水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫成因及防治措施

丁雪航，呂飛，錢沛

（揚州大學建筑科學與工程學院，江蘇 揚州 225127）

0 引言

半剛性基層是我國目前最常用的基層形式。水泥穩(wěn)定碎石因其良好的剛度和強度增長迅速的優(yōu)點得到廣泛運用。 但隨著國民經濟和交通量的日益增長，道路病害出現頻率越來越高，裂縫是其中最為常見的病害。 因此對水泥穩(wěn)定碎石基層進行病害原因分析并提出預防改善措施極為重要。

1 裂縫類型

本工程所在的凌波路位于高郵市， 路線總長5.062 km，該工程為改擴建工程，原狀道路為一塊板斷面，中間為混行車道，寬度為18 m，兩側為綠化退讓。 道路以外環(huán)路為界，東段為瀝青混凝土路面，西段為水泥混凝土路面。

從凌波路2.4 km 施工段落中截取4 段作為病害分析對象， 四條施工路段出現不同類型及不同程度的裂縫。 對路面裂縫進行全方位調查后發(fā)現：共有裂縫154 條，其中以橫向裂縫為主，占總裂縫的89%。大部分裂縫間距在8 m 以內，裂縫間距在8 m 以上的有20 條，占總裂縫的13%。 縱向裂縫占比少，但裂縫長度普遍偏大。 網狀裂縫2 條。

1.1 溫縮裂縫

在混凝土硬化初期，水泥水化熱使混凝土內部溫度急劇升高，外部散熱較慢。 內熱外冷產生溫度應力，當產生的應力超過混凝土抗拉強度就會引起溫縮裂縫，如果混凝土外部溫度驟降則更易產生收縮裂縫。

1.2 干縮裂縫

材料水分蒸發(fā)不均，內部含水率發(fā)生變化易引起干縮裂縫。 造成水分蒸發(fā)的原因有多種：水泥水化熱會消耗大量水分； 干燥集料的表面會吸附水分，且集料中的細集料越多，吸附的水分就越多；施工時溫度過高也會引起水分的蒸發(fā)。表面水分散失快，體積收縮大，而內部濕度變化小，收縮也小，因而表面收縮變形受到內部混凝土的約束，出現拉應力，引起混凝土干縮裂縫。

1.3 縱向裂縫

當路基發(fā)生不均勻沉降或者路基彎沉值未達到規(guī)范要求時，水穩(wěn)基層易產生縱縫。 當進行道路改建時， 為了不妨礙交通采用邊施工邊通車的方式，水穩(wěn)基層在施工時出現養(yǎng)護時間不足的情況會導致基層承載力下降，當路面承受重荷載時易產生縱向裂縫。

1.4 網狀裂縫

網狀裂縫也叫龜裂， 當路面局部彎沉過大時，在重荷載作用下路面結構發(fā)生破壞，在雨雪等環(huán)境因素不斷滲透下易產生網狀裂縫。路面的橫縫或縱縫沒能及時處理也會導致路面出現龜裂。

2 成因分析

（1）基層類型：工程原加鋪段的道路基層采用二灰碎石，二灰碎石是以級配碎石為骨料，采用灰漿等填充骨料間的空隙。 相比于水泥穩(wěn)定碎石，二灰碎石成型較慢，形成強度所需周期長，初期強度遠低于水泥穩(wěn)定碎石。 通過鉆芯取樣發(fā)現，加鋪段二灰碎石存在裂縫， 部分二灰碎石存在松散現象，導致基層出現裂縫最終反射至路面。

（2）路基質量：路基的施工質量在一定程度上影響著道路的整體穩(wěn)定性。 當路基的穩(wěn)定性較差時，在持續(xù)的重載之下，路面基層的開裂概率會大幅提升。當基層發(fā)生開裂，基層裂縫很快會延伸至道路面層。路基的施工質量直接決定路面結構的穩(wěn)定性。

（3）含水量：當施工拌合站距離施工地點較遠時，運輸距離過長，集料運輸到施工現場時水分蒸發(fā)過多。 施工含水量控制出現偏差，未能在最佳含水量進行攤鋪壓實容易形成干縮裂縫。

（4）接頭處理：道路拼接處理不到位會引發(fā)路面開裂問題。 在長期的車輛荷載作用下，道路承受的拉應力超過其允許值，導致路面出現明顯的裂縫。

3 裂縫防治

3.1 原材料選擇

3.1.1 水泥用量

水泥穩(wěn)定碎石是以級配碎石為骨料，采用水泥和水作為結合料經拌合攤鋪形成的道路基層。當碎石級配相同的情況下，水泥用量直接影響水泥穩(wěn)定碎石的強度。 當水泥用量超過5%時，水穩(wěn)基層易形成干縮裂縫，水泥用量宜控制在5%左右。

3.1.2 集料

對于水泥穩(wěn)定碎石基層，不同集料級配也會對水泥穩(wěn)定碎石強度造成影響，良好的集料級配能保證混合料的拌合質量。 集料粒徑越粗，強度和穩(wěn)定性越好，干縮越小。 當集料過粗時，混合料容易松散，集料過細會降低混合料的整體強度。因此，在進行現場施工時要選擇合適的集料級配，集料的種類和粒徑也要符合相關規(guī)范要求。

3.2 含水量控制

在混合料運輸過程中， 如遇到高溫天氣或者運輸時間較長，混合料中的水分揮發(fā)的更多，導致混合料沒有在最佳含水量的情況下進行攤鋪壓實。 施工時應結合溫度和運輸距離，適當增加含水量，合理選擇運輸方案，盡量避免水分的揮發(fā)。從運輸到攤鋪時間應控制在2 h 以內，避免混合料出現離析等現象。攤鋪完成后，應檢測其含水量，保證在最佳含水量下進行碾壓。壓實過程可分為初壓、復壓及終壓三個階段。在壓實過程中混合料出現干燥情況時，應在壓路機碾壓間隙少量補水。水穩(wěn)基層應碾壓充分，密實的基層能有效提高其抵抗開裂的能力。

3.3 接頭處理

水穩(wěn)基層施工過程中，在接頭處常出現應力集中現象。在溫度、車輛荷載和應力的作用下，路面接頭處會出現反射裂縫。 如果路面過寬，在攤鋪時宜采用兩臺攤鋪機進行平行攤鋪。為了減少接頭數量應采用連續(xù)鋪筑法。 在接頭處，上下層的接頭間距應大于1 m。 在壓實作業(yè)中應進行橫向錯縫碾壓，保證接縫處牢固。

3.4 后期養(yǎng)護

水泥穩(wěn)定碎石基層作為半剛性基層，強度低于剛性基層，所以在基層施工結束后應保證基層具有足夠的養(yǎng)護時間。 在養(yǎng)護期內應對其進行覆蓋保水，保證基層表面濕潤。 在面層鋪筑完成前應進行交通管控，禁止車輛通行，防止水泥穩(wěn)定碎石結構強度受到破壞。 在炎熱地區(qū)或者夏季高溫天氣，基層水分揮發(fā)較快，應增加灑水頻率。 基層養(yǎng)護期結束后，在檢測合格后應盡快進行面層施工作業(yè)。

4 結語

作為半剛性基層，水泥穩(wěn)定碎石基層因其早期強度高，抗彎拉強度大以及重載交通承載能力強的特點被廣泛應用城市道路基層中。道路基層的質量影響著路面整體壽命，研究表明合理的質量管控措施可以最大程度減少水穩(wěn)基層裂縫的產生，施工水平的提高能有效保證道路的工程質量。