公路水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層病害與防治分析

　　摘要：文章分析了水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層開(kāi)裂的機(jī)理，針對(duì)病害的防治措施進(jìn)行了探討。

　　關(guān)鍵詞：公路,粉煤灰穩(wěn)定碎石基層,開(kāi)裂,防治

　　1概述

　　粉煤灰中含有大量sio2、al2o3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�體的形式存在，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通過(guò)液相擴(kuò)散到粉煤灰球形玻璃體表面，發(fā)生化學(xué)吸附和侵蝕，生成水化硅酸鈣與水化鋁酸鈣，大部分水化產(chǎn)物開(kāi)始以凝膠體出現(xiàn)，隨著凝期的增長(zhǎng)，逐步轉(zhuǎn)化為纖維狀晶體，并隨著數(shù)量的不斷增加，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)動(dòng)，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。

　　2配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)

　　采用水泥+粉煤灰占總量的15%、20%，水泥劑量為3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%分別進(jìn)行試驗(yàn)。具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1：從上表可見(jiàn)碎石的用量對(duì)混合料的強(qiáng)度影響很大，在水泥劑量不變的情況下碎石用量從85%減少到80%，其七天強(qiáng)度下降28.8%。如果碎石用量為80%，水泥用量即使達(dá)5.5%，其七天強(qiáng)度也不能達(dá)到規(guī)范對(duì)上基層的強(qiáng)度要求。當(dāng)然從經(jīng)濟(jì)效益上分析，碎石用量從85%減少80%，材料成本將減少2.3%，其原因是一來(lái)粉煤灰比碎石單價(jià)便宜，二來(lái)是混合料中粉煤灰含量越多，混合料的最大干密度就越小，每立方米混合料所需材料越少。所以綜合考慮將配合比暫定為下基層水泥：粉煤灰：碎石=4：16：80，上基層水泥：粉煤灰：碎石=5：10：85。參考水泥穩(wěn)定碎石中心站集中廠拌法施工規(guī)范進(jìn)行施工，在采用上述配比施工的上、下基層都不同程度的出現(xiàn)了較多的開(kāi)裂現(xiàn)象，特別是上基層平均每5～10m一道橫向貫穿裂縫。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我們對(duì)水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石的開(kāi)裂機(jī)理及防治辦法進(jìn)行了專項(xiàng)研究。

　　3開(kāi)裂機(jī)理分析

　　水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石混合料產(chǎn)生開(kāi)裂的原因是因?yàn)槭艿綔乜s和干縮的綜合作用，但施工期間氣溫逐漸升高，因此主要是干縮造成了開(kāi)裂。

　　水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石混合料經(jīng)拌和壓實(shí)后，由于蒸發(fā)和混合料內(nèi)部發(fā)生水化作用，混合料的水份會(huì)不斷減少。由于水的減少而發(fā)生的毛細(xì)管作用、吸附作用、分子間力的作用，材料礦物晶體或凝膠體間層間水的作用和碳化收縮作用等都會(huì)引起水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石材料產(chǎn)生體積收縮，其干縮性的大小與水泥、粉煤灰劑量，碎石粒料的含量，混合料中小于0.075mm的細(xì)顆粒的含量相關(guān)，針對(duì)上述原因我們進(jìn)行了大量的試驗(yàn)分析。

　　3.1干縮系數(shù)試驗(yàn)

　　3.1.1不同水泥劑量對(duì)干縮系數(shù)的影響

　　3.1.2粒料含量與干縮溫縮系數(shù)的關(guān)系

　　3.1.3集料級(jí)配及含量與干縮系數(shù)關(guān)系對(duì)于水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石，采用5%的水泥劑量，當(dāng)級(jí)配采用規(guī)范級(jí)配的上、中、下限時(shí)其干縮系數(shù)，分別為60×;10-6、40×;10-6、30×;10-6.二灰：碎石=15：85與二灰：碎石=20：80時(shí)，7天齡期的最大干縮應(yīng)變和平均干縮系數(shù)為233×;10-6、273×;10-6、65×;10-6、55×;10-6。

　　3.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。

　　3.2.1水泥劑量從5%增加到6%和7%，干縮系數(shù)增加20%和30%.所以在保證設(shè)計(jì)強(qiáng)度的情況應(yīng)盡量控制水泥劑量，實(shí)際最大水泥劑量不能超過(guò)5.5%。

　　3.2.2在水泥劑量不變的情況下，粉煤灰劑量增大5%，干縮應(yīng)變?cè)黾?7%，干縮系數(shù)增加18%.所以粉煤灰應(yīng)盡量少用，綜合經(jīng)濟(jì)效應(yīng)及強(qiáng)度要求，粉煤灰用量在8%-10%之間比較合適。

　　4水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層的病害防治措施

　　4.1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。

　　4.2增大粉煤灰劑量

　　粉煤灰中的活性SiO2、Al2O3與水泥水化過(guò)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)。

　　4.3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(guò)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�？p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(kāi)裂�？p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)。

　　4.4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(guò)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(guò)快;攤鋪過(guò)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。

　　4.5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(chǎng)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。

　　4.6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。

　　5結(jié)語(yǔ)

　　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，提高道路的使用品質(zhì)和使用壽命，獲得經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

　　參考文獻(xiàn):

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