水泥稳定碎石基层施工裂缝的防治对策

陈炼

摘要：水泥稳定碎石基层在现行沥青路面结构中广泛应用，其主要特点在于具有足够的强度和刚度、良好的平整度，能够提供较高的承载力，有利于荷载的分布，同时能够充分就地取材，具有较好经济性。但水泥稳定碎石基层作为一种半刚性基层，存在着干缩和温缩开裂问题，而这种基层开裂反射到沥青面层就会形成反射裂缝病害，进而影响沥青路面使用性能。本文分析了水泥稳定碎石基层施工裂缝的危害及成因，并详细阐述了水泥稳定碎石基层施工裂缝的防治对策。

关键词：水泥稳定碎石基层；施工裂缝；不均匀沉降；水泥；养护

中图分类号： TQ172文献标识码：A

一、裂缝产生的现象及危害

（一）现象

水泥稳定碎石基层是半刚性结构，处理不好易产生裂缝。一般在基层顶面沿横向开裂形成裂缝，裂缝大多为等距，缝宽在0.5-3.5mm之间，缝长不定。较早出现的裂缝是在水稳层养生过程中开始出现，有的是在路面通车后在行车荷载作用下出现。

（二）危害

水泥稳定碎石基层裂缝的危害主要是：

1、养生过程中出现的反射裂缝，在行车荷载、温度荷载及降水的综合作用下，裂缝缝隙处向下渗透自由水，降低水稳基层承载能力。

2、路面通车后在车辆荷载反复作用下使基层原有细微裂缝逐渐发展扩大，使面层出现与基层相同的、有规则的反射裂缝。这两种病害均导致路表水通过裂缝进入路面结构，基层的细集料形成泥浆被行车荷载挤出路面。水泥混凝土路面因反射裂缝开裂、起拱、碎板；沥青混凝土中粘附在碎石表面的沥青剥离，路面出现坑洞、碎裂、松散。路面结构强度、承载能力降低，最终造成影响道路使用寿命。[1]

二、水泥稳定碎石产生裂缝的原因

（一）干缩裂缝

水泥稳定碎石在经过施工操作成型后再空气中逐渐硬化，随着混合料中水分的减少，体积收缩，每隔一段距离产生均匀的干缩裂缝。应从水泥稳定碎石组成要素分析原因，水泥在混合料凝结硬化过程中产生水化热，消耗大量的水分。水泥含量越高，发生水化热过程消耗的水分越多。另一方面，碎石集料表面也要吸附水，集料中的细料含量越多，表面吸附的水分就越多，再者，基层施工过程中，含水量越大，蒸发散失的水分就越多，因此就越易产生干缩裂缝。

（二）温缩裂缝

水泥稳定碎石混合料中含有不大于6%的水泥剂量，在凝结硬化过程中会产生较多的热量，所以具有热胀冷缩的性质，在混合料硬化初期，水泥水化放出较多的热量，由于散热较慢，因此其内部温度较高，导致内部体积膨胀。如果作业环境气温下降，外部冷却收缩，发生热胀冷缩效应，内胀外缩相互制约，产生应力超过其极限抗弯强度，会导致产生温度裂缝，其分布多数是横向。

（三）纵缝

施工过程中由于局部土基压实度或基层压实度没有满足规范、设计要求，从而引发水泥稳定碎石基层出现早期纵缝。道路基层7d养护期满后，管理不到位，土基出现沉降会导致基层出现反射纵缝；如果水泥稳定碎石基层大于22cm时，采用分层摊铺、碾压作业，第一层摊铺碾压成型时，其厚度较薄，一般在15cm左右，尽管养护期满，但其承载能力较低，也会产生纵向裂缝。

（四）网状裂缝

水泥稳定碎石基层出现网状裂缝，它是由于在外力作用下，局部弯沉太大，使结构产生破坏的一种破坏性较大的裂缝，如遇雨季，下雨积水渗入，在外力作用下引起翻浆。初期时仅为网状细裂纹，在外力不断作用和裂缝处水分的蒸发，使基层呈塌陷状。网状裂纹不断扩散变大，发展成为发散型裂缝。网状裂缝也叫“龟裂”。

（五）路基不均匀沉降产生裂缝

路基作为基层的下承层结构，必须做到压实度满足规范设计要求，做到防护管理到位，避免雨水侵入，反之，在重车的作用下基层产生反射裂缝，呈纵向裂缝，有时显弧状分布，且表面形成一定的高度差。

三、水泥稳定碎石基层施工裂缝的防治对策

（一）减少路基不均匀沉降

目前公路路基大多数采用了较高的压实标准，材料的塑指和 CBR 值都有较严格的要求，但由于公路水文地质情况复杂多变，不同路段的路基干湿状态不尽相同，施工条件、施工情况千差万别，不可避免存在工后沉降，水泥稳定碎石基层的刚度同土基的刚度相差悬殊，层底很小的弯拉变形即可导致基层的开裂，因此减少路基工后不均匀沉降有利于预防水泥稳定碎石基层裂缝发生。对于减少路基工后不均匀沉降，一般可采用如下技术措施：

1、选择砂砾等透水性材料作为路基填料，以加快完成路基工后沉降；

2、成型路基铺筑基层之前至少有半年的沉降稳定期，对于高填路基尤其应确保沉降稳定期；

3、对于工期紧的路基项目可采用强夯、冲击碾压或超载预压处理，以加快路基不均匀沉降；

4、尽可能减少路基填料波动，严格控制施工质量，要加强对松铺厚度和碾压遍数的控制，要选择吨位足够、性能优良的压实设备，保证压实均匀性；

5、加强路基排水设计和施工，严格控制上路床的塑指，以保证路基的水稳定性。

（二）加强施工控制

1、材料特性及级配控制

材料特性及级配控制方面一般可采用如下技术措施：

（1）在减少含泥量的同时，限制细料、粉料用量，0.075mm 以下颗粒含量不大于5%，宜接近于 0；

（2）采用骨架密实结构矿料级配，研究和实践表明，骨架密实型级配可以有效降低干缩系数和温缩系数；

（3）水泥稳定碎石混合料中掺加部分粉煤灰代替等量水泥，有利于提高90d 强度，降低干缩系数和温缩系数，提高抗裂性能；

（4）水泥稳定碎石混合料设计时限制干缩应变。

2、水泥剂量控制

水泥稳定碎石基层的强度主要来源于两个方面：一是集料的内摩阻力，二是水泥的胶结作用。因此，水泥剂量对于水泥稳定碎石基层的强度有着直接的影响， 同等条件下增加水泥剂量有利于提高基层强度，但随着水泥剂量增加，水泥稳定碎石基层收缩也随之增加，产生裂缝的机率也增加。不同性质的集料混合料达到相同的强度需要不同的水泥剂量。一般来讲，水泥剂量在4%以下时，水泥稳定碎石基层的抗冲刷能力会急剧下降，但是水泥剂量大于 6%是危险的，水泥稳定碎石基层容易产生裂缝。

实践表明，减少水泥剂量的波动、在满足设计强度要求下限制水泥剂量有利于减少水泥稳定碎石基层裂缝的产生。

3、碾压含水量控制

传统的观点认为，基层的表面越光滑越好，事实并非如此。太光滑的基层表面，会使层间的粘结力变差，容易形成滑动面，同时基层的表面光滑必然要增加细料含量和碾压时含水量，在高温季节施工，通常会在表面洒水，造成碾压时含水量过高，压路机在振动碾压时，水泥浆会上浮至表面，在水分蒸发和水泥水化时，基层容易产生干缩裂缝和收缩裂缝。 因此，在基层施工时，应严格控制施工碾压时含水量，混合料的含水量不宜超过最佳含水量，尤其在空气湿度大的项目地区，混合料的含水量挥发缓慢。

4、施工工艺控制

施工工艺控制的好坏关系到水泥稳定碎石基层质量的好坏，也就影响到基层是否容易产生裂缝。由于摊铺机布料器的设计缺陷，摊铺时中央部分的混合料容易离析，形成离析带，这些离析带是基层整体中的薄弱带，在行车荷载的作用下容易在表面造成弯拉应力集中，进而形成纵向裂缝，这说明施工工艺的不完善、控制不到位也是造成水泥稳定碎石基层裂缝的重要原因，为此应加强施工工艺控制：

（1）采用计量精度高、产量 400t／h 以上拌和设备，合理设置工作参数，水泥稳定碎石混合料的拌和时间要根据机械性能准确掌握，并确保拌和均匀；

（2）采用性能优良的摊铺机、压路机，确保机械设备技术性能完好，配料、拌和、运输、摊铺作业有序配合；

（3）加强施工过程的控制和施工组织管理，尽量减少或避免混合料的离析。

5、养护控制

由于高温季节容易保证施工强度，水泥稳定碎石基层一般选择在高温季节铺筑，但高温气候也容易造成基层干缩开裂，因此应加强水泥稳定碎石基层的养生。 基层碾压完毕，应及时采用塑料薄膜或土工布覆盖养生，以减少基层内外温差，防止基层材料温度的骤然变化及水分的迅速挥发，养生期间始终保持塑料薄膜或土工布表面湿润，另外通过连续摊铺施工、利用上基层覆盖对下基层进行养生也是保持水分防止基层开裂的有效途径。[2]

参考文献

[1]郑文仿.水泥稳定碎石基层质量通病及预防措施[J].安徽建筑，2010.5.

[2]江明玉.水泥稳定碎石基层的应用[J].山西建筑，2011.7.