水泥穩(wěn)定碎石基層施工裂縫問題分析及控制

文｜廣州誠信公路建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司 鄧陳富

0 引言

水泥穩(wěn)定碎石基層出現(xiàn)裂縫的原因與混合料級配、含水量、水泥劑量、集料或粉料、環(huán)境溫度等有很大關(guān)系，如果施工過程中對粉料的0.075mm 通過率控制又不嚴(yán)格，導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)一段時間過后在收縮應(yīng)力作用下就會產(chǎn)生裂縫。為杜絕出現(xiàn)大面積的裂縫，施工過程中需加強各方面的控制，積極采取預(yù)防措施。

1 工程實例

江羅高速公路監(jiān)理第一合同段所管轄路面四標(biāo)新建段主線24.696km，佛開擴(kuò)建共線段折合雙幅長6.145km，主線設(shè)計行車速度為120km/h，雙向六雙車道。路面結(jié)構(gòu)層自上而下設(shè)計結(jié)構(gòu)形式為：上面層為4.5cm GAC-16C 型SBS 改性瀝青砼，中面層為5.5cm GAC-20C 型SBS 改性瀝青砼，下面層為8cm GAC-25C 型普通瀝青砼，基層采用5%水泥穩(wěn)定碎石36cm（分上下基層施工）；底基層采用4%水泥穩(wěn)定碎石20cm，另加20cm 統(tǒng)料碎石墊層。在此公路路面四標(biāo)水泥穩(wěn)定碎石上基層試驗段出現(xiàn)多條橫向裂縫，需找出原因，進(jìn)行分析、研究，予以控制。

2 裂縫產(chǎn)生的原因分析

2.1 配合比及粉料含量影響

基層混合料配合比的設(shè)計要按骨架密實型來設(shè)計。因在小顆粒填補大顆粒的空隙中，基層混合料碎石能夠遵從級配規(guī)律而在外力作用時，依靠顆粒間的擠壓嵌固形成較強的內(nèi)摩阻力，最終增加基層的穩(wěn)定性及強度。施工前如果不注重骨架密實型的配合比設(shè)計，在施工過程中又不嚴(yán)格控制好混合料0.075mm 篩孔的通過率，將會導(dǎo)致粉料超標(biāo)，引起結(jié)構(gòu)層干縮龜裂。

2.2 混合料干縮裂縫

水泥經(jīng)過拌和壓實后，在水化作用下，其穩(wěn)定碎石材料內(nèi)部的水分不斷減少損失而引發(fā)干縮。在收縮的過程中，其程度與水泥劑量、4.75mm 以上粒徑碎石的含量、混合料中小于0.075mm 的細(xì)顆粒含量及塑性指數(shù)等都有關(guān)。

表1 級配通過率

2.3 水泥水化收縮影響

施工過程中水泥初凝、終凝時間必須要控制好，初凝＞3h，終凝≥6h 且≤10h。因水泥礦物質(zhì)跟水發(fā)生反應(yīng)后會形成各樣不同的水化物，一些會硬化變?yōu)樗嗍羌?，而另一些跟碎石中的礦物質(zhì)發(fā)生一系列的反應(yīng)繼續(xù)硬化。如果初凝和終凝的時間控制得不好，也會有一定的收縮，而出現(xiàn)較常見的細(xì)小裂縫。

2.4 混合料溫縮裂縫

在混合料的組成中，碎石的溫縮影響較小，主要是0.6mm 以下顆粒，特別是0.075以下粉料中的粘性成分對溫縮影響較大。

3 施工過程中預(yù)防與控制措施

3.1 配合比應(yīng)按骨架密實型設(shè)計

江羅項目基層水泥穩(wěn)定碎石的配合比嚴(yán)格按照骨架密實型進(jìn)行設(shè)計，并通過振動成型法進(jìn)行試驗，級配要求見表1。

碎石各項指標(biāo)經(jīng)檢測均符合規(guī)范要求，配合比選用中心試驗室最終批復(fù)配合比，水泥設(shè)計摻量為5%。配合比設(shè)計及現(xiàn)場混合料篩分實測結(jié)果見表2、3。

從試驗可知，要達(dá)到骨架密實結(jié)構(gòu)就需控制4.75mm 篩孔通過率為30%左右，如果0.075mm 的粉料篩孔通過率超過5%就容易引起收縮裂縫。結(jié)構(gòu)層7d 無側(cè)限抗壓強度滿足設(shè)計要求，可進(jìn)一步克服橫向貫穿裂縫的發(fā)展。

3.2 水泥劑量的控制

水泥各項物理及力學(xué)指標(biāo)須滿足規(guī)范及設(shè)計要求，且應(yīng)嚴(yán)格控制水泥劑量，應(yīng)在±0.5%的設(shè)計范圍內(nèi)，從而降低因干縮和溫縮的非荷載裂縫產(chǎn)生。（見表4）

3.3 混合料含水率控制

混合料含水率關(guān)鍵是控制拌和時的含水率，若水量比設(shè)計值大2%，不僅會出現(xiàn)輪跡，還有局部的彈簧，反之板結(jié)性差，壓實度和強度不達(dá)標(biāo)。同時還要考慮運輸過程的損失，應(yīng)在最佳含水率的基礎(chǔ)上提高0.5%～1%出場，到場后應(yīng)控制在最佳含水率的±0.5%左右。不然就會導(dǎo)致瀝青砼面層后期產(chǎn)生反射裂縫，因此施工過程必須嚴(yán)格掌握。

3.4 混合料的攤鋪、碾壓及壓實度控制

混合料攤鋪過程中， 必須要按1m～1.5m/min 的速度勻速行駛，且兩臺攤鋪機(jī)一前一后相距5～10m；并對其平整度及厚度進(jìn)行檢查，以及時補救。另外，要用新料消除攤鋪的“窩料”現(xiàn)象，防止離析產(chǎn)生；如果天氣干燥要及時適當(dāng)灑水，以免水量過小，使其攤鋪均勻，在一定程度上消除裂縫的產(chǎn)生。

碾壓速度方面，要根據(jù)1.5～1.7km/h的初壓、1.7～2km/h 的復(fù)壓、2～2.2km/h 的終壓予以控制。停機(jī)后應(yīng)控制錯開1m距離，邊沿部位兩側(cè)應(yīng)多壓2 遍，且碾壓時重疊1/2 的輪寬。嚴(yán)格控制碾壓時間，上基層混合料從拌和至碾壓成型的時間為2.5h的范圍內(nèi)。碾壓遵循“緊跟慢壓、高頻低幅，先長后短，先慢后快，先停振再停機(jī)，先起步后再起振”的原則進(jìn)行。碾壓完后應(yīng)及時檢測壓實度，檢測結(jié)果應(yīng)達(dá)到規(guī)范的要求（壓實度大于98%），壓實度偏低也是影響水穩(wěn)基層開裂的一個因素。

3.5 養(yǎng)生管理

基層施工后，因混合料強度還未形成，不能抵抗收縮應(yīng)力，必須進(jìn)行土工膜覆蓋養(yǎng)生，要保持混合料內(nèi)部水分不受損失，以免內(nèi)部不均勻收縮而引起開裂。如遇夏天，不能曝曬或干吹，必要時需噴水覆蓋降溫、保濕養(yǎng)生；反之，冬天氣溫太低時，應(yīng)在土工膜表面噴溫水進(jìn)行覆蓋保溫、保濕養(yǎng)護(hù)。

3.6 噴灑乳化瀝青

養(yǎng)生7 天后，組織工作面取芯檢測完整性、彎沉等是否達(dá)標(biāo)，有無裂縫。質(zhì)量驗收通過后，立即噴灑乳化瀝青，形成稀漿封層能起保溫作用。因瀝青砼下面層應(yīng)盡早施工，不能放時間太長，基層晾曬時間若過長，就會蒸發(fā)水分而干裂；如溫差過大，也會產(chǎn)生溫縮裂縫。因而必須盡快鋪筑瀝青砼面層，避免裂縫產(chǎn)生。

表2 配合比實測結(jié)果

表3 施工實測篩分試驗結(jié)果

表4 水泥試驗檢測結(jié)果

4 結(jié)論與建議

（1）影響水泥穩(wěn)定碎石基層開裂的主要因素是：混合料級配偏細(xì)、混合料的含水量過高、水泥劑量偏差過大、集料中粉料的含量過高、攤鋪碾壓不到位、環(huán)境溫度及養(yǎng)生控制不好等問題。在施工過程中應(yīng)加強管理，積極應(yīng)對，以免給瀝青砼路面后期的質(zhì)量留下裂縫隱患。

（2）在出現(xiàn)裂縫后可采取局部鋪設(shè)抗裂貼或玻璃纖維格柵等方法進(jìn)行處理，確?；鶎诱w質(zhì)量。

實踐證明，江羅高速項目對水泥穩(wěn)定碎石基層施工采取嚴(yán)格的控制措施，使結(jié)構(gòu)層在施工過程中常見的干縮、溫縮裂縫得到了有效的控制，取得了良好的效果。