淺談水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的成因及防治對策

袁力均

（江蘇金堰交通工程有限公司，江蘇 泰州225500）

水泥穩(wěn)定碎石是瀝青混凝土路面的常見基層材料，隨著瀝青混凝土的路面的不斷發(fā)展，水泥穩(wěn)定碎石基層的應(yīng)用經(jīng)驗也越來越豐富。但是，水泥穩(wěn)定碎石屬半剛性基層結(jié)構(gòu)，半剛性基層材料的主要缺點(diǎn)是抗裂性能差，在溫度變化和水分蒸發(fā)等因素的影響下容易產(chǎn)生裂縫，影響水泥穩(wěn)定碎石基層的整體性，降低其強(qiáng)度和剛度，在鋪筑瀝青混凝土面層后基層裂縫發(fā)展形成反射裂縫，最終影響路面壽命。因此，探討水泥穩(wěn)定碎石基層的裂縫成因有助于了解和防治水泥穩(wěn)定碎石基層路面產(chǎn)生裂縫。本文分析裂縫產(chǎn)生的原因，并結(jié)合工程管理經(jīng)歷，提出處治方案，以期指導(dǎo)施工。

1 影響水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的主要因素

對于水泥穩(wěn)定碎石半剛性基層，裂縫往往不是由交通荷載作用引起的。水泥穩(wěn)定碎石基層由于水分蒸發(fā)及溫度變化的影響，很容易產(chǎn)生裂紋，在承受荷載之前，就已經(jīng)存在大量的微細(xì)裂紋和孔洞。因此，實際上它是在帶有裂紋的狀態(tài)下承受交通荷載作用的，基層的溫縮是引起裂縫的內(nèi)因。干縮和溫縮影響因素較多，主要有水泥劑量及收縮性大小、集料及集料中0.075mm以下的含量、塑性指數(shù)、水泥穩(wěn)定碎石基層碾壓時混和料含水量偏大、養(yǎng)護(hù)不及時及養(yǎng)護(hù)結(jié)束后未及時鋪裝封層等。

1.1 干縮因素

水泥、碎石和水經(jīng)拌和、壓實后，由于蒸發(fā)和混和料內(nèi)部發(fā)生水化作用，混和料的水分不斷地減少。由于水分的減少，材料礦物晶體或膠凝體間層間水的作用和碳化收縮作用等會引起半剛性材料產(chǎn)生體積收縮。

水泥穩(wěn)定碎石的干縮應(yīng)變，一般隨水泥劑量的增加而減少，并達(dá)到一個最小值，然后隨水泥劑量增加而增加，據(jù)相關(guān)資料試驗表明，在水泥劑量5%時混合料的最大干縮應(yīng)變和平均干縮系數(shù)都達(dá)到最小值，具有較強(qiáng)的抗干縮能力，然后隨水泥劑量的增加，干縮值也開始增加。據(jù)統(tǒng)計，水泥劑量增加一倍，半剛性基層的橫縫可增加20倍。這說明水泥劑量是影響干縮的主要因素。

混合料含水量也是縮縫形成的關(guān)鍵因素，含水量太大，水分蒸發(fā)產(chǎn)生干縮裂縫是必然的，含水量太小，攤鋪時易發(fā)生粒料離散，成型過程中水泥水化反應(yīng)供水不足，難以形成整體強(qiáng)度。現(xiàn)場的做法是：壓路機(jī)初壓有稍許粘輪，復(fù)壓輪面光潔，這時的含水量應(yīng)是比較適中的，當(dāng)然如果運(yùn)輸距離較長或氣溫過高時的攤鋪應(yīng)另當(dāng)別論。

1.2 溫度收縮因素

半剛性基層的溫度收縮與干燥收縮一般同時發(fā)生。影響水泥穩(wěn)定碎石溫縮裂縫的主要因素有含水量、集料及礦物成分和環(huán)境溫度等?；旌狭系臏乜s系數(shù)隨含水量、水泥劑量、塑性細(xì)粒土含量的增加而增加。水泥劑量盡管是影響半剛性基層材料溫縮特性的一個因素，但是水泥劑量在一定范圍內(nèi)變化時，對半剛性材料的溫縮性的影響不是很大。據(jù)有關(guān)資料表明，水泥劑量在5%～7%的范圍內(nèi)變化時半剛性基層材料溫縮系數(shù)的變化不超過5%，國內(nèi)外研究表明，半剛性基層材料脹縮系數(shù)主要取決于基層材料的集料，特別集中在0.075mm以下的含量，說明集料質(zhì)量是影響溫度收縮的主要因素。

1.3 其它因素

1）路基局部軟基處理不徹底，彎沉檢測不符合設(shè)計要求。由于局部彎沉太大，水穩(wěn)基層板塊碎裂，出現(xiàn)下雨或滲水后，在外加劑作用下引起翻漿，裂縫處的水份蒸發(fā)后，形成網(wǎng)狀發(fā)散型裂縫。

2）在結(jié)構(gòu)物臺背附近，除了橋頭臺背在短期內(nèi)回填的因素外，也有結(jié)構(gòu)物沉降和路基沉降的關(guān)系，由于填土高度不一樣，導(dǎo)致路基沉降快慢不一樣，最后在路面瀝青砼表面出現(xiàn)反射裂縫。

3）在結(jié)構(gòu)物附近，水泥穩(wěn)定碎石基層施工時，存在接茬處理不徹底、機(jī)械攤鋪不方便改用人工補(bǔ)料的情況，人工處理時難免會發(fā)生集料離析和延續(xù)時間的問題，從而產(chǎn)生裂縫，這些裂縫雖然在早期發(fā)生，但由于水穩(wěn)混合料運(yùn)輸?shù)葐栴}不易被發(fā)現(xiàn)，最終在后期反射到面層時被發(fā)現(xiàn)。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的防治對策

1）裂縫是水穩(wěn)基層質(zhì)量通病之一，通過有效的控制措施，能得以較好地控制，在泰州市疏港公路全線施工結(jié)束后（2～3個月內(nèi)）未發(fā)現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，與其它擴(kuò)建工程相比，收效顯著。主要的措施是：一是嚴(yán)格控制混合料碾壓前含水量；二是控制原材料中細(xì)集料的質(zhì)量、混合料粉塵含量；三是控制水泥用量。

減少水泥穩(wěn)定碎石裂縫應(yīng)對混合料含水量、粉塵含量、水泥劑量進(jìn)行綜合控制，不能只強(qiáng)調(diào)單一因素，三者之間可以相互彌補(bǔ)，筆者認(rèn)為減少水泥穩(wěn)定碎石基層表面裂縫首先應(yīng)控制含水量，其次是水泥用量，再次是粉塵含量。

2）在水穩(wěn)配比設(shè)計中，采用緩凝普硅水泥，并外摻水泥劑量的15%～20%的粉煤灰等量替代水泥，使粉煤灰總摻量接近于膠凝物匹配比例，以延緩水穩(wěn)早期強(qiáng)度形成，降低早期強(qiáng)度，控制縮裂。這種方法還有待于在實踐中驗證。

3）目前大量路基路面工程對進(jìn)度要求比較急切，但施工中應(yīng)充分考慮路基沉降的合理時間，同時水穩(wěn)基層施工完成后可適當(dāng)安排部分交通量，讓水穩(wěn)基層經(jīng)受雨水、外力的考驗，使裂縫充分表露，在面層攤鋪前對基層裂縫進(jìn)行系統(tǒng)檢查和處理，這樣才能確保面層的完整美觀。

4）如出現(xiàn)大范圍點(diǎn)狀分布，應(yīng)對路基進(jìn)行重新處理，同時對軟基處理結(jié)果進(jìn)行評定總結(jié)，符合要求后方可安排水穩(wěn)基層的攤鋪；如小范圍分布，也應(yīng)局部處理，杜絕產(chǎn)生龜裂的源頭。一般在路基工程交工驗收時，應(yīng)加強(qiáng)彎沉檢測，同時對結(jié)構(gòu)物臺背、溝塘填方、軟基處理地段應(yīng)加大彎沉檢測頻率，單獨(dú)評定。

5）在水泥穩(wěn)定碎石攤鋪前，對高填方段、結(jié)構(gòu)物臺背等特殊地段進(jìn)行堆載預(yù)壓，同時進(jìn)行細(xì)致的沉降觀測，符合要求后方可解除堆載。此外在這些部位的人工攤鋪應(yīng)集中快速處理，確保在水泥緩凝期間碾壓密實。假如工期不允許堆載預(yù)壓處理，將是不可避免出現(xiàn)裂縫的后患。

6）下承層驗收嚴(yán)格規(guī)范要求；水穩(wěn)施工中嚴(yán)格控制水泥用量，施工程序、碾壓時間、養(yǎng)生天數(shù)嚴(yán)格按設(shè)計要求到位。

7）對于水穩(wěn)基層表面出現(xiàn)的早期裂縫，首先應(yīng)將裂縫較大的進(jìn)行切縫處理，填灌瀝青膠，對于較小的裂紋，直接撒布粘層油，鋪設(shè)玻纖格柵，目前這種方法是處理基層裂縫的常用辦法。

8）對于路面面層出現(xiàn)的反射裂縫，除網(wǎng)狀裂縫外，其余均可采用密封膠封填技術(shù)：將密封膠加熱到180℃，灌入裂縫后，由于加熱后黏性降低，密封膠會快速滲透到路面基層和面層中，冷卻后，在常溫和低溫下仍具有較高的彈性和密封性，有效地阻止了水分的滲入，防止病害進(jìn)一步擴(kuò)展。

3 結(jié)束語

水泥穩(wěn)定碎石基層開裂導(dǎo)致路面出現(xiàn)反射裂縫的現(xiàn)象比較普遍，原因也是多方面的，但因為水分蒸發(fā)和混合料內(nèi)部發(fā)生的水化作用使得混合料內(nèi)部水分不斷減少及溫度變化產(chǎn)生較大的收縮，這是水泥穩(wěn)定碎石基層產(chǎn)生裂縫的主要原因。通過合理選擇原材料及用量，加強(qiáng)施工工藝的過程控制，改善及重視養(yǎng)護(hù)等措施可以防止該裂縫的產(chǎn)生。工后沉降產(chǎn)生的裂縫可采用提高施工技術(shù)含量、并進(jìn)行堆載預(yù)壓，可延緩裂縫出現(xiàn)。

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