煤炭論文水泥粉煤灰穩定碎石基層病害的防治

　　摘要：通過對半剛性基層水泥粉煤灰穩定碎石的病害的分析，提出了水泥粉煤灰穩定碎石基層病害防治措施的思路，以減少反射裂縫的數量，保證路面的使用性能。

　　關鍵詞：水泥粉煤灰,穩定碎石,病害,防治

　　粉煤灰中含有大量SI02、AL203等能反應產生凝膠的活性物質，它們在粉煤灰中以球形玻璃體的形式存在，這種球形玻璃體比較穩定，表面又相當致密，不易水化，水泥粉煤灰早期反應主要是水泥遇水后產生水解與水化反應，水泥水化生成硅酸鈣晶體，這些晶體產生部分強度，同時水泥水化生成氫氧化鈣與水化鋁酸鈣，大部分水化產物開始以凝膠體出現，隨著凝期的增長，逐步轉化為纖維狀晶體，并隨著數量的不但增加，晶體相互交叉，形成連鎖結構，填充混合物的孔隙，形成較高的強度，隨著粉煤灰活性的不斷調整，使水泥粉煤灰不僅有較高的早期強度，而且其后期強度也有較大提高。

　　水泥粉煤灰穩定碎石基層廣泛地應用于各等級道路的基層中,它具有良好的板體性和水穩定性,作為瀝青面層的下承層,是連接面層與底基層的紐帶,與面層一起將車輪荷載的反復作用傳布到底基層、路基,是起主要承重作用的層次。瀝青面層所發生的許多病害,都與其有直接的關系。

　　1 公路水泥粉煤灰穩定碎石基層的常見病害分析

　　1.1干縮裂縫

　　水泥材料硬化過程中的干濕變形表現為濕脹干縮。在干燥的空氣中,隨著水份的逐漸蒸發,水泥的體積也將逐會漸發生收縮。這是由于毛細孔水蒸發,使毛細孔水彎月面曲率變大,在表面張力的作用下,對孔壁的壓力增大,產生收縮力;繼續干燥會引起水泥顆粒的吸附水部分蒸發,失去水膜的水泥顆粒間距離變小而收縮,進一步發展將會使水泥粉煤灰穩定碎石基層產生裂縫,影響基層質量。如果在水中或潮濕條件下進行養護,水泥材料的干縮將會減少,且產生略微膨脹,而濕脹一般無破壞作用。

　　1.2溫度裂縫

　　混凝土具有熱脹冷縮的性質,其溫度膨脹系數達10€?0-6。為了減小溫度升降所導致的危害,對線形結構混凝土一般每隔20m~40m應設置溫度脹縮縫。水泥粉煤灰穩定碎石基層與混凝土具有類似的熱脹冷縮性質,導致結構層的開裂。

　　1.3唧泥

　　由于干縮裂縫和溫度裂縫的出現,每當雨雪天、雨雪水沿裂縫浸入下層。若下承層為石灰土,則極易被浸泡而變軟。在行車的作用下、石灰土沿裂縫上升,滲透至瀝青面層,產生唧泥和冒白漿現象。長期發展下去,基層底部就會被掏空,受到彎拉應力的作用、加劇支裂縫的發展、形成網裂、龜裂等病害,而造成路面破壞。

　　1.4離析

　　水泥粉煤灰穩定碎石基層經常發生離析,即粗細集料集中現象,離析還造成基層強度不均勻,表面不平整等病害。

　　在施工的各環節都可能發生離析:拌和站發生的放料離析、運輸過程發生的顛簸離析、卸料過程發生的卸料離析、攤鋪過程發生的攤鋪離析、找平過程發生的找平離析。

　　1.5網裂、龜裂

　　網裂、龜裂在有些水泥粉煤灰穩定碎石基層出不的路面上也會出現。其形成原因可分4種:底基層強度不均勻、水泥粉煤灰穩定碎石基層在使用過程中受到彎拉應力作用。混合料攪拌質量差,造成結構層強度不均勻。水泥粉煤灰穩定碎石厚度不均勻、高程、平整度控制的不好,造成瀝青類路面產生網裂、龜裂。配合比設計不合理。水泥劑量太高會加劇干縮裂縫和溫度裂縫出現。此外、礦料級配設計時若石屑含量過大,會降低結構層強度。石屑是由米石(3mm~5mm)、礦粉、粉塵、軟石等材料混合而成的,當混合料中粉塵、軟石含量高時、會影響水泥的膠凝性能、嚴重降低結構層強度。為滿足強度要求、勢必增大水泥劑量,這又使干縮變形和溫度變形加劇、引起網裂、龜裂。

　　2 水泥粉煤灰穩定碎石基層病害的防治

　　2.1原材料質量要求

　　水泥：采用水泥穩定土基層技術規范中關于水泥的質量要求。

　　粉煤灰：采用石灰粉煤灰穩定土基層技術規范中關于粉煤灰的質量要求

　　碎石：采用石灰粉煤灰穩定土基層技術規范中關于碎石的質量要求。

　　其它質量要求：根據《公路路面基層施工技術規范》的規定襄十高速公路設計累計標準軸次超過12×106次，同時考慮工程進度的要求決定下基層7天無側限抗壓值≥3MPa，上基層7天無側限抗壓值≥4MPa. 水泥粉煤灰與集料的比初步采用20：80—15：85. 集料級配采用規范級配的中值。

　　2.2控制水泥劑量、加強養護

　　水泥劑量直接影響水泥粉煤灰穩定碎石基層的強度,劑量越高強度越高,但劑量越高,干縮變形和溫度變形越嚴重、產生的干縮裂縫、溫度裂縫越多,越易導致水泥粉煤灰穩定碎石基層的破壞,嚴重縮短道路使用年限。配合比設計時,水泥劑量應根據規范確定,確定為所選范圍的中值。

　　加強基層的養護,采用覆蓋養生布并灑水的辦法效果很好,能夠減少水分的散失,保證基層表面保持濕潤狀態,減少干縮裂縫的產生。

　　2.3增大粉煤灰劑量

　　粉煤灰中的活性SiO2、Al2O3與水泥水化過程中析出的CaO起化學反應,生成穩定的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣,延緩水泥的凝結時間,并有效提高后期強度,減少干縮裂縫的出現。應當注意的是,在水泥粉煤灰穩定碎石基層表面,初期常浮有粉煤灰顆粒,妨礙與油面的結合。作3mm—5mm的乳化瀝青封層,可有效遏制此缺陷的產生。

　　選用水泥粉煤灰漿，采用較低的水灰比就可達到較好的流動性，且強度較高，收縮量小。采用水泥:粉煤灰:水=1:0.5:0.45配合比制作的灰漿試件，其室內3天的抗壓強度高于5MPa，可作為壓漿材料。

　　2.4預設伸縮縫

　　水泥粉煤灰穩定碎石基層具有熱脹冷縮性質,使用過程中易出現不規則的溫度裂縫,且隨強度、壓實度、厚度、礦料級配比例等不同而各異。為減少這種現象產生,可采用預設伸縮縫的方法解決。沿縱向每隔20m切割一條收縮縫、深80 mm -100 mm,寬5 mm -8 mm。縫深為80 mm -100 mm時,一般占本結構層厚度的1/2,28天強度形成時均能沿縫產生開裂。縫寬5 mm -8 mm。既能保證縫內雜物被清除干凈,又能使瀝青料填充密實。

　　2.5加強各施工環節控制防止離析

　　混合料在輸出時,盡量降低出料高度,出料口與運料車廂的高差控制在2m以內,運料車及時移動前后位置,保證均勻裝料;運料車在運輸過程中,應勻速行駛,避免急剎車和劇烈顛簸;向攤鋪機受料斗卸料時,緩慢提升車廂,切忌速度過快;攤鋪過程中,使螺旋布料器均勻運轉,切忌時快時慢;人工找平時,應扣鍬布料,切忌揚鍬遠拋。

　　2.6控制好礦料級配

　　水泥粉煤灰穩定碎石主要由碎石和石屑配制而成,礦料品質的好壞直接影響結構的抗壓強度及均勻性。因此在材料進場前必須嚴格控制,把好收料關,不同規格的材料分類堆放,杜絕混堆亂放。

　　常用石屑是由米石(3 mm-5 mm)、礦粉、粉塵、軟石類等組合而成,比例很不規范,不同于規范中所指的石屑。特別是粉塵和軟石類材料的存在,會降低水泥穩定碎石層的強度。如果將石屑改換為0.5cm-1cm碎石、米石、礦粉或0.5cm-1cm碎石、米石、中砂,能有效地降低礦料內粉塵和軟石類的含量,在施工過程中應控制好礦料級配,其均勻性直接影響路面的強度均勻性。

　　2.7選用適當的結構層

　　水泥粉煤灰穩定碎石強度較高,板體性較好,下承層應采用強度匹配、較穩定的結構。且因干縮變形和溫度變形、水泥粉煤灰穩定碎石易出現裂縫。以往采用石灰土作下墊層,雨雪水一旦浸入縫隙,會造成石灰土層軟弱,在行車作用下極易出現唧泥,產生冒白漿現象,從而引起結構層的破壞。工程實踐表明二灰穩定粒料適宜作為水泥穩定粉煤灰碎石基層的下承層。

　　3 結語

　　水泥粉煤灰穩定碎石基層是車輛荷載的主要承擔者,應當采取積極有效的措施防止各類病害的產生,保證道路的使用性能和使用壽命。

　　參考文獻:

　　[1] 公路路面基層施工技術規范[M].北京:人民交通出版