煤炭論文水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層病害的防治

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

　　關(guān)鍵詞：水泥粉煤灰,穩(wěn)定碎石,病害,防治

　　粉煤灰中含有大量SI02、AL203等能反應(yīng)產(chǎn)生凝膠的活性物質(zhì)，它們?cè)诜勖夯抑幸郧蛐尾Ａw的形式存在，這種球形玻璃體比較穩(wěn)定，表面又相當(dāng)致密，不易水化，水泥粉煤灰早期反應(yīng)主要是水泥遇水后產(chǎn)生水解與水化反應(yīng)，水泥水化生成硅酸鈣晶體，這些晶體產(chǎn)生部分強(qiáng)度，同時(shí)水泥水化生成氫氧化鈣與水化鋁酸鈣，大部分水化產(chǎn)物開始以凝膠體出現(xiàn)，隨著凝期的增長，逐步轉(zhuǎn)化為纖維狀晶體，并隨著數(shù)量的不但增加，晶體相互交叉，形成連鎖結(jié)構(gòu)，填充混合物的孔隙，形成較高的強(qiáng)度，隨著粉煤灰活性的不斷調(diào)整，使水泥粉煤灰不僅有較高的早期強(qiáng)度，而且其后期強(qiáng)度也有較大提高。

　　水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層廣泛地應(yīng)用于各等級(jí)道路的基層中,它具有良好的板體性和水穩(wěn)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(fù)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(fā)生的許多病害,都與其有直接的關(guān)系。

　　1 公路水泥粉煤灰穩(wěn)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(xiàn)為濕脹干縮。在干燥的空氣中,隨著水份的逐漸蒸發(fā),水泥的體積也將逐會(huì)漸發(fā)生收縮。這是由于毛細(xì)孔水蒸發(fā),使毛細(xì)孔水彎月面曲率變大,在表面張力的作用下,對(duì)孔壁的壓力增大,產(chǎn)生收縮力;繼續(xù)干燥會(huì)引起水泥顆粒的吸附水部分蒸發(fā),失去水膜的水泥顆粒間距離變小而收縮,進(jìn)一步發(fā)展將會(huì)使水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層產(chǎn)生裂縫,影響基層質(zhì)量。如果在水中或潮濕條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù),水泥材料的干縮將會(huì)減少,且產(chǎn)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(zhì),其溫度膨脹系數(shù)達(dá)10€?0-6。為了減小溫度升降所導(dǎo)致的危害,對(duì)線形結(jié)構(gòu)混凝土一般每隔20m~40m應(yīng)設(shè)置溫度脹縮縫。水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層與混凝土具有類似的熱脹冷縮性質(zhì),導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層的開裂。

　　1.3唧泥

　　由于干縮裂縫和溫度裂縫的出現(xiàn),每當(dāng)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(chǎn)生唧泥和冒白漿現(xiàn)象。長期發(fā)展下去,基層底部就會(huì)被掏空,受到彎拉應(yīng)力的作用、加劇支裂縫的發(fā)展、形成網(wǎng)裂、龜裂等病害,而造成路面破壞。

　　1.4離析

　　水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層經(jīng)常發(fā)生離析,即粗細(xì)集料集中現(xiàn)象,離析還造成基層強(qiáng)度不均勻,表面不平整等病害。

　　在施工的各環(huán)節(jié)都可能發(fā)生離析:拌和站發(fā)生的放料離析、運(yùn)輸過程發(fā)生的顛簸離析、卸料過程發(fā)生的卸料離析、攤鋪過程發(fā)生的攤鋪離析、找平過程發(fā)生的找平離析。

　　1.5網(wǎng)裂、龜裂

　　網(wǎng)裂、龜裂在有些水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層出不的路面上也會(huì)出現(xiàn)。其形成原因可分4種:底基層強(qiáng)度不均勻、水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層在使用過程中受到彎拉應(yīng)力作用。混合料攪拌質(zhì)量差,造成結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度不均勻。水泥粉煤灰穩(wěn)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(chǎn)生網(wǎng)裂、龜裂。配合比設(shè)計(jì)不合理。水泥劑量太高會(huì)加劇干縮裂縫和溫度裂縫出現(xiàn)。此外、礦料級(jí)配設(shè)計(jì)時(shí)若石屑含量過大,會(huì)降低結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度。石屑是由米石(3mm~5mm)、礦粉、粉塵、軟石等材料混合而成的,當(dāng)混合料中粉塵、軟石含量高時(shí)、會(huì)影響水泥的膠凝性能、嚴(yán)重降低結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度。為滿足強(qiáng)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(wǎng)裂、龜裂。

　　2 水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層病害的防治

　　2.1原材料質(zhì)量要求

　　水泥：采用水泥穩(wěn)定土基層技術(shù)規(guī)范中關(guān)于水泥的質(zhì)量要求。

　　粉煤灰：采用石灰粉煤灰穩(wěn)定土基層技術(shù)規(guī)范中關(guān)于粉煤灰的質(zhì)量要求

　　碎石：采用石灰粉煤灰穩(wěn)定土基層技術(shù)規(guī)范中關(guān)于碎石的質(zhì)量要求。

　　其它質(zhì)量要求：根據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定襄十高速公路設(shè)計(jì)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次超過12×106次，同時(shí)考慮工程進(jìn)度的要求決定下基層7天無側(cè)限抗壓值≥3MPa，上基層7天無側(cè)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(jí)配采用規(guī)范級(jí)配的中值。

　　2.2控制水泥劑量、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)

　　水泥劑量直接影響水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層的強(qiáng)度,劑量越高強(qiáng)度越高,但劑量越高,干縮變形和溫度變形越嚴(yán)重、產(chǎn)生的干縮裂縫、溫度裂縫越多,越易導(dǎo)致水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層的破壞,嚴(yán)重縮短道路使用年限。配合比設(shè)計(jì)時(shí),水泥劑量應(yīng)根據(jù)規(guī)范確定,確定為所選范圍的中值。

　　加強(qiáng)基層的養(yǎng)護(hù),采用覆蓋養(yǎng)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(tài),減少干縮裂縫的產(chǎn)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(xué)反應(yīng),生成穩(wěn)定的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣,延緩水泥的凝結(jié)時(shí)間,并有效提高后期強(qiáng)度,減少干縮裂縫的出現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)注意的是,在水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層表面,初期常浮有粉煤灰顆粒,妨礙與油面的結(jié)合。作3mm—5mm的乳化瀝青封層,可有效遏制此缺陷的產(chǎn)生。

　　選用水泥粉煤灰漿，采用較低的水灰比就可達(dá)到較好的流動(dòng)性，且強(qiáng)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(nèi)3天的抗壓強(qiáng)度高于5MPa，可作為壓漿材料。

　　2.4預(yù)設(shè)伸縮縫

　　水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層具有熱脹冷縮性質(zhì),使用過程中易出現(xiàn)不規(guī)則的溫度裂縫,且隨強(qiáng)度、壓實(shí)度、厚度、礦料級(jí)配比例等不同而各異。為減少這種現(xiàn)象產(chǎn)生,可采用預(yù)設(shè)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(shí),一般占本結(jié)構(gòu)層厚度的1/2,28天強(qiáng)度形成時(shí)均能沿縫產(chǎn)生開裂。縫寬5 mm -8 mm。既能保證縫內(nèi)雜物被清除干凈,又能使瀝青料填充密實(shí)。

　　2.5加強(qiáng)各施工環(huán)節(jié)控制防止離析

　　混合料在輸出時(shí),盡量降低出料高度,出料口與運(yùn)料車廂的高差控制在2m以內(nèi),運(yùn)料車及時(shí)移動(dòng)前后位置,保證均勻裝料;運(yùn)料車在運(yùn)輸過程中,應(yīng)勻速行駛,避免急剎車和劇烈顛簸;向攤鋪機(jī)受料斗卸料時(shí),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(yùn)轉(zhuǎn),切忌時(shí)快時(shí)慢;人工找平時(shí),應(yīng)扣鍬布料,切忌揚(yáng)鍬遠(yuǎn)拋。

　　2.6控制好礦料級(jí)配

　　水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石主要由碎石和石屑配制而成,礦料品質(zhì)的好壞直接影響結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度及均勻性。因此在材料進(jìn)場前必須嚴(yán)格控制,把好收料關(guān),不同規(guī)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(guī)范,不同于規(guī)范中所指的石屑。特別是粉塵和軟石類材料的存在,會(huì)降低水泥穩(wěn)定碎石層的強(qiáng)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(nèi)粉塵和軟石類的含量,在施工過程中應(yīng)控制好礦料級(jí)配,其均勻性直接影響路面的強(qiáng)度均勻性。

　　2.7選用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)層

　　水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石強(qiáng)度較高,板體性較好,下承層應(yīng)采用強(qiáng)度匹配、較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。且因干縮變形和溫度變形、水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石易出現(xiàn)裂縫。以往采用石灰土作下墊層,雨雪水一旦浸入縫隙,會(huì)造成石灰土層軟弱,在行車作用下極易出現(xiàn)唧泥,產(chǎn)生冒白漿現(xiàn)象,從而引起結(jié)構(gòu)層的破壞。工程實(shí)踐表明二灰穩(wěn)定粒料適宜作為水泥穩(wěn)定粉煤灰碎石基層的下承層。

　　3 結(jié)語

　　水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層是車輛荷載的主要承擔(dān)者,應(yīng)當(dāng)采取積極有效的措施防止各類病害的產(chǎn)生,保證道路的使用性能和使用壽命。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1] 公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范[M].北京:人民交通出版