路面水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫原因及處理措施探討

馬福彬

（四川公路橋梁建設(shè)集團有限公司機械化施工分公司，四川成都 610000）

0.引言

水泥穩(wěn)定碎石經(jīng)常性地在公路施工期間被當作路面基層而投入使用，由于水泥穩(wěn)定碎石呈半鋼性路面結(jié)構(gòu)形式，所以其強度和剛度相對良好，在實際應(yīng)用之中表現(xiàn)出良好的承載能力。除此之外，在公路施工期間應(yīng)用水泥穩(wěn)定碎石也會表現(xiàn)出一定的問題。受到濕度因素、溫度因素等不利因素的影響，路面會在使用期間出現(xiàn)裂縫，降低工程質(zhì)量，并影響到道路水穩(wěn)性和自身強度。尤其在炎熱的夏天，高溫會加劇縫隙嚴重性，對路面質(zhì)量產(chǎn)生直接危害，縮短道路壽命。

1.水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫

1.1 縱向與沉降裂縫

在早期項目施工期間，水泥穩(wěn)定碎石施工若是控制力度不當，必然會使建筑工程施工質(zhì)量受到影響，導(dǎo)致施工裂縫出現(xiàn)。基層壓實度和局部土基壓實度等標準要求規(guī)范沒有達到規(guī)定的標準，由于受到重壓影響，發(fā)生反射裂縫，在道路的路面之上出現(xiàn)不同大小的裂縫。當基層厚度增加，處理分層碾壓的厚度相對較薄，所以會產(chǎn)生縱向或沉降裂縫。

1.2 干縮裂縫

在比較干燥的天氣環(huán)境下對水泥穩(wěn)定碎石完成硬化處理，伴隨著水分不斷減少甚至徹底流失，那么道路工程變會出現(xiàn)變形、收縮等問題，并且每間隔一段距離，就會有干縮裂縫出現(xiàn)。水泥穩(wěn)定碎石將會與集料、水泥等各類材料形成聯(lián)系，水泥劑量相對較大，在凝結(jié)硬化混合料期間，水和水泥兩者之間會產(chǎn)生水化反應(yīng)，從而會大量的消耗水分。若水泥的劑量越來越高，那么其消耗的水分也越來越多。將會比較容易產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，倘若收縮過程受到束縛，那么將會導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。除此之外，當混合料具有較低的含水量時，也難以保證水泥穩(wěn)定碎石水化作用獲得充足的水分完成反應(yīng)。并且最終形成的產(chǎn)物也缺乏強度，無法保證整個過程具有良好的壓實度。倘若含水量少，那么在水泥穩(wěn)定碎石成型以后，將會使用多余的游離水分加空隙予以填充。將多余的水分充分的揮發(fā)以后，水泥漿和細料都會伴隨著水分一起上浮到表面，從而發(fā)生干縮裂縫問題。

1.3 溫縮裂縫

在水穩(wěn)碎石當中，水泥成分大約占據(jù)5%。當水穩(wěn)碎石自身的內(nèi)部溫度發(fā)生變化，或者水泥所處的外部環(huán)境發(fā)生變動時，將很容易導(dǎo)致整個混合料溫度增加。在發(fā)熱的過程當中，水泥由于受到其他條件的影響，具有比較慢的散熱速度，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)將會使水泥等各類施工材料的熱量不能及時充分地散發(fā)出來，增加了內(nèi)部溫度，出現(xiàn)熱脹冷縮問題，導(dǎo)致內(nèi)部體積不斷膨脹。倘若在天氣較為寒冷的時候，就會出現(xiàn)收縮，受到內(nèi)漲外縮的作用，將會出現(xiàn)比較大的應(yīng)力。當此類的應(yīng)力變化超出自身極限抗彎拉伸強度的時候，便會有溫縮裂縫問題出現(xiàn)。

2.裂縫產(chǎn)生的現(xiàn)象和危害

水泥穩(wěn)定材料基層需要按照一定的比例將水、水泥和集料進行拌合，在最佳含水量狀態(tài)下對其進行碾壓而成型。在經(jīng)過處理以后，水泥穩(wěn)定集料基層的強度將會達到規(guī)定的標準，從而形成路面基層結(jié)構(gòu)。這種基層是一種半鋼性結(jié)構(gòu)水泥穩(wěn)定基層，在使用的過程當中十分容易受到溫度、濕度到各類因素的影響而出現(xiàn)裂縫，進而破壞瀝青混凝土路面。這種類型的裂縫一般在基層頂面沿橫向開裂，多呈直線型，且縫隙的長度，大小不等，寬度也存在一定的差異。水穩(wěn)層是最早出現(xiàn)裂縫的位置，在受到路面通車時荷載作用影響下，瀝青混凝土路面也會出現(xiàn)裂縫，這主要是受到水穩(wěn)層裂縫的影響，對瀝青路面產(chǎn)生相對的反射裂縫。

裂縫出現(xiàn)的危害表現(xiàn)在兩個方面：第一是發(fā)展后會形成反射裂縫。進而導(dǎo)致瀝青混凝土路面出現(xiàn)比較具有規(guī)則的起拱現(xiàn)象和橫向裂縫。第二是使基層整體強度降低。當出現(xiàn)第一種情況的時候，倘若道路工程維護與管理人員沒有在最短時間內(nèi)作出處理，那么雨水會沿著裂縫進行滲透。對基層裂縫和混凝土裂縫進行補水，在受到過往車輛的反復(fù)荷載沖擊下，必然會導(dǎo)致瀝青混凝土粘附在碎石表面的瀝青剝離。基層的細集料將會形成泥漿，受到擠壓的影響而被排出路面。加大了瀝青路面的孔洞，使瀝青混凝土路面出現(xiàn)破損，對路面的使用壽命產(chǎn)生不良影響?；鶎恿芽p的危害是比較常見的，對路面行車的安全性和速度等均產(chǎn)生最為直接的影響。

3.水泥穩(wěn)定隨時基層裂縫形成的原因

3.1 水泥自身的摻合量大

完成水泥穩(wěn)定碎石基層工程以后，需要展開鉆芯取樣處理水泥的摻和料。在一般情況下，其取值多選用上限值。使用上限值的原因是以滿足取芯要求為基礎(chǔ)。除此之外，在進行水泥穩(wěn)定碎石基層的材料拌合期間，應(yīng)選擇運行穩(wěn)定的設(shè)備。由于設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程中若出現(xiàn)問題，將導(dǎo)致在進行顆粒攪拌時出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象，對基層進行碾壓將會增加其難度，從而導(dǎo)致溫度裂縫和干縮裂縫產(chǎn)生的概率增加[1]。

3.2 含水量增加

在組織開展水泥穩(wěn)定碎石基層施工期間，需要對碾壓施工中的混合料水分含量和運輸攤鋪中混合料水分的情況進行統(tǒng)籌兼顧。當出料時，若含水率比最優(yōu)含水率偏大，則可以確保施工具有比較好的效果，在道路施工的過程中，很難對顆粒的含水率作出有效控制，那么恰好等于最優(yōu)含水率。倘若含水率偏大時再進行碾壓時，將難以取得較好的效果，在后期施工期間必然會出現(xiàn)裂縫，尤其是溫度裂縫。

3.3 細集料含量大

倘若顆粒中小于0.075mm 粒徑的細集料數(shù)量過多，那么在這種情況下，若沒有及時處理，將會導(dǎo)致路面基層施工的質(zhì)量出現(xiàn)問題。倘若情節(jié)嚴重，必然會發(fā)生干縮性裂縫。

3.4 自身養(yǎng)護不到位

在正式組織實施水泥穩(wěn)定碎石基層工程以后，需要將養(yǎng)護膜鋪設(shè)在表面，對其展開澆水養(yǎng)護工作。一方面，可以對基層路面的干燥程度進行有效緩和；另一方面，也能夠保證基層整體溫度降低。此時若養(yǎng)護工作沒有落實到位，那么將會加快基層表面干燥的速度。從而使得內(nèi)部的溫度急速升高，在這種情況下，將會產(chǎn)生干縮裂縫或者溫縮裂縫[2]。

4.水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫處理措施

4.1 防治干縮裂縫

（1）控制水泥的摻入量。路面結(jié)構(gòu)總體強度受到水泥穩(wěn)定碎石的影響，在對其穩(wěn)定性展開考慮時，需要從其強度的角度著手，保證路面下的基層具有良好的穩(wěn)定性。由于水泥摻入量越多，強度也就越高，干縮問題出現(xiàn)的概率也越大，導(dǎo)致的裂縫問題將會逐漸嚴重，而摻入量過少，會出現(xiàn)難以滿足強度要求的問題。所以在水泥摻入量計算時，必須要對其展開合理化控制。（2）均勻地進行攪拌。拌和若是不均勻，那么石料的表面或者局部位置將會出現(xiàn)水泥過多或者沒有水泥的現(xiàn)象，使基層強度受到影響，還會由于水泥過多而增加干縮裂縫。所以必須要進行均勻的拌合，可選擇采用廠辦方式對材料進行攪拌。（3）將抗收縮外摻劑適當性地摻入到混合料中，比如鋼纖維和抗裂劑，通過添加抗收縮外滲劑使得裂縫可以變小。（4）壓實。在碾壓期間要對碾壓設(shè)備的質(zhì)量進行嚴格控制。對碾壓的次數(shù)和碾壓的時間也要做出充分的考量，保證碾壓完成以后其壓實度達到規(guī)范的要求。（5）做好養(yǎng)護工作。養(yǎng)護工作對裂縫出現(xiàn)的影響相對較大，為了盡可能地避免干縮而產(chǎn)生的裂縫等各類問題。需要使養(yǎng)護時間和養(yǎng)護頻率不斷加強[3]。

4.2 溫度收縮裂縫

將石粉、碎石、水泥和水進行拌和運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行攤鋪，完成碾壓成型工作。倘若在這個過程期間沒有做好充分的養(yǎng)護工作或者施工環(huán)境的晝夜溫差相對較大，那么將會造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基層表面出現(xiàn)較大的溫差，在聚集以后將會形成收縮應(yīng)力，從而使得橫向裂縫不斷產(chǎn)生，尤其是在局部細集料集中，粗集料不足的路段，由于減少粗集料的使用會造成基層結(jié)構(gòu)內(nèi)部摩擦力降低，當受到應(yīng)力作用影響后，十分容易出現(xiàn)開裂問題。所以在項目工程施工期間，必須要對基層結(jié)構(gòu)展開充分的養(yǎng)護工作，同時盡可能地選擇在夏季組織施工。從而保證水穩(wěn)碎石基層強度得以提高。溫縮應(yīng)力得以減少，達到橫向裂縫問題預(yù)防的目的[4]。

5.路面水泥穩(wěn)定碎石基層施工優(yōu)化

5.1 選擇原材料

水泥的品種不同，其所產(chǎn)生的收縮程度也有所差異，比如硅酸鹽水泥的收縮性要比礦渣水泥的收縮性小，標號小的水泥收縮性要比標號高的水泥收縮性低，所以在選擇路面水泥穩(wěn)定碎石的水泥原材料時，需選擇P.O32.5 硅酸鹽水泥。就水泥的抗折強度而言，其強度越大，混合料能夠抵抗內(nèi)部溫度應(yīng)力的抗拉強度值也會越大，溫縮裂縫也較為不容易產(chǎn)生。在項目工程施工期間，需要對水泥的性能進行檢測，從而判斷其抗壓程度。若抗壓強度不足，就需要重新選擇合適的材料。

在項目工程施工期間需使用大量的水泥，有時會出現(xiàn)水泥供給較為困難的現(xiàn)象，當生產(chǎn)完成水泥以后，沒有達到規(guī)定的存放期，便直接在混合料拌合中使用。由于在拌和水泥的過程中會受到水化作用的影響而產(chǎn)生大量的水化熱，造成水泥外部的溫度和內(nèi)部的溫度出現(xiàn)溫差，在一定條件下會產(chǎn)生溫度裂縫。為了對水泥的干縮縮性能作出嚴格的控制，所以選擇應(yīng)用P.O32.5 硅酸鹽水泥較為合理[5]。

必須對集料中細料的塑性指數(shù)和含量作出嚴格控制，從而使得水泥穩(wěn)定碎石中黏性成分含量得以減少?？蛇x擇0.075 篩孔的顆粒，并且將其含量控制在5%以下。盡可能地將細土塑性指數(shù)降低，不能超過4。倘若0.075mm以下的粉塵過多，那么將會增加收縮系數(shù)，從而使裂縫數(shù)量增加。粗集料可選擇使用花崗巖碎石，石屑規(guī)格為0mm ～10mm。碎石規(guī)格為10mm ～30mm。細骨料可選擇應(yīng)用天然河砂。

5.2 設(shè)計配合比

在設(shè)計水泥穩(wěn)定碎石基層配合比時，首先要對基層七天無側(cè)限抗壓強度的結(jié)果進行計算，保證其達到設(shè)計的規(guī)范要求。一般需要將其強度控制在3Mpa ～5Mpa 范圍之內(nèi)。其次要對水泥穩(wěn)定碎石基層的干縮裂縫和溫縮裂縫進行考慮。在進行設(shè)計時，需要按照以下要求逐步展開。

（1）當設(shè)計完成的混合料配合比較高的時候，非常容易產(chǎn)生開裂等方面的問題。按照我國交通部門制訂出臺的相關(guān)規(guī)范標準可以得知，高速公路路基需控制在3Mpa ～5Mpa。在達到車載的基本要求以后，要盡可能選取中間值，通過對項目工程展開合理的控制與組合，完成7d 潮濕養(yǎng)護，在7d 后將完整的鉆件取出即可。（2）在達到設(shè)計的強度前提之下，對水泥的用量進行合理的限制，一般情況下，水泥的劑量需要維系在4%～5%，但是堅決不能夠超過5.5%。倘若強度過大或者強度較低。需要對水泥的品種和集配等進行合理化的調(diào)整，并保證在項目工程施工期間對碾壓成型的時間做出嚴格的控制，從而達到其施工的基本要求[6]。（3）在進行配合時，需要對粉料用量，細集料用量等進行嚴格控制。集料級配中0.075mm 以下的顆粒含量不能夠超過5%，可以多使用大骨料。級配選擇使用偏粗的材料。

6.結(jié)語

在水穩(wěn)碎石基層路面施工期間，想要對各種類型的裂縫做出嚴格的處理，首先要明確造成裂縫的原因，從干縮裂縫、溫度裂縫等角度著手，思考導(dǎo)致其出現(xiàn)的原因并提出合理化的解決方案。本文在研究中簡單的闡述了干縮裂縫，溫度裂縫的特點和成因，并對其所產(chǎn)生的危害進行簡述。從施工的要點和優(yōu)化施工方案兩個方面著手，提高對水穩(wěn)碎石基層路面施工管理的力度。當出現(xiàn)問題時，應(yīng)第一時間進行改善和處理，保證基層路面施工質(zhì)量達到預(yù)期的標準，使得道路使用壽命被延長，在降低裂縫發(fā)生率的同時，提高基層路面的使用效能。