淺析水穩(wěn)碎石基層裂縫的成因及對(duì)策

韓如福

【摘要】水泥穩(wěn)定碎石基層主要是由水泥、碎石、砂和水組成，并按一定比例配制而成的路面結(jié)構(gòu)層承重結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)介于底基層與路面兩層的中間，優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高、水穩(wěn)定性好，正是由于它的這種優(yōu)點(diǎn)，這種高等級(jí)路面的基層才得以推廣，應(yīng)用越來越廣泛。為了使公路路面能夠正常使用，本文結(jié)合原材料、施工、養(yǎng)護(hù)等方面提出了一系列的防治裂縫措施。

【關(guān)鍵詞】水穩(wěn)碎石；裂縫；成因；防治

1、分析裂縫產(chǎn)生的原因

1.1干縮裂縫形成的原因

由于水泥穩(wěn)定碎石在干燥的空氣中會(huì)發(fā)生硬化現(xiàn)象，水泥穩(wěn)定碎石中的水分越少，其體積發(fā)生收縮變形就越嚴(yán)重，水泥穩(wěn)定碎石上會(huì)在一定的間隔處產(chǎn)生比較均勻的干縮裂縫；水泥穩(wěn)定碎石形成干縮裂縫的原因還與其他因素有關(guān)系，如水泥的含量、水的多少和碎石集料等有著千絲萬縷的聯(lián)系；混合料在發(fā)生凝結(jié)硬化時(shí)，水泥和水發(fā)生了水化反應(yīng)，消耗掉了很多水分，這樣水泥含量相對(duì)就高了。總之，水泥的含量是隨著消耗水分的增加而增加。再則，由于碎石集料的表面會(huì)發(fā)生吸附作用，吸附掉一部分水分，這樣集料中的細(xì)料成分就會(huì)相對(duì)應(yīng)的多些，也就是說集料中的細(xì)料成分是隨著表面吸附的水分的增加而增加；在基層施工時(shí)，水泥穩(wěn)定碎石中通過蒸發(fā)而散失的水分是隨著其含水量的增大而增大的，以上就是干縮裂縫形成的原因。

1.2溫縮裂縫形成的原因

水泥的無機(jī)結(jié)合料是由不同的礦物顆粒組成的三相，即固相、液相和氣相。在溫差的作用下，水泥的無機(jī)結(jié)合料內(nèi)部就會(huì)發(fā)生熱脹冷縮的現(xiàn)象，引起體積的變化，從而發(fā)生溫縮性裂縫。

混合料中通常是含有5%左右的水泥，由于混合料中含有的水泥成分，所以水泥穩(wěn)定碎石具有熱脹冷縮的性質(zhì)。當(dāng)混合料硬化時(shí)，水泥發(fā)生水化作用會(huì)釋放出相當(dāng)多的熱量，但由于其內(nèi)部散熱緩慢，其內(nèi)部溫度會(huì)比較高。溫度越高，其內(nèi)部體積膨脹程度就越大，而水泥的外部遇冷發(fā)生收縮，這樣其內(nèi)部不斷的膨脹，外部不斷的收縮，內(nèi)外之間就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)比較大的應(yīng)力。如果其極限抗彎拉強(qiáng)度小于應(yīng)力的大小，就會(huì)出現(xiàn)橫向分布狀的溫縮裂縫。

1.3網(wǎng)狀裂縫形成的原因

網(wǎng)狀裂縫是由于其局部的彎沉太大，再加上外力的作用而產(chǎn)生破壞性結(jié)構(gòu)的裂縫，網(wǎng)狀裂縫即“龜裂”，其裂縫的破壞性一般比較大，且在下雨天容易發(fā)生滲水，在外力作用下容易發(fā)生翻漿。剛開始的網(wǎng)狀裂縫是網(wǎng)狀細(xì)裂紋，裂紋處的基層內(nèi)部的水分由于蒸發(fā)而逐漸減少，時(shí)間一長(zhǎng)，裂紋就會(huì)慢慢的形成發(fā)散狀的裂縫。再加上外力的作用，基層會(huì)逐漸地呈現(xiàn)塌陷狀。

1.4縱縫形成的原因

如果在施工的早期，水泥穩(wěn)定碎石基層有縱縫產(chǎn)生，可能是局部的土基壓實(shí)度不合格；也可能是基層壓實(shí)度不合格；也可能基層七天養(yǎng)護(hù)期過后，對(duì)基層的管理維護(hù)沒有到位，會(huì)有縱縫的形成。

2、裂縫的防治措施

2.1在原材料方面的控制

2.1.1對(duì)水泥劑量的控制

為了確保在水泥穩(wěn)定碎石基層施工中，運(yùn)輸、攤鋪和壓實(shí)的順利進(jìn)行，要對(duì)水泥的終凝時(shí)間進(jìn)行限制，一般的限制時(shí)間為6～10小時(shí)。在夏季施工時(shí)，由于氣溫比較高，基層的表面凝結(jié)硬化速度會(huì)很快，這時(shí)要保證水泥的終凝時(shí)間盡量達(dá)到10小時(shí)。在春秋季施工時(shí)，水分蒸發(fā)比較慢，水泥終凝時(shí)間盡量達(dá)到6小時(shí)。同時(shí)要求水泥標(biāo)號(hào)不要過高，最好在32.5R以下，一般施工采用的是普通硅酸鹽水泥，水泥的劑量要控制在5%左右。因?yàn)榭紤]到水泥劑量太低，混合料的強(qiáng)度就會(huì)達(dá)不到要求；但水泥劑量太高，混合料的收縮系數(shù)就會(huì)增大，裂縫也就會(huì)增加。所以水泥劑量一定要提前試配，在結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，合適后再做確定。

2.1.2對(duì)石料粗細(xì)的控制

石料的粗細(xì)程度將直接影響水泥穩(wěn)定碎石基層的強(qiáng)度和平整度以及是否會(huì)有裂縫的產(chǎn)生。水泥穩(wěn)定碎石中的粒料越粗，其強(qiáng)度就會(huì)越高，穩(wěn)定性也就越好，預(yù)防溫縮和干縮裂縫的能力也隨之變強(qiáng)。但水泥穩(wěn)定碎石的粒料不能過于粗糙，否則粒料間的粘結(jié)力就會(huì)下降，一旦有車輛在路上行駛，表面層就會(huì)很容易跑散，從而使基層的平整度下降，不能滿足整體性的要求。如果粒料過細(xì)，基層的強(qiáng)度就很滿足要求，石粉含量過多，水泥穩(wěn)定碎石的收縮性增大，裂縫就會(huì)增多。

2.2在施工方面的控制

2.2.1對(duì)壓實(shí)度的控制

為了確保施工中的強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求，需要對(duì)水泥穩(wěn)定碎石的混合料壓實(shí)度加以控制。雖然有時(shí)對(duì)面層采取了一系列措施進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，例如使用鋼筋，但基層的壓實(shí)度仍要重視。為了使壓實(shí)度達(dá)到規(guī)范要求，要進(jìn)行一系列的檢查，例如檢查井周圍的混合料的攤鋪厚度是否比正常路段薄一些，水泥含量的增加是否在1%左右等。

2.2.2對(duì)水量的控制

水泥穩(wěn)定碎石基層是由水泥與集料進(jìn)行一系列的水化反應(yīng)，然后凝結(jié)硬化后的產(chǎn)物，對(duì)其含水量的控制是為了確保其壓實(shí)度達(dá)到規(guī)范要求和減少裂縫的產(chǎn)生。由于混合料在運(yùn)輸和碾壓的過程中都有水分的散失，特別是在夏季施工時(shí)，水分蒸發(fā)快，施工過程中水的含量要比最佳含水量多1%左右：含水量過低時(shí)，基層的表層就會(huì)松散，碾壓時(shí)就會(huì)起皮，很難壓實(shí)；含水量過高時(shí)，碾壓時(shí)容易粘輪，表面就會(huì)起拱，等基層成型后水分散失會(huì)更多，形成的裂縫也會(huì)更多，所以施工過程中對(duì)含水量的控制要適宜。

2.3在養(yǎng)護(hù)方面的控制

由于水泥的水化反應(yīng)會(huì)消耗掉比較多的水，而水分的散失會(huì)影響到水泥的正常反應(yīng)，從而影響水泥凝結(jié)硬化后的強(qiáng)度的大小，所以水泥穩(wěn)定碎石的基層在碾壓成型后要及時(shí)覆蓋并其上面均勻的灑水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。特別是在夏季，氣溫比較高，基層表面的水分蒸發(fā)很快，若不及時(shí)的養(yǎng)護(hù)，就會(huì)很出現(xiàn)一些均勻的裂紋。養(yǎng)護(hù)的方法有很多，例如在夏季，可以用一些比較厚的草袋或遮光性比較好的塑料薄膜蓋在基層的表面，確?；鶎記]有暴露在外，可以減少基層水分的散失；在冬季，天氣比較冷，容易上凍結(jié)冰，就要采取一些防凍措施。因?yàn)榛旌狭系膹?qiáng)度還沒有形成，其自由水在溫度0℃以下時(shí)會(huì)結(jié)冰，體積就會(huì)發(fā)生膨脹，進(jìn)而使基層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，滿足不了強(qiáng)度要求。

3、結(jié)束語(yǔ)

除了在養(yǎng)護(hù)方面控制外，從基層攤鋪碾壓成型開始，到噴灑透層油鋪筑瀝青面層的期間的管理養(yǎng)護(hù)工作也是很重要的。隨著越來越多的各種工程管線進(jìn)場(chǎng)施工，道路的施工作業(yè)面會(huì)變小。尤其是第一層成型之后，若管理人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的管理維護(hù)不周到或不及時(shí)，有的工程管線、構(gòu)件堆放在基層上，就會(huì)使基層受到一定程度或難以想象的破壞，要采取禁止堆放重物、嚴(yán)禁車輛在基層上行駛等措施。當(dāng)?shù)诙拥酿B(yǎng)護(hù)期過后，允許部分的施工車輛行駛。期間，工程管線的施工要和道路施工互相配合。

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