第一篇:_动车论坛_弓网受流中出现拉弧原因及其措施的探析
弓网受流中出现拉弧原因及其措施的探析
摘要:在电气化高速铁路快速发展的情况下,本文首先介绍了弓网受流中出现拉弧现象的原因(列车速度、接触线材质、接触压力、硬点等),然后提出了通过优化接触网和受电弓参数两个方面来改善弓网受流质量性能,以减少弓网受流中的离线拉弧。
关键词:电气化铁路;接触网;受电弓;拉弧
在电气化铁路快速发展、全国铁路第六次大提速、客运专线的大建设背景下,接触网与受电弓系统受流质量性能的要求不断提高。电气化铁路的弓网受流系统必须符合以下基本条件:保证功率传输的可靠性;保证受流系统的运行安全性;具有良好的受流质量;保证受流系统的使用寿命;减少对周围环境的影响。接触网与受电弓系统的理想运行状态是弓网可靠接触,机车不间断地从接触网上获得电能,其性能要求为:无离线、无拉弧。
1问题引出
在电气化铁路中,接触网是电气化铁道的主要供电设备,电力机车是通过接触网获取电能的,对接触网悬挂的类型和接触线线材的选择进行了广泛深入地研究,并引进了几种模式的高速受电弓,以提高弓网受流质量。随着列车速度的提高,在长区段弓网运行中多次出现拉弧现象,而拉弧的整治不是毕其功于一役的,有时会感到成本太大,效果不明显,还会造成施工进度的延期。一位资深研究员探讨离线拉弧问题时说,日本的高速铁路经过论证,认为彻底消除拉弧的成本太大,采用牺牲接触线寿命的方法解决,3年更换(通常为15~20年)。也许这也是一种可以借鉴的思维方式。
2拉弧现象的原因分析
受流指高速列车的受电弓的弓头与接触线的接触,相对滑动获得电能。输送给电力机车的动态过程,它是高速运动的受电弓与接触线之间的祸合振动问题,包括了多种机械运动型式和电气状态变化。受电弓相对于接触导线的滑动摩擦;受电弓上下振动;受电弓由于机车横向摆动而形成的横向振动;接触网上下振动,并形成行波沿导线向前传播;受电弓和接触导线之间发生的水平和垂直方向撞击;弓网离线发生电弧,受流中电流发生剧烈变化等。随着列车速度的提高,上述各种运动加剧,维持弓网之间的良好接触性能愈加困难,受流质量也随之下降,严重时受电弓脱离接触线的瞬间(即所谓的“离线”)时产生拉弧现象。因此,参考国外的经验和近几年我国提速和高速实验的结果,对高速铁路弓网受流产生拉弧现象,主要从以下几个因素来考虑。
2.1弓网间动态接触压力
弓网间动态接触压力直接反映了受电弓弓头与接触线的接触状态,接触力的大小由受电弓的静态抬升力、空气动力以及垂直方向上的质量惯性力等因素决定。当接触力过大时,会使弓网磨耗加剧,引起弓网位移增加,反之,会造成离线,产生电弧,灼热的电弧会烧伤接触线和受电弓滑板,影响使用寿命。
2.2接触线动态抬升量 受流过程中,接触线在受电弓接触压力作用下,受电弓在跨距中间和定位点处的导线抬升量相差较大,在悬挂点处因定位器的重量及其弹性的关系,升高值偏小。实践表明,受电弓和接触导线的运动振幅越小,受流质量越好,运动振幅过大,可能引起下列问题:
(1)引起接触网震动加剧,影响弓网的跟随性,造成离线率增加;
(2)定位器处接触线抬升量过大,会使受电弓弓头撞击定位器的尾部,造成弓网事故;(3)使接触线所受的弯曲应力增大,对接触线的寿命有影响。接触线动态抬升值在受电弓位于跨中时最大,位于支柱处最小。根据我国提速和高速实验的资料,接触线的抬升量在速度小于160km/h时为100mm,大于160km/h时为150mm。
2.3列车速度的影响
当列车运行在较低速度时,弓网保持良好接触,受流情况良好,但随着列车速度的提高,弓网受流质量变差,当运行速度提高到200km/h,接触压力变化剧烈,此时已无法正常受流。显而易见,在接触条件不变的情况下,接触压力随列车运行速度的提高而变化加剧,受流质量随速度的提高而下降,受电弓与接触线失去接触就发生离线,必然伴随着拉弧,从而加大滑板与导线的电磨耗,引起电磁干扰;当发生大离线时,电弧也不能维持电流通路,使机车丧失牵引力或制动力,需要重新启动,对再生机车还会产生颠覆。受电弓离线参数从以下两个方面来评价。
(1)离线持续时间:在0~10ms为小离线;10~100ms为中离线;大于100ms为大离线。我国高速线路的离线持续时间控制标准在小于50ms。
(2)离线率:s=
100% 式中:
S—离线率。T—运行时间
∑t—运行时间内各次离线时间总和。我国高速线路的离线率应取0.05s以下。2.4接触线材质的影响
接触线内部材料金相组织应做到颗粒细小、分布均匀,使得接触线的刚度均匀。如果接触线内部存在孔洞,颗粒过大或分布不均,接触线在加上工作张力后,造成刚度不均,受电弓滑板在沿导线底面摩擦时,容易受到小的冲击,形成小的离线火花。随着接触线线密度的增大,接触压力的最大值、方根值和变化幅值均增大,最小值减小,不均匀系数随接触线线密度的增加而增大。
2.5接触线的硬点
接触线不平直产生的凸凹点(如导线死弯、导线坡度变化)、接触网零部件、设备(如集中负荷、安装缺陷)和弓网之间的定位点处弹性不均匀等,该点处容易造成一种有害的物理现象—“硬点”,当受电弓经过该点时,加大了导线和受电弓滑板的异常磨耗;当“硬点”大于60g时,受电弓瞬间脱离接触线,使受电弓不能正常受流,在硬点下形成火花和拉弧现象,同时常年遭受风、霜、雨、雪的侵蚀等自然环境下,都会引起接触网补偿装置、各种引线等设备参数的变化,导致机械和电气性能及状态都在动态变化之中,对接触线的形态的影响更加突出,可见,硬点是出现拉弧的主要因素之一,是接触网系统的一大顽症。
3改善弓网受流拉弧现象的措施
随着铁路运输量的不断增加和列车运行速度的不断提高,2007年我国电气化铁路投产2019km,根据中国《铁路十一五规划》,十一五期间,进一步加大电气化铁路的投资。由此,离线拉弧是制约电气化铁路提速和安全的关键因素,通过优化接触网和受电弓参数两个方面来改善弓网受流性能,减少弓网受流中的离线拉弧。
3.1改造接触网
(1)优化接触网跨距,经理论计算表明,跨距取大值受流情况较好。对跨距值的选择涉及到一系列的问题,必须进行经济技术比较才能确定;通常经济面必须服从于技术面。为确保在高速运行时,接触网不发生钻弓、刮弓事故,要求接触线相对于受电弓中心的最大风偏移,不超过受电弓滑板允许工作宽度的一半。然而,接触网弹性又与跨距长度近似成正比的关系;但由于高速受流有其特殊性(即要求接触线具备较小的抬升量,国外一般将此值限制在200mm以下),所以跨距又不宜取得过大。此外,跨距值的确定与机车结构、悬挂装置、受电弓结构参数,线路质量等也密切相关。
(2)加大线索张力,尤其是加大接触线张力,改善受流较明显。
从理论上讲,在接触线截面积相同的前提下,提高接触线的张力:可以降低接触网的 弹性、提高接触线的波动传播速度和多普勒系数;降低放大系数、降低最大接触压力、降低接触力的标准偏差及接触线的抬升量。可以说,接触线张力对受流质量起着关键作用,提高接触线的张力可以改善接触网的所有受流特性参数。因此,提高接触线张力是一种调整接触网使之达到适应较高速度的有力措施,对接触网的稳定性和改善弓网动态关系具有良好效果。但必须注意提高接触线张力应同时考虑接触线的磨耗和安全系数。
(3)减小接触网的线密度,减小振动时的惯性。
接触线是接触网中直接与机车受电弓作摩擦运动传递电能的材料,它对接触网与受电弓系统的受流性能的好坏产生至关重要的作用。由于电气化列车向高速和重载的能力发展,当受电弓通过定位点、接头、分相和接触线高度变化时,接触线温度升高、机械强度下降、电腐蚀与机械损耗增加,形成离线而产生电弧。因而对接触线的材质及其品种提出更高的要求:耐高温性能、平直度和耐磨性能,这可以通过提高接触线的电导率、增加其截面积、调节环境条件和最高工作温度来实现。但它也直接影响接触网在长期使用条件下接触线的抗拉强度,疲劳性能和蠕变性能,于是电导率和抗拉强度往往相互矛盾,只有复合金属才能在一定范围内同时调节电导率和抗拉强度,因此应研究开发镁铜合金、锡铜合金和铜包钢接触线。可见,减小接触线线密度,并采用缓冲阻尼装置,可以改善受电弓的共振特性。
3.2优化受电弓参数指标(1)提高波动传播速度。在受电弓作用下,接触网最初表现为较小阻尼的弹性系统,当受电弓的运行轨迹与接触线的运行轨迹一致时,弓线系统能以有限的振幅协调振动,处于良好的受流状态,随着机车速度的增加,电力机车受电弓沿接触线高速滑动,引起接触线上下强烈振动,以波状形式传播,其传播速度为波动传播速度,它是接触网重要的动态评价参数。
接触线的波动传播速度计算公式:
Vc=3.6
式中:
Vc—接触线的波动传播速度,单位:km/h; T—接触线的架线张力,单位:N; —接触线的线密度,单位:kg/m 从以上公式得知,接触线的波动传播速度和接触线线密度成反比,和接触线的补偿张力成正比,于是增大接触线的补偿张力和减小接触线的密度可以提高接触线的波动传播速度,采取抗高温软化性能好、质量轻、导电率高和综合拉断力大的合金导线。从而改善高速铁路接触网受流质量,消除拉狐现象。列车的速度对VC比值必须小于70%。
(2)接触线应预留驰度。
在安装接触线时,并对接触导线跨中预留适当的驰度f,施工偏差不应大于5mm,在高速状态下,接触线的预留弛度为跨距值的0.5‰,则可以降低接触网弹性不均匀,从而使受电弓运行轨迹趋于水平状态。
此外,在接触网施工过程中,要严格按照施工工艺和程序操作,特别是在接触导线放线中,应采用恒张力放线车,防止导线扭曲和折弯。在接触网调整过程中,精确计算各吊弦的长度,安装位置要符合设计要求,严禁施工人员踩踏接触导线。检修单位应使用接触网巡检车强化动态检测,尤其是弓网间接触压力和离线状况的检测,并使用多功能接触网检测仪对单件、零部件、接触网和受弓的薄弱环节及材料的故障等各个环节静态检测,及时掌握设备动态信息,也能预防或抑制拉弧现象的发生。
4结束语
现代电气化铁路采用电力牵引方式,作为牵引供电系统的主体接触网,其性能的优劣直接决定着电力机车受电弓的受流质量,因此影响列车的运行速度与安全接触网的是电气化铁路供电系统最重要的部分之一,也是最薄弱的环节之一。引起弓网受流过程中出现拉弧的原因很多,有接触导线高度不平顺;接触导线底面不平顺;接触线内部刚度不均匀;弓网振动不匹配等。解决这一问题是一项涉及到多学科、多专业的综合性技术领域,集中反映了新型牵引动力、高性能轻型车辆、高速线路结构、高速度高密度列车运行控制、高速度旅客运输组织等方面的技术进步。
参考文献
【1】于万聚.高速电气化铁路接触网【j】.成都:西南交通大学出版社.【2】铁道部运输局.既有线提速200km/h行车组织【j】.北京:中国铁道出版.【3】孙立经.接触网参数设计对高速列车受流影响的探讨【j】.北京:电气化铁道,2000,(1).【4】张忠权.接触网“硬点”成因和政治的思考与实践【j】.北京:电气化铁道.2007,(4).
第二篇:_动车论坛_浅析并联电容器组氧化锌避雷器爆炸原因和防范措施
浅析并联电容器组氧化锌避雷器爆炸原因和防范措施
作者:不详
摘 要:本文对保护并联电容器组的氧化锌避雷器的特点和爆炸原因进行了详尽的分析,并提出了防范措施,对设计选型和运行监测有很好的借鉴作用。
关键字:氧化锌避雷器 并联电容器组 爆炸 原因 措施
1引言
氧化锌避雷器是用来保护电力系统中多种电气设备免受过电压损坏的电器。保护并联电容器组的氧化锌避雷器是氧化锌避雷器应用的一个重要领域,并且是以绝对的无可争议的优越性得到电力部门和使用单位的认同,但是该氧化锌避雷器发生爆炸也是一个不容忽视的问题,认真分析其爆炸的原因,得悉其防范措施,是一个有着现实意义的事情。
2并联电容器组用的氧化锌避雷器的特点:
2.1 装设位置的分类:①中性点;②电源侧;③与电容器并联;④与电抗器并联四类。
2.2从避雷器的角度看,电容器组是一个阻抗很小的设备,在电容器放电时将产生幅值大、陡度很高的放电电流。由于氧化锌避雷器的高度的非线性特性,截断超过保护水平的所有暂态过电压,而将剩余电荷留在未被扰动的的电容器中。无间隙氧化锌避雷器是非常适合保护并联电容器组的。
3、并联电容器组用的氧化锌避雷器的爆炸原因分析 3.1额定电压取值偏低
氧化锌避雷器的额定电压是表明其运行特性的一个重要参数,也是一种耐受工频电压能力的指标。通常避雷器的额定电压应在对系统暂态过电压的计算分析及样本提供的工频过电压耐受时间特性曲线比较的基础上,选择避雷器的额定电压。
在一定的电网电压等级和设备绝缘水平下,避雷器的额定电压越低,保护水平也越低,但保护裕度可以增大。所以我们平时就选用较低额定电压的避雷器。3.2持续运行电压取值偏低
避雷器持续运行电压还应该大于或等于该系统的最高相电压,才能保证长时间运行下的热稳定。现在各标准、规范、导则已统一意见,按系统最高电压Um来选择氧化锌避雷器。
在GB11032-89中,无论是对额定电压,还是持续运行电压定义不够严密,而且取值又偏低,造成以前保护电容器组氧化锌避雷器频繁爆炸。我分公司所辖的一个输变电工区,仅一个站的保护电容器组用的氧化锌避雷器,从2000年投产至2004年,就爆炸过4次。究其原因就是额定电压和持续运行电压取值偏低。
3.3选型有误
有些生产单位会自己选择购买避雷器,特别是在氧化锌避雷器还不很普及的时候,以为与阀型的一样,对其的特殊性无所适从。我也有这样的体会,那是在九十年代末期,我所在的工区更换10KV线路的旧式阀型避雷器,几个站用的全部由上级单位订购。我们初期更换时,便不加选择地予以更换,及至发现有区别时,已为时往矣。
3.4未进行能量核算
通流容量是由SiC避雷器沿用下来的概念,即2ms方波冲击耐受试验电流。电容器用避雷器的特殊之处,在于它要承受电容器的放电能量,因此在设计中需进行能量核算。但是在制造厂通常提供的产品资料中,往往缺乏进行能量核算所必需的数据,例如2ms方波冲击电流所对残压U2ms、避雷器的极限吸收能量W/m等。按规程规定,电容器的储能小于氧化锌避雷器的通流能力时才可用氧化锌避雷器限制过电压。不进行通流能量的核算,如选择通流能力偏小,极易造成避雷器“不堪重负”而爆炸。
3.5受潮、老化、污秽的影响
3.51 受潮的原因主要与产品的生产、运输等有关。受潮的途径有两个:一是密封不良使潮气或水分侵入,密封垫的质量和组装工艺是关键;二是产品元件受潮或装配车间不合格造成的。随着质量观念的加强,多数厂家把生产质量放在第一位,加上检测设备的不断完善,受潮问题已不是爆炸的主要因素。3.5.2 氧化锌电阻片老化引起的爆炸在国内尚未有具体的报道,但从其它类型的避雷器元件老化,从而造成避雷器热崩溃的问题上,氧化锌避雷也应引起足够的重视。
3.5.3 外部污秽可能引起瓷件表面电压分布不均匀,有可能使避雷器局部发热。为了耐受污秽,在泄漏距离的设计上,应明确其防污等级,多数厂家未能做到这一点。
4、防止并联电容器组用的氧化锌避雷器的爆炸的措施 4.1 提高质量
提高产品质量,重视产品的结构设计、密封、总装环境等因素,并将产品的运行和故障信息及时反馈回生产厂家,使产品质量能够不断得到改善和提升。
4.2 正确选择
正确选择氧化锌避雷器的各种参数,是保证其可靠运行的关键。主要应从以下几方面着手:
4.2.1正确选择避雷器的额定电压
氧化锌避雷器的额定电压是表明其运行特征的一个重要参数,也是耐受工频电压能力的指标。在《交流无间隙氧化锌避雷器》(GB11032-89)中对它的定义为“施加到避雷器端子间最大允许工频电压有效值”。众所周知,氧化锌避雷器的电阻片耐受工频电压能力与系统最高电压、暂时过电压、持续时间及系统绝缘水平有关,在定义中未给出作用电压的持续时间,也未明确电压的确切概念,所以不够严谨,取值也偏低。
GBJ64-83修订送审稿中对3~66KV无间隙金属金属物避雷器的额定电压Ur作出规定,即Ur=1.4Um。我认为这个规定值比以往的规定有所提高,更符合实际的运行情况,建议按这个规定实施较为可行。
4.2.2正确选择避雷器的持续运行电压
持续运行电压也是氧化锌避雷器的重要特征参数,该参数的选择对其运行的可靠性有很大影响。但是在GB11032-89中,把持续运行电压等同于系统最高运行相电压,显然是偏低的。而应当将持续运行电压取值为1.1Um,或取为0.8Ur。在3~66KV中性点不接地系统中,与将持续运行电压Uc取值为1.1Um 与0.8Ur,相差是不大的。我认为将持续运行电压Uc取值为0.8Ur,将更好理解,也更有关联,也就是其额定电压取值一定,则其持续运行电压也是确定的。
4.2.3 进行能量核算
一般认为,在3~66KV系统中开断并联电容器时,其高压端对地出现的过电压,约可达到4~5倍的相电压。
当厂家可提供避雷器产品的2ms方波冲击电流所对应的残压U2ms时,可按通流容量法验算所选避雷器是否满足容量为Q的并联补偿装置的放电要求。其公式为:
Q≤1.3U2I2ms/(Usm-U2ms)式中:Usm=K√2 Um/√3;K为操作过电压的倍数,一般取为5;U为额定线电压;I2ms为通流容量,即2ms方波冲击耐受试验电流;U2ms为2ms方波冲击电流所对应的残压;Usm为未接入避雷器时的操作过电压峰值。
当厂家可提供避雷器极限吸收能力W`m时,可按耗散能量核算法进行验算,这里不再详细说明。
一般情况下,系统中的其它参数不变的情况下,通流容量I2ms与电容器容量Q间可建立起一个对应关系,如果一组避雷器无法满足时,可要求厂家供应满足放电容量的避雷器或同时装置两组避雷器来满足要求。
4.3 加强监测
加强监测,及时检出避雷器的缺陷,也是保证避雷器安全、可靠运行的重要措施之一。必须按照规程规定定期进行预防性试验,保证避雷器的完好性。除对避雷器进行常规的试验外,值得推行的是带电监测全电流和阻性电流,可用专门的测试仪进行不定期的检测。
4.4装设脱离器
为防止避雷器发生爆炸时引起事故的扩大,可在每只避雷器底部装设脱离器,当避雷器遭受异常电压作用或发生爆炸时,能及时脱离运行电网,避免事态的扩大。
5、结束语 氧化锌避雷器是当今最理想的过电压保护装置,已得到电力部门和广大用户的认同,特别是用来保护电容器组用的氧化锌避雷器,更以其无可争议的优点获得人们的青睐。但是我们在选择和使用时应注意其特点,正确地选择氧化锌避雷器的参数,并在运行中加强监测,保证避雷器的安全、可靠运行。
参考文献:
1、GB11032-89 《交流无间隙氧化锌避雷器》;
2、陈启发编译的《无间隙氧化锌避雷器选择手册》;
3、周泽存主编的《过电压技术》;
4、《输变电设备故障诊断与事故处理实用手册》。
第三篇:浅谈水泥稳定碎石基层施工中出现横向裂缝的原因及处理措施
浅谈水泥稳定碎石基层施工中出现横向裂缝的原因及处理措施
字数:2550
来源:商品与质量·建筑与发展 2014年7期
【摘 要】 本文结合笔者多年的工作组织经验,主要对水泥稳定碎石基层横向裂缝形成的原因及控制措施进行了探讨。
【关键词】 水泥稳定碎石;基层裂缝;形成原因;防治措施
水泥稳定碎石基层是根据水泥、碎石、砂和水按一定比例进行配制的路面结构层承重结构,也是底基层与路面两层的中间结构,它具有强度高、水稳定性好的优点。但它和水泥砼路面一样施工工艺要由于水泥稳定碎石具有强度高且水稳定性好的特点,水泥稳定碎石结构作为高等级路面的基层,得到了越来越广泛的应用。但与此同时,水泥稳定碎石基层容易产生裂缝是一个不争的事实,直接影响到了路面行车的速度和安全。本文结合笔者多年的工作组织经验,主要对水泥稳定碎石基层裂缝形成的原因及控制措施进行了探讨。
1.裂缝形成原因
分析裂缝形成过程,大致分为初期收缩裂缝,中期内应力裂缝,后期荷载外力裂缝3个阶段。
1.1初期收缩裂缝
水泥稳定基层完工后30d局部路段产生横向裂纹,缝宽1mm~3mm,横向贯通或半贯通,垂向深度为水泥稳定基层厚度的0.3~0.5倍。初期收缩裂缝主要是由于压实后的水泥稳定基层中的水不断蒸发和水泥水化作用使水份不断减少,产生毛细管作用、吸附作用、分子间力作用以及材料矿物晶体、凝胶体层间水的作用、碳化收缩作用等,使水泥稳定基层压实体发生体积收缩,形成收缩裂缝。
1.2中期内应力裂缝
沥青砼路面下面层铺筑后90d即有少量反射裂缝产生,水泥稳定基层铺筑后6个月大部分裂缝基本形成,90%的裂缝横向和垂向均已贯通水泥稳定基层和沥青砼面层,水泥稳定基层形成了长度不等的相对独立的受力板块。一般开裂地段裂缝间距在50m~100m之间,严重开裂地段裂缝间距在6m~30m之间,裂缝宽度为1mm~5mm。一年后裂缝有少量增加和扩展,裂缝数量在上年基础上增加5%~8%,缝宽普遍增大,一般为5mm,局部地段增加到10mm。
1.3后期荷载外力裂缝
中期内应力裂缝基本形成以后,长度不同且相对独立的水泥稳定基层板块,受底基层的支承,支承面强度高的部位形成相对支点,强度低的部位形成相对悬空。用相对悬空系数来反映板的悬空程度,当系数为零时层间完全接触,符合多层弹性体系理论;当系数逐步增大时层间接触力逐步减弱,板处于相对连续的简支板受力体系;当系数增至1时层间接触力完全消失,板底完全悬空,水泥稳定基层板块处于绝对连续简支板受力体系。相对悬空跨度和相对悬空系数的大小与支承面弯沉值的变异系数有关,变异系数越大悬空程度越大,反之越小。当产生中期应裂缝后,裂缝处的路床强度在路面渗水的作用下逐步降低,裂缝两边的水泥稳定基层逐步悬空形成相对悬臂板。
总之,导致半刚性基层沥青路面开裂的因素很多。通过对基层沥青路面的分析研究认为,导致开裂的因素主要有材料特性、车辆荷载与路面结构设计、路基强度及其均匀性、底基层强度及其均匀性、自然环境等。水泥稳定基层矿料的级配、细粉料含量、塑性指数,路面结构组成及其厚度,车辆荷载的大小,路基和底基层的强度及其均匀性,地质土质,水文气象等各方面的因素与半刚性基层沥青路面的开裂都有直接关系。
2.裂缝的防治措施
2.1施工前的控制
(1)严格控制碎石的加工质量。要求把碎石上附着的风化了的山皮剥净。在片石投入破碎机之前,使用振动传输上料机,把残土筛除,同时控制碎石的规格,及时更换锤头,以防不符合规定规格和针片状的碎石产生。
(2)进场水泥严格检测,其各项指标必须满足规范要求。不合格水泥严禁使用。一般的水泥稳定碎石基层,其设计强度通常为3-5mpa。设计强度越高,所需水泥用量越大。基层刚性越大,越易产生干缩性裂缝,缝宽也越大,所以规范规定水泥用量≤6%,控制好水泥剂量在±0.5%的范围之间,不能超过5.5%。
(3)加强检测生产配合比,使其满足设计配合比。强化拌合站操作人员的质量意识,各料仓上料及时,并派专人负责,防止有料仓出料口堵塞现象。严禁料仓缺料或堵塞时,继续上料。
(4)拌合料中含水量的控制,应使其在到达现场摊铺时略高于最佳含水量1%-2%左右。水泥稳定碎石基层需要足够的水分才能满足水泥水化的需要,但在施工中如果含水量过大,在碾压时就容易出现车辙,并且细料及水泥浆会随水分一起上浮至表面,使之产生干缩性裂缝。因此施工时,应根据天气情况适当增加或减少拌合用水量,确保碾压时混合料含水量在最佳含水量范围内。
2.2施工控制
(1)压实度:水泥稳定碎石混合料压实度的控制是保证强度达到标准要求的重要手段之一。尽管面层将采取钢筋加固补强措施,但基层的压实度保证仍不能松懈。为保证压实度达到标准,检查井周围混合料的摊铺厚度可比正常路段薄一些,水泥的含量增加1%左右,使用小型机具夯实多遍。再配合路面的井圈加固,以保证井圈周围的路面的工作寿命。由于基层材料来源的生产企业规模相对较小,机械化程度不高,石料加工质量普遍不够稳定,存在粒径不均匀现象,骨料时而偏粗,时而偏细。因此水泥稳定碎石混合料的最大干密度呈变化状态。在压实度的检验中,如果采用同一干密度指标作为标准,很容易出现压实度不合格或超过100%的现象。因此施工中采用灌砂法进行压实度检验时,应对集料筛分,以确定粗骨料的含量,分别选用不同的密度标准;
(2)水量:水泥稳定碎石是水泥与集料的水化凝结硬化的产物。含水量的控制影响到压实度的保证和裂缝的产生。考虑到混合料在运输、碾压过程中还有水分散失,尤其夏季施工时水分蒸发快,施工过程中对水的含量应控制在比最佳含水量大1%左右。含水量过小时,基层表层松散,碾压容易起皮,难以压实;含水量过大碾压时粘轮,表面起拱,而且基层成型后水分散失愈多,形成的裂缝愈多。所以施工过程中含水量要控制适宜;
(3)施工接头:基层在施工过程中留有接头是难以避免的。但接头处往往是应力的集中区,在温度应力、基层收缩应力和交通荷载的反复作用下,容易诱发为裂缝,从而导致沥青面层产生反射裂缝。2.3养护控制
水泥稳定碎石基层碾压成型后应及时覆盖洒水养护。由于水分参与了水泥的水化反应,水分的散失将影响其正常的反应,从而影响凝结硬化后形成的强度,特别是夏季施工,气温较高,基层表面的水分蒸发更快,极易产生均匀的裂纹。养护的方法可以采用草袋、麻袋或塑料薄膜覆盖,保证基层不直接暴露在外。2.4外力影响
水泥稳定基层是半刚性路面结构,只有2.5~3Mpa的强度,在不铺面层时,严禁超重车辆通行,过早通过超重车辆会使水稳基层的结构强度受到破坏,产生不规则的细小裂缝。车辆超载是造成沥青路面损坏的主要原因,路政管理部门要加重、加大对超载、超重车辆的处罚和监管力度。而设计人员在进行路面结构设计时,要亲自对路线的交通量及车辆组成进行调查,充分考虑到超载车辆的影响,避免出现反射裂缝。
2.5管理维护及施工协调控制
基层摊铺碾压成型到喷洒透层油铺筑沥青面层的这段时间的管理维护工作非常重要。由于各种工程管线相继进场施工,道路的施工作业面将被占用。特别是第一层成型后,一旦现场管理维护不及时,各种工程管线和构件集中堆放在基层上,基层将受到极大的破坏。这时应严禁堆放重物,不允许车辆上行。第二层7d养护期满后方可开放交通,但仅允许部分施工车辆放行。各种工程管线施工时,应与道路施工协调配合。尤其开挖管线沟槽时,严禁将周围水泥稳定碎石基层下部基础掏空。基层施工完毕后,为保证水泥稳定碎石结构不继续失水,减少干缩裂缝产生,最好在一星期后即喷洒透油层或进行下封层施工,尽早铺筑沥青面层。
3.裂缝的处理
(1)针对已产生的裂缝,为防治其继续扩散和反射到面层上,避免雨水侵蚀,阻止水分渗入,防止病害的进一步扩展和蔓延,必须对裂缝进行处理。可用改性乳化沥青来灌缝。改性乳化沥青在常温和低温时均有着较高的弹性,可随着裂缝的胀缩而发生弹性变形,始终保持其密封作用,可长期、有效地封闭水稳层的裂缝。在灌缝之前,首先要用切缝机对裂缝进行切缝处理,当裂缝宽度超过3mm时,都应进行切缝,然后把裂缝周围用鼓风机吹干净,再用喷洒车的喷枪来灌缝,当改性沥青破乳之后形成粘结状态。
(2)对较小的裂纹,直接喷灌;对于宽度1-2mm的缝,喷灌后加铺自粘式玻璃纤维格栅(网格尺寸为1×1cm);对于大于2mm的缝,先沿缝切成上口v形槽,吹扫干净之后灌缝,也须加铺自粘式网格尺寸为1×1cm的玻璃纤维格栅。
(3)裂缝处理完之后,必须尽快做好封层,施工完封层才允许开放交通。
4.结束语
总之,水泥稳定碎石基层的裂缝是一种常见病害,也是一种不可完全避免的病害,但可以从混合料施工过程中细节的控制、后期的养生控制等,对已产生的裂缝选择合适的材料进行处理,以避免公路路面由于裂缝的产生出现早期的损坏,延长路面的使用寿命,提高社会经济效益。