淺談水穩(wěn)基層瀝青路面開裂病害與預(yù)防措施

(中國建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450004)

1 水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面裂縫形成機(jī)理及影響因素

1.1 裂縫形成機(jī)理

道路投入使用之后，基層若出現(xiàn)開裂問題，將會(huì)逐步向路面反射，從而降低路面防水性能，待雨水等滲入之后，則會(huì)進(jìn)一步影響路面穩(wěn)定性、耐久性等。在基層裂縫產(chǎn)生原因分析中，往往需要了解2種裂縫形式的產(chǎn)生原因，即反射裂縫、非荷載裂縫。

1)反射裂縫。反射裂縫是指因?yàn)橄聦恿芽p從而引發(fā)由底基層向面層發(fā)展的裂縫，產(chǎn)生原因在于半剛性基層干縮和溫縮所引起，若半剛性基層瀝青路面的面層厚度較薄，則會(huì)因半剛性基層的干縮、溫縮裂縫，從而導(dǎo)致路面反射裂縫產(chǎn)生，特別是具有較大溫縮性和干縮性的水泥穩(wěn)定碎石基層存在更為顯著的溫縮裂縫問題。

2)非荷載裂縫。非荷載型裂縫是指不因?yàn)樾熊嚭奢d產(chǎn)生的裂縫，如溫縮、干縮、沉降裂縫等。常見形式包括：橫向裂縫、塊狀裂縫、縱向裂縫等。此類裂縫在天氣寒冷地區(qū)、半干旱地區(qū)、干旱地區(qū)、路基沉降路段等極為常見，甚至?xí)蛘麄€(gè)路面結(jié)構(gòu)貫穿，形成貫穿裂縫。

1.2 裂縫影響因素

目前，產(chǎn)生水穩(wěn)基層瀝青路面開裂的原因較多，影響因素主要包括以下幾點(diǎn)。

1)瀝青混合料的質(zhì)量。水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面產(chǎn)生裂縫的原因較多，其中最關(guān)鍵的為瀝青混合料的瀝青、集料質(zhì)量等，若瀝青面層較厚，此時(shí)產(chǎn)生裂縫的主要原因?yàn)闉r青面層自身的裂縫，因此，導(dǎo)致半剛性基層瀝青路面裂縫的原因?yàn)闉r青種類與質(zhì)量，若礦料內(nèi)碎石壓碎值、磨耗值等均與施工規(guī)定要求不符，或吸水率太大等，均會(huì)降低瀝青混合料的穩(wěn)定性和耐久性，甚至產(chǎn)生瀝青路面早期剝落等情況，最終產(chǎn)生裂縫?；诖?，在原材料選擇時(shí)，必須保證采用的石料潔凈、干燥、無風(fēng)化等，提高施工強(qiáng)度。

2)基層施工控制問題。經(jīng)大量實(shí)踐表明，水穩(wěn)基層裂縫與基層模量之間關(guān)系極大。目前，采用彎沉值作為瀝青路面控制指標(biāo)，很多企業(yè)盲目追求路基高模量，希望能夠達(dá)到早期彎沉值標(biāo)準(zhǔn)，這種方式存在極大局限性。經(jīng)研究說明，可根據(jù)地質(zhì)土質(zhì)等情況，將基層模量控制在700～1 000 MPa，從而破壞面層，避免車轍病害產(chǎn)生。

與此同時(shí)，還要做好基層混合料含水量、施工時(shí)間等控制，在基層施工中，嚴(yán)格控制集料0.075 mm以下含量和級(jí)配的合理性，從而有效防止出現(xiàn)混合料離析情況。待完成基層施工之后，需及時(shí)覆蓋篷布進(jìn)行養(yǎng)生，若面層鋪設(shè)不及時(shí)，將嚴(yán)重影響基層強(qiáng)度，甚至?xí)霈F(xiàn)干縮裂縫等情況。

3)路面設(shè)計(jì)方面的問題。若路面設(shè)計(jì)不合理，空隙率控制不到位或路肩設(shè)計(jì)存有誤差，均會(huì)影響排水、封水等效果。

此外，影響水穩(wěn)基層瀝青路面的因素還有很多，如施工氣候、配合比不合理等，均會(huì)產(chǎn)生基層收縮開裂、反射裂縫等病害。為此，必須重視開裂原因，找出解決之道。

2 工程概況

某公路工程全長30 km，為雙向四車道，路面結(jié)構(gòu)形式為4 cm細(xì)粒式改性瀝青混凝土AC-13+8 cm粗粒式改性瀝青混凝土ATB-25(C)+34 cm水泥穩(wěn)定碎石基層+20 cm水泥穩(wěn)定碎石底基層。選擇K32+400～+800段為試驗(yàn)段，經(jīng)實(shí)地勘察發(fā)現(xiàn)，在攤鋪水泥穩(wěn)定碎石基層表面15 d之后，路面出現(xiàn)了若干條橫向裂縫。為此，決定針對(duì)水穩(wěn)基層瀝青路面開裂情況進(jìn)行分析，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查得知，沿道路走向，基層橫向裂縫分布較為規(guī)則，裂縫間距為1～20 m，裂縫寬度約為2～5 mm，目前，少數(shù)裂縫已向上基層貫通。

3 水穩(wěn)基層瀝青路面裂縫原因分析

作為一種半剛性結(jié)構(gòu)，水泥穩(wěn)定碎石基層是以水泥為結(jié)合料，通過加水與集料共同拌和形成的混合料，待碾壓成型之后，通過一定時(shí)間的養(yǎng)護(hù)可滿足預(yù)期強(qiáng)度要求的一種路面基層結(jié)構(gòu)。通過了解裂縫形成機(jī)理，并與現(xiàn)場(chǎng)裂縫病害實(shí)際情況結(jié)合，可將本路段水穩(wěn)基層開裂病害原因歸納為表1。

4 水穩(wěn)基層瀝青路面開裂預(yù)防措施

4.1 配合比設(shè)計(jì)合理控制

混合料配合比設(shè)計(jì)是否合理，直接影響到材料是否離析、是否質(zhì)量達(dá)標(biāo)，為此，必須嚴(yán)格按照施工規(guī)范要求，合理控制混合料配合比設(shè)計(jì)，具體要求如表2所示。

4.2 原材料合理控制

原材料是工程建設(shè)的根本，應(yīng)做好水泥穩(wěn)定碎石原材料質(zhì)量控制工作，嚴(yán)格把控集料進(jìn)場(chǎng)規(guī)格的均勻一致性和0.075 mm以下的含量，如果0.075 mm過大，將大幅提升水泥用量，基層表面會(huì)出現(xiàn)細(xì)小裂紋，甚至?xí)霈F(xiàn)“起皮”等質(zhì)量缺陷，最終影響基層整體質(zhì)量，為此，必須做好材料質(zhì)量控制工作。

表1 水穩(wěn)基層瀝青路面開裂原因

表2 配合比設(shè)計(jì)合理控制措施

4.3 現(xiàn)場(chǎng)攤鋪合理控制

水泥穩(wěn)定碎石混合料在拌和生產(chǎn)過程中，混合料在進(jìn)入料倉過程中，由于落料差大容易造成儲(chǔ)料倉混合料離析。在水穩(wěn)拌和機(jī)成品儲(chǔ)料倉上增加防離析擋板。正位置正對(duì)著拌和機(jī)運(yùn)輸帶落料口，有效解決水穩(wěn)混合料因拌和產(chǎn)生的離析，保證了施工質(zhì)量。在裝料過程中，車輛行進(jìn)采用五步裝料法，控制混合料在裝料過程中產(chǎn)生的離析。攤鋪施工中，要謹(jǐn)遵“緩慢、連續(xù)、勻速”的施工原則，保證攤鋪施工具有連續(xù)性，不得隨意中斷，若遇到特殊情況，必須中斷，需控制好停機(jī)時(shí)間。此外，要嚴(yán)控行駛速度，保證緩慢、勻速前行。

4.4 做好養(yǎng)生施工控制

待進(jìn)入養(yǎng)生施工階段之后，一般可在7 d以上控制養(yǎng)護(hù)周期，在整個(gè)階段，要保證基層表面濕潤，盡可能防止出現(xiàn)干縮、溫縮裂縫。此外，還要做好覆蓋灑水養(yǎng)生，避免因水分蒸發(fā)過多等問題，出現(xiàn)基層表面裂縫。

4.5 做好切縫處理

采用縮縫切割法進(jìn)行水穩(wěn)基層表面處理，從而避免產(chǎn)生干縮、溫縮裂縫等病害。一般可采用切縫法進(jìn)行處理。如采用切割機(jī)間隔5 m順著道路縱向進(jìn)行一道縮縫切割，3 mm為縫寬，5～8 mm為縫深。并將乳化瀝青灌注到縫內(nèi)，從而將基層可能產(chǎn)生的收縮應(yīng)力及時(shí)消除，并提前釋放基層的收縮應(yīng)力。

4.6 密封膠封縫

作為當(dāng)前較為常用的一項(xiàng)技術(shù)，密封膠封縫是指向裂縫內(nèi)灌入密封膠，膠體將向裂縫兩側(cè)混合料滲透，并形成一個(gè)整體。待密封膠冷卻之后，常溫或低溫條件下，具有較高彈性，可隨著裂縫脹縮，導(dǎo)致密封膠產(chǎn)生彈性變形情況，從而實(shí)現(xiàn)水穩(wěn)基層裂縫有效封閉。

5 結(jié)語

半剛性基層路面結(jié)構(gòu)是大多數(shù)高等級(jí)公路路面結(jié)構(gòu)類型之一，水泥穩(wěn)定碎石基層的特點(diǎn)包括強(qiáng)度高、水穩(wěn)定性良好等，因此，在公路工程建設(shè)中具有優(yōu)良的路用性能與應(yīng)用前景。但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，由于行車荷載與自然因素等反復(fù)作用，水穩(wěn)基層瀝青路面往往會(huì)出現(xiàn)各類早期病害，如裂縫、坑槽等，其中路面基層開裂問題較為突出。為了更好地提升工程質(zhì)量，延緩反射裂縫產(chǎn)生，必須了解路面基層開裂原因，采取切實(shí)可行的措施做好預(yù)防工作，只有這樣才能更好地提升工程質(zhì)量。