水泥稳定碎石基层裂缝产生的原因及预防方法

陈俊峰

摘  要：水泥稳定碎石基层拥有非常好的稳定性、耐用性等特点，常常应用于在各级公路路面工程中。但是若水泥稳定碎石基层的温度和湿度发生改变，基层会因为抗变形能力变弱而产生结构裂缝，裂缝不仅会影响路面结构强度，同时也影响行车安全性和舒适性。本文从原材料、配合比、施工、养生及交通管制等方面分析了原因，并从中提出有效预防裂缝产生的方法。

关键词：水泥稳定碎石基层  裂缝  原因分析  预防方法

中图分类号：U416.214                        文献标识码：A                文章编号：1674-098X（2020）07（b）-0016-03

Abstract： Cement stabilized crushed stone base has very good stability， durability and other characteristics， and is often used in highway pavement projects at all levels. However， if the temperature and humidity of the cement stabilized crushed stone base are changed， the base will have structural cracks due to the weakening of the deformation resistance. The cracks will not only affect the pavement structural strength， but also affect the driving safety and comfort. This paper analyzes the reasons from the aspects of raw materials， mix ratio， construction， health maintenance and traffic control， and puts forward effective methods for preventing cracks.

Key Words： Cement stabilized crushed stone base; Cracks; Cause analysis; Prevention methods

1  水泥穩定碎石基层产生裂缝的原因分析

1.1 原材料原因

1.1.1 水泥

（1）水泥稳定碎石基层施工过程中，水泥用量很大，当水泥供应不及时时，导致水泥进场后直接就用于基层施工中，水泥在水化过程中产生水化热，使混合料内部与外部环境温度形成温差，温差较大时就会产生温度裂缝。

（2）不同种类的水泥其收缩性能也不一样，比如硅酸盐水泥收缩性比矿渣水泥收缩性小，标号低的比标号高的收缩性小。

（3）刻意追求高强度，人为增加水泥剂量，基层混合料收缩作用就会越大，更易形成裂缝。

1.1.2 集料

（1）水泥稳定碎石基层集料含泥量超标、杂质较多，集料中含泥量偏高也容易造成基层开裂。

（2）不同粒径的集料干缩性也不同，细集料相比于粗集料干缩性大。

（3）集料储存方式不当，不同规格粒径的集料未设置隔离措施，出现混料、串料现象;集料存放未按要求每层铺放，形成锥体大料滚落，造成集料不均匀现象。

1.2 水泥稳定碎石配合比原因

（1）水泥稳定碎石配合比设计不合理，混合料的合成级配曲线在标准曲线上方，造成混合料偏细。

（2）配合比设计中，管理人员思想保守，为了追赶工期，保证基层强度，人为增加水泥剂量，没有按照施工配合比水泥用量参数进行生产。

（3）细集料含量。基层混合料中细集料含量控制尤为关键，细集料过多，各颗粒的表面积就越大，吸收的水分也越多，后期碾压后极易因干缩原因造成裂缝。因此，要加强对进场细集料材料质量的检查和验收，若达不到设计和规范等相关要求，坚决禁止用于基层混合料生产中。

（4）粉料含量。粉料主要指混合料中0.075mm以下含量，在混合料中起填充作用，使空隙率适中。0.075mm以下颗粒用量适中时。①既可以增加混和料的强度;②通过压实使颗粒间紧密接触，适当减少空隙;③使水泥硬化时混合料能够有效胶结在一起，形成强度。当混合料中0.075mm以下颗粒含量多或者含泥量偏大时，会直接导致基层半刚性体干缩应变系数偏大，产生裂缝的机率变大。

1.3 施工原因

（1）采用的基层拌和机、摊铺设备性能差或时常出故障，造成拌和质量不高，影响混合料的稳定性，各集料参数计量不准确，集料的级配就不能稳定。

（2）拌合站管理人员对水泥和水用量控制不严肃，人为随意地改动基层料配合比设计参数，每盘料差异太大;拌和时间达不到配合比设计时时间要求、拌和不均匀，易出现粗细集料集中造成离析现象。

（3）基层混合料运输车未设置覆盖措施，混合料水分蒸发过快;摊铺作业不连续、速度不稳定;压路机压实效果较差，造成基层压实度不够，孔隙率偏大，抵抗干缩温缩拉应力的能力就不足。

（4）施工时间安排不当，基层施工选择在高温、干燥的夏天中午，使混合料中水分蒸发过快。

（5）水泥稳定碎石基层施工过程中，碾压段落长度过长，碾压时间超过了水泥的初凝和终凝时间，容易造成水泥稳定碎石基层开裂。

1.4 养生原因

主要原因在于管理人员思想上不重视、忽视基层养生，操作人员在落实上存在敷衍了事的现象。基层施工结束后，没有立即进行养生和定期养生，造成基层长期暴晒，基层混合料失水严重，形成干缩裂缝。

1.5 未进行交通管制，车辆来回碾压

基层底部会在外力荷载作用下产生裂缝。基层在外力荷载作用下，底部会产生拉应力，如果拉应力超过基层材料本身的抗拉能力时，就会产生裂缝，这种裂缝往往不是单独的、有规则的裂缝，而是稠密的、杂乱无序的裂缝。

此外，水泥稳定碎石基层的下承层如果强度不足或者太软，在此位置容易出现反射裂缝。

2  预防水泥稳定碎石基层裂缝的方法

2.1 原材料控制措施

2.1.1 水泥

（1）选择收缩性较小、标号较低的硅酸盐水泥。为保证施工时有足够时间运输、摊铺、压实，应对水泥的初凝时间和终凝时间进行试验规定。

（2）严格配合比设计，基层强度达到设计及规范要求时，水泥范围用量选下限值。

（3）水泥存放期要符合要求，以便于减少拌和过程中的水化热量。

2.1.2 集料

（1）严格控制基层混合料中细集料的含量，对集成混合料的收缩特性有明显影响，也就是级配中4.75mm和0.075mm的通过量。

（2）水泥稳定碎石基层集料应选用杂质少、含泥量符合规范要求的材料。

（3）保证合格稳定的原材料是避免出现离析现象的关键环节。材料供應商最好是固定的一家，而且供应商对材料进行加工的机器型号、方式等都要有一致性，在购买集料前，要派专人到材料生产场地实地考察，并对材料取样带回进行试验验证。经试验合格批准后方可大量进场。

（4）不同规格粒径集料之间设置砖墙等隔离措施，每种集料按要求层层水平铺放，防止形成锥体造成集料离析，混合料中细集料含量过多，容易造成裂缝。

2.2 水泥稳定碎石配合比设计

（1）水泥稳定碎石配合比设计应科学合理，合成级配曲线保持在中直线下方，在基层配合比设计中，严格控制4.75mm和0.075mm细料过筛通过率，在保证基层混合料各检测指标数据正常范围内，细集料用量选用下限值，尽量减少细集料过多造成水稳基层干缩和温缩的影响效果。

（2）在基层强度符合要求范围内，水泥用量尽可能选用低值。

（3）管理人员严格按照施工配合比设计参数进行生产，严格开盘单签认制度，不得人为随意改变配合比设计参数。在基层施工前、后，设置专人对混合料进行试验检测，及时对比纠偏，保证基层混合料的生产质量和稳定性。

2.3 施工过程控制措施

（1）严格执行开盘单签认制度，严格控制拌和时间，保证混合料拌合均匀。运输车按“前、后、中”顺序分次装料，防止集料成锥体滚落离析。

（2）根据施工时气候条件控制含水量，运输车基层混合料采用覆盖篷布等遮阳措施减少水分蒸发，基层拌和场站和现场实验人员要定时检测混合料含水量，当现场的含水量与最佳含水量相差较大时，要及时通知拌合站管理人员调整含水量。

（3）采用合适的机械组合摊铺、压实基层混合料，摊铺机应匀速连续不间断摊铺，压路机按照“紧跟、慢压、高频、低幅”原则进行碾压，严格控制压实遍数和压实质量，实时检测压实度。

（4）水稳基层施工应避开夏季中午高温时间段，宜在早上、下午时间段进行施工;当施工气温过低时，也不宜进行施工。

（5）气温如果过高，基层混合料水分散失就会越快，这个时候必须要缩短压实段落长度，压实工作要在水泥初凝前完成。压路机压实效果越好，抵抗收缩的能力就越强，体积收缩就越小。但过度碾压会形成基层表面水泥浆收缩裂缝。

（6）施工缝接头处：基层每天的施工长度是有限的，这就与后续施工的基层之间产生横向接缝，这个位置应力相对集中，在外力作用下更容易导致裂缝产生。

2.4 养生方面措施

目前普遍采用的养生方式是基层表面在潮湿状态均匀撒布沥青透层油（见图1），透层油能让基层混合料与外界隔离，阻止基层混合料内水分蒸发，减少干缩裂缝。若现场存在透层油不能及时撒布情况，可以用喷淋养生代替（见图2），养生时间不小于7d，每天不小于3遍，保持基层表面保持湿润，以免基层因暴晒失水开裂。

2.5 交通管制方面措施

基层摊铺碾压后，及时养生，始终保持表面处于湿润状态，及时对该段落进行交通管制，防止车辆行驶在基层面上，避免车辆来回碾压出现的裂缝。

2.6 及早铺筑沥青路面

基层施工结束后，为了保证基层混合料结构不再继续散失水分，减少干缩裂缝的产生，在养生期满且基层强度等相关指标达到设计和规范要求时，应尽快用沥青面层铺筑覆盖。

3  结语

水泥稳定碎石基层作为半刚性基层的一种，目前普遍应用于各种道路路面结构，但是其脆性大、容易出现裂缝的特点严重影响公路的耐久性和舒适性，为减少水泥稳定碎石基层裂缝的产生，需要管理人员思想上重视，选择优良的原材料和性能优良的机械设备，科学合理的基层配合比设计，并且在施工中认真落实裂缝产生的预防措施。

参考文献

[1] 张韬颖.水泥稳定碎石基层裂缝产生原因及预防措施[J].甘肃科技，2016，32（6）：103-104.

[2] 石爱云.水泥稳定碎石基层裂缝病害分析及预防措施[J].交通世界，2019（24）：16-17.

[3] 韩国良.水泥稳定碎石基层沥青路面裂缝的防治措施[J].山西建筑，2018，44（34）：149-151.

[4] 祝谭雍.基于再生沥青混合料性能特点的再生路面设计研究[D].南京：东南大学，2017.

[5] 施洲辉.基于振动搅拌的抗裂型水泥稳定碎石基层应用技术研究[D].长沙：长沙理工大学，2016 .

[6] 王程.建筑垃圾复合粉体材料在公路半刚性基层材料中的应用研究[D].西安：长安大学，2017.