水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面裂縫原因及控制

毛文杰

（浙江交工集團(tuán)股份有限公司路面工程分公司，浙江 杭州 310000）

1 水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面裂縫概述

水泥穩(wěn)定碎石基層是將水泥以及碎石和水按照一定的比例混合，形成一種半剛性的基層結(jié)構(gòu)。這種基層結(jié)構(gòu)具有較多的優(yōu)勢，例如承載能力高、耐用性及抗凍性強(qiáng)、具有較好的穩(wěn)定性和平整性等，因而在當(dāng)前瀝青道路施工中應(yīng)用較多。但是這種結(jié)構(gòu)非常容易出現(xiàn)裂縫，較常出現(xiàn)裂縫的時間一是水泥穩(wěn)定碎石基層鋪設(shè)完成硬化養(yǎng)護(hù)階段；二是道路投入運行，長時間受車輛荷載力的作用產(chǎn)生的。裂縫的長短不一，但大多數(shù)裂縫呈橫向發(fā)展的趨勢，寬度大都在1mm-3mm之間。

水泥穩(wěn)定碎石基層路面裂縫產(chǎn)生的原因多種多樣，但不論是何種原因產(chǎn)生的何種形式的裂縫，都會給道路帶來嚴(yán)重的危害。道路表面的積水或雨水等都會順著裂縫浸入到水泥穩(wěn)定碎石基層結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，水遇到基層中的原材料后就會發(fā)生反應(yīng)，變成泥漿，降低道路的堅實度；同時路面再受車輛重力碾壓，泥漿會被擠出路面，而這些材料從道路結(jié)構(gòu)中被剝離出來，就會造成路面的塌陷、坑洞等，道路的各項性能如強(qiáng)度、穩(wěn)定性、平整度等都會受到影響。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面裂縫原因分析

2.1 外界溫度的影響

水泥穩(wěn)定碎石基層是由多種材料混合而成的，容易受到溫度的影響而產(chǎn)生膨脹或者收縮，或者產(chǎn)生溫度翹曲應(yīng)力，這些應(yīng)力會使水泥穩(wěn)定碎石基層的結(jié)構(gòu)受到影響引發(fā)裂縫。碎石基層的材料在不同的溫度下會產(chǎn)生不同程度的收縮，而在瀝青路面的施工過程中，碎石基層結(jié)構(gòu)通常會受到不同溫度的影響。例如，在澆筑瀝青混合料時會釋放出很高的熱量，進(jìn)而影響碎石基層的表面，導(dǎo)致表面與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的溫度不一致；瀝青路面鋪設(shè)完成后需要進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，在養(yǎng)護(hù)的過程中，碎石基層內(nèi)的溫度會上升，而外部受環(huán)境影響可能溫度較低，也形成了內(nèi)外的溫度差；另外在道路使用過程中，如果遇到溫度大幅度的下降時，也會產(chǎn)生碎石基層內(nèi)外的溫度差。這些溫度差會造成碎石基層內(nèi)外體積收縮的不一致，進(jìn)而產(chǎn)生壓力，一旦這種壓力過大，超出了基層材料的拉伸強(qiáng)度后，就會造成撕裂產(chǎn)生裂縫。

2.2 受干縮應(yīng)力影響產(chǎn)生的裂縫

水泥穩(wěn)定碎石基層中的材料會發(fā)生干縮，整個碎石基層在干縮應(yīng)力的影響下就會產(chǎn)生裂縫。水泥穩(wěn)定碎石基層的干縮應(yīng)力受其中水泥和水分比例的影響。通常情況下，水泥的添加量過多的話，干縮應(yīng)力也就隨之增大，相應(yīng)造成的裂縫也會很多。另外，水分的蒸發(fā)也會造成干縮應(yīng)力進(jìn)而引發(fā)裂縫，主要有以下幾種情況。一是瀝青路面在施工過程中會進(jìn)行壓實操作，而在壓實的過程中水泥穩(wěn)定碎石基層會受到壓力導(dǎo)致其中的部分水分被排出或蒸發(fā)，碎石基層中的水分含量不能滿足瀝青路面對于濕度的要求時，就會出現(xiàn)材料的干縮，造成裂縫的出現(xiàn)；二是路面在養(yǎng)護(hù)的過程中，如果沒有采取妥善的養(yǎng)護(hù)措施，導(dǎo)致基層表面長時間暴露在空氣中，造成水分減少、干縮量增大，導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。

2.3 道路荷載過重造成的裂縫

在道路施工完成后，投入使用過程中，會因為長時間受車輛荷載的壓力，尤其是貨車或大型的卡車有時會超過要求載重量通行，這些壓力會造成道路承載力慢慢下降；長時間累積就會造成車輛荷載壓力超出道路承載能力的現(xiàn)象，進(jìn)而造成裂縫。如果沒有對道路進(jìn)行及時的維護(hù)，就會造成裂縫的持續(xù)擴(kuò)展，最終形成路面的多道裂縫。另外，因其他原因造成的裂縫，也會在車輛荷載的壓力下不斷地擴(kuò)大。

2.4 施工過程不規(guī)范

2.4.1 攤鋪過程中的問題

在進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石基層材料的攤鋪時，如果一次性鋪設(shè)的路段過長而未能及時進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，就會造成碎石基層的干燥、開裂現(xiàn)象；另外攤鋪的時間過長會造成混合料的離析現(xiàn)象，造成粗集料過于集中，也容易引發(fā)基層表面的裂縫。

2.4.2 壓實過程中的問題

碎石基層攤鋪完成之后，需要進(jìn)行壓實操作，壓實過程中一些不符合規(guī)范的地方也會造成基層結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。具體來說，主要有以下幾方面。第一，骨料的添加量過多，造成混合料中的晶粒數(shù)超過標(biāo)準(zhǔn)要求，使基層表面難以達(dá)到平整度或光滑度的要求，會影響碎石基層的壓實度。第二，含水量過多或者過少都會影響壓實的效果。水分過多，在碾壓時容易產(chǎn)生路面褶皺等現(xiàn)象；而水分過少，會使水泥穩(wěn)定碎石混合料松散無法黏合。這些都會影響碎石基層的壓實度。第三，不同機(jī)械設(shè)備的性能以及碾壓的次數(shù)、速度等會造成不同的壓實效果。如果在進(jìn)行碎石基層的壓實過程中，選擇的壓實設(shè)備噸位、性能不符合施工現(xiàn)場要求，或者壓實的遍數(shù)過少、速度過快都會造成道路的壓實度不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。第四，碎石基層的鋪設(shè)的厚度過高時，也會影響壓實的效果，造成壓路機(jī)的作用力無法作用到碎石基層的底部，導(dǎo)致混合料的壓實度不均勻；而鋪設(shè)得過薄，則會造成碎石基層不能承受住壓路機(jī)的壓力，進(jìn)而造成基層結(jié)構(gòu)的破壞，影響壓實效果?？傊?，如果壓實度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的要求，就會使路面的強(qiáng)度不足，同時也會受其他各方面因素的影響，造成路面裂縫的產(chǎn)生。

2.4.3 養(yǎng)護(hù)過程中的問題

碎石基層混合料在經(jīng)過攤鋪、碾壓后，需要采取恰當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)措施，才能達(dá)到碎石基層的各項性能指標(biāo)要求，因此養(yǎng)護(hù)也是其中一道關(guān)鍵工序。對碎石基層的養(yǎng)護(hù)主要是采取基層的保護(hù)措施，避免受外界溫度、環(huán)境的影響。在養(yǎng)護(hù)過程中，基層材料中的水泥需要水分進(jìn)行硬化反應(yīng)，同時水分也會通過蒸發(fā)等方式流失一部分，如果沒有及時地對基層表面進(jìn)行灑水保濕，就會造成表面水分缺乏、過分干燥而產(chǎn)生細(xì)小裂縫。另外，水分流失過多，而沒有及時保濕，也會造成水泥無法完成徹底的水化反應(yīng)，會加快裂縫的產(chǎn)生；同時也會造成基層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度不足，難以達(dá)到預(yù)期的承載能力，在受到車輛重壓后也會產(chǎn)生裂縫。

2.5 材料的原因引發(fā)裂縫

2.5.1 混合料拌合不均勻

混合料的拌合是否充分會影響碎石基層的性能。如果水泥、碎石以及水的攪拌充分，碎石基層的性能會有顯著提高；而如果沒有攪拌均勻，會造成整體性能的下降，會產(chǎn)生混合料離析現(xiàn)象，影響后續(xù)攤鋪、壓實的效果，增加裂縫產(chǎn)生的風(fēng)險。

2.5.2 混合料的配比不合適

水泥穩(wěn)定碎石基層的各項原材料配合比例必須恰當(dāng)，如果某項原料的添加量過多，就會影響混合料的性能，可能會導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。例如，水泥的添加量過多，會產(chǎn)生較大的干縮反應(yīng)，進(jìn)而引發(fā)碎石基層裂縫；級配參數(shù)不合理，會影響碎石基層的密實度，導(dǎo)致縫隙過大且沒有充分填充，在受到外界應(yīng)力作用后，就容易產(chǎn)生裂縫。

2.5.3 運送過程不符合標(biāo)準(zhǔn)要求

混合料在拌合均勻后，需要運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。如果運輸?shù)木嚯x過長，同時在運輸過程中沒有采取合理的遮蓋、封閉措施，就會造成水分的蒸發(fā)甚至產(chǎn)生硬化反應(yīng)。另外，如果運輸途中遇到崎嶇不平的路段，過分的顛簸可能會造成混合料的離析現(xiàn)象，造成混合料的不均勻。這些都會影響后期施工的效果。

3 水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面裂縫控制措施

3.1 優(yōu)化碎石基層施工方案

在進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石基層的施工前，需要合理的設(shè)計并優(yōu)化施工方案，從源頭上做到裂縫問題的預(yù)防。在進(jìn)行方案設(shè)計前，需要調(diào)查清楚施工現(xiàn)場的具體情況、車輛通行需求等，合理設(shè)計道路承載力的最大限度，使設(shè)計的路面結(jié)構(gòu)、道路強(qiáng)度等能夠滿足當(dāng)?shù)氐能囕v通行的需求。

3.2 做好施工過程的控制

3.2.1 攤鋪過程的控制

為了確保水泥穩(wěn)定碎石基層的攤鋪效果，需要嚴(yán)格按照攤鋪工藝要求開展操作。在進(jìn)行分層攤鋪的過程中，要把控好各層之間攤鋪的連接處的處理，確保各層連接到位。另外，為了避免傳統(tǒng)工藝中的分層攤鋪、壓實帶來的連接處不緊密的問題，可以通過工藝上的不斷優(yōu)化來解決。例如，當(dāng)前較為新型的一次性攤鋪工藝，可以避免這一問題，提高碎石基層的緊密度和承載能力，避免裂縫的產(chǎn)生。但是需要注意一次性攤鋪容易產(chǎn)生的水分蒸發(fā)過快或者碾壓厚度過高導(dǎo)致壓實度不足的問題，不能實現(xiàn)較好的施工效果。

3.2.2 壓實過程的控制

在進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石基層的壓實時，需要根據(jù)工程實際需求選擇合適噸位的壓路機(jī)，并且要確保壓路機(jī)的各項性能指標(biāo)完好。在碎石基層攤鋪完成后要及時進(jìn)行碾壓，避免時間過程造成碎石基層的硬化，影響壓實效果；同時要根據(jù)方案確定的壓實次數(shù)和壓實速度進(jìn)行碾壓。在壓實完畢后，要進(jìn)行壓實度的檢測，不符合要求的，需要進(jìn)行返工重新作業(yè)。壓實度越高，越能夠減少碎石基層的干縮應(yīng)力，減少裂縫出現(xiàn)的可能性。

3.2.3 做好接縫處理

水泥穩(wěn)定碎石基層施工過程中，不可避免地會出現(xiàn)接縫部位，而接縫部位受到各種應(yīng)力集中的作用，而產(chǎn)生裂縫，因此在施工中必須做好接縫的處理。首先，要盡可能地避免縱向接縫；如果確實無法避免的，可以采用垂直相接的方式進(jìn)行操作，并且處理前需要將接縫處清理干凈。其次，每天的碎石基層施工完成后，必須做施工橫縫的處理。操作之前需要對前端的碎石基層清理干凈并確保平整，將不合格、凸出部位的混合料鏟除，確保次日的施工能夠順利接續(xù)。

3.2.4 養(yǎng)護(hù)過程的控制

水泥穩(wěn)定碎石基層在經(jīng)過壓實定型后，必須要及時采取妥善的措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，才能避免受溫度應(yīng)力、干縮應(yīng)力的影響產(chǎn)生裂縫。養(yǎng)護(hù)時需要做好覆蓋、保濕工作，避免水泥水化反應(yīng)對水分的消耗以及蒸發(fā)造成的水分流失引發(fā)的基層表面干裂。如果在高溫季節(jié)進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青道路的施工，則在進(jìn)行碎石基層養(yǎng)護(hù)時，要時刻關(guān)注碎石基層結(jié)構(gòu)中的含水量，并及時通過灑水補水。另外，在進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時還需要注意對之前的施工工序和質(zhì)量進(jìn)行檢驗符合，確保碎石基層的穩(wěn)定性、承載能力、抗裂性能等符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.3 混合料的控制

3.3.1 原材料質(zhì)量的控制

水泥、碎石是碎石基層混合料的主要原料，在進(jìn)行拌合前，必須要確保這些原材料的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。首先，關(guān)于碎石的質(zhì)量，在進(jìn)行碎石開采時，必須要先將表層的混合物清除。開采的石塊進(jìn)行破碎之前，需要將石塊上的泥土通過振動篩掉。要控制好碎石的粒徑、規(guī)格，對破碎的過程進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，及時更換錘頭，確保碎石粒徑符合施工要求。其次是水泥的質(zhì)量、水泥的強(qiáng)度、安全性能等要進(jìn)行嚴(yán)格的檢測，確保符合標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)要求，經(jīng)檢測不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的應(yīng)當(dāng)杜絕用于基層混合料的拌合[1]。

3.3.2 原材料混合比例的合理控制

其一，要合理的確定混合料中的含水量。通常情況下，混合料中的含水量要比最佳含水量超出0.5%-1%為宜，能夠避免水分缺失造成的運輸或施工、養(yǎng)護(hù)過程中碎石基層的干裂。在陰雨天氣施工或雨水較多的地區(qū)進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石基層的施工時，需要采取覆蓋等措施，避免雨淋造成基層結(jié)構(gòu)的水分過多，導(dǎo)致細(xì)骨料、水泥漿等隨水分上浮至基層表面，并在水分蒸發(fā)后受干縮應(yīng)力作用產(chǎn)生裂縫。在高溫天氣施工，必須要對混合料中的含水量進(jìn)行實時監(jiān)測，含水量過低時需要及時補水。

其二，是水泥的含量。水泥穩(wěn)定碎石基層的干縮裂縫和溫度裂縫的產(chǎn)生都與水泥有著重要的關(guān)聯(lián)，為此，必須要控制混合料中的水泥用量，在保證碎石基層強(qiáng)度和粘合性的前提下減少水泥用量。在確定水泥含量時，可以進(jìn)行取樣試驗，通過不斷調(diào)整水泥含量并進(jìn)行隨時的監(jiān)測，確定出各原材料混合的最佳比例。在實際施工中，每日施工完成后，需要對水泥的用量進(jìn)行統(tǒng)計，并與計劃的用量進(jìn)行比對，確保實際用量符合設(shè)計的用量標(biāo)準(zhǔn)。另外可以通過增加碎石的比例或者使用粒徑較大的骨料，這樣一方面可以減少水泥的用量，另一方面可以減少水泥水化反應(yīng)過程中的基層結(jié)構(gòu)變形程度，減少干縮應(yīng)力的影響，同時提高水泥穩(wěn)定碎石基層的穩(wěn)定性和抗壓性能，減少碎石基層的裂縫。

其三，在確定好各原材料的拌合比例后，要將這些材料進(jìn)行充分的、均勻的攪拌，避免不均勻拌合造成的離析現(xiàn)象或者性能強(qiáng)度的下降，使其能夠達(dá)到強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)要求，能夠承受住各種應(yīng)力的作用。

4 結(jié)語

水泥溫度碎石基層的施工對于瀝青路面工程施工具有重要的作用，因此必須確保其施工質(zhì)量，減少裂縫問題對其性能造成的影響?；诖?，相關(guān)人員需要認(rèn)真地分析碎石基層裂縫產(chǎn)生的原因，并采取合理的措施，嚴(yán)格控制混合料的質(zhì)量、配比、拌合、運輸過程等，通過合理、規(guī)范的施工工序，把握好施工要點，同時不斷地優(yōu)化施工工藝，做好后期養(yǎng)護(hù)，消除裂縫產(chǎn)生的因素，提高水泥穩(wěn)定碎石基層的質(zhì)量，保障瀝青路面的整體質(zhì)量。