水泥穩(wěn)定碎石基層的抗裂性能探討

劉峻江，柯韶光

(江西贛粵高速公路股份有限公司，江西 贛粵 330025)

水泥穩(wěn)定碎石基層的抗裂性能探討

劉峻江，柯韶光

(江西贛粵高速公路股份有限公司，江西 贛粵 330025)

水泥穩(wěn)定碎石基層路面的穩(wěn)定性和抗壓性要高于其他路面，穩(wěn)定堅(jiān)實(shí)的性能是基層路面鋪設(shè)材料的重要要求。本文主要分析了其病害類型和形成原因，并探討了其抗裂性能從而提升其質(zhì)量穩(wěn)定性，減少裂縫的出現(xiàn)。

水泥穩(wěn)定碎石；抗裂；分析

水泥穩(wěn)定碎石基層材料具備較好的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，其變形量較小，在我國(guó)高級(jí)路面基層施工中得到了廣泛的應(yīng)用，雖然其性能比較優(yōu)越，但是在實(shí)際的應(yīng)用中，仍出現(xiàn)了較多的裂縫問(wèn)題。裂縫問(wèn)題是由于水泥穩(wěn)定碎石基層長(zhǎng)期受到環(huán)境溫濕度的影響，出現(xiàn)了溫度收縮和干燥收縮，因此應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層的抗裂性能探討，不斷創(chuàng)新提高其實(shí)用性能。

1 水泥穩(wěn)定碎石基層開(kāi)裂病害類型以及原因分析

1.1 水泥穩(wěn)定碎石基層開(kāi)裂病害分類

水泥穩(wěn)定碎石基層材料具備較好的穩(wěn)定性，可承受高強(qiáng)度的荷載壓力，從而提升了道路的使用年限，減少了道路的開(kāi)裂以及病害，但是水泥穩(wěn)定碎石基層開(kāi)裂病害一旦發(fā)生，會(huì)對(duì)公路路基結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，使瀝青路面層的龜裂速度大幅度增高，從而制約了水泥穩(wěn)定碎石基層的應(yīng)用和公路建設(shè)的發(fā)展。其開(kāi)裂病害分為六種情況，一是瀝青層面和水泥穩(wěn)定碎石基層均發(fā)生裂縫，并且在瀝青面出現(xiàn)的裂縫較細(xì)，基層面層之間較為松散并且在材料中出現(xiàn)了很多雜質(zhì)，代表由于裂縫的出現(xiàn)，雜質(zhì)以及水分均進(jìn)入到了基層；二是面層和基層的裂縫已經(jīng)貫通，雖然面層數(shù)出現(xiàn)了松散情況但是基層還較為密實(shí)；三是面層和基層的裂縫已經(jīng)貫通，基層和面層均出現(xiàn)了松散情況，但是面層的裂縫相對(duì)比較細(xì)，需要仔細(xì)觀察方可發(fā)現(xiàn)；四是基層出現(xiàn)了開(kāi)裂現(xiàn)象，但是面層無(wú)明顯的開(kāi)裂出現(xiàn)；五是基層略微帶空隙但是縫隙較為細(xì)，面層無(wú)損害；六是基層全部開(kāi)裂并且其縫隙較為寬大，面層較為良好。

1.2 水泥穩(wěn)定碎石基層開(kāi)裂病害原因

(1)依據(jù)水泥穩(wěn)定碎石基層開(kāi)裂的種類發(fā)現(xiàn)，大部分由于基層開(kāi)裂后收到行車荷載壓力的作用下，再加上由于溫度和干燥收縮而導(dǎo)致瀝青面層出現(xiàn)了反射裂縫。因此想要減少水泥穩(wěn)定碎石基層路面需要減少基層的裂縫，一是要保證其荷載壓力可滿足行車的需求，要求從設(shè)計(jì)上保證結(jié)構(gòu)的合理性，且厚度要符合日常需求。二是要控制溫度收縮產(chǎn)生的開(kāi)裂病害，在設(shè)計(jì)施工時(shí)考慮此因素的影響，并作出合理的措施予以預(yù)防。

(2)水泥穩(wěn)定碎石基層開(kāi)裂除了路面的整體承載結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠優(yōu)良或者瀝青路面本身質(zhì)量問(wèn)題之外，還與裂縫有關(guān)，在裂縫處的彎沉值大于沒(méi)有裂縫的彎沉值，因此在裂縫處時(shí)路面需要承受更多的應(yīng)變壓力，再加上長(zhǎng)期的荷載作用以及溫度變化影響，裂縫會(huì)不斷的向周邊擴(kuò)展逐步形成龜裂和網(wǎng)裂等，因此要改善裂縫處的傳荷能力。

(3)水泥穩(wěn)定碎石基層的結(jié)構(gòu)相對(duì)密實(shí)和較粗時(shí)，其彎沉值較小，可良好減輕其開(kāi)裂，穩(wěn)定承受荷載應(yīng)力，因此應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)骨料之間的密實(shí)程度，增大材料的抗拉強(qiáng)度，從而使其具備較好的嵌擠力穩(wěn)定路面的質(zhì)量。另外拉筋長(zhǎng)度也對(duì)水泥碎石的基層機(jī)構(gòu)產(chǎn)生重要影響，其對(duì)比關(guān)系如表1所示。

表1 水泥碎石的基層結(jié)構(gòu)對(duì)比關(guān)系

(4)此外，影響其開(kāi)裂的原因還有施工中的項(xiàng)目管理工作，若質(zhì)量監(jiān)督和管理不到位，會(huì)影響其拌勻程度，還可能會(huì)導(dǎo)致路基平整度、壓實(shí)路不夠，從而出現(xiàn)薄弱部位產(chǎn)生開(kāi)裂。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層的抗裂性能分析

2.1 水泥穩(wěn)定碎石基層溫度收縮

水泥穩(wěn)定碎石基層的組成材料為混合物，主要是由一些固態(tài)的物質(zhì)和水組成的，可相當(dāng)于為一定濃度的電解質(zhì)溶液，其中固相部分組成了其空間骨架，是通過(guò)水泥和各種礦物質(zhì)和水作用后而形成的膠狀的結(jié)合物；液相部分主要是有三個(gè)方面固相表面所吸附的水分和結(jié)晶層的水分、內(nèi)部的結(jié)構(gòu)水和孔隙水。固相和液相之間存在不同的熱脹冷縮性能，且由于固相的礦物質(zhì)組成比較多樣，其結(jié)晶和非結(jié)晶體也存在對(duì)應(yīng)的熱脹冷縮性能，導(dǎo)致在溫度變化下，固相顆粒又由于溫度原因其顆粒相互擠壓膠合，產(chǎn)生一定的內(nèi)應(yīng)力作用，顆粒彼此相互約束和制約。

在液相和固相的綜合效應(yīng)下會(huì)產(chǎn)生水泥溫度收縮性能，因此水泥穩(wěn)定碎石在材料的水化期間，需要大量的水分并且產(chǎn)生較多的熱量。在水泥穩(wěn)定碎石對(duì)路面完成鋪設(shè)施工時(shí)，表面會(huì)快速的干燥，吸收表面的水分。若在夏天施工，由于溫度的影響，水泥內(nèi)部的顆粒會(huì)發(fā)生膨脹加上內(nèi)部含水量大，會(huì)快速蒸發(fā)大量的水分，從而發(fā)生收縮會(huì)導(dǎo)致路基進(jìn)一步由于干燥而開(kāi)裂。因此應(yīng)當(dāng)在冬季低溫下施工保證水泥穩(wěn)定碎石施工的質(zhì)量和施工后的穩(wěn)定性。

2.2 水泥穩(wěn)定碎石基層干燥收縮

水泥穩(wěn)定碎石基層的干燥收縮的作用有三種，一為毛細(xì)管張力作用，一般大孔隙中的重力水會(huì)首先散發(fā)掉，但是對(duì)水泥穩(wěn)定碎石材料的體積縮小影響并不大，接下來(lái)便為毛細(xì)管張力作用，會(huì)蒸發(fā)散失掉毛細(xì)空隙中的水，需要在施工結(jié)束的初期提前控制水泥穩(wěn)定碎石基層材料干燥收縮的發(fā)生；二為吸附水和分子間力作用，隨著在毛細(xì)管張力作用后期，相對(duì)濕度逐漸減少此時(shí)吸附水和分子間作用力開(kāi)始變化，由于固相物質(zhì)表面的水分逐漸減少，會(huì)使其吸附水膜變小進(jìn)而增大了顆粒間的距離和陰歷，引起水泥穩(wěn)定碎石材料的體積縮?。蝗秊閷娱g水作用，隨著毛細(xì)管水分和吸附水的散發(fā)后，材料之間的層間水會(huì)繼續(xù)發(fā)揮作用使材料再次收縮，是由于水泥穩(wěn)定碎石材料中有大量的層狀結(jié)構(gòu)，例如C-S-H、Ca(OH)2等物質(zhì)，所以通過(guò)范德華鍵連接的層間結(jié)構(gòu)的晶體之間的層間水不斷蒸發(fā)，進(jìn)而使晶胞間的距離變小引起材料的收縮，直至層間水含量減少其作用會(huì)緩慢消失。

在水泥穩(wěn)定碎石基層施工結(jié)束后，其會(huì)直接在空氣中進(jìn)行晾曬由此內(nèi)部各材料逐步發(fā)生水分蒸發(fā)導(dǎo)致干燥收縮，由于收縮量產(chǎn)生的變形束縛在土基內(nèi)，一旦產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力超過(guò)材料本身的強(qiáng)度后，便導(dǎo)致了水泥穩(wěn)定碎石基層開(kāi)裂。為預(yù)防其由于水分蒸發(fā)而出現(xiàn)的開(kāi)裂現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)在施工初期其強(qiáng)度剛形成中補(bǔ)充大量的水分，做好養(yǎng)護(hù)工作?？刹扇∮猛凉げ技铀采w，避免水分的蒸發(fā)，保持基層表面的潮濕水潤(rùn)，直至水泥穩(wěn)定碎石基層的毛細(xì)管水、吸附水和層間水逐步散失趨于穩(wěn)定后，形成一定的承載程度?？赏ㄟ^(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)生時(shí)間需至少維持在7天內(nèi)，若提前結(jié)束養(yǎng)成由于飽水時(shí)間作用不夠，出現(xiàn)細(xì)微裂縫的概率會(huì)提高80%。

3 結(jié) 語(yǔ)

水泥穩(wěn)定碎石基層受到的溫度收縮和干燥收縮影響作用較大，應(yīng)當(dāng)從中積極分析和不斷改進(jìn)改進(jìn)，減少其裂縫的形成并提升其穩(wěn)定性，使其更好應(yīng)用到路面建設(shè)中。

[1] 覃勉，原杰斌．抗裂型水泥穩(wěn)定碎石基層施工的質(zhì)量控制[J]．交通標(biāo)準(zhǔn)化，2010，(3):56-57.

[2] 張新平.水泥穩(wěn)定碎石基層的抗裂性能探討[J]．黑龍江交通科技，2015，(7):8-9.

[3] 蔣應(yīng)軍,李明杰,張俊杰,等. 水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度影響因素[J].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，(4).

Research on anti-cracking ability evaluation of cement stabilized crushed stone base

LIU Jun-jiang,KE Shao-guang

(Jiangxi Ganzhou-Guangdong Highway Co., Ltd.,Ganyue,Jiangxi 330025,China)

The stable and compressive performance of cement stabilized crushed stone pavement is better than other roads. Its properties is an important requirement of paving material for pavement base. This paper mainly analyzes the types of diseases and causes of formation, and explores its crack resistance, so as to enhance stability of quality and reduce the crack.

cement stabilized crushed stone;crack resistance;analysis

2015-12-14

劉峻江(1991-)，男，助理工程師，研究方向：公路與橋梁。

U416.214

C

1008-3383(2016)02-0028-02