水泥稳定碎石裂缝和施工控制

水泥稳定碎石裂缝和施工控制

张中义王德新

(驻马店市公路规划勘察设计院河南

驻马店

463000)

【摘要】近年来水泥稳定碎石在高等级公路上得到广泛应用。但施工后水泥稳定碎石易产生裂缝现象,笔者根据多年工作经验,对其产生裂缝进行仔细分析,找出产生原因,并采取有效措施,提高工程质量。

【

关键词】水泥稳定碎石;裂缝;控制一、前言

水泥稳定碎石具有强度高、承载力大、良好的抗疲劳性能和抗冲刷性等优点,已经成为我国高等级公路沥青路面的主要结构类型。但其脆性大,从而导致对温度和湿度敏感性强,易因温度变化和湿度变化产生裂缝并反射到路面,导致路面强度降低,缩短公路使用寿命。

二、裂缝产生原因

水泥稳定碎石基层裂缝形成主要原因有非荷载型裂缝和荷载型

结构性破坏裂缝。非荷载型裂缝则是环境作用的结果,主要是湿度和温度的影响,由干缩、温缩和疲劳作用导致;荷载型结构性破坏裂缝是由汽车动态荷载产生的垂直或水平应力,在基层内部产生超过材料的容许抗拉极限应力的拉应力所造成。此外,由于路基不均匀沉陷也易形成裂缝。

1.干缩性裂缝:干缩性裂缝的情况有两种,一是水泥稳定碎石压实成型到正常养护期的干缩;二是养护期满后到施工沥青封层或透层、摊铺沥青混凝土面层这段时间的干缩。其机理基本上是一样的,但其损害的程度有所不同。

水泥稳定碎石压实成型到正常养护期期间,由于混合料本身的水份和养护洒水的水分蒸发以及混合料内部水化作用发生的毛细管作用、分子间吸附作用力和碳化收缩作用等,引起基层混合料体积在一定程度趋于减小而收缩,出现拉裂的现象。如果这段时间天气正常,气温没有太大变化,混合料从最佳含水量到较干燥的干缩过程可称之为一次性的干缩,其产生的裂缝较小。

从基层养护期满后到施工沥青封层或透层油、摊铺沥青混凝土面层之间,如果这段时间间隔较长,自然天气从睛到雨,从雨到睛,风吹日晒雨淋,基层料从“较干燥→饱水状态→较干燥→饱水状态”反复循环作用,水分反复的“蒸发、饱和、蒸发、饱和”,多次重复干缩过程,必然会使基层出现较严重的拉裂现象,在薄弱地方就表现为裂缝,这种破坏在多雨的地区特别明显。养生结束后,如其上为沥青面层,应先清扫基层,立即喷洒透层或粘层沥青、在清扫干净的基层上,也可先做下封层,以防止基层干缩开裂。

2.温缩性裂缝:也就是热胀冷缩产生的裂缝。水泥稳定碎石基层属半刚性体,由于热胀冷缩引起水泥稳定碎石基层裂缝。经过几年的探索和经验,对水泥稳定碎石基层每10～15米切横缝一道,以减少水泥稳定碎石基层的温裂、干缩裂缝和对沥青混凝土面层的反射裂缝。

水泥无机结合料内部的不同矿物颗粒组成的固相、液相和气相体,在温差作用中必然会使其产生热胀冷缩的体积变化,从而引起温缩性裂缝。

(1)固相矿物不同的胀缩性:碎石原材料矿物(主要为SiO2、AI2O3)组成的热胀冷缩系数为810-6/℃,水泥稳定碎石生成的新胶结矿物主要成分为C-S-H凝胶体,热胀冷缩系数一般为10～2010-6/℃。由于两者组成的固相复合稳定材料的矿物具有不同的热胀冷缩性,在温度变化时其胀缩值是不相同的。

(2)液相(水)的热胀缩性:自由水、

毛细水、结构水、结晶水存在于混合料内部的孔隙中和胶体中,水的热胀缩系数为7010-6/℃。当温度升高时,可以产生相当大的扩张力使颗粒间距增大而产生膨胀。

(3)气相的热胀缩性:混合料毛细孔、内部孔隙充盈着气体。夏天时水稳层内部结构气体体积受热充分膨胀,结构内的颗粒相应充满扩张力。冬季时,原膨胀的气体体积收缩,颗粒内的结构应力减小,产生收缩力,体积变小。当扩张力超过临界值时,水稳层就会产生起拱;当收缩力超过结构拉应力时,便产生横向裂缝。

3.荷载性裂缝荷载性裂缝一般发生在基层的底部,由于车辆荷载的反复作用,裂缝逐渐向上扩展至表面,车轮荷载作用下产生的裂

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缝反映在面层,往往不是单独的、稀疏的或较有规则的裂缝,而是稠密的,有时是相互联系的。

三、裂缝形成过程

对于半刚性基层,裂缝往往不是由交通荷载作用引起的。水泥稳定碎石基层由于水分蒸发及温度变化的影响,很容易产生裂纹,在承受荷载之前,就已经存在大量的微细裂纹和孔洞。因此,实际上它是在带有裂纹的状态下承受交通荷载作用的,基层的温缩和干缩是引起裂缝的内因。

对于反射裂缝的形成,是由于面层底部的拉应力超过沥青混凝土极限强度所致。在基层开裂后,由于基层失去抵抗拉应力的作用,就在开裂位置将应力传递给面层,造成面层在裂缝处的应力集中。如果此时再加上偏荷载主拉应力(或剪应力)的作用,其应力值就有可能超过材料的极限强度,面层随之开裂。偏荷载作用的主拉应力(或剪应力)是促成反射裂缝形成的原因。因此,路面反射裂缝主要是由于基层开裂后的水平与垂直位移引起的。

四、裂缝的预防

1.严格控制水泥剂量。水泥剂量偏低,水泥稳定碎石强度将降低,影响工程质量;而剂量偏大,如果水泥稳定碎石强度太大,基层将发生较多裂缝,从而引起沥青面层的相对应的反射裂缝。所以,在满足规范要求的情况下,尽量减少水泥剂量,确保工程质量。

2.混合料的含水量控制。厂拌混合料现场,每天由后场专职试验人员按照规范规定测定各种集料的含水量,根据施工配合比设计的最佳含水量指标,结合当天的气温、湿度、运距情况确定混合料拌和时的用水量。在前场负责检测压实度的专职试验人员,在混合料摊铺整型过程中亦及时测定混合料的含水量,及时指挥压路机碾压,力求在最佳含水量条件下碾压,由于含水量偏小使混合料容易松散,不易碾压成型,将影响混合料可能达到的密度和强度。如果混合料含水量较大,混合料密实度将降低,易产生干缩裂缝,降低工程质量。

3.严格控制混合料级配:由于修筑公路基层碎石用量较大,施工中同时将需要几个料场,并且同一个料场不同粒料质量不稳定,几档材料混合后,生产配合比经常变化,极易超出上限或下限。因此,水泥稳定碎石基层级配,直接影响水泥稳定基层的干缩性,良好的混合料级配将减少水泥稳定碎石裂缝的产生。

4.加强养护养生宜采用不透水薄膜、湿砂、草袋、棉布覆盖并洒水保湿养生,基层完成后也可采用沥青乳液养生,用量按0.8-1Km/m2(指沥青用量)选用,分两次喷洒,避免基层长期暴晒。

如果条件有限,也可用洒水车经常洒水养生,每天洒水的次数应视气候而定。整个养生期间应始终保持水泥稳定碎石表面潮湿。养生期不宜少于7天,并应封闭交通,除洒水车辆外,严禁其它车辆通行,保湿养生至下一层施工前。

合理的养生既是保证水泥稳定碎石强度的需要,又是减少和避免干缩裂缝的措施。新铺水泥稳定碎石随着混合料水分的减少产生干缩应力,水分减少的越快,产生的干缩应力越大,水分减少的慢,干缩应力缓慢产生逐惭增大,由于材料的松驰应力和温度随龄期增大,抗应变能力增强。如果铺筑后养生不及时或忽干忽湿,导致水分散失较快,干缩应力急剧增大而此时的抗应变能力还较低,就易产生干缩裂缝,并随时间增长裂缝增加。即使养生期结束后;如果不及时铺筑沥青封层(透层)和沥青面层让其曝晒,同样会散失水分产生干缩裂缝。

基层过冬时,应采取冬季覆盖保温措施,以防止基层开裂或表面受损,可直接在水泥稳定碎石上面覆盖素土,并整平压实,厚度视温度而定。减少和避免因气温的温差过大时产生温缩裂缝。

五、结语(下转第238页)

科技信息○职校论坛○SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2008年第24期

地温热水地板辐射供暖系统在使用中的问题解析

(1.濮阳市城市综合开发公司

河南

程爱军1肖新华2

濮阳457000;2.濮阳职业技术学院

河南

濮阳

●

457000)

摘要】地温热水地板辐射采暖是一种新型的采暖方式,与传统暖气片采暖方式相比,地板辐射采暖更符合人体对温度的级差需求,更能【

满足人们对舒适度的要求,所以新建或在建住宅,大部分均采用了地温热水地板辐射供暖系统。

【关键词】地温热水地板辐射供暖;工艺;施工

一、地温热水地板辐射供暖系统

地温热水地板辐射供暖系统现在设计及施工标准均是以中国建筑标准设计研究院出版的03K404《地温热水地板辐射供暖系统施工安装》标准图集为依据。系统组成从下到上依次为:1绝热层、2保护层、3散热管、4回填层;同时还有附属结构和材料为边界保温带和分水器等。

二、系统作用

1.边界保温带:地板辐射供暖系统与墙、柱等构造间的绝热构造,防止热量通过地板采暖系统与墙、柱的接触而形成热桥将户内热量传

出。

2.绝热层:主要作用为阻止或减少供暖系统热损失的构造,主要选用材料为:EPS或XPS。

3.保护层:避免绝热层上部施工水分破坏绝热层功能的构造,一般与绝热层复合在一起的保护层,同时还能起到固定散热管道的作用。

4.散热管:具有一定工作寿命和耐压能力,用来传递热媒的管道。5.回填层:用于保护散热管和使地面温度均匀的构造层,又叫储热层。

6.分水器:主要用来分配水量保证各回路热媒传导相同,从而保证各各房间温度相等。

三、施工和使用中的要求:

在施工过程中,一般情况下各施工单位都是按照设计所选用的图集作为施工施工依据,因为地温热水地板辐射供暖系统是一个新的系统,往往施工单位对其施工工艺了解不够、不深。造成在系统施工过程中及用户在使用时出现各种各样的问题,主要如下:

1.用户在使用时出现散热管漏水

分析情况主要有:第一,施工单位在铺设散热管时,没有严格按照03K404图集及相关的地板采暖技术规程进行执行,对铺设好的散热管没有进行封闭试压或试压时间不足,造成局部渗水不能及时有效发现;另没有进行带压浇筑砼回填层,造成在浇筑砼时使散热管受到伤害;同时建议施工单位在选用散热管时最好能使用质量较好的热熔管道,以防万一出现漏水的情况,能用专用热熔接头连接,不至于大面积毁坏地面给用户造成更大的经济损失。第二,施工单位无意识破坏。这主要是因为地温热水地板辐射系统是一个分项系统,该分项系统施工时,比如水电安装没有开始,而等到地暖系统完成施工后,大量的水电安装工程也就随即开始,在安装工程中,部分穿线管出现管道不通畅而造成不能穿线或顶板中有漏掉的线管导致不能穿线等情况,这就需要从地面凿槽铺设线管,从而破坏了散热管导致其漏水。所以施工方一定要对所有安装分部上的管线及管道进行户户检查,保证在地暖施工前,所有将来会影响到地暖系统的安装问题全部解决完成,决不能在保温层上开槽布线,否则散热管不但易破坏而且所布的线在受热的情况下更易老化。第三、由于东冷夏热地区才设计供暖系统,所以施工

(上接第146页)水泥稳定碎石裂缝不但影响其整体稳定性和强

度,而且影响路面平整度和美观。水泥稳定碎石施工质量虽然受施工人员、机械设备、材料施工工艺等影响,但只要不断积累施工经验,改进施工工艺,加强施工管理,将减少水泥稳定碎石裂缝,直至杜绝裂缝发生,提高工程质量。科●

【

参考文献】238

方在完成地暖工程后,一定要把散热管内的试压水用鼓风机全部吹出,以防在寒冷的冬季开发商不给用户交房而使管道内的水结冰将管道胀破。第四、部分用户在进行房间装修时,不能严格按照物业公司的要求在地面上凿槽定钉。关于这一点,物业公司一定要提前告知用户,

防止其无意识破坏。

2.房间四周踢脚线范围内易泛碱,分析其产生主要原因有以下几种情况:

A、在铺设散热管时,将保护层大面积损坏,导致在浇筑储热层时,大量的水通过损坏的保护层渗透到绝热层下,而这些水是不能流动的,因为下面是砼结构板。所以这些水只有通过四周的墙体慢慢蒸发。

B、

在浇筑砼储热层时,由于其不是承重构件,施工单位就增加了砼的水灰比,从而加大了其塌落度方便施工。这样也容易使大量的离析水渗透到绝热层下,而形成房间四周返碱。

C、在对砼储热层养护时,施工方为了省时省事,采用一次养护大量水,有时都将储热层完全浸泡,从而也导致墙体四周长时间受潮而返碱等。

以上这三中情况做为施工方是能有效控制的,只要施工方严格按

照技术规程,不偷工不减料、严格按照施工工艺施工就能有效避免。

3.储热层边角处易出现空鼓现象

该原因主要是由于储热层厚度不够引起的。按照施工技术规程的要求,储热层最小厚度不能小于50㎜。厚度太小将不能满足储存热量的作用,同时也不能有效满足对底层绝热板的压实,导致储热层出现空鼓现象。为了能有效避免出现空鼓,还因使绝热板受力均匀等。

4.用户在使用过程中要注意通风

由于低温热水地板辐射供暖系统用户在使用中,地面温度较高,随着层高空间递减,这就容易使户内热空气在和顶板相遇时,出现凝结水,在房间四周汇合,导致顶棚四个阴角受潮而出现返碱或长毛现象,为了避免发生,用户应该一个星期内至少通风2次以上。

5.在施工中,我们还要对分水其进水、

出水口安装上过滤网,防止杂物进入回路内而影响系统的正常运行。

总的来说,地面辐射供暖系统由于具有舒适、卫生、节能、不影响室内观感和不占用室内面积与空间等显著优点,在以后的采暖地区,应用的会越来越广泛,望我们能在工程设计,材料选择、施工安装和检验验收等各环节进行规范化的控制,以便给用户提供方便舒适的服务。科●

【参考文献】

[1]《地面辐射供暖技术规程》(JGJ142-2004).

[2]《地温热水地板辐射供暖系统施工安装》(03K404).[3]《建筑给排水及采暖工程质量验收规范》(GB50242-2002).

[责任编辑:张艳芳]

[1]公路路面基层施工技术规范JTJ034-2000.

[2]公路土工试验规程JTJ051-93.

[3]道路改扩建工程设计与施工技术,北京:人民交通出版社.[4]公路交通科技,北京:中华人民共和国交通部.[5]道路设计常用数据手册,北京:人民交通出版社.

[责任编辑:翟成梁]