水泥稳定碎石基层裂缝防治措施及施工工艺控制.doc

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1、水泥稳定碎石基层裂缝防治措施及施工工艺控制建设者提示摘要：通过对水泥稳定碎石基层质量影响因素的分析，从原材料、级配、水泥含量、添加剂及滋工工序等方面分析了如何改善水泥稳定碎石基层性能的措施。关键词：水泥稳定碎石，收缩，施工工艺水泥稳定碎石材料，具有强度高，疲劳性好，良好的整体力学特性和稳定性。然而，随着水泥稳定碎石基层沥青路面结构的大量使用，其作为半刚性基层路面的缺陷也逐步体现出来，其缺陷仍然是抗变形能力低、脆性大，在温度或湿度变化时易产生开裂，形成反射裂缝，进而严重影响路面的使用性能［1］。己建高速公路

2、的使用状况调查表明，不论南方北方，通车一年后最迟第二年多出现大量裂缝，在以后的其它季节还会继续增加。结果，路面的整体性和连续性遭到了破坏，更严重的是路表水通过裂缝进入路面结构，深入土基，导致路面结构过早破坏［2］。如何减少反射裂缝的产生依然是充分发挥水泥稳定碎石基层沥青路面结构整体性能的关键之一。1水泥稳定碎石基层裂缝的产生原因1.1水分蒸发产生干缩裂缝水泥、石灰、粉煤灰与各种粒料和水经拌和、压实后,由于蒸发和混合料内部发生水化作用，混合料的水分会不断减少。由于水的减少而发生的毛细管作用、吸附作用、分子间

3、力的作用、材料矿物晶体或凝胶体间层间水的作用和炭化收缩作用等会引起水泥稳定粒料产生体积收缩。1.2温度变化产生收缩裂缝组成半刚性材料的三相，即不同矿物颗粒组成的固相、液相和气相在降温过程中相互作用的结果，使半刚性材料产生体积收缩，即温度收缩。就组成固相的矿物颗粒而言,粗骨料颗粒的温度收缩系数较小，粉粒的温度收缩系数较大。存在于材料内部的较大孔隙、毛细孔和凝胶孔中的水通过“扩张作用”、“表面张力作用”和“冰冻作用”三个作用过程，对半刚性材料的温度收缩性质产生极大影响。2预防水泥稳定基层裂缝产生的措施2.1水

4、泥品种的选择不同品种的水泥干缩性有所不同。普通硅酸盐水泥干缩性很小、火山灰硅酸盐水泥次之、矿渣水泥较大。因此，选择合适的水泥在一定程度上能减少干缩裂缝。2.2改善骨料级配根据进料量经常进行筛分试验，随着进料级配的变化及时调整配比，使骨料级配能够形成骨架密实型结构，并对细集料含量加以限制［3］。2.3降低各种材料的黏土量水泥稳定基层混合料在不同负温度时的温缩系数变化很小，当黏土量增加，混合料的温缩系数随温度降低的变化幅度越来越大。温度愈低，黏土量对温缩系数影响愈大。对于水泥稳定基层来说，水泥稳定碎石中不含黏

5、土的裂缝最少，因此，限制收缩最重要的措施是除去集料中的黏土含量,达到规范要求的范围，而且愈少愈好。2.4控制水泥用量大量的试验和研究结果显示［4］,水泥剂量和级配是影响水泥稳定碎石基层强度的主要因素。图1所示为干缩特性随水泥剂量、级配变化的情况。从图中可以看出：干缩应变随着水泥剂量的增加先减小后增加，呈凹型曲线分布。水泥剂量为3%〜4%时，干随应变有最小值。当水泥剂量较小时,由于混合料本身的强度很低，由于水分散失所产生的收缩力作用下发生较大的干缩应变；随着水泥剂量的增加，混合料本身强度大大增加，限制了部分

6、干缩变形，从而导致混合料干缩应变降低，但干缩变形总量也在增加；当水泥增加到一定量时，强度增长对干缩变形的限制与失水作用导致干缩变形达到相对平衡时，有最小的干缩应变；随着水泥剂量的继续增加，收缩作用大于强度对变形的限制作用，干缩应变又有所增加。图1最大干缩应变-水泥用量关系2.5添加减缩剂水泥稳定碎石基层的收缩主要是由胶凝材料-水泥石的收缩引起。依据毛细管张力理论，水泥石的收缩原因可归结为：在环境湿度小于100%时，毛细管内部的水面下降形成弯液面，在水的表面张力作用下，便会在毛细管中产生附加压力4P,这种附

7、加压力导致了水泥石的收缩。而AP主要与水的表面张力和毛细管半径有关。减缩剂的主要作用机理在于降低孔隙水的表面张力，减小毛细孔失水时所产生的附加压力，从而减少了收缩裂缝产生。2.6添加外加剂采用等量替代法用粉煤灰替代水泥稳定碎石中的等量水泥有利于减小混合料的温度收缩系数。这是因为粉煤灰的温度收缩系数较小，温度敏感性差，所以有利于减少混合料的温度收缩系数。另外粉煤灰密度小，也就是说在同样重量的前提下，其体积要大于水泥，所以粉煤灰代替部分水泥可以减少混合料结构中的孔隙，从而在最大限度内以颗粒接触为主，而颗粒的压

8、缩与孔隙中的气体压缩相比要小的多，所以表现出宏观上的温度收缩应变较小。