2020年巖土工程師答疑:水泥穩(wěn)定砂礫的抗裂防治措施?

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問題：

水泥穩(wěn)定砂礫的抗裂防治措施?

答疑：

水泥穩(wěn)定砂礫屬于半剛性基層，具有相對較高的抗壓強(qiáng)度和一定的抗折強(qiáng)度。由于其整體性好，抗凍害能力較強(qiáng)，材料來源廣泛和相對較低的價格，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于各個等級道路工程中。但由于水泥穩(wěn)定砂礫在使用過程中會產(chǎn)生較多的裂縫，限制了該基層的使用。許多國家規(guī)范規(guī)定，水泥穩(wěn)定類基層上要設(shè)置裂縫阻斷層，以阻斷水泥穩(wěn)定類基層裂縫放射到面層上來。

水泥穩(wěn)定砂礫基層，產(chǎn)生裂縫的原因很多，下面就裂縫產(chǎn)生的原因和防治措施進(jìn)行探討。

1水泥劑量與材料組成影響開裂的因素和防治措施

1.1選擇適合的劑量是減少裂縫出現(xiàn)的有效措施。普通水泥是一種干縮性材料，水泥水化結(jié)晶后，導(dǎo)致水泥漿收縮，影響到幾乎所有的水泥制品。水泥穩(wěn)定砂礫也不例外。澳大利亞Rawlings對水泥穩(wěn)定土進(jìn)行了大量的試驗。并得出了“水泥劑量對于干縮應(yīng)變的影響較大，可能存在一個干縮應(yīng)變最小的最佳水泥劑量”。其試驗數(shù)據(jù)表明水泥含量在4%-6%之間時干縮值較小并趨于穩(wěn)定?！豆仿访婊鶎邮┕ぜ夹g(shù)規(guī)范》JTJ034-93中明確指出，水泥粒料和水泥粒料土的水泥劑量在5%-6%時，其收縮系數(shù)最小，超過6%后混合料的收縮系數(shù)增大，為減少混合料的收縮性，應(yīng)控制水泥劑量不超過6%。

1.2合理的級配是提高強(qiáng)度和預(yù)防裂縫的有效措施。級配良好的水泥穩(wěn)定砂礫，壓實成形后整體好，密實度較大。由于顆粒間嵌鎖緊密可以得到較高的抗壓和抗折強(qiáng)度是一個不爭的事實。保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到或超過設(shè)計值，是保證水泥穩(wěn)定砂礫，在使用過程中能承受住行車荷載的考驗而不開裂的必要條件。值得注意的是在注解中明確規(guī)定：集料中0.5mm以下細(xì)土有塑性指數(shù)時，小于0.075mm的顆粒含量不應(yīng)超過7%該規(guī)定是減少和防止水泥穩(wěn)定砂礫基層開裂的重要措施之一。有資料表明水泥穩(wěn)定集料中小于0.425mm的顆粒含量越多，其經(jīng)水泥穩(wěn)定后的干縮應(yīng)變值也越大。在資料提供的試驗數(shù)據(jù)中，0.425mm以下顆粒含量最少的集料和0.425mm以下顆粒含量最多的集料，經(jīng)水泥處置后90天干縮值竟相差了3.4倍之多。這一試驗結(jié)果充分說明了集料中小于0.5mm以下物質(zhì)含量的多少，是影響水泥穩(wěn)定砂礫開裂的重要因素之一。需要引起足夠的重視。

2施工方法對開裂因素的影響和防治措施。

2.1科學(xué)的施工方法提高水泥穩(wěn)定砂礫的密實度和強(qiáng)度是減少裂縫的重要措施。眾所周知，在水泥穩(wěn)定砂礫基層的強(qiáng)度不足，密實度不夠時，在車行荷載的作用下，能夠?qū)е滤喾€(wěn)定砂礫基層的開裂。而影響水定砂礫密實度和強(qiáng)度的主要因素是基層含水量和碾壓終了的延遲時間。擊實工作曲線是每位筑路工作者都能掌握和熟悉的，其中最佳含水量是指導(dǎo)我們控制生產(chǎn)的重要指標(biāo)。碾壓控制砂礫的含水量接近最佳含水量，是保證密實度重要一環(huán)。而水泥穩(wěn)定砂礫，又具有非常獨特的個性，那就是終碾延遲時間。延遲時間4h水泥砂礫混合料能達(dá)到的干密度只有2.18g/cm僅為無延遲時間的(2.37g/cm3)92%?其強(qiáng)度則從無延遲時間的5.2Mpa?降到2.1Mpa?降低了60%?？梢娊K碾延遲時間的長短對水泥穩(wěn)定砂礫的影響是十分巨大的。國外把延遲時間定在2小時是基本可行的。能較好保證水泥穩(wěn)定砂礫的密實度和強(qiáng)度。使密實度損失和強(qiáng)度損失控制在一個較好的范圍，從而提高水泥穩(wěn)定砂礫的抗裂縫能力。

2.2 充分的養(yǎng)生和合理的時間間隔.是減少裂縫的重要措施。試驗表明;水泥砂礫梁式試件經(jīng)7天保溫養(yǎng)生后，暴露在室內(nèi)自然溫度和濕度下進(jìn)行風(fēng)干，試件干縮應(yīng)變sd和平均干縮系數(shù)ad，都隨暴露時間的增長而增加。水泥穩(wěn)定砂礫試件，失水量在2.0%以內(nèi)時干縮性較小，而超過2.3%后混合料的干縮性急劇增加。有統(tǒng)計資料表明。養(yǎng)生期7天為晴天的路段裂縫大于100條/km，而養(yǎng)生期7天中平均有2.4天的陰雨天氣的裂縫小于10條/km。以上兩份資料都表明：加強(qiáng)水泥穩(wěn)定砂礫的養(yǎng)生是減少裂縫產(chǎn)生的重要手段。因此，養(yǎng)生時間不應(yīng)少于7d，養(yǎng)生方法可視具體情況采用灑水、覆蓋砂、灑透層油或封層等措施。確保水泥穩(wěn)定砂礫含水量小于2%，以減少水泥穩(wěn)定砂礫在施工后間歇式的水分流失。降低裂縫的發(fā)生機(jī)率。

2.3 分層施工時合理的時間間隔是防止裂縫又一重要措施。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明分層施工時時間間隔在40天以上的路段，一般裂縫較為嚴(yán)重。通過對58個樣本進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計，在95%的置信水上，合理的時間間隔為10-18天。分層施工時時間間隔過長不利于對水泥穩(wěn)定砂礫水分流失的控制。分層施工時時間間隔過短，砂礫強(qiáng)度也相對較低，施工荷載的作用下極易產(chǎn)生裂縫。筆者對間隔時間為3-7天的市政工程進(jìn)行統(tǒng)計，裂縫都大于40條/km。可以說，分層施工時合理的時間間隔是防止裂縫又一重要措施。

2.4 減少分層施工是減少裂縫，特別是龜裂裂縫產(chǎn)生的重要措施?；鶎拥暮穸纫话惆凑赵O(shè)計計算的同時結(jié)合經(jīng)驗確定。一般常見的有30cm、25cm、和20cm三種結(jié)構(gòu)厚度。施工規(guī)范規(guī)定;用18-20t壓路機(jī)時，每層壓實厚度不應(yīng)超過20cm;分層鋪筑的最小壓實厚度為10cm，下層宜稍厚。因而施工30cm和25cm的結(jié)構(gòu)一般平均分為兩層施工，而20cm一次碾壓成型。統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)果如下：30cm結(jié)構(gòu)龜裂面積分別是2.04m2/km、1.99m2/km。25cm結(jié)構(gòu)龜裂面積為4.01m2/km、20cm結(jié)構(gòu)龜裂面積為1.37m2/km。由于分層施工可帶來：上層結(jié)構(gòu)層過薄、中間層未清理干凈造成上下結(jié)構(gòu)層不連續(xù)的風(fēng)險，形成結(jié)構(gòu)薄弱點。在行車荷載的作用下，過早的產(chǎn)生破壞。解決這一問題的方法很簡單，就是采用大噸位高效率的壓路機(jī)，施工時結(jié)構(gòu)層一次成型。但實行起來有一定的困難，暫不說與規(guī)范相抵觸。就是現(xiàn)有條件下，施工單位大噸位壓路設(shè)備能否具備一次壓實30cm結(jié)構(gòu)層的能力，也有待于深入的研究，測定壓實機(jī)械影響深度的曲線等工作，都需要有大量細(xì)致深入的工作才能完成

通過以上的分析和論證，水泥穩(wěn)定砂礫基層裂縫相對較多的問題，是可以通過技術(shù)措施降低和減少的。希望通過這些措施，減少和降低我省水泥穩(wěn)定砂礫基層的開裂率，延長其使用壽命。

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