淺析水泥穩(wěn)定碎石產生裂縫的原因及處治措施

鄺瑞

摘要：隨著我國經濟的迅速發(fā)展，社會以及人民生活的進步，科學技術更為先進。城市化進程不斷發(fā)展，公路建設促進交通的發(fā)展，帶動城市的經濟效益以及社會效益。在公路建設中，多使用水泥作為穩(wěn)定碎石的材料，穩(wěn)固承載力高、剛度大的半剛性基層。文章對水泥穩(wěn)定碎石產生裂縫的原因及處治措施進行了探討。

關鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石；裂縫；處治措施；公路建設；半剛性基層 文獻標識碼：A

中圖分類號：U416 文章編號：1009-2374（2016）28-0089-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.045

半剛性基層是我國公路主要采用的基層特征，水泥穩(wěn)定碎石是半剛性基層最為常見的材料。半剛性基層具備整體性強、承載力高、剛度大等特點，更好地構建穩(wěn)定的公路。然而水泥穩(wěn)定碎石作為一種價格低廉、取材方便、操作迅速的基層材料，極易因對溫度濕度的強烈敏感性產生裂縫，破壞公路路面的平衡性與穩(wěn)定性，一定程度上削減了公路基層的結構強度。

1 水泥穩(wěn)定碎石

水泥穩(wěn)定碎石主要是由水泥、粒料和灰漿體組成的，粒料是級配碎石，使其作為骨料，而灰漿主要包括水與水泥和混合材料組成的膠凝材料為主要組成部分。

1.1 水泥

對于水泥的要求并不高，但其水泥品質必須滿足國家標準規(guī)定。水泥主要選用終凝時間較長、標號較低的水泥，譬如普通硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥等，不可使用快硬水泥、受潮變質水泥等。

1.2 水質

水泥穩(wěn)定碎石針對于水質的需求通常適合于引用的水即可，用以拌制和養(yǎng)護水泥穩(wěn)定碎石，在對水質使用之前先對水進行檢測試驗，確保水源中取水制作而成的水泥砂漿的抗壓強度與蒸餾水制作而成的水泥砂漿抗壓強度相比不低于90%，保證水質的合格，以便提高水泥穩(wěn)定碎石的質量和可信度。

1.3 混合材料

混合材料主要是指活性和非活性材料?；钚圆牧鲜侵阜勖夯蚁嚓P的物質，在水泥中可以起到氧化鈣作用；非活性材料是指不具備活性或活性較低的人工或天然礦物質，其材料不含有有害物質，注重該類材料的品質。

1.4 粗、細集料

細集料主要是保持干凈整潔，沒有絲毫雜質，以砂當量表示。而粗集料則是用圓錐式破碎機或反擊式破碎機等形式生產，在生產的過程中必須安裝除塵設備進行除塵，其生產出的粗集料的密度需大于2.6t/m，遵從碎石加工廠振動篩網的規(guī)格標準，使其壓碎值低于

25%。

2 水泥穩(wěn)定碎石產生裂縫現(xiàn)象

2.1 水泥穩(wěn)定碎石強度的形成原理

2.1.1 水泥硬化。水泥所含的化學物質是硅酸鹽，當水與水泥中的礦物質相碰撞發(fā)生強烈的水解反應和水化反應時，水泥極易形成水化硅酸鈣、水化碳酸鈣等水化物，之后自行硬化或是與碎石中的其他礦物質發(fā)生硬凝或碳酸反應，逐漸形成水泥石骨架，增加水泥穩(wěn)定碎石的強度。

2.1.2 嵌擠作用。水泥穩(wěn)定碎石是以級配碎石作為骨料，用小顆粒填補大顆粒的空隙并一級一級地進行以此填充的原則排列組合，這種級配規(guī)律使碎石更加緊密鑲嵌，在外力作用的影響下，級配碎石緊密嵌固，碎石顆粒之間的嵌擠和摩阻作用使其形成具有一定強度和穩(wěn)定性的內摩阻力，增加了水泥穩(wěn)定碎石的強度。

2.2 水泥穩(wěn)定碎石產生裂縫的原因

水泥穩(wěn)定碎石的半剛性基層在非荷載的作用下，由于干縮和溫縮的原因極易產生裂縫，這主要與含水量、集料、礦物成分、環(huán)境溫度等原因具有密切聯(lián)系。除了一些自然原因，人為原因也是一項重大因素，譬如施工、管理等方面處理不當，都能造成水泥穩(wěn)定碎石的裂縫現(xiàn)象。

2.2.1 干縮原因。水泥穩(wěn)定碎石需要將水泥與各種集料相互混合，經過拌合壓實后，其內部容易發(fā)生水化作用，水分會不斷減少流失，隨之產生吸附作用、毛細管作用、分子間力作用等物理現(xiàn)象，致使水泥穩(wěn)定碎石開始產生體積干縮，即材料發(fā)生水化作用和碳化收縮作用。干縮系數(shù)可根據(jù)水泥、碎石粒料的含量，并結合塑性指數(shù)以及材料中細顆粒的相關含量，相繼累加干縮應變即可計算出來。由此可見，在施工過程中，含水量越大，造成水分蒸發(fā)流失得越多，極易產生干縮裂縫，影響公路基層的堅固。

2.2.2 溫縮原因。溫縮主要是指水泥穩(wěn)定碎石中不同礦物顆粒所組成的三相，即固相、液相、氣相三者在降溫過程中相互作用所產生的結果致使半剛性材料產生體積收縮的現(xiàn)象。在固相中，由于原材料中碎石的溫度收縮系數(shù)較小，一些礦物顆粒，尤其是黏土礦物的溫度收縮性較大，使其半剛性材料中的膠結物與之成正比。水泥穩(wěn)定碎石由于外部和內部原因以及收縮現(xiàn)象，水分逐漸減少流失，其體積收縮現(xiàn)象的應力也逐漸加強，二者是正比關系。因此水泥水化作用下釋放較多的熱量，表面與內部散熱速度快慢不一，致使內外溫差相差越大，水泥穩(wěn)定碎石中的三相相互影響制約，產生較大應力，當應力超過極限抗拉強度時，公路基層就會產生裂縫，破壞公路的整體性、穩(wěn)定性。

2.2.3 車輛荷載。公路施工完成投入運營后，長時間承受運輸車輛荷載的反復作用，致使一般發(fā)生在基層底部的裂縫逐漸向上蔓延，并延伸至與公路表面，車輪荷載作用下產生的裂縫逐漸反映于面層，并隨之產生一定數(shù)量、較為稠密不規(guī)則且相互聯(lián)系的裂縫。公路車輛荷載產生不嚴重的裂縫是其一，在公路施工時的施工工藝控制不當是其二。公路建筑需要結合公路所在地形、溫度等相關因素的進行分析，制定出相對應的策略進行施工建造，而施工隊沒有做好前期準備工作，直接施工，施工工藝控制不當，造成公路建造各個部位的不均勻，在公路運營之后，由于承受超重的車輛荷載，造成基層出現(xiàn)裂縫，并逐漸延伸至表面，形成裂縫。

2.2.4 人為原因。由于一些自然原因與水泥穩(wěn)定碎石所使用的材料不穩(wěn)定，造成公路基層產生破壞性裂縫，并延伸至公路表面，破壞公路的堅固性和穩(wěn)定性。對于人為原因，在公路施工時，施工人員對于原材料的檢測、比例配置、前期勘察、施工工藝等相關原因均會造成裂縫。原材料的比例調配必須符合公路設計和規(guī)范的要求，如若原材料調配以及灰劑量嚴重不符，極易使水泥穩(wěn)定碎石在施工早期產生裂縫，且在基層兩層連續(xù)攤鋪結束后進行透層油施工，由于施工人員針對于個別路段透層油分布不均勻，導致水分流失，進一步產生裂縫危害。

3 水泥穩(wěn)定碎石產生裂縫的處治及解決措施

3.1 裂縫的處治

針對于裂縫的處治，有三種處治方法：銑刨、灌縫、鋪設玻纖格柵。在面對較為嚴重的縱向裂縫時采用銑刨的處治方法，合理處理上基層的縱向裂縫；對于上基層局部橫向裂縫應采取灌縫處治方法，先對裂縫進行沖刷，確保裂縫干凈無雜物，而后使用乳化瀝青進行灌縫處理。如若裂縫的寬度較寬，以超過2mm為標準，需要鋪設玻纖格柵，在此之前，先灌純?yōu)r青，并在裂縫兩側各1m的范圍內橫向搭接寬度為10cm、縱向搭接為5cm玻纖格柵，并進行下封層施工，確保施工車輛勻速行進。

3.2 解決措施

3.2.1 加強原材料的控制。水泥穩(wěn)定碎石產生裂縫的原因之一是原材料的控制不當，其材料混合的生產配合比不符合規(guī)則標準，因此施工需要選用相對穩(wěn)定合格的原材料。針對水泥，選用初凝、終凝時間較長且早期強度較低的水泥，依照規(guī)定好的設計強度使用相對應的水泥用量，為避免產生干縮裂縫，配合比的水泥劑量需控制在5%以內。針對于水量，由于含水量越大，收縮裂縫越容易出現(xiàn)，因此要合理控制混合物的含水量，確保材料的均勻性、寬度和平整度，并根據(jù)天氣氣溫的變化而適當增加或減少用水量。

3.2.2 加強施工管制。公路建造期間，養(yǎng)護工作尤為重要，在公路基層養(yǎng)護期間，施工隊應合理安排好施工交通，不得使任何車輛經過，對施工全線的各個路口進行管制清查，安排相關人員統(tǒng)一管理。在養(yǎng)護結束后，施工人員應立即安排下道工序施工，避免公路基層長期暴露在自然環(huán)境下，以免受到不利的自然因素的影響而產生干縮或溫縮裂縫。

3.2.3 加強施工人員的意識培養(yǎng)。在公路施工之前，注重對施工人員的專業(yè)知識的培養(yǎng)以及責任意識的強化，施工人員在施工建造的期間，必須確保每一個施工環(huán)節(jié)的質量，嚴格把關。針對于原材料，檢測其質量確保施工原材料的質量合格，定期檢測，及時解決所發(fā)現(xiàn)的一系列質量問題。在施工階段，施工人員應嚴格按照施工工藝進行清掃、攤鋪、碾壓、養(yǎng)生等各道工序，對于每一道工序都進行比對、實行雙控，并落實全員責任制，提高全員質量化、自覺化的高度意識，確保施工的高效迅速。

4 結語

水泥穩(wěn)定碎石作為半剛性基層的重要結構，其剛度強度大、水穩(wěn)性能強、價格優(yōu)惠、施工效率高，整體性能構造良好，被廣泛運用于公路基層。水泥穩(wěn)定碎石雖然具有良好的力學性能，但仍存在不足，極易產生裂縫，破壞公路的整體性和堅固性，降低承載力，縮短公路使用壽命。本文對水泥穩(wěn)定碎石產生裂縫的原因現(xiàn)象、危害以及處治措施進行相應分析研究，針對其干縮、溫縮、荷載性裂縫提出相關見解，采用不同措施解決裂縫問題，強化施工人員的高度責任心，確保公路基層的穩(wěn)定性、整體性。

參考文獻

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（責任編輯：王 波）