水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫產(chǎn)生原因及預(yù)防處治的探討

黃文強(qiáng)

【摘 要】本文結(jié)合筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，對(duì)如何預(yù)防處治裂縫進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】水泥穩(wěn)定碎石基層；裂縫；產(chǎn)生原因；預(yù)防處治

0.前言

半剛性基層具有整體性強(qiáng)、承載力高、剛度大、水穩(wěn)性好等特點(diǎn)，近十幾年來(lái)以水泥穩(wěn)定碎石為材料的半剛性基層越來(lái)越多被應(yīng)用于公路建設(shè)，然而水泥穩(wěn)定碎石材料由于脆性，對(duì)溫度、濕度敏感性強(qiáng)，在強(qiáng)度形成及使用過(guò)程中，因溫度變化產(chǎn)生溫度收縮裂縫和因含水量變化而產(chǎn)生干縮裂縫。當(dāng)瀝青砼面層較薄時(shí)這種裂縫往往很快擴(kuò)展到面層形成反射裂縫。裂縫的存在不僅使車輛行駛質(zhì)量下降，而且也破壞了路面結(jié)構(gòu)整體性和連續(xù)性，并在一定程度上導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的削減。而且隨著雨水的侵入，使基層變軟，在大量行車荷載反復(fù)作用下，很快發(fā)生破壞，影響公路的使用。本文結(jié)合海榆西線225國(guó)道老城至芙蓉田段的施工，談?wù)勊喾€(wěn)定碎石基層裂縫產(chǎn)生的原因及如何預(yù)防處治。

1.水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫產(chǎn)生的特點(diǎn)

水泥穩(wěn)定集料基層是將級(jí)配碎石集料、水泥和水按一定的比例一起拌和后，在最佳含水量狀態(tài)下碾壓成型，經(jīng)過(guò)養(yǎng)生達(dá)到一定強(qiáng)度的路面基層結(jié)構(gòu)，此基層是一種半剛性結(jié)構(gòu)。較早出現(xiàn)裂縫是在水泥穩(wěn)定基層養(yǎng)生過(guò)程中，一般在基層頂面出現(xiàn)基本等間距的橫向開(kāi)裂，一般縫寬為1～3mm 左右，成直線型，縫長(zhǎng)不等，垂直方向的深度一般為水泥水穩(wěn)基層厚度的0.3～0.5倍；水泥穩(wěn)定基層完成后一年時(shí)間內(nèi)裂縫間距一般在50～200m之間，裂縫寬度為1～5mm之間，裂縫橫向和垂直向基本貫通，通車后在車輛荷載的作用下，瀝青砼面層很快產(chǎn)生反射裂縫。

2.裂縫的危害

基層裂縫的危害有二個(gè)方面：一是降低基層的整體強(qiáng)度，二是發(fā)展后會(huì)形成反射裂縫，使瀝青混泥土路面相應(yīng)出現(xiàn)有規(guī)則的橫向裂縫。出現(xiàn)第二種情況，若不及時(shí)處理，雨水從裂縫內(nèi)向下滲透，瀝青混凝土和基層裂縫縫隙處充滿自由水，在車輛荷載反復(fù)沖擊下，就會(huì)使瀝青混泥土中粘附在碎石表面的瀝青剝離，基層的細(xì)集料形成泥漿被擠壓出路面，瀝青混泥土路面出現(xiàn)坑洞、碎裂、松散，造成瀝青混泥土路面早期破損，影響其使用壽命。基層裂縫的危害較為常見(jiàn)，直接影響到了路面行車的速度和安全。

3.裂縫類型及形成原因

對(duì)于水泥穩(wěn)定集料的半剛性基層，要求其具有較小的收縮性。收縮包括兩個(gè)方面，一是由于水分子減少而產(chǎn)生的干縮；二是由于溫度降低而產(chǎn)生的溫度收縮。

基層材料的干縮和溫度收縮是引起基層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生橫向裂縫的主要原因。另外一個(gè)原因是在車輛荷載作用下產(chǎn)生裂縫。

3.1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(shí)成型到正常養(yǎng)護(hù)期的干縮；二是養(yǎng)護(hù)期滿后到施工瀝青封層或透層、攤鋪瀝青混泥土面層這段時(shí)間的干縮。水泥穩(wěn)定碎石壓實(shí)成型到正常養(yǎng)護(hù)期期間，由于混合材料本身的水分和養(yǎng)護(hù)灑水的水分蒸發(fā)以及混合料內(nèi)部水化作用發(fā)生的毛細(xì)管作用、分子間吸附作用力和碳化收縮作用等，引起基層混合料體積在一定程度趨于減小而收縮，出現(xiàn)拉裂的現(xiàn)象。如果這段時(shí)間天氣正常，氣溫沒(méi)有太大變化，混合料從最佳含水量到較干燥的干縮過(guò)程可稱之為一次性的干縮，其產(chǎn)生的裂縫是有限的。從基層養(yǎng)護(hù)期滿后到施工瀝青封層或透油層、攤鋪瀝青混凝土面層之間，如果這段時(shí)間間隔較長(zhǎng)，自然天氣從晴到雨，從雨到晴，風(fēng)吹日曬雨淋，基層料從“較干燥——飽水狀態(tài)——較干燥——飽水狀態(tài)——”反復(fù)循環(huán)作用，水分反復(fù)的“蒸發(fā)、飽和、蒸發(fā)、飽和”，多次重復(fù)干縮過(guò)程，必然會(huì)使基層出現(xiàn)較嚴(yán)重的拉裂現(xiàn)象，在薄弱的地方就出現(xiàn)為裂縫，這種破壞在多雨的季節(jié)特別明顯。養(yǎng)生結(jié)束后，如果是瀝青砼面層，應(yīng)清掃基層干凈，立即噴灑透層、粘層瀝青或先做下封層，以防止基層干縮干裂。

3.2溫縮性裂縫

溫縮性裂縫也就是熱脹冷縮產(chǎn)生的裂縫。萬(wàn)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，也不例外。水泥無(wú)機(jī)結(jié)合內(nèi)部的不同礦物顆粒組成的固相、液相和氣相體，在溫差作用中會(huì)使其產(chǎn)生熱脹冷縮的體積變化，從而引起溫縮性裂縫。

3.3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(kuò)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(dú)的、稀疏的或較有規(guī)則的裂縫，而是稠密的，有時(shí)是相互聯(lián)系的。

除了上述產(chǎn)生的原因外，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)的原因還有很多，如材料特性、自然環(huán)境、路面的設(shè)計(jì)、路基強(qiáng)度等。水泥穩(wěn)定碎石基層所選用礦料的級(jí)配、調(diào)粉料的含量、路面結(jié)構(gòu)組成、車輛荷載大小、地質(zhì)水文等各方面的因素都與水泥穩(wěn)定碎石基層橫向裂縫的產(chǎn)生有直接聯(lián)系。

4.裂縫的控制及防治

4.1原材料控制

要控制水泥穩(wěn)定碎石基層路面橫向裂縫的出現(xiàn)，最基本的就是要保證施工混合料的生產(chǎn)配合比能夠準(zhǔn)確、穩(wěn)定，這就要求施工必須要有相對(duì)穩(wěn)定、合格的原材料基礎(chǔ)。

4.2水泥要求

水泥要選用早期強(qiáng)度較低，同時(shí)初凝、終凝時(shí)間較長(zhǎng)的水泥，在施工之前必須要通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)，保證各項(xiàng)指標(biāo)都能夠符合施工規(guī)范的要求。

4.3水泥用量的控制

一般的水泥穩(wěn)定碎石基層，其設(shè)計(jì)強(qiáng)度通常為3～5Mpa，設(shè)計(jì)強(qiáng)度越高，所需水泥用量越大?；鶎觿傂栽酱?，越易產(chǎn)生干縮性裂縫，縫寬也越大，所以配合比的水泥劑量應(yīng)控制在5%之內(nèi)。

4.4含水量控制

水泥穩(wěn)定碎石配合比過(guò)程中，如果含水量過(guò)大，水泥穩(wěn)定碎石基層就會(huì)很容易出現(xiàn)收縮裂縫，因此在正常天氣情況下，應(yīng)該將混合物的含水量控制在最佳范圍內(nèi)，中午氣溫較高時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加1—2%，總之應(yīng)根據(jù)天氣情況適當(dāng)增加或減少拌和用水量。

4.5碾壓

碾壓是使半剛性基層獲得強(qiáng)度及穩(wěn)定性的關(guān)鍵工序。然而以往的施工中經(jīng)常有這樣的情況發(fā)生；施工完的基層經(jīng)檢測(cè)其壓實(shí)度不夠，然后又繼續(xù)碾壓，此舉對(duì)基層并沒(méi)有太多的好處，因?yàn)閺氖┕ね戤叺綑z測(cè)結(jié)束往往需要一段時(shí)間，此時(shí)的基層因?yàn)樗嗄桃研纬砂鍓K，有一定的整體結(jié)構(gòu)。如果此時(shí)在碾壓，也許只會(huì)破壞基層的整體結(jié)構(gòu)，反而影響了工程質(zhì)量。對(duì)此，施工中應(yīng)盡可能一次達(dá)標(biāo)。根據(jù)本人多年的施工經(jīng)驗(yàn)，只要按照下面的施工程序來(lái)進(jìn)行，是完全可以達(dá)到這個(gè)要求的。如果是兩部壓路機(jī)同時(shí)碾壓，可分別從兩邊開(kāi)始，以靜壓稍快速度碾壓一遍，并注意輪轍至少有1/3復(fù)壓，然后用中檔振動(dòng)碾壓兩遍，接著用強(qiáng)振碾壓，當(dāng)機(jī)手感覺(jué)到振輪有反彈時(shí)，再用中檔碾壓兩遍，這時(shí)的壓實(shí)度是可以達(dá)到要求的，如果是一部壓路機(jī)碾壓，也必須從兩側(cè)開(kāi)始。

4.6養(yǎng)護(hù)

在水泥穩(wěn)定碎石基層的碾壓完成后，應(yīng)該立即用滲水土工布進(jìn)行覆蓋，并在土工布表面進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，連續(xù)不少于7天，養(yǎng)生期間要經(jīng)常用水車灑水，保證基層的濕潤(rùn)，在此期間內(nèi)應(yīng)該要實(shí)行交通管制，嚴(yán)禁重車通行，避免對(duì)基層造成損傷。 （下轉(zhuǎn)第146頁(yè)）

（上接第52頁(yè)）4.7選擇有利的時(shí)間進(jìn)行水穩(wěn)基層的施工

水穩(wěn)基層施工最好選擇氣溫變化不大的時(shí)段施工，結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度應(yīng)力較小，水穩(wěn)層不易產(chǎn)生熱脹冷縮的現(xiàn)象。減少溫縮性裂縫。如果在夏天酷暑條件下施工，最好能選擇在早晚的時(shí)間，盡可能避開(kāi)中午時(shí)間進(jìn)行攤鋪，并要加強(qiáng)覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，保證水穩(wěn)層處于濕潤(rùn)狀態(tài)。

5.結(jié)束語(yǔ)

路面裂縫影響路面美觀、消弱整體穩(wěn)定性和平整度，并且由于水分的滲透，降低基層與土基的承載力，從而加劇路面破壞，縮短使用壽命。要徹底消除半剛性基層裂縫可能相當(dāng)困難，要根據(jù)具體情況，采用不同的措施防治半剛性基層裂縫，就能將病害降到最低程度。

【參考文獻(xiàn)】

[1]公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范.JTGF30-2003.人民交通出版社.