2010年巖土工程師復習資料:水泥裂縫的預防

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1、嚴格控制級配和壓實度:作為水泥穩(wěn)定基層用的碎石要求不是很高,規(guī)范中只有4個指標:相對密度、壓碎值、有機質含量、硫酸鹽含量,因此很多巖礦都可作為基層碎石的料礦。高速公路基層碎石用量是很大的,而一般外購的一個石料場的產量卻很小,就必須同時使用幾個料場進料,并且由于儲料場地不足而又混堆儲料,這就產生兩個很嚴重的問題:一是由于不同礦源篩網不同造成同一檔料內各粒料數量不同,幾檔材料混合后,生產配合比經常變化,極易超出上限或下限。二是各料場碎石的密度不同,在確定干密度帶來很大的困難無法在幾種混合礦料中得到一個代表性的干密度,最終導致現場無法進行正常壓實度檢測和控制,壓實度經常超過100%或小于極限值。
    如果只使用一個巖礦做粗集料的料場,既能保證生產配合比與理論配合比吻合較好,也能保證干密度不至于經常變化,有利于壓實度的現場控制。事實證明,水泥穩(wěn)定碎石基層級配和壓實度的好壞,不但影響水泥穩(wěn)定基層的干縮性,而且還影響到水泥穩(wěn)定基層的耐凍性。所以,控制好級配和壓實度可預防裂縫的產生。
    2、嚴格控制混合料中小于0.075以下的顆粒(礦粉、粘土)含量:小于0.075以下的顆粒含量增加時,不但增加了水泥的用量,而且基層表面還容易起皮(起砂),嚴重影響水穩(wěn)層的質量。同時,當細集料增加時,混合料的溫縮系數隨溫度降低的變化幅度越來越大。溫度越低,細粒料對溫縮的影響也越大。因此,規(guī)范中水穩(wěn)層的顆粒組成范圍規(guī)定:集料中0.5mm以下細粒土有塑性指數時,小于0.075以下的顆粒含量不應超過5%,細粒土無塑性指數時,小于0.075以下的顆粒含量不應超過7%.
    在實際施工控制中,要減小0.075以下的顆粒(礦粉、粘土)含量采用在儲料場過篩方法除去或用水沖洗是很不現實也很費時的。的方法是在破碎現場加裝水洗裝置或者在破碎機的皮帶運輸機最后一環(huán)節(jié)上再加裝一個可360度旋轉的滾動篩。經過這個工序,小于0.075以下的顆粒含量將會大大減小。施工時,如果能將塑性指數控制在小于4%,不但可以減小水泥穩(wěn)定粒料的收縮性,而且還可以提高壓力水對基層的抗沖刷能力。
    3、嚴格控制水泥用量和碾壓時的含水量:一般的水泥穩(wěn)定碎石基層,其設計強度通常為3~5Mpa.設計強度越高,所需水泥用量越大?;鶎觿傂栽酱?,越易產生干縮性裂縫,縫寬也越大,所以規(guī)范規(guī)定水泥劑量≦6%(美國和日本也限制在6%,法國限制在5%)。
    水泥穩(wěn)定碎石基層干縮應變隨混合料的含水量增加而增大。施工碾壓時含水量越大,結構層越易產生干縮性裂縫。即使鋪筑了瀝青面層,在旱季或冬季也可能產生干燥裂縫。因此在施工時,應根據天氣情況適當增加或減少拌和用水量。例如,在夏天施工氣溫較高,即使在同一天施工,混合料的拌和用水量也應早、中、晚各不相同,并且,還要根據運距遠近、運輸車輛配置情況不斷的調整,確保碾壓時混合料含水量在含水量范圍內。
    攤鋪完成后,要及時用尼龍布、麻袋布覆蓋進行灑水養(yǎng)護,防止基層因混合料內部發(fā)生水化作用和水分的過分蒸發(fā)引起表面的干縮性裂縫現象。如果在冬天施工溫度較低,則可以用一層塑料薄膜再加上二層土工布覆蓋保溫,不一定需要灑水養(yǎng)護。
    可能的情況下,養(yǎng)護期結束,立即進行瀝青封層或透層油的施工,及時攤鋪瀝青混凝土面層,這樣水穩(wěn)層*露在外面風吹日曬雨淋的時間短,能有效地減少“重復干縮”產生的裂縫。這個措施是非常有效的。
    4、選擇有利的季節(jié)或時間進行水穩(wěn)基層的施工:水穩(wěn)基層施工選擇在年平均氣溫時期施工。由于此時氣溫變化不大,結構內溫度應力較小,水穩(wěn)層不易產生熱脹冷縮的現象。施工時的氣溫與一年中最冷或最熱時的溫差越大,越易產生溫縮性裂縫。
    如果在夏天酷暑條件下施工,能選擇在早晚的時間,盡可能避開中午時間進行攤鋪,并要加強覆蓋灑水養(yǎng)護,保證水穩(wěn)層處于濕潤狀態(tài)。
    冬天氣溫低于5℃時,一般不能進行水穩(wěn)基層的施工。在有冰凍的地區(qū),應在第一次重冰凍(-3~-5℃)到來之前半個月到一個月內完成。