施工中减少水泥稳定土收缩裂缝的措施

1在高等级公路路面施工中减少水泥稳定土收缩裂缝的措施谭斌1，孙春阳1，田志峰2（1.山东省潍坊市公路工程监理处；2.山东省潍坊市公路管理局）摘要：在高等级路面铺筑沥青面层前，经常发现水泥稳定土基层有很多裂缝，特别是跨年度工程，经过冬季后，水泥稳定土基层裂缝更多。情况比较严重时，可能出现反射裂缝。将沥青面层拉裂，甚至产生透水唧浆现象,减少了沥青面层的寿命，为此对收缩裂缝的研究越来越引起同行们的重视。关键词：水泥稳定土；收缩裂缝；措施水泥稳定土一般用于高级及次高级路面的基层,我国约有80%的高速公路采用了水泥稳定级配集料做为主要承重层。这类材料所固有的温缩和干缩特性易使半刚性基层产生收缩裂缝，并导致了沥青混凝土面层反射裂缝的产生。1、裂缝类型1.1干缩裂缝水泥与各种细粒土（中粒土、粗粒土）和水经拌合压实后，由于蒸发和混合料内部发生水化作用，混合料水分会不断减少而发生的毛细管作用、分子间力的作用、矿物晶体或凝胶体间层间水的作用和碳化收缩作用等会引起半刚性材料体积收缩。当失水量为2.5％以上，且较长时间暴露（5d～10d以上）时，就会产生间距3m～10m的横向干缩裂缝，也有少数纵向裂缝，缝顶宽为0.5mm～3mm。1.2温缩裂缝2组成半刚性材料的三个相（即不同矿物颗粒组成的固相、液相和气相），在降温过程中相护作用使半刚性材料产生体积收缩叫做温缩。在水泥稳定土基层养生期后如不及时铺筑面层，长时间曝晒；或在严重冰冻地区，冬季气温急剧降低时，半刚性基层会产生温度收缩裂缝。间距一般为：10m～30m，冬季缝宽约3mm～30mm，夏季不足1mm。1.3干缩与温缩的比较同样材料的干缩系数是温缩系数若干倍（见表1），故应着重研究水泥稳定土的干缩性质。干缩系数与温缩系数的比较表一干缩系数（＊10-6）／％温缩系数（＊10-6）／℃1/2最大失水量最大失水量-5℃-15℃水泥土465.50344.0025.8033.80水泥粒料6.6562.08.5013.002、影响干缩裂缝与温缩裂缝的主要因素2.1干缩影响温度收缩的主要因素有：成品混合料碾压时的含水量、结合料的剂量（主要是水泥剂量）、被稳定土的类别（细粒土、中粒土、粗粒土）、粒料的含量、小于0.5mm的细土含量和塑性指数、小于0.002mm的粘粒含量等。2.1.1水泥稳定土的碾压含水量碾压时拌和料的含水量超过最佳含水量越大，竣工后水泥稳定土的干缩裂缝也愈严重。含水量每增加1％，干缩应变相应增加23.5×10-6～80.1×10-6。2.1.2水泥剂量水泥剂量一般为4％～6％，水泥剂量增加1％，3干缩裂缝增加25×10-6，其影响程度明显小于含水量增加1％。2.1.3土含量、土中粘粒含量、土的塑性指数土中小于0.002mm粘粒含量愈多，水泥土的收缩性愈大。水泥粒料土的干缩应变又随土的含量增加而增大，粒料土的塑性对水泥混合料的干缩应变是正比关系，即塑性愈大，干缩应变愈大。水泥粒料90天的干缩应变S与塑性指数Z的回归方程为：S＝3.70Z+50.92（r=0.957）。2.1.4集料的平均粒径以3％、5％、7％三种水泥剂量来稳定平均粒径分别为1.2mm、3.3mm和5.7mm的集料进行干缩试验。由试验结果（见表二）可以看出：在集料平均粒径大于3.3mm时，干缩应变明显变小。对于水泥剂量的影响，由试验结果（见表二）也可以看出：随集料平均粒径增大而减小，对于平均粒径5.7mm的集料，水泥剂量的影响很小。01234561002003004005006007008003％水泥（1.2mm）（3.3mm）（5.7mm）5％水泥7％水泥干缩应变（με）ACB42.2温缩影响温度收缩的主要因素是集料或土的含量、含水量、温度。2.2.1土含量随着拌合料中的含土量的增加，混合料的温缩系数随温度降低的变化幅度越来越大。温度越低，含土量对温缩系数的影响愈大。稳定细粒土的温差系数大于稳定中粒土和稳定粗粒土。2.2.2含水量通过对比试验得知：饱水、风干和干燥状态下温缩系数较小，在最佳含水量左右水泥稳定土的温缩系数最大。2.2.3温度在接近最佳含水量和0℃～10℃时，温度收缩最为强烈，若不采取有效的保温措施，则会出现较大温缩裂缝。例：济青高速公路五合同92年施工的水泥稳定砂砾基层未采用保温措施，每隔10m～15m出现与路线方向接近45°的温缩裂缝，缝宽3mm～5mm，深5～10mm。日竹高速公路十合同99年施工的水泥稳定砂掺碎石基层、水泥稳定碎石基层采用了塑料布、5cm以上麦秸、10cm以上土覆盖，只出现了少量轻微裂缝，间距30m～50m，缝宽1～2mm。3、减轻收缩裂缝的措施3.1施工配比设计中，不应掺土，通过0.075m筛集料平均粒径（mm）5孔的细料含量控制在5％～7％，适当增加10mm～30mm碎石（砾石）的含量，尽量不采用水泥稳定细粒土。3.2在满足强度要求的前提下，尽量采用较小的水泥剂量，建议采用水泥剂量范围：4.5％～5.5％。3.2控制施工碾压时的含水量不超过基层施工规范所规定的含水量，即使天气炎热，也不能超过最佳含水量2％；另外要及时补充碾压过程中的水分损失，失水量控制在2％以内。3.4加强覆盖养生，水泥稳定土基层经7天养生结束后，最好立即喷洒透层沥青，尽快铺筑沥青面层。如有必要也可适当延长养生期，但是决不能让基层曝晒变干开裂。3.5对经过冬季的基层应采取覆盖措施，没有必要覆盖透层油过冬，因为来年春季透层油一般会开裂并脱落。4、结语水泥稳定土越来越普遍地用于高等级公路路面中，我们不应片面地追求大水泥剂量、猛洒水，而应当适当减小水泥剂量，控制好碾压含水量，对已成型基层采取良好的保护措施。把水分和温度保持一定范围内，这样就减少了收缩裂缝，也减少了反射裂缝，提高了半刚性基层的质量，延长了路面的使用寿命。参考文献：［1］JTJ071-98公路工程质量检验评定标准［2］山东省公路工程招标文件（通用本）［3］高等级公路半刚性6基层沥青路面沙庆林著