初探公路水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫成因及防治策略

黃 峰

（江蘇信成交通工程有限公司，江蘇 泰興 225400）

1 水泥穩(wěn)定碎石基層施工過程中裂縫產(chǎn)生的原因分析

根據(jù)裂縫形成機(jī)理，影響半剛性材料干縮和溫縮的主要因素與含水量、水泥劑量、集料或粉料的含量、粉料的礦物成分、環(huán)境溫度和養(yǎng)生情況有密切聯(lián)系。結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查檢測(cè)情況，該段水穩(wěn)基層裂縫形成主要原因有:

1.1 干縮作用

水泥穩(wěn)定碎石在干燥空氣中硬化時(shí)，隨著水分的減少，體積將收縮變形，每隔一段距離產(chǎn)生均勻的干縮裂縫。水泥穩(wěn)定碎石產(chǎn)生干縮裂縫的原因與其水泥、水和碎石集料都有很大的關(guān)系。一方面，混合料在凝結(jié)硬化過程中，水泥與水起水化反應(yīng)，消耗大量的水分。水泥含量越高，則消耗的水分越多。另一方面，碎石集料表面也要吸附水，集料中的細(xì)料成分越多，表面吸附的水分就越多。再者，基層施工過程中，含水量越大，蒸發(fā)散失的水分就越多，因此就越易產(chǎn)生干縮裂縫。

1.2 溫縮作用

水穩(wěn)碎石基層隨混合料水分減少產(chǎn)生干縮和溫縮應(yīng)力，水分減少的愈多愈快，產(chǎn)生的干縮應(yīng)力愈大，水分減少愈慢，干縮應(yīng)變愈慢。一旦應(yīng)力超過其極限抗彎拉強(qiáng)度，將產(chǎn)生溫縮裂縫。溫縮裂縫多數(shù)是橫向分布。

1.3 養(yǎng)生不及時(shí)

適宜的溫度、濕度養(yǎng)生可減少水穩(wěn)基層的干縮作用。但是當(dāng)養(yǎng)生不及時(shí)，水化反應(yīng)的水化熱會(huì)使水穩(wěn)基層固體表面的吸附水開始蒸發(fā)，使表面水膜減薄，顆粒間分子力增大，導(dǎo)致相鄰的顆粒不斷緊靠，引起收縮變形。

1.4 離析現(xiàn)象

造成離析的原因有很多，水穩(wěn)混合料在攪拌過程中發(fā)生的放料離析，在運(yùn)輸過程中發(fā)生顛簸離析，在卸料過程中發(fā)生卸料離析，在攤鋪過程中發(fā)生攤鋪離析，在找平過程中發(fā)生找平離析等。從在開裂路段取芯情況及室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果來看，水泥穩(wěn)定碎石抗壓強(qiáng)度均大于設(shè)計(jì)值，只有個(gè)別細(xì)集料偏多的芯樣強(qiáng)度較其他芯樣低，易產(chǎn)生離析。

1.5 其它原因

從基層裂縫段和正常段落現(xiàn)場調(diào)查情況看，裂縫段水穩(wěn)基層芯樣成型情況穩(wěn)定性稍差，變異性較大，其原因主要是秋冬季節(jié)施工時(shí)水分蒸發(fā)較慢，水泥終凝時(shí)間縮短；攤鋪時(shí)沒有根據(jù)天氣情況適當(dāng)調(diào)整水泥用量和拌和用水量。施工碾壓時(shí)含水量越大，結(jié)構(gòu)層越易產(chǎn)生干縮性裂縫，應(yīng)確保碾壓時(shí)混合料含水量在最佳含水量范圍內(nèi)。另一方面，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制灰劑量，灰劑量越高越容易產(chǎn)生收縮裂紋。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層施工過程中裂縫預(yù)防策略

根據(jù)水穩(wěn)碎石基層的非荷載作用開裂機(jī)理分析，為減少裂縫產(chǎn)生，施工時(shí)要在原材料控制、水泥穩(wěn)定碎石的養(yǎng)生、壓實(shí)度控制等方面采取策略，具體如下：

2.1 原材料控制

為保證水泥穩(wěn)定碎石基層施工時(shí)有足夠的時(shí)間運(yùn)輸、攤鋪和壓實(shí)，應(yīng)對(duì)水泥的終凝時(shí)間有限制，一般需要6～10h。因?yàn)樗鄤┝刻?，?qiáng)度難以滿足要求；而劑量過高時(shí)，混合料的收縮系數(shù)增大，裂縫增加。故水泥劑量一定要經(jīng)過試配并結(jié)合現(xiàn)場調(diào)試合適之后確定。

另外，石料的粗細(xì)直接影響水泥穩(wěn)定碎石基層的強(qiáng)度、平整度和裂縫的產(chǎn)生。水泥穩(wěn)定碎石的粒料越粗，強(qiáng)度越高，穩(wěn)定性越好，預(yù)防溫縮、干縮裂縫的能力越強(qiáng)。但粒料過于粗糙，則粒料間的粘接力不足，一旦車輛上路，表面層極易跑散，使得基層的平整度難以達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求。如果粒料偏細(xì)，基層強(qiáng)度難以合格。

2.2 鋪攤及壓實(shí)

攤鋪機(jī)攤鋪混合料時(shí)，運(yùn)行速度應(yīng)與拌和機(jī)生產(chǎn)能力相匹配，盡量避免攤鋪機(jī)停機(jī)待料的情況。運(yùn)輸車卸料有專人指揮，視運(yùn)輸車裝料多少，控制好卸料間距，以利于攤鋪。盡量減少攤鋪機(jī)收放料斗，在攤鋪機(jī)前后設(shè)專人消除粗細(xì)集料離析現(xiàn)象，特別應(yīng)鏟除粗集料窩，然后用新拌混合料填補(bǔ)，以確保配比穩(wěn)定統(tǒng)一。由于石料加工質(zhì)量普遍不夠穩(wěn)定，存在粒徑不均勻現(xiàn)象，骨料時(shí)而偏粗，時(shí)而偏細(xì)。因此水泥穩(wěn)定碎石混合料的最大干密度呈變化狀態(tài)。在壓實(shí)度的檢驗(yàn)中，如果采用同一干密度指標(biāo)作為標(biāo)準(zhǔn)，很容易出現(xiàn)壓實(shí)度不合格或超過100%的現(xiàn)象。因此施工中采用灌砂法進(jìn)行壓實(shí)度檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)對(duì)集料篩分，以確定粗骨料的含量，分別選用不同的密度標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 養(yǎng)生控制

水泥穩(wěn)定碎石是水硬性材料，碾壓完成后要及時(shí)養(yǎng)生，保持混合料的含水量不受損失，決不能讓基層曝曬變干裂縫。有資料表明在同期內(nèi)通過養(yǎng)生的水泥穩(wěn)定碎石是不養(yǎng)生的水穩(wěn)碎石強(qiáng)度的1.5～2倍，而且養(yǎng)生的水穩(wěn)碎石出現(xiàn)干縮裂縫比不養(yǎng)生的要少得多。基層施工完后，表面沒及時(shí)覆蓋受自然環(huán)境的影響，表面游離水蒸發(fā)過快，產(chǎn)生急劇體積收縮，而此時(shí)集體料早期強(qiáng)度低，不能抵抗這種應(yīng)力也易導(dǎo)致開裂。因此要求在基層施工完后，對(duì)其裸露表面應(yīng)及時(shí)用潮濕材料覆蓋，認(rèn)真養(yǎng)護(hù)，同時(shí)進(jìn)行交通管制。在氣溫很高風(fēng)速很大時(shí)，施工后應(yīng)及早噴水覆蓋降溫、保濕養(yǎng)護(hù)。在氣溫時(shí)較低時(shí)，施工后應(yīng)在覆蓋物表面噴溫水進(jìn)行覆蓋保溫、保濕養(yǎng)護(hù)。

2.4 選擇適宜季節(jié)施工

水穩(wěn)碎石基層施工最佳季節(jié)是春末和夏初，氣溫相對(duì)變化不大且風(fēng)又小，若在秋末冬初施工，由于溫差較大，基層強(qiáng)度增長緩慢，溫縮裂縫也會(huì)產(chǎn)生；若工期緊張，必須在這個(gè)季節(jié)施工時(shí)，可采取保溫策略，避免基層受凍。保溫策略可采用料薄膜加麻袋的方法。

3 水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的處理

水泥穩(wěn)定碎石基層出現(xiàn)裂縫后，可以采取以下措施進(jìn)行處理：

1）在基層清掃時(shí)詳細(xì)調(diào)查裂縫，確保裂縫不遺漏，并做好記錄?；鶎恿芽p處著重清理，保證縫內(nèi)無雜物，清理完畢后向裂縫內(nèi)灌注改性乳化瀝青，其灌注深度為縫深的2/3。

2）基層裂縫清理后在其上鋪設(shè)自粘式玻璃纖維格柵，鋪設(shè)寬度為100cm，裂縫兩側(cè)各50cm，長度為橫向滿鋪，如縱向縫則兩端超出裂縫長度50cm。鋪設(shè)時(shí)間在透層施工之后，改性瀝青下封層施工之前，固定方式為水泥釘、鐵皮將一端固定，再用人力拉緊。鋪設(shè)時(shí)應(yīng)保持其平整度、拉緊、不起皺，并具備有效的張力。

3）鋪設(shè)完自粘式玻璃纖維格柵后，應(yīng)派專人維護(hù)，當(dāng)進(jìn)行下封層施工時(shí)，灑布車及運(yùn)輸車行駛在其上不可急轉(zhuǎn)彎、掉頭，以免自粘式玻璃纖維格柵松弛、扭曲而影響其力學(xué)性能。通過上述處理措施的應(yīng)用，可以消解基層裂縫處應(yīng)力集中，可減少裂縫傳遞反射至面層，從而減少反射裂縫的產(chǎn)生。其次可以增加基層和瀝青面層層間的摩阻力，有效地克服基層收縮裂縫的產(chǎn)生。

4 結(jié)語

總之，在水穩(wěn)碎石基層設(shè)計(jì)與施工時(shí)，無論哪一個(gè)環(huán)節(jié)都不能放松質(zhì)量要求，特別是對(duì)于容易出現(xiàn)質(zhì)量問題的影響因素，應(yīng)積極采取預(yù)防措施，避免施工過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題。因此，只要在施工組織、質(zhì)量控制和維護(hù)管理等方面多下工夫，認(rèn)真細(xì)致地完成每一個(gè)環(huán)節(jié)，將可以大大的減少裂縫產(chǎn)生。

［1］董學(xué).水泥穩(wěn)定碎石基層的病害分析與施工質(zhì)量控制[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008(14).

［2］楊貴.水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的成因淺析及防治[J].甘肅科技，2011(13).

［3］喬華丁.水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫原因與防治[J].公路與汽運(yùn)，2005（01）.