淺談水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫成因及防治措施

摘 要：施工過程中發(fā)現(xiàn)的一些基層常見病害的成因分析、并有針對(duì)性的提出幾點(diǎn)思考供大家探討，不到之處懇請(qǐng)大家多多批評(píng)指正。

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石基層；裂縫；成因；防治措施；

中圖分類號(hào)：TU761.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2015）-04-00-01

一、前言

水泥穩(wěn)定碎石基層有良好的力學(xué)性能和板體性，其初期強(qiáng)度高并且強(qiáng)度隨齡期增長(zhǎng)，其力學(xué)強(qiáng)度還可視工程需要進(jìn)行調(diào)整。其特點(diǎn)是：強(qiáng)度高、水穩(wěn)性好、抗凍性好、耐沖刷，溫縮性和干縮性均較小，是一種優(yōu)良的路面基層材料。然而水泥穩(wěn)定碎石料也有其與生俱來(lái)的缺點(diǎn)：主要是脆性大，從而導(dǎo)致對(duì)溫度和濕度的敏感性較強(qiáng)，易因溫度變化和濕度變化產(chǎn)生裂縫并反射到路面，導(dǎo)致路面強(qiáng)度和使用性能大大降低，這是路面工程不可忽視的病害。

二、水泥穩(wěn)定基層的裂縫現(xiàn)象

水泥穩(wěn)定集料基層是將一定級(jí)配的集料與水泥和水一起攪拌后，在最佳含水量狀態(tài)下碾壓成型，經(jīng)過養(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)。水泥穩(wěn)定基層產(chǎn)生裂縫是影響瀝青混凝土面層破壞的關(guān)鍵因素。這種裂縫，一般在基層頂面沿橫向開裂多為等間距，呈直線型，縫長(zhǎng)不等，縫寬在0.5～3.5mm左右。較早出現(xiàn)裂縫是在水穩(wěn)層養(yǎng)生過程中開始出現(xiàn)，有的是在瀝青混凝土路面通車后在荷載作用下出現(xiàn)，這是由于水穩(wěn)層出現(xiàn)裂縫并引起瀝青混凝土面層產(chǎn)生相對(duì)的反射裂縫。

三、水穩(wěn)基層產(chǎn)生裂縫的危害

基層裂縫的危害主要有兩方面：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，使瀝青混凝土路面相應(yīng)出現(xiàn)有規(guī)則的橫向裂縫、起拱。出現(xiàn)第二種情況，若不及時(shí)處理，雨水從裂縫里向下滲透，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)使瀝青混凝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，瀝青混凝土路面出現(xiàn)坑洞、碎裂、松散，造成瀝青混凝土早期破壞，影響其使用壽命?；鶎恿芽p的危害較為常見，直接影響了路面行車的速度與安全。

四、水穩(wěn)基層裂縫產(chǎn)生的原因

（一）水泥穩(wěn)定碎石壓實(shí)成型到正常養(yǎng)護(hù)期（一般為7天）的干縮：由于混合料本身的水分和養(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，氣溫沒有太大變化，混合料（基層）從最佳含水量到較干燥的干縮過程可稱之為一次性的干縮，其產(chǎn)生的裂縫是有限的。

（二）養(yǎng)護(hù)期滿后到施工瀝青封層或者透層、攤鋪瀝青混凝土面層這段時(shí)間的干縮：如果這段時(shí)間間隔較長(zhǎng)，自然天氣狀況下，從晴天到雨天、從雨天到晴天，風(fēng)吹日曬雨淋，基層料從“較干燥到飽水狀態(tài)到較干燥到飽水狀態(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)干縮過程，必然會(huì)使基層出現(xiàn)較為嚴(yán)重的拉裂現(xiàn)象，在薄弱地方就必然出現(xiàn)裂縫。

（三）溫縮裂縫：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)定碎石基層屬于半剛性板體，也不例外。在水泥路面設(shè)計(jì)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(shí)際使用中得到廣泛的應(yīng)用，取得了顯著的成就。但長(zhǎng)期以來(lái)，在水泥穩(wěn)定碎石基層的設(shè)計(jì)規(guī)范或施工技術(shù)規(guī)范中卻沒有提出來(lái)，這有待進(jìn)一步探索。

（四）荷載裂縫：一般發(fā)生在基層底部，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)生的裂縫反應(yīng)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。

五、水穩(wěn)裂縫的預(yù)防及處理措施

（一）做好原材料的選取及嚴(yán)格控制級(jí)配：

1、水泥：為保證水泥穩(wěn)定碎石基層施工時(shí)有足夠的時(shí)間運(yùn)輸、攤鋪和壓實(shí)，應(yīng)對(duì)水泥的終凝時(shí)間有限制，一般需要6～10h。夏季施工時(shí)，氣溫較高，表面層的凝結(jié)硬化速度較快，水泥終凝時(shí)間應(yīng)盡可能達(dá)到10h；春秋季施工時(shí)水分蒸發(fā)較慢，終凝時(shí)間可縮短至6h。水泥標(biāo)號(hào)不能太高，最好不要超過32.5R，采用普通硅酸鹽水泥。劑量控制范圍為5%左右。

2、碎石：高速公路基層碎石的用量是很大的，而一般外購(gòu)的一個(gè)石料場(chǎng)的產(chǎn)量卻很小，就必須同時(shí)使用幾個(gè)料場(chǎng)進(jìn)料，并且由于儲(chǔ)料場(chǎng)地不足而又混堆儲(chǔ)料，這就產(chǎn)生兩個(gè)很嚴(yán)重的問題：一是由于不同礦源篩網(wǎng)不同造成同一檔料內(nèi)各類粒料數(shù)量不同，幾檔材料混合后，生產(chǎn)配合比經(jīng)常變化，極易超出上限或下限。二是各料場(chǎng)碎石密度不同，在確定最大干密度到來(lái)很大的困難---無(wú)法再集中混合礦料中得到一個(gè)最具代表性的最大干密度，最終導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法進(jìn)行正常壓實(shí)度檢測(cè)和控制，壓實(shí)度經(jīng)常超過100%或小于極限值。

（二）施工過程控制：

1、壓實(shí)度：由于基層材料來(lái)源的生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模相對(duì)較小，機(jī)械化程度不高，石料加工質(zhì)量普遍不夠穩(wěn)定，存在粒徑不均勻現(xiàn)象。因此水泥穩(wěn)定碎石混合料的最大干密度呈變化狀態(tài)。在壓實(shí)度的檢驗(yàn)中，如果采用同一干密度指標(biāo)作為標(biāo)準(zhǔn)，很容易出現(xiàn)壓實(shí)度不合格或者超過100%的現(xiàn)象。因此施工中采用灌砂法進(jìn)行壓實(shí)度檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)對(duì)集料篩分，以確定粗骨料的含量，分別選用不同的密度標(biāo)準(zhǔn)；

2、含水量：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?？紤]到混合料在運(yùn)輸、碾壓過程中還有水分散失，尤其夏季施工時(shí)水分蒸發(fā)快，施工過程中對(duì)水的含量應(yīng)控制在比最佳含水量大1%左右。含水量過小時(shí)，基層表層松散，碾壓容易起皮，難以壓實(shí)；含水量過大時(shí)粘輪，表面起拱，而起基層成型后水分散失愈多，形成的裂縫愈多。所以施工過程中含水量要控制適宜。

六、總結(jié)

水泥穩(wěn)定碎石基層有著許多優(yōu)點(diǎn)，值得在各等級(jí)公路路面工程中推廣應(yīng)用。實(shí)踐證明，在施工中只要加強(qiáng)對(duì)混合料含水量、材料組成比例的控制，有效防止混合料離析，選擇合適的壓實(shí)機(jī)械，采取適當(dāng)?shù)膲簩?shí)工藝，并注意混合料養(yǎng)生，就能夠提高工程質(zhì)量。

水泥穩(wěn)定碎石基層養(yǎng)生期結(jié)束后，應(yīng)立即噴灑透層或粘層瀝青，或者鋪設(shè)下封層，以防止基層干縮開裂，保護(hù)基層免遭施工車輛破壞，確?；鶎拥馁|(zhì)量成果。鋪設(shè)下封層后，宜在10d～30d內(nèi)開始鋪筑瀝青混凝土面層的底面層，避免由于基層產(chǎn)生大量的裂縫而導(dǎo)致瀝青面層產(chǎn)生反射裂縫或?qū)?yīng)裂縫，從而保證路面工程的總體質(zhì)量。

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