半剛性基層裂縫產(chǎn)生原因及采用預(yù)鋸縫對(duì)裂縫防治的

半剛性基層裂縫產(chǎn)生原因分析及采用預(yù)鋸縫對(duì)裂縫防治的研究1前言目前，我國(guó)的高速公路瀝青混凝土路面普遍采用半剛性基層，水泥穩(wěn)定碎石是較為常見(jiàn)的一種半剛性路面的基層材料，水泥硬化后形成板狀半剛性體,提高路面的承載力，具有很高的強(qiáng)度和剛度，有著良好的穩(wěn)定性能。同時(shí)，可以高度機(jī)械化施工，對(duì)環(huán)境污染少，能充分利用當(dāng)?shù)氐牟牧稀Ｈ欢雱傂曰鶎硬牧嫌绕涫撬喾€(wěn)定碎石類(lèi)材料由于脆性，對(duì)溫度、濕度敏感性較強(qiáng)，在強(qiáng)度形成及使用過(guò)程中，會(huì)因溫度變化產(chǎn)生溫度收縮裂縫和因含水量變化而產(chǎn)生干縮裂縫。當(dāng)瀝青面層較薄時(shí)這種裂縫往往擴(kuò)展到面層形成反射裂縫。影響公路的使用?？刂坪蜏p少水穩(wěn)碎石裂縫應(yīng)首先弄清其產(chǎn)生的內(nèi)在原因,掌握裂縫發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律,分析計(jì)算它的應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力大小,從而提出相應(yīng)的防治措施。2工程概況安陽(yáng)至南樂(lè)高速公路ANTJ—02(K2+250～K9+000)由路橋華祥承建，此工程是安陽(yáng)至林州高速公路向東延伸的組成部分，同時(shí)也是河南省高速公路的重要組成部分。該項(xiàng)目采用18cn水泥穩(wěn)定碎石底基層183955m2，36cm水泥穩(wěn)定碎石基層181994m2。3技術(shù)要求3.1水泥穩(wěn)定碎石基層3.1.1水泥穩(wěn)定碎石的粒徑級(jí)配(見(jiàn)表-1)表-1慢通過(guò)下列篩意孔核(醫(yī)方孔況篩納mm索)煮的質(zhì)量百分掃率睛(膝%)拉31.5厚26.5挖19親9.5錫4.75拴2.36紛0.6犁0.075碧液限波塑限叔100團(tuán)90~100銷(xiāo)72~89吳47~67亮29~49勺17~35凈8~22陰0~7蝕<28此<93.1.2基層材料配合比及壓實(shí)度基層材料為水泥穩(wěn)定碎石，7天抗壓強(qiáng)度3.8Mpa，基層壓實(shí)度要求≥98%。3.1.3水泥選用初凝時(shí)間3h以上和終凝時(shí)間較長(zhǎng)（宜在6h以上）的水泥，嚴(yán)禁使用快硬、早強(qiáng)水泥和已受潮變質(zhì)的水泥。水泥標(biāo)號(hào)為32.5級(jí)。3.1.4碎石基層所用碎石其最大粒徑不應(yīng)超過(guò)31.5mm，集料壓碎值≤30%，有機(jī)質(zhì)含量≤2%，硫酸鹽含量≤0.25%。為了減少基層施工成型后的干縮裂縫，在進(jìn)行配合比生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加4.75mm以上粗集料的用量，減少0.075mm以下的細(xì)料含量，提高壓實(shí)混合料的嵌擠強(qiáng)度，增強(qiáng)其抗裂性，對(duì)應(yīng)采用的碎石都應(yīng)事先篩分成3～4個(gè)大小不同的粒徑，分別堆放，然后配合，更能保證級(jí)配的合理3.2水泥穩(wěn)定碎石底基層3.2.1水泥穩(wěn)定碎石的粒徑級(jí)配(見(jiàn)表-2)表-2吳通過(guò)下列篩富孔餓(捏方孔敲篩遲mm殖)搞的質(zhì)量百分師率勸(望%)患37.5敵31.5您26.5誼19槳9.5蝕4.75濤2.36哪0.6摘0.075魄100閃90~100堵67~90倉(cāng)45~68透29~50悉18~38抽8~22煉0~7捕證基層材料配合頂比及壓實(shí)度蓮磚基層材料為水板泥穩(wěn)定碎石銅，蓬7講天抗壓強(qiáng)賭度堤2.5Mp堤a甩，水泥劑肝量臺(tái)≥偵3怪%匯，基層壓實(shí)度細(xì)要轟求凳≥組97深%答。底基層采用線的水泥、碎石想等材料要求同禮基層謀。養(yǎng)生時(shí)間不眉少法于盤(pán)7金天。衰4麥纖影響半剛性基透層裂縫產(chǎn)生的左因素鞠打雹影響水泥穩(wěn)定戲碎石基層產(chǎn)生坐裂縫的因素很賭多，垮主要影響因素超如下：孟4.1戶原材料的選擇攝水泥作為唯一育的穩(wěn)定援劑仇,菊其質(zhì)量走至關(guān)重需要秩,喝我標(biāo)段選用海防工牌緩鳳凝來(lái)P.O32.莫5奴水猴泥鈔,院其各項(xiàng)技術(shù)指兩標(biāo)均能滿足施財(cái)工要求。扇碎石選用當(dāng)?shù)刈x許家溝生產(chǎn)的鏟級(jí)配碎石，其盜壓碎值、有機(jī)花質(zhì)含量、硫酸厭鹽含量也能滿清足施工要求。蔑4.寫(xiě)2租配合比設(shè)計(jì)酒水泥穩(wěn)定碎石嶺基層配合比設(shè)陳計(jì)時(shí)，一方面謎要考慮基層灑的專(zhuān)7吐d狹無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)蛾度滿足設(shè)計(jì)規(guī)臉?lè)兜囊?，另平一方面要考慮蛋到基層的干縮員溫縮裂縫。肺綢在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)蜻度的基礎(chǔ)上限矮制水泥用量甘。水泥劑量太畝小突,濱不能確保水泥已穩(wěn)定碎石基層企的強(qiáng)度澇；垃而量太大既不哄經(jīng)濟(jì)泉,件還會(huì)使基層的臘裂縫增多、增窩寬皇,廳一般水泥劑量災(zāi)應(yīng)控制青在有4袍%犯～延5%換之間逗。疤舌渡配合比時(shí)限制乞細(xì)集料、粉料網(wǎng)用量，集料級(jí)佩配種中殃0.07病5緣ｍｍ以下顆粒伐含量不宜大徒于漫5%欣，大骨料宜多銅點(diǎn)，級(jí)配宜取棚偏粗限友。券老4.截3叼施工過(guò)程中因郊素界太混合料的含水坦量己施工過(guò)程中對(duì)紐水的含量應(yīng)控僻制在比最佳含揉水量醉大洋1打%情左右。含水量謹(jǐn)過(guò)小時(shí)，基層壯表層松散，碾畝壓容易起皮，盆難以壓實(shí)；含紛水量過(guò)大碾壓磨時(shí)粘輪，表面財(cái)起拱，而且基街層成型后水分富散失愈多，形鬼成的裂縫愈多丹。所以施工過(guò)鄉(xiāng)程中含水量要熟控制適宜。舟秀巴像圖捐一距嚴(yán)建水泥穩(wěn)定碎石弟攤韻鋪艷播知相律販鋤圖頃二趕嫩虹基層取芯謹(jǐn)4樹(shù).芝3.2虹扎混合料拌和梨懼拌和時(shí)間不拌胡和必須要充分止、均勻、穩(wěn)定舌。拌和時(shí)間不罵足、拌和不均且勻，易出現(xiàn)粗鑰細(xì)料集中、離研析等現(xiàn)象?；毂亢狭箱佒尚螄?guó)后由于不同地軟段、上下層之靠間的干縮溫縮晝性不同，易產(chǎn)苗生裂縫。披4俱.3忘.3犁繪混合料攤鋪與慧壓實(shí)帝悔混合料攤鋪后茶，應(yīng)盡快完成厘碾壓，縮短從莫加水拌和到完偏成碾壓的時(shí)間復(fù)。如果不及時(shí)熱碾壓，水泥就遍會(huì)產(chǎn)生部分凝疏結(jié)作用，影響替壓實(shí)度，混合面料的強(qiáng)度和性喜能下降，抗裂粉縫能力也下降膽。圓攜視4劫.3帆.4瘦魯基層養(yǎng)生及交交通管進(jìn)制緊沿縫水泥穩(wěn)定碎石旬施工完成后，歪及時(shí)用壟土工布拋養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)生期他不能小歌于替7編ｄ，認(rèn)否則群基層表面的水鼠分蒸發(fā)，極易彼產(chǎn)生均勻的裂普紋惰。華4.盒4秧非人為因素喚掘享非人為因素是晶指半由外荷載引起劍的裂縫和收縮僻、膨脹、不均洲勻沉降等原因秘引起的裂縫恐,翻其中造成收縮職裂縫的原因主歉要是溫度和濕脅度的下降。據(jù)通過(guò)調(diào)查分析碎發(fā)現(xiàn)蝦,搭裂縫主要是由雪溫度變化引起燈,桃這是因?yàn)榭?悼1)善一些人為影響躍裂縫產(chǎn)生的因姐素可以很好的源控制；訓(xùn)(闖2)絡(luò)水穩(wěn)碎石施工辦是在路基沉降唯基本穩(wěn)定后開(kāi)豬始進(jìn)行的瀉,訊在施工過(guò)程中網(wǎng)雖還有沉降但線這種沉降是整倘體性的幼,鋒非局部性的閉；今(淋3體)泉盡管水穩(wěn)碎石李施工完成后行屯車(chē)會(huì)加重部分裹裂縫的產(chǎn)生或積發(fā)展舟,咳但不是產(chǎn)生裂愧縫的主要原因辮；運(yùn)(壇4帝)彈水穩(wěn)碎石施工匠后采用羨土工布江覆蓋灑水養(yǎng)生球法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn),須因此盡管失水側(cè)收縮產(chǎn)生的表抬面裂縫或內(nèi)部蕩微裂縫可能削顫弱水穩(wěn)碎石的紅抗拉能力屋,層但尚不足以形互成有規(guī)律的橫箱向貫穿裂縫。繩5雜俱建立計(jì)算模型睡選擇合理的計(jì)晨算模型柿,狼為此做以下假節(jié)定醋:怖(罷1)懸假設(shè)水穩(wěn)碎石扶為彈性地基上去的板。嚷(研2)傷為找到基層與狹底基層間相互陷約束的幾何關(guān)迷系唉,互假定它們均是須可變形的彈性擦結(jié)構(gòu)蠅,董都可通過(guò)它們床之間的剪應(yīng)力罵與應(yīng)變的關(guān)系喉反映出來(lái)。不(淺3)悉從裂縫方向分疑析翼,婚裂縫基本是垂潮直于主線方向勵(lì),矩因此假定水穩(wěn)牽碎石基層受縱泰向約束至,腎橫向不受約束禮。隸(瞇4)棵因水穩(wěn)碎石層企厚度較薄嚇,鞏故假定它們所修受的溫差是均忠勻溫差。確(疤5)急為方便問(wèn)題的耗解決且做到概蠅念清晰軌,至結(jié)構(gòu)上某點(diǎn)的世摩擦應(yīng)力與該第點(diǎn)的水平應(yīng)變替采用類(lèi)似土力啦學(xué)中線形關(guān)系嚼的假定削即給τ床=fx更δ栽(1)索閉式中鋸fx架為摩擦阻力系贏數(shù)。仁(辜6)韻根據(jù)水穩(wěn)碎石習(xí)裂縫形狀分析塘,柿主拉應(yīng)力是引炭起水穩(wěn)碎石裂虎縫的主應(yīng)力。歸參照混凝土強(qiáng)治度理論計(jì)算采擔(dān)用主拉應(yīng)力分思析法。由于表孫面裂縫危害較猜小巡,拘控制水穩(wěn)碎石真裂縫需要防止號(hào)的是貫穿裂縫息,統(tǒng)計(jì)算水穩(wěn)碎石她內(nèi)部的約束應(yīng)灘力只考慮計(jì)算軍引起貫穿裂縫拋的平均拉應(yīng)力郵。設(shè)某段水穩(wěn)小碎石長(zhǎng)度為避L,姓厚度為旅h,伴寬度為襲W,脫如圖柿11艱所示品,癢若承受的溫差誼即施工期間的謹(jǐn)峰值溫度平均間值與水穩(wěn)碎石掉基層基本裂縫核穩(wěn)定后內(nèi)部溫販度差為接T,良則根據(jù)上述假理設(shè)建立計(jì)算模蹦型如下。如圖敗10費(fèi)所示在任意點(diǎn)尤x園處截取一段與dx包長(zhǎng)的單元伸,翻設(shè)添圖鄭10洞水穩(wěn)碎石受派約束計(jì)算模型昂及計(jì)算簡(jiǎn)圖淘圖典11栽水穩(wěn)碎石基暈層主要應(yīng)力及哨位移圖妻承受的均勻內(nèi)拆力為媽F,隊(duì)底基層對(duì)水穩(wěn)天碎石層的剪力自為棉Q,蘭根據(jù)極限狀態(tài)欄的平衡方程養(yǎng)Σ慧X=0牢有米F+df泛-F-注Q=0燃李寄首(2)蓬由康(愉2)件式得賊Whd銜σ寒x-W捷τ仙dx=尤0(3)謝想式中波拌σ蒼x豈為水平應(yīng)力。獵隨著溫度的下救降苗,賺由于水穩(wěn)碎石扯的收縮變形受頁(yè)到底基層的約練束戰(zhàn),碰所以在水穩(wěn)碎版石層與底基層俱接觸面上產(chǎn)生領(lǐng)剪應(yīng)力折,腦水穩(wěn)碎石內(nèi)部對(duì)出現(xiàn)拉應(yīng)力。鞋由潑(棄3)匪可知當(dāng)遵W畏、償h都伍一定時(shí)葡,灑當(dāng)最大拉應(yīng)力倆超過(guò)抗拉強(qiáng)度掃,哈即在最大拉應(yīng)頭力處腥(膨板塊中部晝)噸出現(xiàn)第一條裂廟縫原,蠟一段分成兩段般,咳裂縫處應(yīng)力松姿弛從而引起應(yīng)慰力重分布警；者溫度再下降水蠟穩(wěn)碎石內(nèi)部拉萄應(yīng)力積累直到存超過(guò)抗拉強(qiáng)度度再次在每段的形中部出現(xiàn)裂縫爪,涌二段變?yōu)樗亩慰v。溫度不斷下柔降皮,鞏水穩(wěn)碎石不斷姥重復(fù)上述進(jìn)程掃,沈直到板塊中部財(cái)?shù)淖畲罄瓚?yīng)力誦大于或等于抗救拉強(qiáng)度裂縫才流穩(wěn)定刻,研裂縫不斷開(kāi)展忙的過(guò)程也就是補(bǔ)應(yīng)力不斷釋放駁的過(guò)程。6防治措施搖為了防治半剛攏性基層裂縫的岸產(chǎn)生，我們可梢以參照水泥混義凝土路面裂縫勵(lì)設(shè)置亮鋸縫的原理，固在基層上用切猴割機(jī)進(jìn)行切割友，設(shè)置預(yù)鋸縫搭，畏然后蹄采用瀝青材料批進(jìn)行填縫，效戲果明顯。霉工對(duì)基層進(jìn)行預(yù)跡鋸縫處理的目喚的：一是延長(zhǎng)斬基層裂縫間距洗；二是可以減國(guó)少瀝青面層龜?shù)噶选⒕W(wǎng)裂、坑銅槽等病害，這弊是因?yàn)榛鶎宇A(yù)多鋸縫縫隙處若壽預(yù)加處理，那調(diào)么就可以防止列基層裂縫反射損到瀝青面層上雞來(lái)。是預(yù)鋸縫間距越距小，接縫越多皇，不僅增加施諒工的復(fù)雜性，叔同時(shí)如果對(duì)基劫層預(yù)鋸縫處理任不當(dāng)還容易使額面層產(chǎn)生反射豈裂縫，從而影蔥響路面的整體悼強(qiáng)度。但是基況層預(yù)鋸縫過(guò)長(zhǎng)艘也會(huì)帶來(lái)一些坊問(wèn)題：例如基昂層的干縮、溫唯縮及溫度翹曲么應(yīng)力增大，增妄加了基層開(kāi)裂姓的可能性等。櫻調(diào)查發(fā)現(xiàn)大部伴分裂縫的間距扎在叫3季00m桿左右，我們?cè)O(shè)磁置孫預(yù)鋸縫間距揉為紀(jì)1.秘5練倍自然裂縫間變距即合5燥00m遣，取得的效果就明顯。絕采用預(yù)鋸縫的捕穩(wěn)定類(lèi)基層及薯時(shí)鋸縫，使基稱(chēng)層有規(guī)則的斷醫(yī)開(kāi)以釋放基層砌內(nèi)的溫縮應(yīng)力消，是防止基層羞養(yǎng)生階段開(kāi)裂腹的最有效的措五施。如鋸縫太浸早因強(qiáng)度不足點(diǎn)，縫槽被鋸縫嚇機(jī)打成不規(guī)則妙的毛邊；如鋸次縫太晚基層在返早期溫度裂縫示已經(jīng)形成，造贈(zèng)成開(kāi)裂。因此