淺談水穩(wěn)碎石基層裂縫的成因危害及控制措施

季曉菊

（如東縣交通工程有限責(zé)任公司江蘇如東226400）

淺談水穩(wěn)碎石基層裂縫的成因危害及控制措施

季曉菊

（如東縣交通工程有限責(zé)任公司江蘇如東226400）

本文首先對(duì)水穩(wěn)碎石基層裂縫的危害進(jìn)行了分析，然后對(duì)水穩(wěn)碎石基層產(chǎn)生裂縫的主要原因展開(kāi)了探討，最后提出了幾點(diǎn)針對(duì)性的裂縫控制措施，值得參考借鑒。

水穩(wěn)碎石基層裂縫；成因；危害；控制

水穩(wěn)碎石基層的在公路工程路面施工中有著非常廣泛的使用價(jià)值，此種結(jié)構(gòu)具有較好的穩(wěn)定性，剛度大，并且在力學(xué)性能以及板結(jié)性方面有著非常良好的優(yōu)勢(shì)。但，隨著實(shí)踐應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的不斷累積，工作人員也發(fā)現(xiàn)水穩(wěn)碎石基層在使用中也存在不可避免的局限性，包括基層整體缺乏韌性，對(duì)溫度以及濕度有較高的敏感性等，這決定了水穩(wěn)碎石基層在使用過(guò)程當(dāng)中的容易受到內(nèi)外部環(huán)境因素的影響，產(chǎn)生裂縫并反射至路面，誘發(fā)路面的早期破損，降低路面使用性能。為了解決該問(wèn)題，延長(zhǎng)水穩(wěn)碎石基層的使用壽命，就需要對(duì)水穩(wěn)碎石基層裂縫的成因、危害以及控制措施有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。

1　水穩(wěn)碎石基層裂縫的危害

水穩(wěn)碎石基層屬于半剛性結(jié)構(gòu)，施工以及后期維護(hù)中稍有不慎就可能出現(xiàn)裂縫。一般來(lái)說(shuō)，水穩(wěn)碎石基層裂縫的表現(xiàn)形式為：在水穩(wěn)碎石基層頂面沿橫向開(kāi)裂成為裂縫，這些裂縫多具有等距特征，裂縫寬度在0.5～3.5mm范圍內(nèi)，裂縫長(zhǎng)度有所不同。早期在水穩(wěn)碎石基層養(yǎng)生環(huán)節(jié)中就可能產(chǎn)生裂縫，后期受到車輛行駛荷載作用力的影響，也可能出現(xiàn)水穩(wěn)碎石基層的裂縫問(wèn)題，其產(chǎn)生機(jī)理如圖1所示。

圖1　車輛行駛荷載作用力對(duì)應(yīng)裂縫的產(chǎn)生機(jī)理圖

對(duì)于出現(xiàn)裂縫的水穩(wěn)碎石基層而言，因裂縫所帶來(lái)的危害主要有以下幾個(gè)方面：①在水穩(wěn)碎石基層養(yǎng)生環(huán)節(jié)中所出現(xiàn)的反射性裂縫，受到溫度荷載作用力，大氣降水，以及行車荷載作用力的影響，導(dǎo)致裂縫縫隙可能向下滲透自由水，導(dǎo)致水穩(wěn)碎石基層的承載能力減弱，影響路面車輛行駛的安全性與可靠性；②在公路路面投入正常使用后，受到車輛行駛荷載作用力的影響，導(dǎo)致水穩(wěn)碎石基層原有細(xì)微裂縫逐漸發(fā)展與擴(kuò)大，面層會(huì)出現(xiàn)與基層相類似的反射性裂縫，并且具有一定的規(guī)則性。以上兩種裂縫病害的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致路面積水通過(guò)裂縫深入路面結(jié)構(gòu)當(dāng)中，水穩(wěn)碎石基層內(nèi)部細(xì)集料受到水力作用影響而形成泥漿，在行車荷載作用下被擠出路面。路面瀝青混凝土黏附于碎石表面，導(dǎo)致路面出現(xiàn)松散，碎裂，坑洞等問(wèn)題，最終對(duì)整個(gè)公路的使用壽命有非常不利的影響。

2　水穩(wěn)碎石基層裂縫的成因

（1）干縮作用導(dǎo)致水穩(wěn)碎石基層形成裂縫：此類成因可以從兩個(gè)部分考慮：①在水穩(wěn)碎石基層壓實(shí)成型～正常養(yǎng)護(hù)結(jié)束階段內(nèi)所產(chǎn)生的干縮裂縫；②在養(yǎng)護(hù)結(jié)束后～瀝青混凝土面層施工中所產(chǎn)生的干縮裂縫。若在水穩(wěn)碎石基層壓實(shí)后仍然進(jìn)行合適的養(yǎng)生，則混合料在凝結(jié)硬化期間會(huì)導(dǎo)致水與水泥之間產(chǎn)生水化反應(yīng)，形成水化熱，造成水穩(wěn)碎石基層內(nèi)部水分大量蒸發(fā)，造成收縮。

（2）溫縮作用導(dǎo)致水穩(wěn)碎石基層形成裂縫：正如前文中所提到的，水穩(wěn)碎石基層具有半剛性的結(jié)構(gòu)特征，因此力學(xué)性能上有熱脹冷縮的特點(diǎn)。若水穩(wěn)碎石基層施工現(xiàn)場(chǎng)處于溫潤(rùn)氣候區(qū)，冬季溫度較低，晝夜溫差較大，則會(huì)導(dǎo)致水穩(wěn)碎石基層內(nèi)部各類型的固相體、液相體、以及氣相體所對(duì)應(yīng)的溫縮系數(shù)產(chǎn)生明顯差異，所形成溫度應(yīng)力在超過(guò)結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力允許限值后即會(huì)產(chǎn)生溫縮裂縫。結(jié)合已有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在水穩(wěn)碎石基層當(dāng)中，所混合的細(xì)料成分越多，則混合料溫縮系數(shù)與溫度所對(duì)應(yīng)的下降趨勢(shì)會(huì)有所加劇，而所混合粗集料成分越多，則混合料溫縮系數(shù)與溫度所對(duì)應(yīng)的下降趨勢(shì)會(huì)相對(duì)減小。典型的溫縮裂縫表現(xiàn)為兩種類型，分別是溫度脹縮應(yīng)力裂縫以及溫度翹曲應(yīng)力裂縫，對(duì)應(yīng)圖2～3。

圖2　溫度脹縮應(yīng)力裂縫圖

圖3　溫度翹曲應(yīng)力裂縫圖

（3）離析作用的導(dǎo)致水穩(wěn)碎石基層形成裂縫：對(duì)于水穩(wěn)碎石基層而言，離析問(wèn)題主要是的在水穩(wěn)碎石基層混合過(guò)程當(dāng)中，粗集料與細(xì)集料所產(chǎn)生的集中問(wèn)題，受到級(jí)配變異因素的影響，導(dǎo)致水穩(wěn)碎石基層的強(qiáng)度出現(xiàn)嚴(yán)重失衡的問(wèn)題。一旦發(fā)生該問(wèn)題，則將會(huì)對(duì)水穩(wěn)碎石基層的整體強(qiáng)度水平造成影響。

（4）養(yǎng)生問(wèn)題導(dǎo)致水穩(wěn)碎石基層形成裂縫：在完成水穩(wěn)碎石基層施工作業(yè)后，通過(guò)對(duì)溫度與濕度的控制并養(yǎng)生能夠有效減少水穩(wěn)碎石基層因干縮或溫縮所產(chǎn)生的裂縫。但若養(yǎng)生工作的開(kāi)展不及時(shí)，水化熱反應(yīng)將會(huì)導(dǎo)致水穩(wěn)碎石基層表面大量水分被吸附并蒸發(fā)，降低表面水膜厚度，增加顆粒間分子作用力，相鄰顆粒在此過(guò)程中距離不斷減小，最終出現(xiàn)收縮變形的問(wèn)題。

3　水穩(wěn)碎石基層裂縫的控制

（1）需要加強(qiáng)對(duì)水穩(wěn)碎石基層混合料配合比的設(shè)計(jì)工作。根據(jù)具體工程情況，水穩(wěn)碎石基層配合中的水泥用量必須根據(jù)室內(nèi)7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值來(lái)進(jìn)行選擇，以較低值為首選。同時(shí)，在集料級(jí)配中，必須針對(duì)細(xì)集料的含量與構(gòu)成比進(jìn)行控制，級(jí)配檔位按照粒徑標(biāo)準(zhǔn)，劃分為0.075～4.75mm、4.75～9.50mm、9.50～19.00mm以及19.00～31.50mm四檔。而為了改善水穩(wěn)碎石基層的溫縮性能，可以通過(guò)在配合階段加入適當(dāng)聚丙烯纖維的方式，提高水穩(wěn)碎石基層混合料韌性水平，提高其抗裂性能的。

（2）需要做好對(duì)原材料的控制工作，即從水穩(wěn)拌合站料源管理的角度入手，對(duì)0.075mm粒徑以下的礦粉含量進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免因水泥用量增加而導(dǎo)致水穩(wěn)碎石基層表面出現(xiàn)起皮問(wèn)題，對(duì)提高水穩(wěn)碎石基層質(zhì)量有重要價(jià)值。

（3）在現(xiàn)場(chǎng)攤鋪環(huán)節(jié)中，必須做好控制方面的工作。即在攪拌站輸出水穩(wěn)碎石基層混合料時(shí)，需要對(duì)出料高度進(jìn)行嚴(yán)格控制，同時(shí)將攪拌裝置設(shè)置在成品倉(cāng)內(nèi)，運(yùn)料車廂與放料口之間的垂直距離需要嚴(yán)格控制在2.0m范圍內(nèi)。同時(shí)，在運(yùn)料車輛運(yùn)料至攤鋪施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，車輛必須保持勻速狀態(tài)形式，盡量平穩(wěn)剎車與起步的動(dòng)作。卸料時(shí)，運(yùn)料車廂應(yīng)當(dāng)緩慢上升至指定位置，傾斜角度按照30.0°以內(nèi)控制。

（4）攤鋪完成后，應(yīng)注意水穩(wěn)基層的養(yǎng)生。養(yǎng)護(hù)期一般不少于7d，養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)保證水穩(wěn)基層表面始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)，盡量避免干縮裂縫的產(chǎn)生。

4　結(jié)束語(yǔ)

已有研究中顯示，水穩(wěn)碎石基層的初期強(qiáng)度高，且隨著齡期的不斷提高，其強(qiáng)度水平也有一定的增長(zhǎng)趨勢(shì)?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，水穩(wěn)碎石基層在公路路面中的應(yīng)用價(jià)值是相當(dāng)突出與確切的。為了能夠更好的發(fā)揮其在公路路面施工中的優(yōu)勢(shì)，就需要工作人員積極應(yīng)對(duì)其施工中容易出現(xiàn)的裂縫問(wèn)題，找準(zhǔn)裂縫的成因與控制對(duì)策，使裂縫發(fā)生率降至最低狀態(tài)。

[1]施為民，姜竹生.水泥穩(wěn)定碎石基層溫度應(yīng)力的計(jì)算方法及控制溫縮裂縫的措施[J].公路交通科技，2004，21（4）：23～27.

[2]王國(guó)強(qiáng).淺析二級(jí)公路水穩(wěn)碎石基層裂縫成因及防治措施[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（24）.

[3]王海濤，吳宇，劉義春，等.某二級(jí)公路水穩(wěn)碎石基層裂縫成因及防治措施淺析[J].路基工程，2012（2）：192～194.

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1673-0038（2015）16-0210-02

2015-2-23