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再议水泥稳定碎石基层入冬施工与过冬保护措施

发表日期:2019年10月28日      文章来源:东道路面      浏览次数:      打印本文 打印本文      文章收藏

再议水泥稳定碎石基层入冬施工与过冬保护措施

 

背景:《公路路面基层施工技术细则》(JTGTF20-2015)规定“宜在气温较高的季节组织施工”。无机结合料稳定材料施工期的日最低气温应在5℃以上,在有冰冻的地区,应该在第一次重冰冻到来的15~30d之前完成施工(其中重冰冻的标准一般指气温达到-3~-5℃)。

再议水泥稳定碎石基层入冬施工与过冬保护措施

一般情况下,水泥稳定碎石基层很少进行冬期施工,我国北方、西北地区大规模公路建设时,受气候、工序、工期及其他因素影响,临近冬期、入冬早期进行水泥稳定碎石基层施工也在所难免,有些路段在基层施工完成后,已经不再具备沥青面层施工的气候条件了。

再议水泥稳定碎石基层入冬施工与过冬保护措施

道路建设者面临的重要问题是:初冬、入冬施工如何保障水泥稳定碎石基层在相对低温或大温差环境下快速形成强度;再者如何对已完工的基层进行保护,使之抵抗冬季降雪及严寒的考验,减少冻融损伤及强度损失,顺利度过冬天,即强度和耐久性能没有明显的损失。

更为关键的是,当温度过低时混合料中的水凝结成冰,冰相对水的体积膨胀增大约10%,这会使混合料结构内部产生破坏作用,降低混合料的物理力学性能。

 大温差或低温环境下的冻融破坏机理

众所周知,水泥稳定碎石在成型的过程中会发生复杂的物理和化学反应,温度是影响反应速度的主要因素,同等养生周期内,养生温度越高,水泥稳定材料的强度也越高。

水泥稳定碎石入冬施工与过冬保护,其核心是防治水泥稳定碎石基层混合料产生冻融破坏。水泥稳定材料发生冻融破坏必须具备两个条件:一是水泥稳定材料含有水分,即水泥稳定材料处于潮湿或饱水状态;二是要有正负温度差,即只有在冻结与融化循环的过程中水泥稳定材料才会发生较大的空隙变化和细观结构的损伤问题。

从细观角度看,水泥稳定材料为多孔隙结构,这些空隙具有毛细作用,毛细管孔隙孔径大,水可渗入和迁移。这种自由活动水的存在,是导致水泥稳定碎石遭受冻害的主要原因。自由水遇冷结冰发生体积膨胀,引起混合料内部抗拉和抗压结构的破坏。

必须要解决温度和水分两个问题

水泥稳定碎石基层入冬施工与过冬是需要解决两个问题:一是基层表面开口孔隙渗水导致表面冻融松散;二是在低温时水稳基层表面的温度应力导致温缩裂缝。为防治水泥稳定碎石发生冻融破坏,保证基层安全过冬,必须要解决温度和水分的影响。

湿度条件是冻融损伤的主要因素:水结冰时体积膨胀达10%,无机结合料的损伤主要由水分的结冰膨胀造成。影响基层混合料湿度的主要水源包括:地下毛细水、裂缝或孔隙渗水、雨雪等路面积水以及本身混合料拌合过程中未发生反应的结合水、自由水及蒸发不完全的水。

温度条件是冻融损伤的外部条件:如果没有正负温度差,就不会产生冻结与融化过程,材料也就不会发生冻融损伤问题。温度降低时,孔隙内的水分结冰膨胀,空隙变大;温度升高时,冰开始融化,同时扩大的空隙开始积聚水分;当温度再次降低时,水分继续结冰,导致空隙进一步扩大,最终导致混合料粘结力降低,发生松散。

 基层入冬施工质量控制

压实度是强度的保证,当混合料压实不足时,空隙过大,内部无法完全填充,这将会造成嵌挤力和粘结力同时下强,严重影响混合料的强度;当混合料过压时,又会造成碎石的破碎,造成混合料出现无裹浆的花白面,这些花白面没有粘结力,在施工等车辆行驶作用下会急剧飞散。混合料离析直接影响压实质量,空隙率不均匀,部分骨料之间细料填充不密实,层间连接不好时。留下孔隙成为水分侵入的途径,形成潮湿的环境,加剧基层冻融破坏。

水泥掺量大小直接影响基层混合料的强度,水泥用量越大,混合料强度越高。有些工地基层冬季施工时采用增加水泥用量1.0%~1.5%的方法来弥补这些强度损失,但是单一的增大水泥掺量弥补早期强度,不仅会提高工程造价,而且水泥含量过高,必将会造成严重的裂缝。因此,此方法必须在混合料料级配优化的基层上,配合施工工艺进行系统的改善,否则将适得其反,得不偿失。

再议水泥稳定碎石基层入冬施工与过冬保护措施

严格控制作业时间,选择当地晴好天气、日最佳温度时段,根据水泥的初凝时间和延迟时间试验数据,加强工序衔接,尽快的完成拌和、运输、摊铺、碾压及覆盖作业,尽量在夜晚降霜水泥完成终凝。

加强基层的保温保湿养生,采用保湿保温土工布覆盖,冬季蒸发量小,覆盖后基层表面始终处于湿润状态,每天高温时段掀开覆盖适当晾晒,洒少量水立即进行覆盖,这样反复的养生措施不少于6天。

冬季基层施工,在混合料中可添加一定比例的具有降低水的冰点、加快水泥的硬化、提高材料的早期强度作用早强剂材料。可以在冰冻期来临前使其形成较高的强度,从而可以有效的抵抗冰冻的侵害。

基层过冬保护措施

覆盖防水土工布保温:覆盖防水土工布保温,首先土工布具有防水的作用,它可以防止冬季的雨水和雪水渗入基层,避免引起冻胀酥皮现象;其次土工布具有保温作用,可以在温度下降过快时具有保温及降低温度变化梯度的作用,减少降温引起的冰冻及裂缝现象。对于高海拔、严寒、冻土地区,基层养生完成后,保温土工布之上宜采用砂砾或土石混合料等进行覆盖,不然将出现严重冻胀损坏。值得注意的是,传统的覆土保温措施工程量大,后期清理复杂、同时对基层污染严重,采用此措施不得对基层产生二次破坏。

 完成沥青碎石封层施工:基层施工养生完毕后,虽然来不及面层的施工,必须及时进行封层施工。封层可以有效的防止表面水分的侵入,减少基层的损害。同时1cm厚度的封层会起到一定的保温的作用,在温度发生变化时,使基层的温度下降具有滞后性和缓冲性,从而减少温度裂缝。

 加强施工现场交通管制:养生或过冬期间,加强施工现场交通车辆的管制,限制施工及社会车辆的通行,保护基层结构不受损伤。

众所周知,水泥稳定碎石基层和底基层是路面结构的主要承重结构层,原则上我们应尽量避免冬季或路面跨冬施工,当我们不得不面临上述类似问题时,必须高度重视,水泥稳定碎石基层入冬施工与过冬保护,对保障基层强度、抗裂及耐久性至关重要,有利于提高路面整体结构使用性能的耐久性和道路延长使用寿命。

再议水泥稳定碎石基层入冬施工与过冬保护措施,以供大家参考。

 

 

图文:东道路面  责任编辑:天天说道   审核:蔡乾东

 


TAGS: 水泥稳定碎石基层入冬施工 基层过冬保护措施 冻融破坏

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