水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫成因及防治

李軍等

摘要：水泥穩(wěn)定碎石基層由水、粗細(xì)集料和水泥根據(jù)配比要求配制的路面結(jié)構(gòu)層承重結(jié)構(gòu)，是直接位于瀝青面層或水泥混凝土面板下，它具有強(qiáng)度高、抗水損效果好等優(yōu)點(diǎn)，基層可以是一層或兩層。但如果控制不力，極易產(chǎn)生早期裂縫。本文從裂縫的危害、成因及防治等幾方面，對(duì)水泥穩(wěn)定礦石基層的裂縫問(wèn)題加以論述。

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石 基層裂縫 成因 防治

在道路基層中引入了水泥穩(wěn)定碎石基層，以提升道路建設(shè)質(zhì)量，在工程應(yīng)用中效果明顯。但是，水泥穩(wěn)定碎石基層還是會(huì)開(kāi)裂，不僅破壞道路質(zhì)量，也會(huì)大大縮減其使用壽命。因此，施工單位應(yīng)認(rèn)真分析裂縫成因，提前制定預(yù)防措施，以確保水泥穩(wěn)定碎石基層的施工質(zhì)量。

1 裂縫的危害

道路投入運(yùn)營(yíng)后，底基層如果有裂縫，裂縫會(huì)逐漸反射到路面，使路面的防水性降低，雨水侵入后會(huì)對(duì)路面性能和耐久性產(chǎn)生不利的影響：①雨水如果進(jìn)入路基土中就會(huì)損壞路基的強(qiáng)度，在行車的反復(fù)荷載作用下產(chǎn)生汲漿，將基層下面的路基掏空，從而造成路面的損壞。②發(fā)展后會(huì)形成反射裂縫，使瀝青混凝土路面相應(yīng)出現(xiàn)有規(guī)則的橫向裂縫或者起拱，降低基層的整體強(qiáng)度，造成路面的整體性能降低，一個(gè)整體的基層面層由于出現(xiàn)了橫向或者縱向及其他結(jié)構(gòu)的裂縫，而被分裂成若干個(gè)小塊，在車輛的荷載下，對(duì)路基的壓力也會(huì)不均衡，容易造成路面板體形變。③瀝青面層沿裂縫的損壞，在車輛、水分、霜凍等因素的綜合作用下，瀝青面層會(huì)沿裂縫附近產(chǎn)生骨料和瀝青的剝落，會(huì)形成坑槽現(xiàn)象。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫成因

水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的成因可以從多個(gè)角度分析，以下是其中的幾個(gè)方面。

2.1 施工材料的影響 ①水泥的品種及劑量影響。水泥是水泥穩(wěn)定碎石基層施工中必不可少的原材料?；鶎邮欠駮?huì)產(chǎn)生收縮裂縫及其收縮程度直接取決于水泥材料的添加量及其質(zhì)量的優(yōu)劣。不同型號(hào)的水泥材料，其施工效果各有千秋。筆者認(rèn)為，在眾多水泥材料中，硅酸鹽水泥的穩(wěn)定性要優(yōu)于鋁酸鹽水泥。在道路施工中，適當(dāng)加大水泥添加量有助于提高水穩(wěn)集料強(qiáng)度，但是如果水泥劑量超限，會(huì)導(dǎo)致水泥集料出現(xiàn)裂縫或產(chǎn)生大的收縮，工程成本也隨之加大。另外，將由不同廠家生產(chǎn)的、不同批次或標(biāo)號(hào)的水泥混用，會(huì)提高裂縫發(fā)生的概率。②集料選用的影響。在混合料中摻入細(xì)粉料多、級(jí)配差的集料，很容易導(dǎo)致水穩(wěn)碎石基層開(kāi)裂。集料級(jí)配不合理，粗、細(xì)集料過(guò)于集中，會(huì)破壞水穩(wěn)碎石基層強(qiáng)度的均勻性，彎沉值的變異系數(shù)與水穩(wěn)碎石基層懸空系數(shù)都增大。有的區(qū)域細(xì)集料過(guò)于集中，致使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，干縮系數(shù)大，在粗集料集中的區(qū)域，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，在內(nèi)部應(yīng)力與外力負(fù)荷的雙重作用下，水穩(wěn)碎石基層強(qiáng)度低的斷面處開(kāi)始產(chǎn)生裂縫。

2.2 施工因素的影響 ①混合料的攪拌。攪拌混合料的工序是整個(gè)道路施工中的重要環(huán)節(jié)。若攪拌后混合料的均勻度不達(dá)標(biāo)，或攪拌不充分，就會(huì)出現(xiàn)粗細(xì)集料過(guò)度集中，或某些區(qū)域水泥含量過(guò)高而導(dǎo)致基層開(kāi)裂。②混合料的運(yùn)輸及攤鋪?；旌狭辖?jīng)充分拌和后要及時(shí)運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)，以免擱置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而影響其使用性能。如果攪拌站與施工現(xiàn)場(chǎng)之間的運(yùn)距較長(zhǎng)，途中未采取保水措施，致使混合料的水分快速散失；或攤鋪路段較長(zhǎng)使混合料中的水分過(guò)快蒸發(fā)，都會(huì)導(dǎo)致水穩(wěn)碎石基層表面因水分散失而開(kāi)裂。③含水量大小的控制。水穩(wěn)碎石基層初期產(chǎn)生收縮裂縫受含水量的大小影響。含水量不宜過(guò)大，否則會(huì)影響路面平整度，使路面出現(xiàn)車轍，進(jìn)而引發(fā)基層裂縫。含水量過(guò)高也破壞碾壓效果。碾壓后路面產(chǎn)生的干縮裂縫程度會(huì)隨著含水量的增多而越發(fā)嚴(yán)重。④養(yǎng)生的影響。結(jié)束水穩(wěn)碎石基層施工后及時(shí)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間根據(jù)施工規(guī)范和基層成型情況而定，確保水泥充分水化，提高基層水穩(wěn)強(qiáng)度，謹(jǐn)防十分過(guò)快蒸發(fā)而引發(fā)干縮裂縫?；旌狭鲜手苯記Q定裂縫的多少。養(yǎng)護(hù)時(shí)間把握不準(zhǔn)，或養(yǎng)護(hù)流程不符合工程特點(diǎn)和養(yǎng)護(hù)規(guī)范，就容易造成混合料中水分快速蒸發(fā)，使水泥無(wú)法充分發(fā)生水化反應(yīng)而出現(xiàn)干縮裂縫。

3 裂縫防治

3.1 原材料控制 ①水泥：在水泥穩(wěn)定碎石基層施工階段，基于運(yùn)料、攤鋪、碾壓等工序的時(shí)間要求，施工中必須將水泥終凝時(shí)間控制在6～10小時(shí)以內(nèi)。在春秋季開(kāi)展道路施工，由于外界氣溫低，水分不會(huì)快速蒸發(fā)，終凝時(shí)間可縮短至6小時(shí)；夏季氣溫高，表面層攤鋪后會(huì)迅速凝結(jié)硬化，水泥終凝時(shí)間不宜少于10小時(shí)。宜采用標(biāo)號(hào)32.5R的普通硅酸鹽水泥施工。水泥劑量一定要經(jīng)過(guò)試配并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試合適之后確定；劑量控制范圍大致為5%。如果水泥摻加量不足，基層強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，過(guò)量添加會(huì)增大混合料的收縮系數(shù)，使裂縫程度更加嚴(yán)重。②石料：水泥穩(wěn)定碎石基層的強(qiáng)度、平整度和裂縫的產(chǎn)生直接受石料的粗細(xì)影響。如果粒料偏稀，基層強(qiáng)度很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求。而且石粉含量超出設(shè)計(jì)值，加大了水泥穩(wěn)定碎石的收縮系數(shù)，致使裂縫程度加深。水泥穩(wěn)定碎石的粒料越粗，基層穩(wěn)定性越好，基層強(qiáng)度越高，其抵御干縮裂縫和溫縮裂縫的能力越強(qiáng)。但采用太過(guò)粗糙的粒料會(huì)降低粒料之間的粘結(jié)力，加之行車荷載的作用，極易使表面層跑散，破壞基層的平整度。

3.2 施工控制 ①壓實(shí)度?；旌狭蠅簩?shí)度的控制是影響水泥穩(wěn)定基層強(qiáng)度的一個(gè)關(guān)鍵性因素。雖然面層將采取鋼筋加固補(bǔ)強(qiáng)措施，但也要重視基層壓實(shí)度的控制。為確保壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求，檢查井附近混合料的攤鋪厚度應(yīng)略薄于普通路段，再使用小型機(jī)具反復(fù)夯實(shí)，水泥含量大致增加1%。再配合路面井圈加固，以延長(zhǎng)井圈四周的路面的服務(wù)年限。由于基層原料來(lái)源的生產(chǎn)企業(yè)機(jī)械化程度不高，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程規(guī)模效應(yīng)不明顯，石料加工質(zhì)量時(shí)好時(shí)壞，骨料粒徑、粗細(xì)不均。由此可推斷，水泥穩(wěn)定碎石混合料的最大干密度是變化的。在壓實(shí)試驗(yàn)階段，如果干密度指標(biāo)相同，則基層壓實(shí)度往往過(guò)高或過(guò)低，對(duì)基層穩(wěn)定性極為不利。所以，通過(guò)灌砂法檢驗(yàn)路基壓實(shí)度時(shí)，首先要對(duì)集料進(jìn)行篩分，確定粗骨料含量，繼而采取與其相應(yīng)的密度標(biāo)準(zhǔn)。②水量。含水量的控制影響到壓實(shí)度的保證和裂縫的產(chǎn)生。水泥穩(wěn)定碎石是水泥與集料的水化凝結(jié)硬化的產(chǎn)物。在運(yùn)輸途中或碾壓時(shí)混合料中水分會(huì)大量蒸發(fā)，夏季施工水分散失更加嚴(yán)重，因此實(shí)際施工中應(yīng)適當(dāng)增加摻水量（通常比最佳含水量大1%），但不宜過(guò)大。如果含水量超出設(shè)計(jì)要求，碾壓階段混合料會(huì)粘附在碾輪上，使表面起拱，而且基層成型后水分大量散失往往會(huì)引發(fā)更多裂縫；含水量過(guò)少時(shí)，基層表層松散，碾壓容易起皮，難以壓實(shí)。所以在道路施工中必須嚴(yán)格控制含水量。③施工接頭。在水泥穩(wěn)定碎石基層施工中，很難避免基層留有接頭問(wèn)題。但通常該部位的應(yīng)力比較集中，基層結(jié)構(gòu)受溫縮應(yīng)力和行車荷載的多重影響而開(kāi)裂，致使瀝青路面出現(xiàn)反射裂縫。

3.3 養(yǎng)護(hù)控制 水泥穩(wěn)定碎石基層碾壓成型后隨即進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。保證基層不直接暴露在外，養(yǎng)護(hù)的方法可以采用草袋、麻袋或塑料薄膜覆蓋。冬期施工氣溫低，應(yīng)該做好保溫措施。當(dāng)外界氣溫低于零度時(shí)，混合料中的水分會(huì)結(jié)冰，導(dǎo)致體積膨脹，基層結(jié)構(gòu)也變得松散，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。

3.4 外力影響 當(dāng)行車荷載超出基層強(qiáng)度承受能力，就容易造成路面破損。水泥穩(wěn)定基層屬半剛性路面結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度范圍是2.5～3Mpa，鋪筑面層前不允許重型車輛通行，否則會(huì)破壞基層結(jié)構(gòu)，使基層開(kāi)裂。這就要求路政管理部門對(duì)車輛通行嚴(yán)加管理，設(shè)計(jì)人員必須定期調(diào)研路面同車情況，在設(shè)計(jì)階段兼顧車輛超載對(duì)路基結(jié)構(gòu)的影響，嚴(yán)防反射裂縫產(chǎn)生。

3.5 管理維護(hù)及施工協(xié)調(diào)控制 由于各種工程管線相繼進(jìn)場(chǎng)施工，道路的施工作業(yè)面將被占用?；鶎訑備伳雺撼尚偷絿姙⑼笇佑弯佒r青面層的這段時(shí)間的管理維護(hù)工作非常重要。特別是第一層成型后，一旦現(xiàn)場(chǎng)管理維護(hù)不及時(shí)，各種工程管線和構(gòu)件集中堆放在基層上，基層將受到極大的破壞。這時(shí)應(yīng)嚴(yán)禁堆放重物，不允許車輛上行。第二層7d養(yǎng)護(hù)期滿后方可開(kāi)放交通，但僅允許部分施工車輛放行。各種工程管線施工時(shí)，應(yīng)與道路施工協(xié)調(diào)配合。尤其開(kāi)挖管線溝槽時(shí)，嚴(yán)禁將周圍水泥穩(wěn)定碎石基層下部基礎(chǔ)掏空。為保證水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)不繼續(xù)失水，減少干縮裂縫產(chǎn)生，基層施工完畢后，最好在一星期后即噴灑透油層或進(jìn)行下封層施工，盡早鋪筑瀝青面層。

4 結(jié)束語(yǔ)

水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫產(chǎn)生裂縫的原因十分復(fù)雜和多變，對(duì)于裂縫的預(yù)控措施也相應(yīng)地有好多方面同時(shí)也有相關(guān)的解決辦法，施工過(guò)程中對(duì)水穩(wěn)施工中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行仔細(xì)的分析比較，就會(huì)找到防止水穩(wěn)基層裂縫產(chǎn)生的措施，將各類裂縫最大程度地消滅在萌芽狀態(tài)，為后續(xù)的瀝青面層施工及工程交付使用提供最可靠的安全保障，以保證最終工程整體的施工質(zhì)量，公路交付使用后能夠安全地運(yùn)營(yíng)。

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