水穩(wěn)碎石基層裂縫成因及防治

王 斌

（江蘇省如東縣交通工程有限責(zé)任公司）

水穩(wěn)碎石基層裂縫成因及防治

王 斌

（江蘇省如東縣交通工程有限責(zé)任公司）

水泥穩(wěn)定碎石基層是目前我國(guó)首選的道路基層結(jié)構(gòu)，然而水泥穩(wěn)定碎石在溫度、濕度變化的作用下容易產(chǎn)生收縮，導(dǎo)致基層裂縫，嚴(yán)重影響路面的使用性能。本文分析了水穩(wěn)碎石基層裂縫成因，并探討了裂縫的防治措施。

水穩(wěn)碎石基層；裂縫；溫縮；干縮

一、水穩(wěn)碎石基層裂縫成因

水泥穩(wěn)定碎石裂縫是水泥穩(wěn)定碎石基層混合料水泥固化以及水分散發(fā)后在表面產(chǎn)生的細(xì)微開裂，然后向深部與橫向擴(kuò)展，最貫通整個(gè)基層。裂縫的寬度約為1cm～3cm，嚴(yán)重可達(dá)4cm～5cm，裂縫的產(chǎn)生一定程度導(dǎo)致上破壞基層的板的整體受力狀態(tài)，如果裂縫進(jìn)一步發(fā)展會(huì)產(chǎn)生發(fā)生反射裂縫，造成路面面層也相應(yīng)產(chǎn)生裂縫或者斷板情況的出現(xiàn)。

（一）溫縮性裂縫

溫縮性裂縫是熱脹冷縮產(chǎn)生的裂縫。萬物都具有熱脹冷縮的性質(zhì)，水泥穩(wěn)定碎石基層屬半剛性體，也不會(huì)例外。水泥無機(jī)結(jié)合料內(nèi)部的不同礦物顆粒組成的固相、液相和氣相體，在溫差作用中必然會(huì)使其產(chǎn)生熱脹冷縮的體積變化，從而引起溫縮性裂縫。

固相礦物不同的脹縮性：碎石原材料礦物（主要為SiO2、AI2O3）組成的熱脹冷縮系數(shù)為810-6/℃，水泥穩(wěn)定碎石生成的新膠結(jié)礦物主要成分為C-S-H凝膠體，熱脹冷縮系數(shù)一般為10～2010-6/℃。由于兩者組成的固相復(fù)合穩(wěn)定材料的礦物具有不同的熱脹冷縮性，在溫度變化時(shí)其脹縮值是不相同的。

液相（水）的熱脹縮性：自由水、毛細(xì)水、結(jié)構(gòu)水、結(jié)晶水存在于混合料內(nèi)部的孔隙中和膠體中，水的熱脹縮系數(shù)為7010-6/℃。當(dāng)溫度升高時(shí)，可以產(chǎn)生相當(dāng)大的擴(kuò)張力使顆粒間距增大而產(chǎn)生膨脹。

氣相的熱脹縮性：混合料毛細(xì)孔、內(nèi)部孔隙充盈著氣體。夏天時(shí)水穩(wěn)層內(nèi)部結(jié)構(gòu)氣體體積受熱充分膨脹，結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒相應(yīng)充滿擴(kuò)張力。冬季時(shí)，原膨脹的氣體體積收縮，顆粒內(nèi)的結(jié)構(gòu)應(yīng)力減小，產(chǎn)生收縮力，體積變小。當(dāng)擴(kuò)張力超過臨界值時(shí)，水穩(wěn)層就會(huì)產(chǎn)生起拱；當(dāng)收縮力超過結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力時(shí)，便產(chǎn)生橫向裂縫。

（二）干縮裂縫

水泥與各種粗細(xì)集料經(jīng)水拌和，碾壓后，由于蒸發(fā)和混合料內(nèi)部發(fā)生水化作用，混合料的水分會(huì)不斷減少。由于水的減少而發(fā)生毛細(xì)管作用、吸附作用、分子間作用、材料礦物晶體或凝膠體間層間水的作用和碳化作用等會(huì)引起半剛性材料產(chǎn)生體積收縮。由于水分的散失而產(chǎn)生的干縮裂縫,發(fā)生在鋪筑瀝青面層之前或之后，主要是橫向裂縫,也有少數(shù)是縱向裂縫。水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫成因較多，下面從施工角度進(jìn)行分析：（1）顆粒級(jí)配不理想，或者級(jí)配盡管在級(jí)配曲線要求范圍之內(nèi)，但細(xì)料較多，容易產(chǎn)生干縮裂縫。水泥用量過大，造成基層剛度過大，容易產(chǎn)生收縮裂縫。當(dāng)混合料中含水量過大時(shí)，由于水分蒸發(fā)，未硬化膠體體積縮小致使路面產(chǎn)生干縮裂縫。（2）壓實(shí)不充分,使基層不夠密實(shí),空隙率大,抵抗干縮溫縮拉應(yīng)力的能力也會(huì)大大降低。（3）碾壓時(shí)混合料中含水量偏大,碾壓后殘留的水分過多,或混合料的含水量不一致,忽干忽濕,造成不同地段或上下層之間干縮溫縮性不同,在外界條件影響下,易產(chǎn)生裂縫。（4）養(yǎng)生期滿后,沒有立即灑透層油保護(hù),使水穩(wěn)基層長(zhǎng)期暴露在外,外界溫度的變化、降雨、交通荷載均會(huì)影響基層的性能.

二、水穩(wěn)碎石基層裂縫預(yù)防

（一）原材料控制

重視原材料的選用以保證有良好的級(jí)配，在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的前提下，降低水泥劑量。

不同品種的水泥干縮性不同，普通硅酸鹽水泥干縮性很小，火山灰質(zhì)硅酸水泥次之，礦渣水泥較大。因此，選用合適的水泥在一定程度上能減少干縮裂縫。

控制細(xì)集料量，細(xì)集料＜0.075mm顆粒的含量盡量小于5%～7%。

控制含水量，要嚴(yán)格按水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計(jì)控制含水量，使其與最佳含水量接近，減少用水量不當(dāng)而人為造成裂縫。在混合料中加入膨脹劑?；旌狭现屑尤肱蛎泟┛梢詼p少水泥穩(wěn)定基層的干縮裂縫，同樣在水泥穩(wěn)定粒料中使用減水劑，減少混合料的含水量，也可以達(dá)到減少干縮裂縫的目的。

添加粉煤灰。在水泥穩(wěn)定碎石混合料中添加粉煤灰（占集料重量的10%～20%），可以延緩混合料凝結(jié)，增加混合料的抗凍能力和改善混合料的形變性能。

（二）攤鋪

混合料在正式攤鋪前,首先要設(shè)置好高程控制標(biāo)樁,并通過典型施工,測(cè)定混合料的攤鋪系數(shù)以及含水量的大小,以指導(dǎo)后期施工。在正式攤鋪施工中要保證足夠的松鋪厚度,避免碾壓成型后因壓實(shí)厚度不夠而在上面補(bǔ)層,后補(bǔ)層與下層結(jié)合比較困難,容易形成上下兩層皮,從而影響結(jié)構(gòu)的整體性。同時(shí),在攤鋪整平過程中應(yīng)設(shè)專人及時(shí)鏟除粗集料和粗集料,補(bǔ)以新拌的均勻混料或補(bǔ)撒拌和均勻的細(xì)混合料,并與粗集料拌和均勻?；旌狭蠎?yīng)在水泥的終凝時(shí)間內(nèi),盡可能早地完成拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等。超過水泥終凝時(shí)間的混合料不得使用。

（三）壓實(shí)

壓實(shí)是保證工程質(zhì)量的重要手段之一。當(dāng)含水量等于或略大于最佳含水量時(shí)就可以開始進(jìn)行碾壓,碾壓按照先輕后重、先邊后中、由內(nèi)到外的原則進(jìn)行。壓路機(jī)的碾壓速度不宜過快,一般為115～214km/h。任何壓路機(jī)不得在已完成的或正在碾壓的路段上“調(diào)頭”或急剎車,以避免破壞基層表面。在炎熱干燥的氣候條件下,水泥穩(wěn)定碎石表層水分蒸發(fā)很快,為保持碾壓過程中混合料表面潮濕,可補(bǔ)灑少量的水。碾壓過程中,如發(fā)生“彈簧”、松散起皮等現(xiàn)象,應(yīng)及時(shí)翻開換以新的水穩(wěn)碎石混合料,使其達(dá)到質(zhì)量要求。

水泥穩(wěn)定碎石混合料是比較松散的材料,即使在最佳含水量的情況下,材料顆粒間缺少粘結(jié)力,在壓實(shí)過程中會(huì)出現(xiàn)材料被推移的問題,所以驅(qū)動(dòng)輪的位置是很重要的,最好是選用全輪驅(qū)動(dòng)的鋼輪壓路機(jī)。

（四）切割

可以采取對(duì)水穩(wěn)基層表面進(jìn)行縮縫切割的辦法，以消除溫縮和干縮裂縫的形成。方法是用切割機(jī)沿道路縱向每隔5m切割一道縮縫，縫寬3mm，縫深5mm～8mm，然后在縫內(nèi)灌以乳化瀝青，采取這種辦法的機(jī)理是，人工提前消除基層所產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，從而使基層的收縮應(yīng)力提前釋放。

（五）養(yǎng)生

混凝土碾壓成型后應(yīng)及時(shí)養(yǎng)生，保持碾壓成型混合料表面的濕潤(rùn)；養(yǎng)護(hù)結(jié)束后應(yīng)及時(shí)鋪筑下封層；加強(qiáng)基層的養(yǎng)護(hù)，使基層的養(yǎng)護(hù)期不少于7d，在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)，一定要保證水穩(wěn)基層表面始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)，切忌或干或濕，從而避免干縮裂縫的產(chǎn)生。

三、水穩(wěn)碎石基層裂縫的治理

對(duì)于基層裂縫，若是縱縫，應(yīng)調(diào)查產(chǎn)生的原因，有可能是路床、下一層、混合料配比、施工工藝等發(fā)生問題，要根據(jù)具體情況進(jìn)行處理。如是上基層出現(xiàn)的裂縫，在噴灑透層瀝青與封層瀝青前，首先要把基層表面清掃干凈，查清裂縫的位置、長(zhǎng)度、縫寬等情況，作上標(biāo)記。縱橫縫按下列要求處理：（1）對(duì)裂縫寬度較大，且順路線方向連續(xù)間距小于5m的基層應(yīng)挖除返工；（2）對(duì)順路線方向連續(xù)間距大于5m的裂縫采用1.5m寬，16mm×16mm玻璃纖維網(wǎng)覆蓋，玻璃網(wǎng)張拉后用直徑6mm長(zhǎng)8cm～10cm的鉚釘固定，鉚釘間距15～30cm，處理好了，經(jīng)監(jiān)理工程師簽證后方可做封層?；蛘卟捎?.5m寬耐高溫土工布，先灑0.8～1.2kg/m2熱瀝青，再粘貼覆蓋?；鶎右坏┦湛s開裂，必須采用上述方法處理，否則，在下面層、中面層瀝青路面施工時(shí)很快會(huì)反射到面層，再次處置將損失更大，因此務(wù)必處理及時(shí)、徹底。

橫縫一般情況可以處理，也可不處理，根據(jù)業(yè)主和監(jiān)理的要求定。如果要處理時(shí)待透封層施工后，面層施工前，用耐高溫土工格柵或防裂貼處理。

結(jié)束語

采用水泥穩(wěn)定碎石基層符合我國(guó)的半剛性路面“強(qiáng)基薄面”的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并且應(yīng)用范圍廣泛。水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫影響路面美觀、消弱整體穩(wěn)定性和平整度，并且由于水分的滲透，降低基層與土基的承載力，從而加劇路面破壞，縮短使用壽命。因此要采取措施做好裂縫的防治工作?？傊獜氐紫雱傂曰鶎恿芽p可能相當(dāng)困難，但從基層材料施工工藝方面多下工夫一定能夠?qū)崿F(xiàn)。

[1]齊洪宇,袁亮.探討水穩(wěn)碎石基層裂縫成因及防治[J].黑龍江科技信息,2012年4期.

[2]王海濤,吳宇,劉義春.某二級(jí)公路水穩(wěn)碎石基層裂縫成因及防治措施淺析[J].路基工程,2012年2期.

TU75

B

1007-6344（2015）04-0145-01