的（面积约为30~40㎡）的早期裂缝，若缝宽过大（≥2mm）则沥青混凝土面层（设计厚度一般为6.5mm）易产生反射裂缝，从而影响沥青混凝土道路的外观，使用功能和寿命。因此，正确分析研究水泥稳定土基层产生早期裂缝的原因，以便在市政道路工程建设中，采取必要的措施和手段，减少和改善水泥稳定土基层的早期裂缝，保证工程质量，具有重要的意义。二、混凝土搅拌站对水泥质量稳定性要求的内容混凝土搅拌站是许多水泥厂典型的和主要的顾客，也是对水泥质量稳定性要求较高的顾客。笔者在十余年从事水泥厂质量管理和技术服务工作过程中，曾经就水泥质量稳定性与混凝土搅拌站技术人员有过广泛和深入的交流。据此提出通用水泥质量稳定性的基本要求。这些要求是针对混凝土搅拌站生产常用强度等级、无特殊要求的混凝土。（一）28d抗压强度28d抗压强度一直是水泥质量稳定性的唯一指标，已得到水泥生产和使用双方的广泛认可。目前以标准偏差或变异系数限定的28d抗压强度没有考虑检验误差的影响，而检验误差的影响是不容忽视的。（二）水泥与减水剂相容性水泥与减水剂相容性的较大变化，将直接影响混凝土坍落度的大小。相容性突然变差，混凝土坍落度会明显减小，影响混凝土的施工性能，如果是泵送混凝土则可能导致无法泵送；相容性突然变好，混凝土坍落度会明显增大，可能出现泌水、离析。JC/T1083-2008《水泥与减水剂相容性试验方法》规定以净浆流动性(包括净浆流动度和Marsh筒时间)定量表征水泥与减水剂相容性，并规定了检验方法。水泥的净浆流动性既反映出水泥与减水剂相容性，也反映了水泥自身在减水剂存在条件下的流变性能。（三）保水性水泥的保水性是指净浆或砂浆抵抗水从固-液悬浮体系中逐步分离的能力。水泥的保水性与混凝土的保水性相关。混凝土的泌水包括表面泌水和内部泌水。表面泌水会提高混凝土表面的水胶比，导致混凝土表面强度降低。在连续浇筑的混凝土中，表面泌水还会降低混凝土分次浇筑界面的强度。水由内部迁移到表面的泌水通道，形成硬化混凝土中较大的空隙，降低了混凝土的密实度，成为外部侵蚀介质侵入的通道，降低混凝土的耐久性。内部泌水是指在混凝土粗集料的周围特别是下部形成水的富集区，导致混凝土界面过渡区的各种不利影响加剧，形成结构缺陷。（四）新鲜度新鲜度是与水泥粉磨后的储存时间相关联的一项指标。水泥粉磨后，随着储存时间延长，与减水剂相容性逐渐变好。有人认为其原因是随着储存时间延长，水泥中一些活性较高的组分如C3A、f-CaO，将吸收部分水分发生预水化。水分主要来自石膏的结晶水，还包括少量空气中的水分。笔者推测，新鲜度不同的水泥具有不同的性能，可能还有另外一个原因，即熟料颗粒表面静电荷的作用。多数减水剂属于表面活性剂，减水作用与熟料颗粒表面的静电荷有关。水泥粉磨过程使熟料颗粒内部的价键断裂，主要是Si-O共价键和Ca-O离子键被打断。这些键的断裂，使熟料颗粒表面产生静电荷。随着储存时间延长，静电荷逐渐减少。新鲜度是一个难以定量表征的概念。粗略地可用水泥粉磨后的储存时间描述。应该指出，不同水泥与减水剂相容性随着储存时间延长而改善的程度是不同的。与减水剂相容性差的水泥，随储存时间延长，相容性的改善更加明显。三、水泥稳定不基层早期裂缝成因的定性分析水泥稳定土基层早期裂缝形成的原因较多，但主要是由其本身收缩和养护方法不当而引起的，其产生早期裂缝的原因归纳为材料、约束、方法和环境等因素。（一）水泥稳定土的干缩特性由于水泥稳定土是一种低标号的特殊混凝土，一般其7天的漫水抗压强度≥2.0Mpa，水泥稳定土基层由于不设置伸缩缝，且体大面广，由其本身的干缩特性而引起干裂，它是水泥稳定土基层产生早期裂缝的最主要原因。（二）水泥稳定混合料的含水量若混合料的含水量过大，就辗压成型，基层本身失水干缩而造成开裂。（三）水泥稳定混合料的含泥量若混合料含泥量过大（即塑性指数过大），混合料中的骨料（砂粒）与水泥浆的胶结力会下降，致使基层的收缩量增大而产生裂缝。（四）水泥品种和水泥用量1、水泥标号越高，水泥稳定土基层的收缩越大。2、当水泥掺量相同时，矿渣水泥比普通硅盐水泥配制的水泥稳定土基层的收缩量大。3、不同标号和性质的水泥使用，造成接缝处强度不均匀而导致开裂。4、水泥用量多，水泥稳定土基层的塑性变形及干缩量增大，热膨胀系数也随之增大。5、水泥掺量不准确，拌和不均匀，造成基层强度不均匀，易在强度低的地方产生应力集中而开裂。四、泥稳定土基层早期裂缝的改善措施根据上述分析，在施工水泥稳定土道路基层时，我们采取了以下技术措施。（一）严格原材料的选用，水泥掺量要准确、拌和要均匀。1、集料在水泥稳定土基层施工前，应在所选定的料场中取有代表性的土样进行土工试验，符合设计要求和施工技术规程后才能选用。2、水泥选用单一厂家的同标号的普通硅酸盐水泥。且低标号（325#）和终凝时间较长（宜在6h以上）的水泥。3、水泥用量要准确，拌和要均匀。施工企业应在拌和场派出专人计算水泥用量，监督拌和的均匀程度，市政工程质监站质监员采取不定期检查，施工企业应计算出基层每平方的水泥用量，统计每天的基层辅计面积和应用水泥量，和当天实际水泥用量相比，复核水泥用量是否准确，以便调整。4、混合料含水量开始辗压时，应控制混合料含水量略大于其最佳含水量1%~25，根据经验，最佳含水量时的混合料，在手中能紧捏成团，离地面一米自由落在地上能散开，施工时，可用上方法初步判断混合料的含水量。（二）重视支承层的施工质量1、强对支承层的压实度、平整度、高程的质量监督以减少其对水泥稳定土基层底面的约束强度。2、对支承面存在的裂缝，要进行处理，达到质量要求后，才能施工水泥稳定土基层，防止反射裂缝的产生。3、水泥稳定土基层施工前，应始终保持支承面表面的潮湿。（三）重视和加强养生工作每段辗压完成并经压实度检查合格后，应立即开始养生，宜用不透气薄膜或湿沙进行养生，若无上述条件，可用洒水车经常洒水养生，每天洒水次数视天气而定。整个养生期应始终保持稳定土层表面的潮湿，不应时干时湿，养生期不宜少于7天，且应封闭交通。（四）养生结束后，当基层含水量8%时，应立即喷洒透层沥青或做下封层，并在5至10天内铺设沥青混凝土面层。五、结束语混凝土技术的发展对水泥质量提出了一系列新的要求，其中就包括水泥的质量稳定性。仅仅关注单一的28d抗压强度的稳定性，已经难以满足现代混凝土的要求。为了更好地满足混凝土性能的需要，有必要对水泥质量稳定性要求的内容进行补充。根据上述措施，通过各市政工程质监站的严格把关，建设单位和施工企业的科学管理和精心施工，有效地减少了水泥稳定土基层早期裂缝的产生。这里应指出的是，虽然采取了上述技术措施，但只能减少水泥稳定土基层的早期裂缝的产生和改善裂缝的开裂程度，早期裂缝仍无法避免，但通过实践检验，1993年8月完工交付使用的四川路、兴桂路、北海大道在段等城市主干道路，虽然铺设沥青混凝土面层时，基层也存在一些表面裂纹和一些缝宽≦2mm的早期裂缝，但沥青混凝土路面使用至今，已三年半，沥青混凝土面层基本没有产生反射裂缝，从而影响路面的外观和寿命。实践证明，水泥稳定土基层的早期裂缝虽不可避免，但可通过一定的技术措施减少早期裂缝的产生和改善裂缝的开裂程度。