水泥穩(wěn)定碎石基層產生裂縫的預防措施

汪圣谷

（安徽省公路工程技工學校，安徽 合肥230051）

水泥穩(wěn)定碎石，在合理的級配碎石中摻入一定量的水泥和水經拌和、攤鋪、碾壓養(yǎng)生后，它具有良好的力學性能和穩(wěn)定性、耐久性、抗凍性好的特點，且料源廣泛，施工方便，對環(huán)境污染少，因此被廣泛應用于路面基層中，其主要作用是承擔瀝青面層傳遞的行車垂直荷載，并將荷載均勻地分散在路基中。水泥穩(wěn)定碎石基層出現(xiàn)裂縫，將會降低基層的整體強度，還會形成反射裂縫，使瀝青混凝土路面出現(xiàn)相應的橫向裂縫，直接影響路面的行車質量，縮短路面使用壽命。

研究中我們通過水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫種類和原因分析，通過實驗室優(yōu)化配合比設計試驗，施工中采取相應的工藝等措施進行處理，形成了一些防治基層病害的處理辦法，在世行貸款安徽公路項目ⅢG311 宿州段以及世行貸款安徽公路項目ⅢS311 滁州至定遠段工程實踐使用中取得良好效果?，F(xiàn)將其產生裂縫的預防措施小結如下，以供同行在工程上參考使用。

一、水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫種類和原因

(一）裂縫種類及危害

水泥穩(wěn)定碎石基層產生裂縫，主要表現(xiàn)為溫縮、干縮和水泥硬化收縮三種裂縫形式，水泥穩(wěn)定碎石基層出現(xiàn)裂縫，將會降低基層的整體強度，還會形成反射裂縫，使瀝青混凝土路面出現(xiàn)相應的橫向裂縫，直接影響路面的行車質量。

（二）原因

1、干縮裂縫。 干縮裂縫的產生主要與水泥、水和碎石集料的比重有關。一方面混合料在凝結硬化過程中，水泥與水發(fā)生水化反應會消耗大量水分，水泥含量越高，則消耗的水分越多；另一方面，碎石集料表面對水有吸附作用，集料中的細料成分越多，表面吸附的水分越多。

2、溫縮裂縫。 水泥穩(wěn)定碎石混合料中有5%左右的水泥，具有熱脹冷縮的性質，在混合料硬化初期，水泥水化放出較多的熱量，但散熱緩慢，所以內部溫度較高，使內部體積膨脹，而外部如遇氣溫急劇降低則冷卻收縮，內脹外縮相互制約，將產生較大的應力，一旦應力超過其極限抗彎拉強度，將產生溫縮裂縫。

3、收縮裂縫。高溫季節(jié)施工因結構內部水分急劇散失，強大升高，導致基層內部產生干縮應力，發(fā)生體積收縮應變，將產生收縮裂縫。

二、基層裂縫的預防措施

導致水泥穩(wěn)定碎石產生裂縫的因素很多，因此其裂縫的防治應從多方面進行。

（一）原材料的質量控制

1、水泥。 水泥作為集合料的一種穩(wěn)定劑，其質量對混合料的質量影響至關重要，實踐中一般可選用普通水泥、礦渣水泥和火山灰水泥，初凝時間3h以上和終凝時間在6h 以上，低等級強度穩(wěn)定的水泥，不使用快凝水泥、早強水泥以及受潮變質水泥。水泥強度等級一般最低不小于32.5MPa；在質量控制上應重視其抗折強度；有條件的應首選路用特制緩凝水泥，以延長水泥的初凝時間或減少水化反應的需水量，改善水泥的性能；在水泥劑量控制方面，不要為追求高強度而過分提高水泥強度等級和水泥用量，應在保證設計強度的前提下，把水泥劑量控制在3.5%～5.0%范圍內。

2、集料。水泥穩(wěn)定碎石基層所用碎石的壓碎值不應大于28%；一般采用級配碎石，通過0.075mm篩孔的碎石含量為0～7%；塑性指數(shù)最好為0，且含泥量必須滿足要求。含泥量大，細集料的塑性指數(shù)大，則收縮性大，易出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象，出現(xiàn)裂縫的可能性就大。碎石應盡量采用反擊式并配備振動預篩喂料裝置的破碎機軋制的碎石,碎石的針片狀指標適當提高。

水泥穩(wěn)定碎石的各項技術標準可參考表1。

表1 水泥穩(wěn)定碎石用碎石的質量要求

（二）優(yōu)化配合比設計

對于水泥穩(wěn)定碎石中的集料配合比設計，可利用正交試驗，選做多組設計。根據(jù)各種礦料的顆粒級配來計算用量調配出合理的級配曲線，而規(guī)范的水穩(wěn)碎石混合料級配范圍過寬，設計的級配性能往往并不是最佳。工程實踐中級配優(yōu)化建議：集料級配應控制細料含量，同時要求集料采用4 檔料級配；4.75mm、0.075mm 的通過量應接近級配范圍的中值，9.5mm 以上篩孔通過率不應超過40%，嚴格控制超粒徑現(xiàn)象，最大公稱粒徑不大于37.5mm，且應上粗下細，使級配曲線呈“S”形，具體見表2 和圖1。

表2 水泥穩(wěn)定碎石集料篩孔通過率對比表

圖1 建議采用的骨架密實型水泥穩(wěn)定混合料級配范圍曲線

（三） 含水率控制

水泥穩(wěn)定碎石是水泥與集料經拌和后水化凝結硬化的產物，含水率的控制直接影響到壓實度和基層的變形量。含水率過小時，基層表層松散，碾壓容易起皮，難以壓實；含水率過大，碾壓時粘輪，表面易起拱，而且基層成型后水分散失愈多，形成的裂縫愈多。含水率必須根據(jù)擊實試驗來確定，同時根據(jù)氣溫的高低及運距的長短進行適當調整。如運距遠且氣溫高，含水率可比最佳含水率高出1%左右；如果氣溫偏低且濕度大，含水率可比最佳含水率低1%左右，以攤鋪碾壓時能否達到最佳含水率為準。運輸途中，應用土工布覆蓋混合料，以減少水分損失。全天施工中，應根據(jù)日照強度和風力大小多次調整含水率，試驗人員應在拌和站和攤鋪現(xiàn)場快速測定含水率，施工操作的前后場保持聯(lián)系，當現(xiàn)場的含水率與最佳含水率相差大時要及時通知后場調整含水率。

（四）采取雙基層連鋪施工工藝

水泥穩(wěn)定碎石基層在施工過程中基層較厚（如36cm），一般采用分層碾壓作業(yè)，第一層攤鋪碾壓成型時，其厚度較薄，一般在18cm 左右，其承載能力較低，鋪筑上層時運輸車輛荷載會導致裂縫，如采取雙基層連鋪施工工藝將是一種保護基層的有效措施，即在鋪筑完下基層一定長度后即刻鋪筑上基層，循環(huán)施工，實現(xiàn)雙層連鋪。

（五）養(yǎng)護及時

水泥穩(wěn)定碎石基層碾壓成型后應及時進行養(yǎng)護，可以采用草袋或土工布覆蓋等養(yǎng)護方法，在養(yǎng)護期間基層不能直接暴露在外。水穩(wěn)基層建議養(yǎng)護時間為14d，其中覆蓋保濕養(yǎng)護不少于7d，后7d 灑水每天不少于3 次。在養(yǎng)護期內，一定要保證水穩(wěn)基層表面始終處于濕潤狀態(tài)，切忌或干或濕，從而避免干縮裂縫的產生。若水泥穩(wěn)定碎石過冬，應采取保溫措施，一般可采取先鋪塑料薄膜后覆蓋松土，減少和避免因溫差過大而產生的溫縮裂縫。

三、結束語

隨著我國交通運輸重載車輛的不斷增加，公路工程將向高承載力、高標準等方向發(fā)展，作為公路的持力層--基層，必須具備一定的強度、較高的承載能力、施工快速、低裂縫等性能。實踐證明，只要充分考慮各種影響因素，優(yōu)化水泥穩(wěn)定碎石中的集料配合比設計，加強施工質量的全面控制并采取更加合理的施工工藝，就可以減少病害，達到延長路面的使用壽命。

[1]中華人民共和國行業(yè)標準.公路路面基層施工技術規(guī)范[S].（JTJ 034-2000）北京：人民交通出版社，2000.

[2] 中華人民共和國行業(yè)標準. 公路瀝青路面設計規(guī)范[S].（JTG D50-2006）北京：人民交通出版社，2006.

[3]中華人民共和國行業(yè)標準.公路無機結合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程[S].（JTG E51-2009）北京：人民交通出版社，2009.

[4]蔣應軍.水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫防治研究[R].[碩士論文]，2001.

[5]沙慶林.高等級公路半剛性基層瀝青路面建設[M].北京：人民交通出版社，1999.