淺談水泥穩(wěn)定碎石基層施工控制及裂縫預(yù)防

胡軍

【摘 要】水泥穩(wěn)定碎石基層具有成型快、強度高、水穩(wěn)定性好、抗疲勞能力強等優(yōu)點，為目前許多高等級公路基層所采用，其施工工藝逐步走向成熟。但是在水穩(wěn)基層的養(yǎng)護期，甚至后期路面交工驗收后仍會出現(xiàn)縱、橫向裂縫，造成路面病害。本文從原材料選擇、混合料組成設(shè)計、施工工藝等角度分析水穩(wěn)基層的質(zhì)量控制要點，并對如何預(yù)防裂縫的產(chǎn)生進行闡述。

【關(guān)鍵詞】水泥穩(wěn)定碎石；基層；施工控制；裂縫；預(yù)防

水泥穩(wěn)定碎石作為高等級路面基層和底基層應(yīng)用較為廣泛，為了減少水穩(wěn)基層干縮和溫縮裂縫，克服路面水損害，必須對水泥穩(wěn)定碎石基層從以下幾個方面進行控制。

1 水泥穩(wěn)定碎石基層的特性

1）強度高：在基層混合料水泥劑量下不超過6%的情況下，強度能達到6MPa以上。

2）水穩(wěn)定性好：這種結(jié)構(gòu)一旦水化成型，便不怕水長期侵蝕。它具有水泥砼的一些性質(zhì)。

3）易操作：基層混合料易產(chǎn)生，拌和容易。水泥劑量、含水量在級配一定的情況下，易控制，根據(jù)監(jiān)測情況隨時可以調(diào)整。

4）抗疲勞能力強：因為強度高，比其他結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定、持久。

5）遠期成本低：使用壽命長，相應(yīng)減少了建設(shè)成本。

2 原材料

2.1 水泥

水泥穩(wěn)定碎石混合料宜采用強度等級不低于32.5級的水泥，3d膠砂強度應(yīng)大于8MPa。受潮、變質(zhì)的水泥不得使用，水泥各齡期強度、安定性等應(yīng)符合規(guī)定；水泥初凝時間應(yīng)大于3h，終凝時間不小于6h。避免因水泥標號過低使得用量偏多而產(chǎn)生較多的反射裂縫。

2.2 碎石

1）碎石的最大粒徑不超過31.5mm，宜按粒徑9.5～31.5、4.75～9.5、2.36～4.75和0～2.36mm 4種規(guī)格備料。采用4種規(guī)格備料，尤其是將0～2.36mm集料區(qū)分開，對合成級配0.075mm篩孔通過率的控制具有重要作用。

2）碎石壓碎值應(yīng)不大于28%，粗集料針片狀含量（1：5）應(yīng)不大于18%，碎石中小于0.6mm的顆粒必須做液限和塑性指數(shù)試驗，要求液限小于28%，塑性指數(shù)小于9。

3 混合料組成設(shè)計

1）取工地實際使用的集料，分別進行水洗篩分，按顆粒組成進行計算，確定各種集料的組成比例。為保證配制出的混合料具有較好的抗裂性能以及施工時減少離析的產(chǎn)生，建議配合比設(shè)計時級配曲線按正“S”形調(diào)整。4.75mm以上篩孔通過率宜處于級配范圍中值與上限之間，2.36mm以下篩孔通過率處于級配范圍中值與下限之間，0.075mm篩孔通過率宜不超過3%，2.36mm篩孔通過率宜不低于20%，4.75mm篩孔通過率宜不低于32%。

2）為減少基層裂縫，必須做到三個限制：在滿足設(shè)計強度的基礎(chǔ)上限制水泥用量；在減少含泥量的同時，限制細集料、粉粒用量；根據(jù)施工時氣候條件限制含水量。具體要求泥劑量宜不大于4.5%（建議用高強度水泥，可減少水泥用量）。集料級配中0.075mm以下顆粒含量不大于3%，含水量宜不超過最佳含水量的1%。

3）水泥穩(wěn)定碎石7d浸水無側(cè)限抗壓強度代表值應(yīng)滿足基層3.5～4.0MPa，底基層為2.5～3.0MPa，這樣既保證足夠的強度，也避免因強度過高產(chǎn)生較多反射裂縫?；鶎优c底基層強度差異小，有利于減少接觸界面上的剪應(yīng)力。

4 混合料的拌和

在水泥穩(wěn)定碎石混合料拌和過程中，均勻性是影響水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)強度的關(guān)鍵因素?；鶎铀喾€(wěn)定碎石必須采用集中廠拌混合料，混合料的拌制可從以下方面控制：

4.1 廠拌設(shè)備的選擇

拌和設(shè)備的性能決定了混合料的配料精度和均勻性，應(yīng)選用帶有電子計量裝置的高性能穩(wěn)定土拌和機，以保證混合料的級配符合配合比要求，保證拌和料的穩(wěn)定性。

4.2 水泥劑量控制

水泥的用量對水泥穩(wěn)定層質(zhì)量起著關(guān)鍵作用，劑量太小，不能確保水泥穩(wěn)定碎石施工質(zhì)量，而劑量太大，既不經(jīng)濟，還會使基層的裂縫增多、增寬，從而引起面層相對應(yīng)的反射裂縫。考慮施工時各種損耗，工地實際采用的水泥劑量應(yīng)比室內(nèi)試驗確定的劑量增加0～0.5%，以確保水泥穩(wěn)定基層的質(zhì)量，但應(yīng)控制不超過6%，以減少混合料的收縮性。

4.3 含水量控制

根據(jù)路面基層施工技術(shù)規(guī)范及國內(nèi)外施工經(jīng)驗，一般情況下拌和含水量應(yīng)比最佳含水量略高0.5%～1%，若氣溫較高或距離較長時應(yīng)高1%～2%，以彌補混合料運輸、攤鋪和碾壓過程中水分的損失。含水量過大，既會出現(xiàn)“彈軟”、“波浪”等現(xiàn)象，影響混合料可能達到的密度和強度，也會增加混合料的干縮性，使結(jié)構(gòu)層容易產(chǎn)生干縮裂縫；含水量過小，混合料易松散，不容易碾壓成型，也會影響混合料的密度和強度。施工過程中要根據(jù)氣溫情況及運輸距離及時調(diào)整含水量的大小，根據(jù)規(guī)范、經(jīng)驗及現(xiàn)場攤鋪碾壓的效果確定。

5 混合料的運輸和攤鋪

長距離運輸，混合料含水量容易損失，產(chǎn)生離析，造成攤鋪碾壓后，基層局部平整度差。應(yīng)通過試驗，采取措施，及時攤鋪。在水泥的終凝時間內(nèi)，完成運輸、攤鋪、碾壓、整平等工序。

5.1 攤鋪現(xiàn)場的準備工作

1）攤鋪前必須清除墊層上的浮土、雜物清理干凈，以免產(chǎn)生松散、起皮現(xiàn)象。開始攤鋪時，要在墊層上灑水使其表面濕潤。

2）準確施工放樣。在全線路面施工前，要對全線的導(dǎo)線點、水準點進行復(fù)測。為了避免由于基準鋼絲繩的垂度影響攤鋪的平整度，其鋼立柱縱向間距不宜過大，直線宜為10m，曲線宜為5m，并用緊繩拉緊。

3）由于水泥穩(wěn)定碎石受攤鋪時間的限制，在攤鋪前必須認真檢查攤鋪及碾壓設(shè)備，確保其完好狀態(tài)，以免由于機械故障造成中途停機，造成不必要的經(jīng)濟損失，同時要加強攤鋪現(xiàn)場與拌和廠之間的聯(lián)系，以應(yīng)付緊急情況。

4）攤鋪設(shè)備的選型。公路的基層宜采用攤鋪機攤鋪混合料。應(yīng)選擇攤鋪性能好的全自動找平攤鋪機，盡可能整幅一次攤鋪，可很好地控制攤鋪厚度和表面平整度。攤鋪機的攤鋪效果必須滿足攤鋪料不離析、級配良好、穩(wěn)定、平整度、橫坡度均符合規(guī)范要求。

5.2 混合料的攤鋪

拌和好的成品料運至現(xiàn)場應(yīng)及時按確定的松鋪厚度均勻、勻速的攤鋪，攤鋪過程中盡可能少收料斗。為確保攤鋪機行走方向的準確性，可在路槽或底基層上灑白灰線，以控制攤鋪機行走方向，攤鋪機要保持適當(dāng)?shù)乃俣染鶆蛐旭?，不宜間斷，以避免出現(xiàn)“波浪”和減少施工縫，在攤鋪機后面設(shè)專人消除局部細集料離析現(xiàn)象。用點補的方法摻撒新混合料或鏟除局部粗集料搭窩之處，用新拌混合料填補。

6 混合料的壓實

用振動壓路機配合重型輪胎壓路機緊跟混合料的攤鋪機面進行碾壓。開始用振動壓路機不掛振動進行碾壓1～2遍，然后掛振碾壓。直線段由兩側(cè)路邊向路中心或自橫坡度低的一側(cè)向高的一側(cè)碾壓，碾壓范圍應(yīng)較基層邊緣寬出10cm，碾壓時重疊1/2輪寬，碾壓速度1.5～1.7km/h。重型壓路機，碾壓速度2.0～2.5km/h。碾壓順序同前，碾壓至要求的壓實度為止。碾壓過程中如氣溫高或大風(fēng)天氣，基層表面易風(fēng)干，可利用輪胎壓路機自動噴水裝置邊噴水邊碾壓。在操作中應(yīng)做到三快，即快運輸、快攤鋪、快碾壓，以確保從向拌和機內(nèi)加水拌和到碾壓終了延遲時間不超過兩小時。

7 養(yǎng)生

碾壓完成并經(jīng)壓實度檢測合格后，應(yīng)立即開始養(yǎng)生，養(yǎng)生期不宜少于7d，并應(yīng)封閉交通，除灑水車輛外，嚴禁其他車輛能行，保溫養(yǎng)生至下一層施工前。合理的養(yǎng)生既是保證水泥穩(wěn)定碎石強度的需要，又是減少和避免干縮裂縫的措施。新鋪水泥穩(wěn)定碎石基層隨著混合料水分的減少產(chǎn)生干縮應(yīng)力，水分減少的越快，產(chǎn)生的干縮應(yīng)力越大。所以，充分的濕度及保養(yǎng)措施對基層強度增長及減少裂縫十分重要。

8 質(zhì)量檢查及驗收

8.1 壓實度

1）干密度用灌砂法檢查，最好使用直徑20cm的灌砂筒，試坑挖深應(yīng)為鋪層的全厚，使檢測結(jié)果代表該層平均干密度。從試抗中取出全部混合料試樣在工地現(xiàn)場用液化氣爐炒干法測定含水量，并對壓實度不合格點能及時碾壓?；鶎幽雺航Y(jié)束便立即挖坑試驗。監(jiān)理抽檢應(yīng)于施工單位自檢同時進行。如果不及時檢查，由于水泥穩(wěn)定碎石早期強度發(fā)展較快，達一定強度后，挖洞取樣工作將非常困難。

2）施工過程中的質(zhì)量檢查標準應(yīng)是每個檢查點的壓實度不小于98%，對壓實度不合格的檢查點應(yīng)及時處理，直至合格為止，只有在交工驗收時才允許用數(shù)理統(tǒng)計算術(shù)平均值的下置限進行檢驗與評定。

8.2 厚度

1）采用挖坑法測量路面厚度，即用灌砂法進行壓實度檢查的同時，測量試坑的深度即該層路面厚度。如果想得到基層的總厚度時，挖坑法比較困難。較理想的檢查方法是定點高程測量及算出路面厚度。

2）路面厚度的檢查標準和質(zhì)量評定方法，施工過程中和交工驗收兩個階段相同，均采用數(shù)理統(tǒng)計算術(shù)平均值的下置信界限計算出厚度的代表值。

8.3 水泥劑量標準曲線

現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，水泥質(zhì)量與干燥集料質(zhì)量之比的百分數(shù)稱為水泥穩(wěn)定碎石混合料的水泥劑量，施工中均采用EDTA滴定法測定。制備標準曲線時應(yīng)配制五組不同水泥劑量的混合料，其中間為設(shè)計劑量，集料均為設(shè)計確定的級配，混合料用最佳含水量。

9 裂縫的防治

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)部水份不斷減少及溫度變化產(chǎn)生較大的收縮是水泥穩(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，改善及加強養(yǎng)護等措施可以防止該裂縫的產(chǎn)生。

1）為減少基層裂縫，必須做到3個限制：在滿足設(shè)計強度的基礎(chǔ)上限制水泥用量；在減少含泥量的同時，限制細集料、粉料用量；根據(jù)施工氣候限制含水量。具體要求：水泥劑量不宜大于5.5%，集料級配中0.075mm以下顆料含量不宜大于5%，成型含水量不宜超過最佳含水量的1%。

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

3）要科學(xué)安排施工，盡量減少橫縫，一般在每天收工時設(shè)置，并盡量與橋頭搭板尾端吻合。

4）兩層分階段施工的選擇：當(dāng)基層分為兩層施工時，可能選擇的攤鋪方式有兩種：一是，第一層攤鋪后覆蓋養(yǎng)生7d即進行第二層攤鋪；二是，在第一層攤鋪后立即進行第二層攤鋪。一般大多數(shù)工程選擇兩層連攤的方案，這樣既保證了攤鋪質(zhì)量，有利于層間結(jié)合，又確保了養(yǎng)護質(zhì)量和工程進度。當(dāng)選擇兩層連續(xù)攤鋪時，應(yīng)在攤鋪好第一層后，立即進行壓實度檢測，檢測合格后立即攤鋪第二層，保證第二層的施工從拌和到碾壓結(jié)束的時間控制在水泥的初凝時間以內(nèi)。這就要求一是，要控制好第一層攤鋪段的長度，不宜過長（宜控制在150m左右），即調(diào)頭攤鋪第二層；二是，要選擇緩凝性水泥。

5）對于水穩(wěn)基層表面出現(xiàn)的早期裂縫，首先應(yīng)將裂縫較大的進行切縫處理，填灌瀝青膠，對于較小的裂縫，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。

6）對于路面成層出現(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，防止病害進一步擴展。

7）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)早期強度形成，降低早期強度，控制縮裂。這種方法還有待于在實踐中驗證。

8）目前大量路基路面工程對進度要求比較急切，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行系統(tǒng)檢查和處理，這樣才能確保面層的完整美觀。

9）要高度重視水泥穩(wěn)定碎石基層的養(yǎng)生工作。養(yǎng)生期內(nèi)嚴禁基層暴露、暴曬，禁止車輛通行，始終保持基層表面潮濕。同時應(yīng)認真觀察裂縫產(chǎn)生情況，做好記錄和標記。

10 結(jié)束語

水泥穩(wěn)定碎石的施工質(zhì)量與原材料、配合比設(shè)計、施工工藝、環(huán)境溫度及養(yǎng)護等多方面的因素有關(guān)。只有精心組織，加強過程控制，嚴格執(zhí)行工藝流程和技術(shù)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，才能充分保證水穩(wěn)基層的施工質(zhì)量，發(fā)揮其強度高、水穩(wěn)定性好、板體成型快等優(yōu)勢；在實踐過程中，應(yīng)有針對性的采取預(yù)防和處治措施，控制裂縫的產(chǎn)生及擴展，從而提高瀝青路面的強度和耐久性。

【參考文獻】

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[責(zé)任編輯：侯天宇]