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    本文结合笔者的工作实际,浅析了半刚性基层开裂原因分析以及公路半刚性基层的施工技术。 半刚性基层;开裂;施工技术 前言 水泥稳定碎石材料半刚性基层,在过去~年中,作为我国高等级公路(尤其高速公路网络)路面的主要承重结构层,为我国高等级公路建设事业的快速发展起到了巨大的历史性贡献作用。但是与国外发达国家相比较,分析发现我国已建成的高等级路面的使用寿命往往要短不少,甚至在某些地区或某些路段的使用寿命往往仅达到设计使用寿命的一半左右(即~年),就开始出现较为严重的损害,从而进行大面积的返修与维护。当然,路面损害的因素很多,例如全国性普遍超重超载现象、地域性气候特征差异、从业单位的技术与管理水平差异、使用初期的管养水平差异以及路基的质量差异等等。除去这些“差异”性因素外,单就我国普遍采用的“强基弱面”型路面结构层而言,虽然不能否定其历史性贡献,但是经过这些年的建设实践与使用证明,还是存在着一些技术上的不足的 半刚性基层开裂原因分析 半刚性基层开裂的原因相当繁杂,抛开荷载重复作用下产生的疲劳破坏性开裂即荷载开裂外,仅就该类材料自身特性而言,可分为“干缩性”和“收缩性”两大类型(当然这两类往往也是同时发生作用的)开裂,前者(干缩性)又是最为主要的因素。 干缩性水稳材料经拌和、摊铺、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、分子间力的作用、材料矿物晶体或凝胶体间层间水的作用、碳化收缩作用等等均会引起半刚性材料产生体积收缩。水泥稳定材料中的粘性成分愈多、水泥剂量越大、含水量越大、干缩应力也越大,导致裂缝增多,缝宽增大。 收缩性组成半刚性材料的“三个相”,即不同矿物颗粒组成的固相、液相(水)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。固相的矿物颗粒而言,原材料中砂粒以上(即≥以上)颗粒的温度收缩系数较小;粉粒(≤)以下颗粒,特别是粘土矿物(≤)的温度收缩性较大。粉土及其他胶体颗粒的温度收缩性的大小与其扩散层厚成正比。半刚性材料中胶结物各矿物有较大的温度收缩性。“液相”即存在于半刚性材料内部的较大空隙、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的影响,使半刚性材料在干燥和饱水状态下有较小的温度收缩值,而在一般含水量下(即在易于压实的最佳含水量左右)有较大的收缩值。由此可见,水泥稳定材料中的粘性成分、矿物颗粒粒径、含水量、环境温度、龄期等都影响“收缩性”。 接下来,我们将针对这些因素,分析与讨论减轻水稳材料半刚性基层开裂现象的具体措施与思路。 施工技术 拌和技术 “多碎石嵌挤密实型”水稳材料的结构组成特性是粗集料(≥)的含量多,而细集料(≤)和结合料(水泥)相对的含量较小。因此对于拌和均匀性的要求就较“多细集料的悬浮密实型”要更高,即拌和技术就必须革新。一是拌和设备,冷料仓配置充足,不得少于集料分级数量;且每个料仓、供水与供水泥系统都必须配置自动化电子计量器,以利于供料准确度的提高,保证冷拌机能够尽量良好地执行“结构设计”的配合比例,亦即拌和成品的级配曲线尽可能地接近结构设计的级配曲线——尤其“控制粒径”的点位上基本一致地重合之。二是,搅拌锅必须配置双轴式对拌叶轮臂(作为“长短臂交叉式叶轮”将更是未来的领先技术)且拌锅长度宜加长式(不宜小于),以利于拌合充分与均匀。三是,细集料料仓和水泥仓(或者贮存缸)最好配置“破拱装置”,一旦发生堵塞,启动“破拱装置”以利于保证出仓口的流量稳定。四是,冷料仓宜容积量愈大愈好,避免因为容积量过小,盛料过满,而互相溢仓患料,从而难以控制级配——亦即前述的分级备料、与结构设计都失去实际意义。 运输 运输车辆机况良好,吨位适宜,不能吨位过大,运行中碾压与损伤水稳层,也不能吨位过小不利于摊铺机铺筑的连续均衡作业;而且要求运输车必须覆盖,一方面防止混合料水分损失,另一方面避免雨水无被冲淋,也避免土路基扬尘污染。运输车辆数量匹配于拌和能力、运距和摊铺能力。 铺筑工艺 “多碎石嵌挤密实结构”水稳材料,因为粗集料多细集料与结合料较少,易产生离析,宜采用摊铺机摊铺,不宜平地机反复整型与刮平而加重材料的离析。视结构层厚度,摊铺机摊铺工艺又可以采用两用方案一是层厚≤时,一次性全层摊铺与压实成型;而是层厚≥时,宜采取分层摊铺,分层厚不得薄于。分层摊铺又分为两种方法一是分层连续摊铺,即下层摊铺压实后在其凝结之前退回摊铺机,压路机连续铺筑上层;二是待下层养生期结束后再铺筑上层。考虑到增强层间结合力,往往多采用“分层连续摊铺”。当摊铺幅宽度过大时(一般而言≥以上),不宜采用一台摊铺机全幅摊铺,宜采用两台摊铺机呈梯队摊铺以减轻摊铺幅度上的横向离析和避免纵向的接缝。 当然,上述各种“摊铺工艺”,均是结合现阶段的摊铺机总功率不足,压实设备吨位不足的情况而拟定的方案。 随着大功率、大料斗、“机、电、液”一体智能化摊铺设备和大吨位、可变频变幅(振动装备)、“机、电、液”一体智能化压实设备的不断更新与发展起来,我们现行施工技术规范的某些限制措施,通过施工现场实地验证,个人认为完全可以作些适宜的技术革新与突破。例如厚水稳结构层,采用大功率(≥)、大料斗的摊铺设备和足吨位(≥)、高频率较大振幅的压实设备,进行全厚度一次性铺筑压实成型。(陕西中大摊铺设备最大摊铺厚度可达)。 养护 水稳结构层铺筑成型后的“养护”工作,对于结构层的整体板结效果与整体承载能力的形成极为重要。 一是“保湿养生”,水稳材料铺筑成型后,水泥凝结硬化结构层强度增长过程中水化作用需要充足的水分,同时结构层层内的水分一方面毛细水上渗且随着水化作用产生的热量向层面蒸发损失,而且层面表面水分也同时随风力与晾晒作用而挥发损失。因此必须及时补充水分,确保水化作用能够有效进行的相对饱和与平衡的湿润状况。尤其是前三天的养生作用更为关键。当然,采用复合养生剂薄膜覆盖保湿养生技术是较佳的养生工艺,但是在覆盖之前也必须适量洒水确保结构层的水分达到饱和状态。当不采用覆盖养生技术时,那么就必须配置充足的洒水车及时连续的洒水养生——始终“保湿润”为原则,且洒水车不宜上养生层层面通行而破坏“凝结水化作用”。对于基层更宜尽早洒布透层、封层与沥青面层。 二是“爱护”,养生期间严禁车辆通行;养生期结束开放交通后,也必须限制车速与载重(指轴重),保护结构层不受损伤(这是易被忽略或重视不足的质量问题)。 结语 半刚性基层路面一方面改善碎石集料的级配,减轻施工离析现象,另一方面也避免了因为采用过大水泥剂量来满足强度要求而产生开裂现象,在有利于基层施工质量的控制与提高的同时有效地降低了工程项目施工成本,达到了经济效益与社会效益的和谐统一的最佳效果。 参考文献 []孙兆辉许志鸿陈兴伟蔡氧邱颖峰吴美发水泥稳定碎石基层材料干缩变形特性的试验研究[]公路交通科技年期 []孙兆辉许志鸿王铁斌曹卫东水泥稳定碎石基层材料干缩及影响因素分析[]建筑材料学报年期 []胡力群沙爱民半刚性基层材料温缩系数测定影响因素研究[]公路交通科技年期 []沙爱民半刚性基层的材料特性[]中国公路学报年期

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