初探公路水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫成因及防治策略

黃峰

摘要：水泥穩(wěn)定碎石基層作為半剛性基層，具有整體性好、剛度大、水穩(wěn)性好、早期強度高等優(yōu)良路用性能，在水泥穩(wěn)定碎石混合料中摻入適量的緩凝防裂劑，能延長水泥的終凝時間與減少橫向收縮裂縫，隨著運輸車輛噸位的增加，對路面的承重能力的要求也就越來越高?；鶎邮锹访婀こ痰闹饕兄貙?，起著至關重要的作用。而水穩(wěn)碎石基層在施工過程中出現(xiàn)裂縫是一個普遍存在的問題。本文根據(jù)多年現(xiàn)場施工管理經(jīng)驗，分析裂縫產生的原因及提出減少水穩(wěn)碎石基層裂縫的策略。

關鍵詞：水穩(wěn)碎石；公路；基層裂縫；成因分析；防治策略

一、水泥穩(wěn)定碎石基層施工過程中裂縫產生的原因分析

根據(jù)裂縫形成機理，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。結合現(xiàn)場調查檢測情況，該段水穩(wěn)基層裂縫形成主要原因有：

1.干縮作用。

水泥穩(wěn)定碎石在干燥空氣中硬化時，隨著水分的減少，體積將收縮變形，每隔一段距離產生均勻的干縮裂縫。水泥穩(wěn)定碎石產生干縮裂縫的原因與其水泥、水和碎石集料都有很大的關系。一方面混合料在凝結硬化過程中，水泥與水起水化反應，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。因此就越易產生干縮裂縫。

2.溫縮作用。

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

3.養(yǎng)生不及時。

適宜的溫度、濕度養(yǎng)生可減少水穩(wěn)基層的干縮作用。但是當養(yǎng)生不及時，水化反應的水化熱會使水穩(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，導致相鄰的顆粒不斷緊靠，引起收縮變形。

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試驗結果來看，水泥穩(wěn)定碎石抗壓強度均大于設計值，只有個別細集料偏多的芯樣強度較其他芯樣低，易產生離析。

5.其它原因。從基層裂縫段和正常段落現(xiàn)場調查情況看，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)施工時水分蒸發(fā)較慢，水泥終凝時間縮短；攤鋪時沒有根據(jù)天氣情況適當調整水泥用量和拌和用水量。施工碾壓時含水量越大，結構層越易產生干縮性裂縫，應確保碾壓時混合料含水量在最佳含水量范圍內。另一方面，施工時應嚴格控制灰劑量，灰劑量越高越容易產生收縮裂紋。

二、水泥穩(wěn)定碎石基層施工過程中裂縫預防策略

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

1.原材料控制。

為保證水泥穩(wěn)定碎石基層施工時有足夠的時間運輸、攤鋪和壓實，應對水泥的終凝時間有限制，一般需要6～10h。因為水泥劑量太低，強度難以滿足要求；而劑量過高時，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)過試配并結合現(xiàn)場調試合適之后確定。

另外，石料的粗細直接影響水泥穩(wěn)定碎石基層的強度、平整度和裂縫的產生。水泥穩(wěn)定碎石的粒料越粗，強度越高，穩(wěn)定性越好，預防溫縮、干縮裂縫的能力越強。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到驗收標準要求。如果粒料偏細，基層強度難以合格。而且石粉含量偏多時，水泥穩(wěn)定碎石的收縮性增大，裂縫也就增多。因此，施工現(xiàn)場對于集料的級配控制一定要把好關，嚴格控制粉料（粒徑小于0.075mm）的含量。

2.鋪攤及壓實。攤鋪機攤鋪混合料時，運行速度應與拌和機生產能力相匹配，盡量避免攤鋪機停機待料的情況。運輸車卸料有專人指揮，視運輸車裝料多少，控制好卸料間距，以利于攤鋪。盡量減少攤鋪機收放料斗，在攤鋪機前后設專人消除粗細集料離析現(xiàn)象，特別應鏟除粗集料窩，然后用新拌混合料填補，以確保配比穩(wěn)定統(tǒng)一。由于石料加工質量普遍不夠穩(wěn)定，存在粒徑不均勻現(xiàn)象，骨料時而偏粗，時而偏細。因此水泥穩(wěn)定碎石混合料的最大干密度呈變化狀態(tài)。在壓實度的檢驗中，如果采用同一干密度指標作為標準，很容易出現(xiàn)壓實度不合格或超過100%的現(xiàn)象。因此施工中采用灌砂法進行壓實度檢驗時，應對集料篩分，以確定粗骨料的含量，分別選用不同的密度標準。

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，表面沒及時覆蓋受自然環(huán)境的影響，表面游離水蒸發(fā)過快，產生急劇體積收縮，而此時集體料早期強度低，不能抵抗這種應力也易導致開裂。因此要求在基層施工完后，對其裸露表面應及時用潮濕材料覆蓋，認真養(yǎng)護，同時進行交通管制。在氣溫很高風速很大時，施工后應及早噴水覆蓋降溫、保濕養(yǎng)護。在氣溫時較低時，施工后應在覆蓋物表面噴溫水進行覆蓋保溫、保濕養(yǎng)護。

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，氣溫相對變化不大且風又小，若在秋末冬初施工，由于溫差較大，基層強度增長緩慢，溫縮裂縫也會產生；若工期緊張，必須在這個季節(jié)施工時，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。

三、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行處理：

1.在基層清掃時詳細調查裂縫，確保裂縫不遺漏，并做好記錄。基層裂縫處著重清理，保證縫內無雜物，清理完畢后向裂縫內灌注改性乳化瀝青，其灌注深度為縫深的2/3。

2.基層裂縫清理后在其上鋪設自粘式玻璃纖維格柵，鋪設寬度為 100cm，裂縫兩側各 50cm，長度為橫向滿鋪，如縱向縫則兩端超出裂縫長度50cm。鋪設時間在透層施工之后，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。鋪設時應保持其平整度、拉緊、不起皺，并具備有效的張力。

3.鋪設完自粘式玻璃纖維格柵后，應派專人維護，當進行下封層施工時，灑布車及運輸車行駛在其上不可急轉彎、掉頭，以免自粘式玻璃纖維格柵松弛、扭曲而影響其力學性能。通過上述處理措施的應用，可以消解基層裂縫處應力集中，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生。

5結語

總之，在水穩(wěn)碎石基層設計與施工時，無論哪一個環(huán)節(jié)都不能放松質量要求，特別是對于容易出現(xiàn)質量問題的影響因素，應積極采取預防措施，避免施工過程中出現(xiàn)質量問題。出現(xiàn)裂縫后可以采取鋪設玻璃纖維格柵進行處理，確保水泥穩(wěn)定碎石基層整體質量。因此，只要在施工組織、質量控制和維護管理等方面多下工夫，認真細致地完成每一個環(huán)節(jié)，將可以大大的減少裂縫產生。

參考文獻：

[1] 董學. 水泥穩(wěn)定碎石基層的病害分析與施工質量控制[J]. 科技創(chuàng)新導報. 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2005年第1期

[4] 孟書濤，等.水泥穩(wěn)定碎石材料的合理應用[J] 公路交通科技2004年第5期