水泥稳定碎石基层的抗裂性能探讨

刘峻江，柯韶光

(江西赣粤高速公路股份有限公司，江西 赣粤 330025)

水泥稳定碎石基层的抗裂性能探讨

刘峻江，柯韶光

(江西赣粤高速公路股份有限公司，江西 赣粤 330025)

水泥稳定碎石基层路面的稳定性和抗压性要高于其他路面，稳定坚实的性能是基层路面铺设材料的重要要求。本文主要分析了其病害类型和形成原因，并探讨了其抗裂性能从而提升其质量稳定性，减少裂缝的出现。

水泥稳定碎石；抗裂；分析

水泥稳定碎石基层材料具备较好的强度和稳定性，其变形量较小，在我国高级路面基层施工中得到了广泛的应用，虽然其性能比较优越，但是在实际的应用中，仍出现了较多的裂缝问题。裂缝问题是由于水泥稳定碎石基层长期受到环境温湿度的影响，出现了温度收缩和干燥收缩，因此应当加强对水泥稳定碎石基层的抗裂性能探讨，不断创新提高其实用性能。

1 水泥稳定碎石基层开裂病害类型以及原因分析

1.1 水泥稳定碎石基层开裂病害分类

水泥稳定碎石基层材料具备较好的稳定性，可承受高强度的荷载压力，从而提升了道路的使用年限，减少了道路的开裂以及病害，但是水泥稳定碎石基层开裂病害一旦发生，会对公路路基结构产生严重的影响，使沥青路面层的龟裂速度大幅度增高，从而制约了水泥稳定碎石基层的应用和公路建设的发展。其开裂病害分为六种情况，一是沥青层面和水泥稳定碎石基层均发生裂缝，并且在沥青面出现的裂缝较细，基层面层之间较为松散并且在材料中出现了很多杂质，代表由于裂缝的出现，杂质以及水分均进入到了基层；二是面层和基层的裂缝已经贯通，虽然面层数出现了松散情况但是基层还较为密实；三是面层和基层的裂缝已经贯通，基层和面层均出现了松散情况，但是面层的裂缝相对比较细，需要仔细观察方可发现；四是基层出现了开裂现象，但是面层无明显的开裂出现；五是基层略微带空隙但是缝隙较为细，面层无损害；六是基层全部开裂并且其缝隙较为宽大，面层较为良好。

1.2 水泥稳定碎石基层开裂病害原因

(1)依据水泥稳定碎石基层开裂的种类发现，大部分由于基层开裂后收到行车荷载压力的作用下，再加上由于温度和干燥收缩而导致沥青面层出现了反射裂缝。因此想要减少水泥稳定碎石基层路面需要减少基层的裂缝，一是要保证其荷载压力可满足行车的需求，要求从设计上保证结构的合理性，且厚度要符合日常需求。二是要控制温度收缩产生的开裂病害，在设计施工时考虑此因素的影响，并作出合理的措施予以预防。

(2)水泥稳定碎石基层开裂除了路面的整体承载结构强度不够优良或者沥青路面本身质量问题之外，还与裂缝有关，在裂缝处的弯沉值大于没有裂缝的弯沉值，因此在裂缝处时路面需要承受更多的应变压力，再加上长期的荷载作用以及温度变化影响，裂缝会不断的向周边扩展逐步形成龟裂和网裂等，因此要改善裂缝处的传荷能力。

(3)水泥稳定碎石基层的结构相对密实和较粗时，其弯沉值较小，可良好减轻其开裂，稳定承受荷载应力，因此应当增强骨料之间的密实程度，增大材料的抗拉强度，从而使其具备较好的嵌挤力稳定路面的质量。另外拉筋长度也对水泥碎石的基层机构产生重要影响，其对比关系如表1所示。

表1 水泥碎石的基层结构对比关系

(4)此外，影响其开裂的原因还有施工中的项目管理工作，若质量监督和管理不到位，会影响其拌匀程度，还可能会导致路基平整度、压实路不够，从而出现薄弱部位产生开裂。

2 水泥稳定碎石基层的抗裂性能分析

2.1 水泥稳定碎石基层温度收缩

水泥稳定碎石基层的组成材料为混合物，主要是由一些固态的物质和水组成的，可相当于为一定浓度的电解质溶液，其中固相部分组成了其空间骨架，是通过水泥和各种矿物质和水作用后而形成的胶状的结合物；液相部分主要是有三个方面固相表面所吸附的水分和结晶层的水分、内部的结构水和孔隙水。固相和液相之间存在不同的热胀冷缩性能，且由于固相的矿物质组成比较多样，其结晶和非结晶体也存在对应的热胀冷缩性能，导致在温度变化下，固相颗粒又由于温度原因其颗粒相互挤压胶合，产生一定的内应力作用，颗粒彼此相互约束和制约。

在液相和固相的综合效应下会产生水泥温度收缩性能，因此水泥稳定碎石在材料的水化期间，需要大量的水分并且产生较多的热量。在水泥稳定碎石对路面完成铺设施工时，表面会快速的干燥，吸收表面的水分。若在夏天施工，由于温度的影响，水泥内部的颗粒会发生膨胀加上内部含水量大，会快速蒸发大量的水分，从而发生收缩会导致路基进一步由于干燥而开裂。因此应当在冬季低温下施工保证水泥稳定碎石施工的质量和施工后的稳定性。

2.2 水泥稳定碎石基层干燥收缩

水泥稳定碎石基层的干燥收缩的作用有三种，一为毛细管张力作用，一般大孔隙中的重力水会首先散发掉，但是对水泥稳定碎石材料的体积缩小影响并不大，接下来便为毛细管张力作用，会蒸发散失掉毛细空隙中的水，需要在施工结束的初期提前控制水泥稳定碎石基层材料干燥收缩的发生；二为吸附水和分子间力作用，随着在毛细管张力作用后期，相对湿度逐渐减少此时吸附水和分子间作用力开始变化，由于固相物质表面的水分逐渐减少，会使其吸附水膜变小进而增大了颗粒间的距离和阴历，引起水泥稳定碎石材料的体积缩小；三为层间水作用，随着毛细管水分和吸附水的散发后，材料之间的层间水会继续发挥作用使材料再次收缩，是由于水泥稳定碎石材料中有大量的层状结构，例如C-S-H、Ca(OH)2等物质，所以通过范德华键连接的层间结构的晶体之间的层间水不断蒸发，进而使晶胞间的距离变小引起材料的收缩，直至层间水含量减少其作用会缓慢消失。

在水泥稳定碎石基层施工结束后，其会直接在空气中进行晾晒由此内部各材料逐步发生水分蒸发导致干燥收缩，由于收缩量产生的变形束缚在土基内，一旦产生的内部应力超过材料本身的强度后，便导致了水泥稳定碎石基层开裂。为预防其由于水分蒸发而出现的开裂现象，应当在施工初期其强度刚形成中补充大量的水分，做好养护工作。可采取用土工布加水覆盖，避免水分的蒸发，保持基层表面的潮湿水润，直至水泥稳定碎石基层的毛细管水、吸附水和层间水逐步散失趋于稳定后，形成一定的承载程度。可通过相关数据发现，养生时间需至少维持在7天内，若提前结束养成由于饱水时间作用不够，出现细微裂缝的概率会提高80%。

3 结 语

水泥稳定碎石基层受到的温度收缩和干燥收缩影响作用较大，应当从中积极分析和不断改进改进，减少其裂缝的形成并提升其稳定性，使其更好应用到路面建设中。

[1] 覃勉，原杰斌．抗裂型水泥稳定碎石基层施工的质量控制[J]．交通标准化，2010，(3):56-57.

[2] 张新平.水泥稳定碎石基层的抗裂性能探讨[J]．黑龙江交通科技，2015，(7):8-9.

[3] 蒋应军,李明杰,张俊杰,等. 水泥稳定碎石强度影响因素[J].长安大学学报(自然科学版)，2010，(4).

Research on anti-cracking ability evaluation of cement stabilized crushed stone base

LIU Jun-jiang,KE Shao-guang

(Jiangxi Ganzhou-Guangdong Highway Co., Ltd.,Ganyue,Jiangxi 330025,China)

The stable and compressive performance of cement stabilized crushed stone pavement is better than other roads. Its properties is an important requirement of paving material for pavement base. This paper mainly analyzes the types of diseases and causes of formation, and explores its crack resistance, so as to enhance stability of quality and reduce the crack.

cement stabilized crushed stone;crack resistance;analysis

2015-12-14

刘峻江(1991-)，男，助理工程师，研究方向：公路与桥梁。

U416.214

C

1008-3383(2016)02-0028-02