水泥稳定碎石基层病害原因分析及在施工中的控制
所属栏目:建筑施工论文
发布时间:2012-08-20 09:33:51 更新时间:2012-08-20 09:43:50
摘 要:水泥稳定碎石基层典型病害的调查,详细分析了路面病害产生原因,着重从施工过程中寻找问题提出解决对策与措施,寻求提高路面使用质量的途径,为今后公路的建设提供科学的依据。
关键词:水泥稳定碎石基层;病害原因分析;施工解决对策与措施
一、水泥稳定碎石基层病害类型及原因分析
1、材料类损坏
由于半刚基层刚度较大,受温度影响易产生温度收缩裂缝;同时,水泥稳定碎石基层完工之后由于水分变化易产生干缩裂缝。
1.1 温度裂缝
水泥稳定碎石基层的温缩裂缝表现为两种类型、一类是一次性降温所造成的极限温度收缩裂缝,特别是夏季高温施工时降雨,瞬间冷却会造成温缩裂缝。另一类是在温度升降反复作用的温度应力使混合料的极限拉伸应变变小,进而产生的温度疲劳裂缝。
1.2 干缩裂缝
高温季节水泥稳定碎石基层施工时,随着混合料中水分的散失而产生干缩应力,导致水泥稳定碎石基层开裂,形成干缩裂缝,裂缝向上延伸,导致面层开裂。早期干燥收缩往往是瞬间的,碾压后不及时覆盖、暴晒极易产生干缩裂缝。
干缩应变随混合料的含水量增加而增大,施工碾压时含水率越大,结构层越易产生干缩裂缝。含水率过大时,会在碾压时会粘轮并且碾压后路面有明显轮迹,甚至局部出现“弹簧、翻浆”现象,严重影响基层平整度,并会累积影响沥青路面的平整度。
若含水率较小,会使水泥不能完全水化和水解,无法发挥水泥对集料的胶结作用,使结构层不能形成强度造成松散。
水泥稳定碎石基层水泥用量决定着基层干缩裂缝和横缝的产生,水泥剂量在4-6%时,存在较小的干缩裂缝,随着水泥剂量的增加,干缩增大,水泥计量增加1%,收缩增加30微应变。水泥剂量增加一倍,横缝增加24倍。
2、结构类损坏
2.1 结构性水损害
结构性水损害发生层位较深,对路面结构影响大,属于自下而上的结构性破坏。由于水泥稳定碎石基层纵、横向反射裂缝使路面出现裂缝,水分不断渗入基层,加之基层间连接不好,水分侵入层间,冲刷基层造成基层内部的唧浆,同时水分还会渗入底基层,湿软底基层和土基,使得整个路面结构承载力下降,引起路面的进一步开裂并迅速恶化,使基层甚至路基软化,导致路面承载力下降,产生唧浆、台阶、网状裂缝,加速路面破坏。
2.2 疲劳破坏
水稳层局部厚度不足或局部大料集中无足够填缝料造成无法充分压实,在基层内部出现薄弱部位,在反复行车荷载作用下荷载应力超过水稳层极限强度而造成的断裂、破坏。
大料离析,聚集主要是由于施工中运输车卸料过快导致大料滚落,摊铺机在料斗收合的过程中,部分粗料滚落摊铺机前形成大料集中的集料窝,同时大粒料向刮板上滚落,集成堆,经刮板输往螺旋,由螺旋横向分料,再经过熨平板熨平后,摊铺层上就出现了窝料现象。
二、水泥稳定碎石基层病害在施工中的控制
施工过程中使各结构层间、基层和沥青面层间有效连接。在铺筑中基层和基层时在底基层上撒水泥浆,中基层和上基层采用两次碾压一次成型。在基层顶采用透层油及下封层,有效加强基层与油层粘结并阻止路表水沿裂缝下渗。
1、集料
1.1 料场进行硬化,不同规格的集料采取砌筑坚固砖墙的措施进行隔离,防止混杂。
1.2 对于新进的集料应分层卸车,并用铲车分层摊平,防止由于卸车造成大颗粒的滚落形成料堆顶部集料细,两侧集料粗,产生人为集料离析。
1.3 对细集料尽量进行覆盖,防止雨淋受潮后细集料粘滞影响级配。
2、拌合站的标定
2.1 水泥剂量的标定
在拌和过程中应随时观察混合料拌和后的颜色,防止水泥堵塞不流动。按规定频度抽检水泥剂量,每工作班,根据所用水泥、集料量计算一下总的水泥用量是否满足要求。
2.2 加水量的标定
对所加水量进行准确计量,并根据集料的含水率和天气情况进行适当调整使含水率控制在最佳含水率±1%。
料斗、水箱、罐仓都要求装配高精度电子动态计量器,电子动态计量器经有资质的计量部门进行计量标定。
3、施工准备
在摊铺水泥稳定碎石基层前一定要对底基层进行全面的检测,包括平面位置、高程、横坡度、宽度(强度、厚度已验过)及表面清洁情况,特别是底基层的松散及起皮材料要彻底清除,决不能留下软弱夹层。
4、测量放线
根据恢复的中线及测量出的边桩设置摊铺机行走的控制拉线,桩采用钢钎桩,拉线采用Φ5钢丝绳,每段拉线距离不超过200米,桩距直线段为10米,曲线段为5米,拉线要圆滑直顺,并用紧线器拉紧,高程、线位经检验合格后准备摊铺。测量人员应紧盯施工现场,经常复核钢丝标高。
5、拌合
应配置产量大于400t/h的拌和楼,并与实际摊铺能力相匹配。至少要有五个进料斗,料斗上口必须安装钢筋网盖,筛除超出粒径规格的集料及杂物。拌和楼的用水应配有大容量的储水箱。料斗、水箱、罐仓都要求装配高精度电子动态计量器,电子动态计量器应经有资质的计量部门进行计量标定后方可使用。
6、运输
自卸车装料时每装一斗料移动一下位置,并按前、后、中的次序分三堆卸料,避免粗骨料大量滚至卡车料槽的四周发生粗细集料离析。运输时覆盖防止水份过分损失。运输车辆在途中不得停留,应避免在下承层上调头、刹车,倒车时防止对高程控制支架的破坏。
7、摊铺
下承层在摊铺前应洒水湿润,避免因为下承层干燥而过量吸收摊铺层底部混合料水分,使水泥水化不充分,造成下部松散。
连续摊铺过程中,运料车应在摊铺机前10-30cm处停住,不得撞击摊铺机。卸料时要分节快速,卸料时先顶起车厢一半,卸完半车料后再将车厢全部顶起,防止车厢内混合料一次滑落至摊铺机料斗而产生离析。卸料过程中运料车应挂空挡,靠摊铺机推动前进。
摊铺机的螺旋布料器的螺旋叶片应被混合料全部覆盖,以避免横向离析。摊铺机正常摊铺两辆卡车交替卸料时应尽量缩短时间,避免将摊铺机料斗内的混合料放空。螺旋布料器前档板应加橡胶垫,防止螺旋在输料时,大料从间隙处向前滚落,铺散在基层上,形成一层大粒料,造成上下离析。
稳定摊铺机结构参数,保持摊铺机摊铺的速度均匀、禁止机械猛烈起步、紧急制动以及供料系统速度忽快忽慢。在摊铺时尽量的提高摊铺的初摊密实度,采用较高的振捣和振动频率。
派专人跟机测量,保证高程、厚度、平整度等指标符合规范要求。在摊铺机后面应设专人消除离析现象,应该铲除局部粗集料“窝”,并用新拌混合料填补。
8、碾压
水泥稳定碎石混合料应及时碾压,现场施工时延迟时间控制在3h以内。
压实一般50--80m左右为一个碾压段,初始稳压遍数应适中,控制压实度达到90%。复压应先弱振再强振,要稳压充分,振压不起浪、不推移。压实时要控制好行驶速度,压路机采用高频、低振幅动以获得最佳的压实效果。终压用轮胎压路机收面,压至无明显轮迹为止。
碾压时应先轻后重,由边向中,由低到高,碾压时重叠1/2轮迹。边缘有支挡时,应靠近支挡碾压,从外侧到内侧为一遍。
碾压过程中派专人用3米直尺进行跟踪测量,对平整度较差的点,采取适当措施进行处理。达到碾压规定遍数后,紧接着检测碾压段压实度,对不合格段,及时进行补压。每次碾压段末端用方木做支撑,做成垂直平接缝。
9、养生
每一段碾压完成经压实检验合格后应立即覆盖养生,2h后进行洒水。养生期7天内基层应处于湿润状态,整个养生期间水泥稳定碎石基层表面始终保持湿润,应注意洒水要均匀、足量,特别要注意对边侧的养生,一定要洒水到位,防止干燥或忽干忽湿。养生期内一切重车禁止通行,以防损伤基层强度。
10、养生结束后撒布透层油及下封层
10.1透层油施工应清除底层表面浮灰,用空压机将浮灰吹净,清除有害物质。基层表面平整、清洁、无松散,且保持干燥并符合规范要求。透层施工采用进口沥青智能洒布车均匀地洒布,在沥青洒布车喷不到的地方可采用手工洒布机补洒,喷洒沥青数量以1.1~1.2kg/m2进行控制。透层沥青洒布后不致流淌,渗透入基层的深度不小于5mm,且不得在表面形成油膜。
10.2下封层施工时封层底层表面应平整、清洁、无松散,且保持干燥并符合规范要求。喷洒沥青数量以1.4~1.6kg/m2进行控制。然后在其上撒布碎石,撒布的碎石经拌和站加热除尘,掺加4‰的沥青。集料撒布一段后即用8~10T钢筒双轮压路机碾压,每层集料按撒布的全宽初压1遍,然后再均匀碾压3~4遍。碾压时每次轮迹重叠约300mm,碾压顺序由路边逐渐移向路中心依次碾压,碾压过程中要求两侧到边。碾压速度初始时以不大于2km/h为宜,以后适当增大速度。沥青的浇洒长度与集料撒布机能力相适应,前后车的接茬搭接良好,分幅浇洒时,纵向搭缝长度为200~500mm。