淺談路面水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的成因及措施

張鵬飛　張紅生

【摘 要】水泥穩(wěn)定碎石基層主要是以水泥、碎石、砂及一定比例的水來(lái)進(jìn)行配置，作為路面結(jié)構(gòu)的承重層，在底基層與路面兩側(cè)的中間構(gòu)造。與砼路面相比，水泥穩(wěn)定碎石基層也同樣具備施工工藝強(qiáng)度高、水穩(wěn)定性良好的特點(diǎn)，作為高等級(jí)路面的基層，近年來(lái)，水泥穩(wěn)定碎石在公路施工中得到廣泛應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】公路施工；水泥穩(wěn)定碎石；基層裂縫；成因；措施

1.裂縫的類(lèi)型及產(chǎn)生原因

1.1干縮裂縫出現(xiàn)的原因

在空氣相對(duì)干燥的情況下，水泥穩(wěn)定碎石在硬化的過(guò)程中，水分會(huì)不斷的散失，體積逐漸開(kāi)始收縮變形，間隔一段距離就會(huì)出現(xiàn)均勻的干縮裂縫。引起干縮裂縫產(chǎn)生的關(guān)鍵因素主要包括水泥、水及碎石集料。在混合料出現(xiàn)凝結(jié)硬化的階段，水泥和水會(huì)產(chǎn)生水化反應(yīng)，促使水分得到大量減少。水泥含量的逐漸提升會(huì)導(dǎo)致水分的消耗逐漸加快。其次，在碎石集料的表面會(huì)有水分依附，若集料內(nèi)細(xì)料的含量越多，集料自身所吸水的效果也會(huì)有所提升。再者，在基層作業(yè)過(guò)程中，基層的含水量針對(duì)會(huì)促使其水分蒸發(fā)現(xiàn)象逐漸加大，因此，會(huì)使其基層出現(xiàn)干縮裂縫。

1.2溫縮裂縫出現(xiàn)的原因

通常情況下，水泥穩(wěn)定碎石中所采用的水泥是5%左右的，其水泥自身具有熱脹冷縮的特點(diǎn)，在混合料初期硬化階段，水泥內(nèi)會(huì)產(chǎn)生較多的熱量，若散熱過(guò)程較慢時(shí)，混合料內(nèi)部的溫度則提升較快，促使混合料內(nèi)部逐漸膨脹。在外部，若有氣溫驟降的現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，會(huì)出現(xiàn)混合料冷卻收縮，經(jīng)過(guò)溫度的變化，混合料受到內(nèi)脹外縮因素的影響，產(chǎn)生大量的應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力超出極限抗彎拉強(qiáng)度以后則會(huì)有溫縮裂縫產(chǎn)生。在混合料中溫縮裂縫的分布通常是以橫向的方式出現(xiàn)的。

1.3網(wǎng)狀裂縫出現(xiàn)的原因

網(wǎng)狀裂縫也被稱(chēng)之為“龜裂”，由于局部的彎沉逐漸增大，經(jīng)過(guò)外力作用會(huì)有結(jié)構(gòu)性破壞的裂縫產(chǎn)生，這種裂縫的破壞性相對(duì)較大，若遇到降雨天氣會(huì)導(dǎo)致滲水的現(xiàn)象出現(xiàn)，在外力作用下還會(huì)引發(fā)翻漿現(xiàn)象出現(xiàn)。在網(wǎng)狀裂縫出現(xiàn)的初期通常是以網(wǎng)狀細(xì)裂縫的形式產(chǎn)生，隨著時(shí)間的發(fā)展，細(xì)裂縫內(nèi)的水分被不斷蒸發(fā)，從而逐漸形成發(fā)散型裂縫，經(jīng)過(guò)外力的作用，甚至?xí)斐苫鶎映霈F(xiàn)坍塌狀。

1.4縱縫產(chǎn)生的原因

若在施工初期，水泥穩(wěn)定碎石基層塑限裂縫，通常都是由于控制施工所產(chǎn)生的?？v縫產(chǎn)生的原因是由于土基局部及底基層的壓實(shí)度未能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。在7d城市道路養(yǎng)護(hù)期完成后，若對(duì)道路基層的管理維護(hù)不當(dāng)，不會(huì)導(dǎo)致道路縱縫的產(chǎn)生。在基層施工過(guò)程中存在基層過(guò)厚的現(xiàn)象，因此在施工時(shí)應(yīng)采用分層碾壓的方式進(jìn)行施工。在基層第一層糖藕碾壓結(jié)束以后，厚度通常是在15cm左右，即使養(yǎng)護(hù)期結(jié)束以后，仍有承載能力較低的現(xiàn)象存在。

2.裂縫防治的措施

2.1對(duì)施工原材料的挑選

對(duì)碎石進(jìn)行選擇時(shí)，最為適宜的則是含泥量較小、無(wú)雜質(zhì)且顆粒穩(wěn)定性較好的碎石。對(duì)其原材料應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，使其符合相關(guān)設(shè)計(jì)要求。對(duì)料源進(jìn)行選擇時(shí)應(yīng)采用具有連續(xù)生產(chǎn)合格材料的工廠。應(yīng)嚴(yán)格對(duì)細(xì)集料的含泥量及塑性指數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制。在對(duì)水泥進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)結(jié)合施工要求，采用32.5級(jí)標(biāo)號(hào)較低且路面專(zhuān)用的緩凝水泥。確保水泥膠砂28天的抗壓強(qiáng)度控制在32.5MPa～37.5MPa，水泥初凝時(shí)間應(yīng)超過(guò)5小時(shí)，終凝時(shí)間應(yīng)保持在8～10小時(shí)之間。進(jìn)一步將由于含泥量較大或水泥強(qiáng)度偏高而造成的裂縫現(xiàn)象得到避免。

2.2水泥穩(wěn)定碎石的配合比

嚴(yán)格按照規(guī)定范圍值偏下的設(shè)計(jì)來(lái)對(duì)水泥碎石基層進(jìn)行配置，確保其配合比在設(shè)計(jì)范圍以?xún)?nèi)，應(yīng)采用標(biāo)號(hào)較低的緩凝水泥。

確保在原材料統(tǒng)一的情況下，陪住出三種完全不同的級(jí)配，從而采取最為適宜的一種作為理想配合比。首先，在規(guī)定的級(jí)配范圍值以上且不高于上限的方式來(lái)對(duì)第一種進(jìn)行配置。另一種應(yīng)與級(jí)配范圍中值相接近。最后一種則是在中值偏下，下限以上的范圍內(nèi)。按照完全不同的三種級(jí)配，對(duì)不同的水泥劑量進(jìn)行擊實(shí)及無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，從而將水泥的最佳計(jì)量保持在4.5%。而7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)超過(guò)3.5MPa，確保三種完全不同的級(jí)配之間存在較小差異。將中間級(jí)配作為依據(jù)，運(yùn)用28天水泥膠砂的強(qiáng)度為43.2MPa的普通水泥進(jìn)行擊實(shí)及無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)，試驗(yàn)表明，最佳水泥劑量應(yīng)為4.0%，且7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度則是大于3.5MPa。

2.3拌和與攤鋪

現(xiàn)如今，在公路路面施工過(guò)程中，對(duì)水泥穩(wěn)定碎石混合料進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)應(yīng)采用穩(wěn)定砂料拌和機(jī)進(jìn)行。在混合料生產(chǎn)之前，首先要對(duì)拌和機(jī)進(jìn)行調(diào)試，扣除原材料自身的含水量，進(jìn)一步促使混合料的配合比不會(huì)發(fā)生改變。并合理繪制出各類(lèi)原材料的轉(zhuǎn)速流量曲線，在對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制時(shí)，應(yīng)結(jié)合混合料的配合比及各類(lèi)原材料的配料比來(lái)確定，并進(jìn)行試生產(chǎn)。待混合料中各指標(biāo)都能滿(mǎn)足配合比要求時(shí)即可正式生產(chǎn)。在混合料的生產(chǎn)過(guò)程中，還應(yīng)對(duì)天氣變化進(jìn)行觀測(cè)，從而及時(shí)的混合料的含水量進(jìn)行調(diào)整，促使攤鋪后混合料的含水料與最佳含水量的要求相接近。

在對(duì)混合料進(jìn)行攤鋪時(shí)還應(yīng)對(duì)攤鋪機(jī)的運(yùn)行速度進(jìn)行控制，使其能夠與攪拌機(jī)的生產(chǎn)能力相符，避免攤鋪機(jī)出現(xiàn)停機(jī)待料的現(xiàn)象產(chǎn)生。應(yīng)安排專(zhuān)人對(duì)運(yùn)輸車(chē)的卸料過(guò)程進(jìn)行指揮，卸料的間距應(yīng)按照運(yùn)輸車(chē)裝料的程度來(lái)確定，利于后期的混合料攤鋪。減少攤鋪機(jī)書(shū)房漏斗的次數(shù)，在攤鋪機(jī)前后應(yīng)設(shè)置專(zhuān)業(yè)人員對(duì)集料出現(xiàn)離析現(xiàn)象進(jìn)行控制，鏟除粗細(xì)集料窩，換用新拌混合料進(jìn)行補(bǔ)鋪，促使混合料的穩(wěn)定性得到統(tǒng)一。

2.4對(duì)壓實(shí)度的控制

在碾壓結(jié)束以后，應(yīng)及時(shí)檢測(cè)其壓實(shí)度，通過(guò)對(duì)井四周的攤鋪厚度進(jìn)行檢測(cè)的方式來(lái)確保壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，與正常路段相比，使其井周?chē)臄備佪^薄，并增加1%左右的水泥含量，結(jié)合小型機(jī)具對(duì)其路面進(jìn)行夯實(shí)。與道路井圈加固相結(jié)合，促使路面井圈周?chē)氖褂脡勖玫竭M(jìn)一步提升。造成水泥穩(wěn)定碎石混合料額最大干密度發(fā)生變化的原因主要包括：生產(chǎn)集成材料的企業(yè)規(guī)模有限，機(jī)械化程度較低，石料加工質(zhì)量不均勻以及骨料粗細(xì)大小存在加大差異。對(duì)路面壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，運(yùn)用干密度指標(biāo)相同的方法，會(huì)導(dǎo)致壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)或超出100%的現(xiàn)象發(fā)生。因此，在壓實(shí)施工的過(guò)程中，對(duì)壓實(shí)度進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)選用灌砂發(fā)進(jìn)行，并詳細(xì)的對(duì)集料進(jìn)行篩分，來(lái)對(duì)骨料的密度標(biāo)準(zhǔn)及含量進(jìn)行確定。

對(duì)含水量的控制。水泥穩(wěn)定碎石是水泥和集料通過(guò)水化作用而產(chǎn)生凝結(jié)硬化的過(guò)程。壓實(shí)度及裂縫受到含水量的影響。充分考慮混合料的運(yùn)輸及碾壓中水分的喪失，在夏季進(jìn)行施工的過(guò)程中由于蒸發(fā)量較大，應(yīng)將其含水量增加至最佳含水量1%左右。若含水量較小時(shí)，會(huì)促使基層表層過(guò)于松散，經(jīng)過(guò)碾壓會(huì)出現(xiàn)起皮現(xiàn)象，無(wú)法有效的進(jìn)行壓實(shí)施工。當(dāng)含水量較大時(shí)，碾壓過(guò)程中會(huì)有黏輪的現(xiàn)象發(fā)生，造成道路表面有起拱現(xiàn)象發(fā)生，當(dāng)基層逐漸成型，水分的消耗會(huì)逐漸加快，最終促使裂縫的逐漸增多。所以，在施工過(guò)程中應(yīng)采取合理有效的措施對(duì)含水量進(jìn)行控制。

3.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)施工材料、配合比設(shè)計(jì)及質(zhì)量控制的方式來(lái)對(duì)水泥穩(wěn)定水泥基層中存在的裂縫進(jìn)行避免。通過(guò)采取一定的措施來(lái)促使公路路面的使用質(zhì)量及壽命得到有效的提升，進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)公路工程施工得到有效的發(fā)展。