摘要：通过对半刚性基层水泥粉煤灰稳定碎石的病害的分析，提出了水泥粉煤灰稳定碎石基层病害防治措施的思路，以减少反射裂缝的数量，保证路面的使用性能。
关键词：水泥粉煤灰,稳定碎石,病害,防治
粉煤灰中含有大量SI02、AL203等能反应产生凝胶的活性物质，它们在粉煤灰中以球形玻璃体的形式存在，这种球形玻璃体比较稳定，表面又相当致密，不易水化，水泥粉煤灰早期反应主要是水泥遇水后产生水解与水化反应，水泥水化生成硅酸钙晶体，这些晶体产生部分强度，同时水泥水化生成氢氧化钙与水化铝酸钙，大部分水化产物开始以凝胶体出现，随着凝期的增长，逐步转化为纤维状晶体，并随着数量的不但增加，晶体相互交叉，形成连锁结构，填充混合物的孔隙，形成较高的强度，随着粉煤灰活性的不断调整，使水泥粉煤灰不仅有较高的早期强度，而且其后期强度也有较大提高。
水泥粉煤灰稳定碎石基层广泛地应用于各等级道路的基层中,它具有良好的板体性和水稳定性,作为沥青面层的下承层,是连接面层与底基层的纽带,与面层一起将车轮荷载的反复作用传布到底基层、路基,是起主要承重作用的层次。沥青面层所发生的许多病害,都与其有直接的关系。
1 公路水泥粉煤灰稳定碎石基层的常见病害分析
1.1干缩裂缝
水泥材料硬化过程中的干湿变形表现为湿胀干缩。在干燥的空气中,随着水份的逐渐蒸发,水泥的体积也将逐会渐发生收缩。这是由于毛细孔水蒸发,使毛细孔水弯月面曲率变大,在表面张力的作用下,对孔壁的压力增大,产生收缩力;继续干燥会引起水泥颗粒的吸附水部分蒸发,失去水膜的水泥颗粒间距离变小而收缩,进一步发展将会使水泥粉煤灰稳定碎石基层产生裂缝,影响基层质量。如果在水中或潮湿条件下进行养护,水泥材料的干缩将会减少,且产生略微膨胀,而湿胀一般无破坏作用。
1.2温度裂缝
混凝土具有热胀冷缩的性质,其温度膨胀系数达10€?0-6。为了减小温度升降所导致的危害,对线形结构混凝土一般每隔20m~40m应设置温度胀缩缝。水泥粉煤灰稳定碎石基层与混凝土具有类似的热胀冷缩性质,导致结构层的开裂。
1.3唧泥
由于干缩裂缝和温度裂缝的出现,每当雨雪天、雨雪水沿裂缝浸入下层。若下承层为石灰土,则极易被浸泡而变软。在行车的作用下、石灰土沿裂缝上升,渗透至沥青面层,产生唧泥和冒白浆现象。长期发展下去,基层底部就会被掏空,受到弯拉应力的作用、加剧支裂缝的发展、形成网裂、龟裂等病害,而造成路面破坏。
1.4离析
水泥粉煤灰稳定碎石基层经常发生离析,即粗细集料集中现象,离析还造成基层强度不均匀,表面不平整等病害。
在施工的各环节都可能发生离析:拌和站发生的放料离析、运输过程发生的颠簸离析、卸料过程发生的卸料离析、摊铺过程发生的摊铺离析、找平过程发生的找平离析。
1.5网裂、龟裂
网裂、龟裂在有些水泥粉煤灰稳定碎石基层出不的路面上也会出现。其形成原因可分4种:底基层强度不均匀、水泥粉煤灰稳定碎石基层在使用过程中受到弯拉应力作用。混合料搅拌质量差,造成结构层强度不均匀。水泥粉煤灰稳定碎石厚度不均匀、高程、平整度控制的不好,造成沥青类路面产生网裂、龟裂。配合比设计不合理。水泥剂量太高会加剧干缩裂缝和温度裂缝出现。此外、矿料级配设计时若石屑含量过大,会降低结构层强度。石屑是由米石(3mm~5mm)、矿粉、粉尘、软石等材料混合而成的,当混合料中粉尘、软石含量高时、会影响水泥的胶凝性能、严重降低结构层强度。为满足强度要求、势必增大水泥剂量,这又使干缩变形和温度变形加剧、引起网裂、龟裂。
2 水泥粉煤灰稳定碎石基层病害的防治
2.1原材料质量要求
水泥：采用水泥稳定土基层技术规范中关于水泥的质量要求。
粉煤灰：采用石灰粉煤灰稳定土基层技术规范中关于粉煤灰的质量要求
碎石：采用石灰粉煤灰稳定土基层技术规范中关于碎石的质量要求。
其它质量要求：根据《公路路面基层施工技术规范》的规定襄十高速公路设计累计标准轴次超过12×106次，同时考虑工程进度的要求决定下基层7天无侧限抗压值≥3MPa，上基层7天无侧限抗压值≥4MPa. 水泥粉煤灰与集料的比初步采用20：80—15：85. 集料级配采用规范级配的中值。
2.2控制水泥剂量、加强养护
水泥剂量直接影响水泥粉煤灰稳定碎石基层的强度,剂量越高强度越高,但剂量越高,干缩变形和温度变形越严重、产生的干缩裂缝、温度裂缝越多,越易导致水泥粉煤灰稳定碎石基层的破坏,严重缩短道路使用年限。配合比设计时,水泥剂量应根据规范确定,确定为所选范围的中值。
加强基层的养护,采用覆盖养生布并洒水的办法效果很好,能够减少水分的散失,保证基层表面保持湿润状态,减少干缩裂缝的产生。
2.3增大粉煤灰剂量
粉煤灰中的活性SiO2、Al2O3与水泥水化过程中析出的CaO起化学反应,生成稳定的水化硅酸钙和水化铝酸钙,延缓水泥的凝结时间,并有效提高后期强度,减少干缩裂缝的出现。应当注意的是,在水泥粉煤灰稳定碎石基层表面,初期常浮有粉煤灰颗粒,妨碍与油面的结合。作3mm—5mm的乳化沥青封层,可有效遏制此缺陷的产生。
选用水泥粉煤灰浆，采用较低的水灰比就可达到较好的流动性，且强度较高，收缩量小。采用水泥:粉煤灰:水=1:0.5:0.45配合比制作的灰浆试件，其室内3天的抗压强度高于5MPa，可作为压浆材料。
2.4预设伸缩缝
水泥粉煤灰稳定碎石基层具有热胀冷缩性质,使用过程中易出现不规则的温度裂缝,且随强度、压实度、厚度、矿料级配比例等不同而各异。为减少这种现象产生,可采用预设伸缩缝的方法解决。沿纵向每隔20m切割一条收缩缝、深80 mm -100 mm,宽5 mm -8 mm。缝深为80 mm -100 mm时,一般占本结构层厚度的1/2,28天强度形成时均能沿缝产生开裂。缝宽5 mm -8 mm。既能保证缝内杂物被清除干净,又能使沥青料填充密实。
2.5加强各施工环节控制防止离析
混合料在输出时,尽量降低出料高度,出料口与运料车厢的高差控制在2m以内,运料车及时移动前后位置,保证均匀装料;运料车在运输过程中,应匀速行驶,避免急刹车和剧烈颠簸;向摊铺机受料斗卸料时,缓慢提升车厢,切忌速度过快;摊铺过程中,使螺旋布料器均匀运转,切忌时快时慢;人工找平时,应扣锹布料,切忌扬锹远抛。
2.6控制好矿料级配
水泥粉煤灰稳定碎石主要由碎石和石屑配制而成,矿料品质的好坏直接影响结构的抗压强度及均匀性。因此在材料进场前必须严格控制,把好收料关,不同规格的材料分类堆放,杜绝混堆乱放。
常用石屑是由米石(3 mm-5 mm)、矿粉、粉尘、软石类等组合而成,比例很不规范,不同于规范中所指的石屑。特别是粉尘和软石类材料的存在,会降低水泥稳定碎石层的强度。如果将石屑改换为0.5cm-1cm碎石、米石、矿粉或0.5cm-1cm碎石、米石、中砂,能有效地降低矿料内粉尘和软石类的含量,在施工过程中应控制好矿料级配,其均匀性直接影响路面的强度均匀性。
2.7选用适当的结构层
水泥粉煤灰稳定碎石强度较高,板体性较好,下承层应采用强度匹配、较稳定的结构。且因干缩变形和温度变形、水泥粉煤灰稳定碎石易出现裂缝。以往采用石灰土作下垫层,雨雪水一旦浸入缝隙,会造成石灰土层软弱,在行车作用下极易出现唧泥,产生冒白浆现象,从而引起结构层的破坏。工程实践表明二灰稳定粒料适宜作为水泥稳定粉煤灰碎石基层的下承层。
3 结语
水泥粉煤灰稳定碎石基层是车辆荷载的主要承担者,应当采取积极有效的措施防止各类病害的产生,保证道路的使用性能和使用寿命。
参考文献:
[1] 公路路面基层施工技术规范[M].北京:人民交通出版