公路水泥稳定碎石路面基层常见病害的产生机理与防治措施

韩昊，刘大超

（1中交二航局第二工程有限公司，重庆 630042；2重庆交通大学 材料学院，重庆 400074）

0 引言

道路特性为条带-片状-板体结构，路面基层是构成板体结构体系中的关键结构层，它对车辆动荷载的承载与传递、对雨水及路表水的封堵、保护土基不被湿软等起着极其重要的作用。路面基层的种类较多，如柔性基层、半刚（柔）性基层、刚性基层等，以无机材料[2]作为胶凝材料的基层称作半刚性基层，如水泥稳定粒料、水泥稳定土、二灰稳定土、水泥稳定工业废渣等，水泥稳定碎石路面基层是其结构层之一，由于可以因地制宜就地取材、造价低廉、施工简便、质量易于控制，所以在公路建设中广泛应用于各类等级公路路面基层。水泥稳定碎石路面基层的施工质量好坏，直接对道路的使用寿命起着决定性作用。如何有效控制水泥稳定碎石路面基层质量[3]，防止反射裂缝的发生而破坏路面结构，是每一个公路建设技术人员需要首先考虑的内容。

1 水泥稳定碎石路面基层的常见病害及产生机理

水泥稳定碎石路面基层的常见病害有横向裂缝、纵向裂缝、不规则裂缝、表层散粒、拌合不匀（干湿交替）、沉降等类型。其中横向裂缝和不规则裂缝一般定性为收缩（温缩、干缩）裂缝。横向裂缝和不规则裂缝的产生机理有可能使用了不满足 《公路路面检测施工技术细则》JTG/T F20规定的原材料、配合比设计不科学（砂率过大、胶凝材料用量过多）、施工工艺差（原材料计量不准、搅拌不均匀、摊铺碾压不及时、碾压方式不正确等）、施工期温差过大、养护方法不正确不及时、路基顶面凹凸不平，铺筑的路面基层厚薄不均，在温度应力作用下在较薄处产生应力集中而使其开裂等原因造成；纵向裂缝和沉降错台一般发生在填方路基的半填半挖路段，由于路基施工质量不满足《公路路基施工技术规范》JTG F10之规定要求，填料粒径和厚度过大使压实度[4]不满足规范要求，路基不均匀沉降而导致路面基层裂缝的产生；水泥稳定碎石中的各种材料属于无机材料，表层散粒是无机材料属性所致，在胶凝未凝结硬化之前，因重力作用，大颗粒快速向下移动，在摊铺碾压时形成离析现象，表层散粒而未形成板体，这种散粒现象一般只有3～6cm厚（约两颗碎石叠加后的厚度）；干湿交替现象是因混合料拌合设备、拌合方式及拌合时间不足而导致拌合不均，摊铺碾压后局部路面基层出现干湿交替，潮湿处胶凝材料缺失，路面基层无法形成板体，工后容易出现推移、坑槽等病害。

2 水泥稳定碎石路面基层常见病害的维修处治

2.1 横向裂缝和不规则裂缝的处治

横向裂缝和不规则裂缝均属于收缩裂缝，该裂缝可能是贯穿性裂缝或未贯穿裂缝，对于路面基层的任何裂缝必须进行处理，否则，容易形成反射裂缝而导致路面破坏。处治的方式：以裂缝为中心，在其两边分别开挖宽度约10cm左右、深度约摊铺层厚度的二分之一（10～12cm深）的“V”字型槽，将该槽冲洗干净，涂刷水泥浆后用与原配合比相同的混合料分层回填夯实，然后覆盖养护。对横向裂缝和不规则裂缝严禁采用挖垂直沟槽的方式处治，这样处治可能造成两条垂直且贯穿缝隙，从而导致雨水顺着缝隙向下渗漏而破坏路基；更不可以挖成垂直沟槽后浇筑水泥混凝土，因为这种沟槽属于条带状，水泥混凝土凝结硬化时会收缩而形成若干条贯穿性缝隙，雨水渗漏至路基导致路面基层和路面结构破坏。

2.2 纵向裂缝和沉降错台的处治

纵向裂缝和沉降错台一般发生在填方路基的半填半挖路段，可能是因为路基施工[5]质量较差，填料粒径和填筑厚度过大、压实度不足而使路基不均匀沉降而导致路面基层开裂。对于纵向裂缝和沉降错台的处治，首先应根据实际情况分析路基沉降（或失稳）产生的原因，提出对路基稳定性进行加固处理的方案，对路基加固处理后再对路面基层进行裂缝处治。

2.3 路面基层表层散粒的处治

水泥稳定碎石中的材料属于无机材料，新拌合的水泥稳定碎石混合料，在胶凝材料未凝结硬化之前，因地心重力作用，摊铺碾压时大颗粒快速向下或向前移动，形成粗细骨料分离，这种状态称为离析现象，或称为“散粒窝”，即表层散粒而未形成板体，这种现象一般只有3～6cm厚（约两颗碎石叠加后的厚度），其下部已碾压密实。若在施工过程中发现离析时，立即用混合料撒布在上面，用方口铲将表层粗颗粒掠走，细料填充到散粒颗粒中，碾压密实形成密实板体；若施工时未发现，当水泥凝结硬化后不可再用该方法处理，那样会破坏原水稳层结构，可采用稠度小于30s的水泥浆泼洒在“散粒”处，将其固结，待凝结硬化后即可进行下道工序施工。

2.4 干湿交替现象的处治

水泥稳定碎石中的水泥量仅为混合料总量的3%～6%，即每立方米80～120kg/m3，若混合料拌合设备功能不满足或拌合时间不足而导致拌合不均，摊铺碾压后局部路面基层出现干湿交替（白癜风状），潮湿处为粗细集料中胶凝材料缺失，路面基层无法形成板体，工后容易造成路面推移、坑槽等病害。对于这类病害应画出潮湿区域，彻底清除不密实处的混合料，重新按原配合比配制混合料摊铺碾压密实，并保湿养生。

3 水泥稳定碎石路面基层施工质量控制要点

3.1 路床质量控制

路床作为道路的载体，既要承担其上路面面层和基层的自重，还要承担车辆动荷载，该结构质量的好坏直接影响道路的行车舒适度、行车安全性和耐久性。在铺筑路面基层前对路床的压实度、平整度、弯沉值、几何尺寸等进行全面检测，尤其是平整度应作为主控指标控制，防止路基凹凸不平使路面基层薄厚不均而导致裂缝的发生，确保路面基层的质量。

3.2 原材料控制

水泥稳定碎石中的水泥[6]或其他胶凝材料、砂、石[7]、水是构成路面基层的主要材料，这些材料中的任一种材料不满足规范要求，均可能造成路面基层不合格。水泥宜选用≤42.5级水泥；细集料最好采用中砂，细度模数Mx控制在2.6～3.0之间；碎石宜选用连续级配即为4.75～26.5mm之间，其他指标满足《公路路面检测施工技术细则》JTG/T F20规定要求；拌合用水采用满足《生活饮用水标准》GB 5749之规定要求。

3.3 拌合、摊铺、碾压工艺控制

3.3.1 拌合设备

水泥稳定碎石中水泥用量较少，拌合时应采用强制式拌合设备进行拌合，并根据设备类型确定拌合时间长短。每次拌合前应检查其计量系统的准确性，确认无误后方可进行工作。

3.3.2 摊铺与碾压

水泥稳定碎石半刚性基层摊铺时宜采用摊铺机连续、均匀摊铺。若多层结构最好采用连续式叠加摊铺，一次性成型，使结构形成一个整体。摊铺厚度不得小于16cm、不宜大于23cm，否则，无法碾压密实。摊铺后在水泥初凝前必须碾压密实（以每一作业班第一盘料拌合加水计时），施工技术人员现场随时查看施工质量，控制碾压速度和碾压方式，对发现的“离析窝”现象及时补料填充并碾压密实；在施工过程中测量人员用方格网控制标高和平整度，试验检测人员及时检测压实度和无测限抗压强度试件制作。

3.3.3 养生、局部缺陷处理及交通管制

水泥稳定碎石基层摊铺碾压结束后应立即检查其外观质量，若发现质量缺陷应及时进行修补，确保其铺筑的路面基层满足设计及相关规范要求；碾压结束后应尽快采用薄膜覆盖养生，养生时间不少于14d，在养生期间经常检查其是否薄膜覆盖完好，若有薄膜破损或未覆盖应及时修复。由于新铺筑的路面检查强度很低，在养生期间严禁一切车辆通行，防止结构体破坏或表层散粒。

4 结论

水泥稳定碎石路面半刚性基层因其诸多优越性，被广泛应用于各等级公路路面基层。作者通过多年的工作经验，总结提出了简便易作、切实可行的水泥稳定碎石路面基层常见病害的处治方法，同时，提出了施工质量过程控制要点，可减少道路病害的发生，延长道路的使用寿命和维修周期。