水泥稳定碎石基层裂缝成因与控制措施

杨爱民

摘 要：随着我国经济水平发展的提高，市政、交通道路交通网络在迅猛的发展，对道路质量要求也越来越高。由于水泥、石灰稳定碎石中三氧化硫含量控制较为困难，目前较为常用的基层材料为水泥稳定碎石类。由于工期紧张、施工环境条件限制和施工单位技术管理水平有限等原因，导致路面经常出现开裂、凹陷等质量问题。其原因主要是水稳基层开裂或达不到承载力要求，引起上部沥青路面的质量问题。因此分析水稳基层的裂缝形成原因及预防办法对提高道路整体质量和使用年限具有重要意义。

关键词：水稳基层；裂缝；控制措施

1 水稳层裂缝产生的原因

1.1 温度裂缝

水稳层中含有较大比例的水泥，而水泥遇水会产生水化热。在混合料搅拌初期，水的用量比较少，主要用于拌合均匀即可，并且拌合之后，会马上铺筑到基层上。水泥搅拌过程中产生的水化热来不及散失，在反应的过程中，会产生较多的水化热，使内部气体膨胀，同时水稳层内部与外部产生较大温差，如果温差应力大于结构内部间的粘合力，也会造成裂缝的产生。

1.2 土体承载力不够

在铺筑水稳层之前，先对原始土体进行整平和压实。特别是公路贯穿的线路很长，经常会遇到软土地基，按照规范要求需要对其进行换填等相应处理。但施工单位为了加快施工进度和节约成本，往往不会对其进行有效的处理，而采取简单的压实和晾晒后就铺筑水稳层，造成土体基础承载力不够，在车辆行驶施加荷载的时，会造成土体体积压缩，引起水稳层沉降而导致开裂。

1.3 拌合料水含量过高

为了提高拌合料的和易性，很多施工单位会在搅拌的时候，添加比较多的水。这些水会流入到土体中和拌合物骨料自身裂缝所吸收。在温度较高时，水分会大量蒸发散失，引起土体和骨料自身的体积收缩，引起水稳层的收缩裂缝。

1.4 过路管线处裂缝

在道路施工时，经常会在水稳层中埋设过路管线，如排水管、污水管、煤气管等。管线埋设之前需要在底部布置软土和细砂作为垫层，防止地基不均匀沉降引起管道的断裂。在管道埋设完成后，需要填土或直接填筑水稳层同样的材料来进行包裹。在此过程中，由于管道能承受的压力有限，另外加上管道圆形结构的因素，在填筑的拌合料很难压筑密实，在后期长时间的碾压后，这些部位就会产生沉降引起裂缝。

1.5 不同矿物料的混用

水稳层中主要的承载骨料为碎石，按照比例需要由粗骨料和细骨料混合使用。运输到现场来的骨料多而又来自于不同的场地和区域，产地不一样导致其含水率、密实度、化学物质组成都有较大的差别。将这些不同的骨料混合到一起进行水稳层拌合时，其膨胀系数、吸水能力、抗温差体积变化等都不一样。在夏季发生不一样的膨胀，冬季又产生较大的收缩，特别是当温差变化较快时，局部体积收缩或膨胀差异过大，就会造成该处的裂缝。

1.6 上部荷载较大

道路在设计时，根据道路类别、使用环境、使用年限等条件，已经设定了其能够承载的最大荷载值。在实际使用过程中，很多车辆经常会发生超载的情况，特别是大型的货运车辆，如果其荷载值已经超过了地基基础和水稳层所能承受的最大弯矩值和压力值，就会造成基础的沉降、凹陷而引起开裂。

2 裂缝控制措施

2.1 原材料的控制

2.1.1 水泥选择

（1）品种要求：水稳层是埋设在沥青路面下一层，与土体长期接触，土体中的水会与水泥发生反应，产生水化热，而引起温度裂缝。因此在选择水泥品种时，一定要选择水化热比较小的普通水泥和硅酸鹽水泥等，尽量不要使用火山灰水泥和粉煤灰水泥。（2）终凝时间的要求：为了保证水稳层拌合物在搅拌、运输和铺筑的过程中发生凝结而影响施工，要根据铺筑季节和环境温度进行适当的调整，特别是夏季高温施工的时候，通常需保证终凝时间在10小时左右。（3）超过三个月水泥的复检：公路建设周期通常都比较长，有的甚至需要几年的时间，由于是户外作业，受天气影响较大。特别是在雨季，水泥存放在现场很容易受潮，并且需堆放较长的时间。对于超过三个月以上的水泥，必须对各项指标进行复检，在合格状态下，才允许进行使用。

2.1.2 骨料选择

（1）骨料粒径的控制：骨料的粒径直接影响着水稳层的强度和整体混合料间的裂隙。粒径过大，会造成拌合物难以融合，在内部形成较多的孔隙；粒径过小，其承载力及强度达不到要求。因此在拌合之前，应该对骨料进行过筛，保证最小粒径通常不小于1cm，最大粒径不大于10cm。（2）骨料化学成分要求：由于水泥呈碱性，为了防止混合料结构内部发生反应，骨料中的硫酸盐、氯离子含量等应该符合设计要求，在进场前应该对其酸性含量等做检测。

2.2 基础土层的处理

2.2.1 软弱土层的鉴别：在工程开工之前，进行地质勘察工作，是了解地下土质分布状况的最有效和准确的办法。根据设计图纸要求，进行相应间距和深度孔位的钻探，取出相应土层的样本，进行土工试验后，可以得出其含水率、空隙率、抗剪抗压等各项性能指标，与标致值进行对比后，就可以得出哪些部位有软弱土层。

2.2.2 处理要求：软土地基进行处理，主要是要改善其含水率、密实度、承载力等指标。通常可以选用夯实挤密法、换填法、水泥粉煤灰夯扩法，可以根据实际地址条件来具体选择。处理完成后，要对其承载力指标进行检验，在满足设计要求后，再进行水稳层的铺筑。

2.3 控制水稳层的压实度

2.3.1 一些道路水稳层厚度比较厚，在骨料比较大时，很难压实。因此在施工阶段，不应一次铺筑到位，应该分层碾压。每层完成后，要对其弯沉值进行检验，在符合要求后再进行下一层的施工。

2.3.2 注意各种管线和井道处的压实：在水稳层中铺设的过路管道、雨水井、污水井处，是碾压机压实的死角。在这些部位可以将水泥的含量适当提高一些，骨料粒径相对选择较小的，同时辅助一些小型的压实机械多夯实、碾压几遍，再配合路面的井圈混凝土加固，基本可以保证压实度要求。

2.4 含水率的控制

水稳层拌合过程中，含水率必须严格控制的指标，它对拌合物的压实度和后续温度变化产生较大的影响。含水率过大会导致水分散失后体积迅速的变小，且会与水泥产生较多的水化热，引起内外温差过大；含水率过小则拌合物难以有效结合，密实度不够，容易松散，承载力达不到要求。因此在铺筑之前，应该对含水率指标进行实验来确定。

2.5 施工缝的设置

道路工程通常都绵延数公里甚至上百公里，施工过程中不可能一次完成，因此会产生大量的接头，这些接头部位是各区段应力的集中区，在各种基础沉降、温度效应、外界荷载作用下，很容易发生裂缝。因此按照施工缝的方法来进行处理。可以减少接头处集中应力的产生，设置缝隙可以缓冲温度变化和外界荷载对路面产生的各种体积变形，给予充分的缓冲地带，减少裂缝产生。

2.6 加强养护

从水稳层铺设完成到各种试验、沥青路面的铺设等需要较长的时间。在这期间，混合料中的水分会大量的散失，特别是夏季高温时期，如果得不到有效的补充，就会产生干缩裂缝。因此根据季节和水分散失的大小来做好养护措施：夏季要适当施水保证含水率的需要，冬季的时候可以在路面铺设一些棉絮或草席，来防止温度下降引起结构变化。

3 结束语

道路和桥梁工程是百年大计的重点项目。各参建单位，应该控制好每一个施工环节，特别是对于水稳层的稳定性控制。只有基础有足够的承载力和稳定性，才能保证道路桥梁工程的长久使用，发挥应有的效果。

参考文献

[1]谢建平.浅谈公路软土地基处理[J].机电产品开发与创新，2009（04）.

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