减少二灰碎石基层横向裂缝的探究

减少二灰碎石基层横向裂缝的探究

尚广旗

陕西华山路桥集团有限公司陕西西安710016

摘要：目前，我国公路以及市政道路普遍采用以水泥稳定类材料或二灰稳定类材料等半刚性基层作为道路的结构层。这类结构层的主要优点如下：板体性强，具有较高的承载力和抗变形能力；有良好的抗冻性，能有效的防治季节性冰冻地区的翻浆；能够充分利用当地材料，“变废为宝”节省了大量投资。基于以上优点，水泥稳定类或二灰稳定类基层在我国道路施工中得到了广泛应用。我公司承建的多数市政道路也是以二灰碎石作为道路的基层，但是在某基地施工的几条道路，竣工后一段时间内路面都出现了垂直于道路中线的多道横向裂缝，而在其他工程中却鲜有此种情况发生。我们将减少二灰碎石基层横向裂缝作为研究课题，分析原因及采取解决措施解决了二灰碎石基层横向裂缝的问题。

关键字：二灰碎石基层钻芯取样横向裂缝无侧限抗压强度劈裂强度最佳含水量

一、现状调查

针对二灰碎石横向裂缝的现象，我们对这些出现裂缝的道路进行了钻芯取样，发现出现裂缝部位的二灰碎石基层全部开裂，故可判定二灰碎石基层的开裂是导致路面横向裂缝产生的原因。这种横向裂缝的产生很容易使路面积水渗入底基层，影响道路整体刚度造成路面过早开裂降低道路使用年限。这种横向裂缝仅在航天基地的道路中出现，而其他工程鲜有发生。

由于这种情况的出现，为明确这类裂缝是否只在我公司修建道路出现以及导致裂缝产生的原因等问题，我们对某基地近几年竣工的20条道路进行了调查研究，其中有6条道路出现了横向裂缝。针对这六条出现裂缝的道路，我们进行了大量的研究试验，以便明确二灰碎石基层开裂的主要原因。

二、试验数据对比

1、二灰碎石无侧限抗压强度和劈裂强度随时间变化的规律

我们在实验室内制作了二灰碎石的无侧限抗压强度试件和劈裂试验Φ150㎜×150㎜标准试件各6组，并在标准养生箱（温度20℃±2℃，相对湿度≥95％）养护。检测了试件养护期分别为7d、30d、60d、90d、120d、180d的无侧限抗压强度和劈裂强度。

试验结果表明:二灰碎石无侧限抗压强度龄期在90d以前强度增长较快，90d后强度缓慢增长；劈裂强度则表现出龄期在120d以前增长较快，随后便进入缓慢增长期，即二灰碎石的劈裂强度在120d就可达到设计要求值。

2、高温季节二灰碎石同条件下养护

无侧限抗压强度和劈裂强度的增长情况

2017年7月下旬，我们在施工现场取样制作无侧限抗压强度和劈裂强度试件各两组。在施工现场同条件下养护7d、30d后测定结果如下表：

2017年7月西安市每日气温情况

试验数据显示二灰碎石夏季温度环境下同条件养护，其无侧限抗压强度增长情况与标准养护下抗压强度增长情况大体相当；但是二灰碎石的劈裂强度增长情况夏季同条件下养护明显快于标准条件下养护。

因此，从试验结果可知，二灰碎石基层在夏季高温时，其劈裂强度在60d即可达到设计要求强度值。

3、二灰碎石在60℃-0℃范围内的温缩系数测定

试验人员在实验室内制作了100㎜×100㎜×515㎜的温缩试件2组，第一组含水量为12%，第二组含水量为17%。两组试件在0℃-60℃温度变化下养护150d后，测定了其温缩系数。检测结果如下表：

试验结果表明：二灰碎石对温度变化的反应较敏感，其温缩系数随含水量的增大而呈增长趋势。为了更加明确横向裂缝的开裂原因及部位，我们从上述6条道路中各选取了5条裂缝进行钻芯取样。根据钻芯取样结果，结合上述试验结论以及各条道路的施工日志、同步资料等，我们得出导致二灰碎石基层出现横向裂缝的原因如下表所示：

导致二灰碎石基层出现横向裂缝的原因调查表

三、主要原因分析

1、本工程二灰碎石基层最佳含水量为9.7%，其±2%范围为9.5%-9.9%。在二灰碎石基层碾压前对小组成员对混合料进行了含水量检测，实测6个点，其中4个点的平均含水量超过了最佳含水量±2%范围，故不符合标准要求。

2、由于拆迁征地问题，2016年施工的600米道路一直是断头路，车辆无法通行。由于没有车辆核载的反复作用，二灰碎石基层的强度增长较快，使其弹性模量随之增大，更容易导致裂缝产生。

3、试验人员连续三天对正在养护的二灰碎石基层进行温度测量，每天测量四次，分别为9:00,11:00,14:30和17:00，一次测10个点，测量温度见下表。其平均温度大部分都超过了30℃。

四、采取措施

1、控制含水量

由于冬夏季温差较大，我们根据施工季节的不同分批次送检二灰碎石，确定当季的最佳含水量。在二灰碎石摊铺过程中就取样进行含水量检测，随时与最佳含水量进行对比。确保碾压含水量在最佳含水量±2%的范围内。若实测含水量偏大，在气温较高时采取放置晾晒方法，在气温较低时及时与供料厂家进行联系，调整混合料拌制时的含水量。通过碾压前实测含水量，将含水量控制在最佳含水量±2%的范围内，保证了基层压实度，从而降低了横向裂缝的出现频率。

2、定期碾压

根据夏季同条件养护二灰碎石的劈裂强度试验可知，夏季二灰碎石的劈裂强度增长较快，易造成基层开裂。本工程二灰碎石基层基本都在夏季施工，为防止强度增长过快，我们采用胶轮压路机对成型路面进行碾压，碾压频率为每10天一次，共进行三次，以减缓强度的增长，避免裂缝形成。对已完工路段开放交通，通过行车荷载减缓强度的增长。

通过对已成型路面定期碾压，延缓了夏季二灰碎石基层强度过快增长，从而降低了横向裂缝的出现频率。

3、控制养护温度

二灰碎石养护温度过高会导致基层内部温度过高，在经历降温时会造成温差过大，导致基层内部温度应力大于抗拉强度，以致基层开裂。在二灰碎石养护阶段，每天派专人测量养护温度，分别在当天的9:00,11:00,14:30和17:00四个时段测温，并做好记录。根据测温结果，对养护温度超过30℃的基层采用加大洒水频率降温的方法。

通过分时段监测二灰碎石基层养护温度及增加洒水频率，使基层内部温度严格控制在30℃以内，了对已成型路面定期碾压，降低了其温度应力，从而避免了横向裂缝的出现。

结束语

在本阶段道路完工后，我们多次到施工段现场进行调查，此段600米道路至今没有一条横向裂缝出现，基本消除了二灰碎石基层的横向裂缝，为类似工程的施工提供了宝贵的经验。

参考文献

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[2]孙海娟.高等级道路二灰碎石基层反射裂缝的成因及防治研究[D].同济大学.2006(16-10).

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