談路面水穩(wěn)基層裂縫產(chǎn)的原因與防治

摘要：目前水泥穩(wěn)定碎石基層在公路工程應(yīng)用廣泛，由于受到施工技術(shù)指標或外界環(huán)境、溫度、氣候、荷載的影響易產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象，本文在此談?wù)劗a(chǎn)生此現(xiàn)象的因素與防治措施。

關(guān)鍵詞：水穩(wěn)層 裂縫探討 預(yù)防 處治

水泥穩(wěn)定碎石是路面結(jié)構(gòu)的主要承重層，以其水穩(wěn)性好、承載力高、剛度大且較經(jīng)濟的特點，已得到廣泛應(yīng)用。但是水泥穩(wěn)定碎石隨著時間的變化，該非均質(zhì)體系發(fā)生變化，混合料的宏觀物理性能如強度、抗收縮性和抗疲勞性均發(fā)生變化，并會帶來一些路面病害，最常見的是路面裂縫，因此如何控制材料質(zhì)量，提高抗裂性能，成為關(guān)注的重點。

1.裂縫種類和產(chǎn)生的原因

1.1干縮性裂縫：干縮性裂縫的情況有兩種，一是水泥穩(wěn)定碎石壓實成型到正常養(yǎng)護期（一般為7 d）的干縮；二是養(yǎng)護期滿后到施工瀝青封層或透層、攤鋪瀝青混凝土面層這段時間的干縮。

1.2溫縮性裂縫：也就是熱脹冷縮產(chǎn)生的裂縫。萬物都具有熱脹冷縮的性質(zhì)，水泥穩(wěn)定碎石基層屬半剛性體，也不會例外。在水泥路面設(shè)計和施工中，設(shè)置伸縮縫的做法規(guī)范中已有明確的規(guī)定，并且在施工和實際中得到廣泛的應(yīng)用，取得了顯著的成效。水泥無機結(jié)合料內(nèi)部的不同礦物顆粒組成的固相、液相和氣相體，在溫差作用中必然會使其產(chǎn)生熱脹冷縮的體積變化，從而引起溫縮性裂縫。

1.2.1固相礦物不同的脹縮性：碎石原材料礦物組成的熱脹冷縮系數(shù)為810-6/℃，水泥穩(wěn)定碎石生成的新膠結(jié)礦物主要成分為C-S-H凝膠體，熱脹冷縮系數(shù)一般為10～2010-6/℃。由于兩者組成的固相復(fù)合穩(wěn)定材料的礦物具有不同的熱脹冷縮性，在溫度變化時其脹縮值是不相同的。

1.2.2液相（水）的熱脹縮性：自由水、毛細水、結(jié)構(gòu)水、結(jié)晶水存在于混合料內(nèi)部的孔隙中和膠體中，水的熱脹縮系數(shù)為7010-6/℃。當(dāng)溫度升高時，可以產(chǎn)生相當(dāng)大的擴張力使顆粒間距增大而產(chǎn)生膨脹。

1.2.3氣相的熱脹縮性：混合料毛細孔、內(nèi)部孔隙充盈著氣體。夏天時水穩(wěn)層內(nèi)部結(jié)構(gòu)氣體體積受熱充分膨脹，結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒相應(yīng)充滿擴張力。冬季時，原膨脹的氣體體積收縮，顆粒內(nèi)的結(jié)構(gòu)應(yīng)力減小，產(chǎn)生收縮力，體積變小。當(dāng)擴張力超過臨界值時，水穩(wěn)層就會產(chǎn)生起拱；當(dāng)收縮力超過結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力時，便產(chǎn)生橫向裂縫。

1.3荷載性裂縫：荷載性裂縫一般發(fā)生在基層的底部，由于車輛荷載的反復(fù)作用，裂縫逐漸向上擴展至表面，車輪荷載作用下產(chǎn)生的裂縫反映在面層，往往不是單獨的、稀疏的或較有規(guī)則的裂縫，而是稠密的，有時是相互聯(lián)系的。

2.預(yù)防裂縫產(chǎn)生應(yīng)重點注意以下幾個方面

2.1嚴格控制級配和壓實度：作為水泥穩(wěn)定基層用的碎石要求不是很高，規(guī)范中只有4個指標：相對密度、壓碎值、有機質(zhì)含量、硫酸鹽含量，因此很多巖礦都可作為基層碎石的料礦。但選料上應(yīng)盡量使用一個巖礦做粗集料的料場，這樣既能保證生產(chǎn)配合比與理論配合比吻合較好，也能保證最大干密度不至于經(jīng)常變化，有利于壓實度的現(xiàn)場控制。事實證明，水泥穩(wěn)定碎石基層級配和壓實度的好壞，不但影響水泥穩(wěn)定基層的干縮性，而且還影響到水泥穩(wěn)定基層的耐凍性。所以，控制好級配和壓實度可預(yù)防裂縫的產(chǎn)生。

2.2嚴格控制混合料中小于0.075以下的顆粒（礦粉、粘土）含量：小于0.075以下的顆粒含量增加時，不但增加了水泥的用量，而且基層表面還容易起皮（起砂），嚴重影響水穩(wěn)層的質(zhì)量。同時，當(dāng)細集料增加時，混合料的溫縮系數(shù)隨溫度降低的變化幅度越來越大。溫度越低，細粒料對溫縮的影響也越大。因此，規(guī)范中水穩(wěn)層的顆粒組成范圍規(guī)定：集料中0.5mm以下細粒土有塑性指數(shù)時，小于0.075以下的顆粒含量不應(yīng)超過5%，細粒土無塑性指數(shù)時，小于0.075以下的顆粒含量不應(yīng)超過7%。

2.3嚴格控制水泥用量和碾壓時的最佳含水量：一般的水泥穩(wěn)定碎石基層，其設(shè)計強度通常為3～5Mpa。設(shè)計強度越高，所需水泥用量越大。基層剛性越大，越易產(chǎn)生干縮性裂縫，縫寬也越大，所以規(guī)范規(guī)定水泥劑量≦6%。

2.3.1水泥穩(wěn)定碎石基層干縮應(yīng)變隨混合料的含水量增加而增大。施工碾壓時含水量越大，結(jié)構(gòu)層越易產(chǎn)生干縮性裂縫。即使鋪筑了瀝青面層，在旱季或冬季也可能產(chǎn)生干燥裂縫。因此在施工時，應(yīng)根據(jù)天氣情況適當(dāng)增加或減少拌和用水量。例如，在夏天施工氣溫較高，即使在同一天施工，混合料的拌和用水量也應(yīng)早、中、晚各不相同，并且，還要根據(jù)運距遠近、運輸車輛配置情況不斷的調(diào)整，確保碾壓時混合料含水量在最佳含水量范圍內(nèi)。

2.3.2攤鋪完成后，要及時用尼龍布、麻袋布覆蓋進行灑水養(yǎng)護，防止基層因混合料內(nèi)部發(fā)生水化作用和水分的過分蒸發(fā)引起表面的干縮性裂縫現(xiàn)象。如果在冬天施工溫度較低，則可以用一層塑料薄膜再加上二層土工布覆蓋保溫，不一定需要灑水養(yǎng)護。

3. 裂縫的修復(fù)技術(shù)

3.1密封膠封縫技術(shù)

水穩(wěn)層出現(xiàn)裂縫，需要進行及時的封填處理，有效阻止水分的滲入，防止病害的進一步擴展和蔓延。密封膠封縫技術(shù)是一種比較成功的途徑，當(dāng)密封膠加熱到180℃以后，粘度變得很低，灌入裂縫后，很快就滲透到裂縫兩側(cè)的混合料中并融合到一起，當(dāng)密封膠冷卻后，在常溫和低溫時均有著較高的彈性，可隨著裂縫的脹縮而發(fā)生彈性變形，始終保持其密封作用，這樣就長期、有效地封閉了水穩(wěn)層的裂縫。在灌縫之前，首先要用切縫機對裂縫進行切縫處理，當(dāng)裂縫寬度超過3mm，都應(yīng)該進行切縫。

3．2填灌瀝青膠、鋪設(shè)土工布技術(shù)

基層頂面出現(xiàn)裂縫后，首先應(yīng)將較大的裂縫進行切縫處理，填灌瀝青膠，對較小的裂紋，直接鋪上土工布。這種土工布多為深色或灰色，具有抗老化、耐高溫、強度高、單面燒毛等特點。施工時橫向搭接寬度為10cm，縱向搭接為5cm。施工前應(yīng)在基層頂上先灑布粘層油，用量約0.7～1.1kg/㎡，再鋪土工布，并進行碾壓，注意施工車輛不得在土工布表面轉(zhuǎn)彎。最后再灑布一次粘層油，用量約為0.5～0.6kg/㎡，爾后方可攤鋪瀝青混凝土面層。用這種方法處理基層反射裂縫是目前較為有效的解決方法?！?/p>

參考文獻：

[1]周誠喜，水泥穩(wěn)定碎石基層抗裂機理的微觀分析[J]，上海公路，2005.2

作者簡介：宋大偉（1982.9），男，新疆塔城市人，助理工程師，主要從事公路施工管理及試驗檢測工作。