二级公路水稳碎石基层裂缝成因及防治技术

李莉波

(洪雅县农村公路建设服务中心，四川 眉山 620360)

0 前 言

所谓的二级公路一般是国道和省道以及所处经济或地理环境较好的县道和乡道，另外，二级公路还广泛存在于城镇或市郊内的主次干道和支线道路中，城市内部纵横交错的次干路和高架路几乎都按照二级公路标准建设，所以加强二级公路建设质量控制是非常重要的。二级公路路面建设中最为常见的基层结构就是水泥稳定碎石基层，其具有的下述优点：①强度比较高；②稳定性比较好；③刚度比较大；④抗冻性比较好；⑤水稳性比较好；⑥温、干缩性小等。其成为应用十分广泛的公路路面建设材料。但是水泥稳定碎石料基层也具有下述缺点：①基层整体韧性比较差；②对温度和湿度的敏感性比较强；③非常容易受到温度变化以及湿度变化的影响，进而引起裂缝问题，降低路面的强度以及使用性能。

1 工程概况

分析某二级公路可以知道，其设计行车速度的大小为 80 km/h，路基以及路面的宽度分别为15.0、13.5 m。路面的结构主要包括：①4 cm 粒式改性沥青混凝土AC-13(C)；②8 cm的粗粒式改性沥青混凝土 AC-25(C)；③36 cm 水泥稳定碎石(其中水泥含量控制在4.5%～5.5%，施工阶段天气温度变化为15 ℃～20 ℃)；④20 cm 低剂量水泥稳定碎石。在实际施工的过程中，位于K32+400～+80段的水泥稳定碎石基层表面通过WTU95D摊铺机进行摊铺，在压实度达到设计要求时，已经铺筑的水泥稳定碎石基层先用过塑料布覆盖后再通过麦草摊平铺在塑料布上，确保碎石基层的工程质量。基层的最早养生时间为：在基层碾压成型4 h后开始用自喷式洒水车洒水养生，始终保持基层表面的湿润性，养护时间为8天。但是在其摊铺完成之后的10天出现了比较多的横向裂缝。为此，本文对水稳碎石基层裂缝的成因进行了详细分析，并结合实际情况给出了相应的防治措施。

2 水稳碎石基层裂缝的实际情况

建筑施工团队安排专人对该二级公路水泥稳定碎石基层所存在的裂缝问题进行了详细的调查，结果显示：路面的裂缝顺着道路的走向呈现规则的分布，间距的大小在10～20 m，裂缝的宽度则在3～5 mm不等，甚至有些裂缝已经达到了18 mm宽度，如图1所示。

图1 某二级公路水泥稳定碎石基层裂缝

3 二级公路水泥稳定碎石基层裂缝问题的成因

对于水泥稳定碎石基层来说，其作为一种半刚性的结构主要是将下述几种物质按照固定级配进行搅拌之后碾压成型：①集料；②水泥；③水，并在经历一定的时间养护之后达到预期强度性质的路面基层结构。

3.1 干缩作用的影响

对于水泥稳定碎石来说，其在被压实成型后，如果没有对其进行合理有效的养生，那么混合料就会在发生凝结硬化的过程中，因为水泥与水之间所存在的水化反应而产生一定的水化热，进而蒸发水稳基层所含有的水分，引起混合料的收缩现象，再加上水稳基层所具有的比较小的抗拉强度，最终形成干缩裂缝。

3.2 温缩作用的影响

对于水泥稳定碎石基层来说，其属于半刚性体，因而具备热胀冷缩的能力。而该二级公路所处地区具有非常大的温差，再加上水稳基层内部结构组合物料在固体、液体以及气体状态下所具有的温缩系数存在比较大的差异，就会导致温度应力的产生。一旦温度应力的大小超过结构拉应力的临界值就会导致温缩裂缝。

3.3 离析现象的影响

对于离析现象来说，其主要指的是水稳基层粗细料发生集中的现象，也就是通常所说的级配变异现象，离析现象的主要影响就是会引起水稳基层的强度不均。

1)放料离析。主要发生在水稳混合料的搅拌过程。若是在搅拌站输出时的出料高度较高，那么就会造成混合料堆体高度较高，再加上成品仓缺少搅拌装置，没有采取间歇放料的方式，就非常容易造成放料离析的问题。

2)颠簸离析。主要发生在水稳材料的运输过程中。运料车在运输行驶过程中速度控制较差，存在急起急停的情况，发生较为强烈的颠簸振动就会造成颠簸离析问题。

3)卸料离析。主要发生在水稳材料的卸料过程中。运料车在向摊铺机受料斗卸料过程中速度过快，车厢提升速度不够均匀，并且车厢的倾斜角度较大(超过30°)等都容易造成卸料离析问题。

4)摊铺离析。主要发生在摊铺过程中速度不够均匀，存在时快时慢的问题，从而造成混合料堆积，每一次摊铺的宽度不够均匀等都容易造成摊铺离析问题。

5)找平离析。主要发生在水稳材料的找平过程中。人工找平时采取扬锹远抛的方式就容易造成找平离析问题。

在本研究中，在综合考虑开裂路段取芯实际情况以及室内试验相关结果的基础上，可以发现水泥稳定碎石所具有的抗压强度明显比设计值要大，仅仅只有极个别的细集料偏多的芯样强度会相对比较低，因而非常容易引发离析问题。

3.4 养生不及时的影响

如果对于水稳基层固体的养生工作做的不到位，那么也会由于水化反应的存在而引发水化热，进而导致水分的蒸发，进一步加大固体颗粒之间所具有的分子力，使得相邻颗粒之间的吸引力变大，最终引起水稳基层的变型问题。

3.5 其他原因的影响

根据当地基层裂缝路段的实际调查情况，可以发现与正常路段相比较而言，裂缝段水稳基层芯样的成型情况在稳定性方面相对比较差，具有比较大的变异性，分析发现主要是由于秋冬季节下水分蒸发速度比较慢，水泥终凝时间明显减少或者是由于工作人员在摊铺工作的时候没有以当地天气为主要依据对水泥和水的用量进行有效调整。进而导致在碾压的时候因水分比较多而出现干缩性裂缝问题。除此之外，还应该在施工过程中对灰剂量进行严格的控制，避免因为灰剂量过高而引发收缩裂纹。

4 二级公路水泥稳定碎石基层裂缝的防治技术

4.1 合理设计配合比

为实现对配合比的科学设计，可以从以下几方面进行考虑：首先以室内7天无侧限抗压强度为主要依据实现对水泥剂量的合理选择，本文研究工程建议采用低水泥剂量。其次在集料级配工作过程中应该实现对细料含量的严格控制，并对超粒径现象进行合理管控。此外为有效提高水泥稳定碎石的温缩性能，还应该适当地添加相应的粉煤灰以及减水剂，并通过恰当掺加聚丙烯纤维来达到增强其韧性的目的。最后，一旦集料发生变化，就需要及时调整级配，避免水稳基层细集料出现偏多问题，有效保障施工的整体质量。

4.2 加强对原材料的控制力度

在实际施工的过程中，相关施工企业应该进一步加强对于水稳拌和站料源的管理力度，对于混合料中粒径在0.075 mm以下的矿粉含量要进行严格的控制。主要是因为一旦混合料中粒径在0.075 mm以下的矿粉含量超过标准之后就会导致水泥用量的增加，进而引起公路表面出现起皮问题，不仅降低了水稳基层的实际建设质量，而且还会导致其所具有的使用性能比较差。

4.3 加强对现场摊铺工作的控制力度

在实际从搅拌站运输水稳混合料的过程中应该注意适当地降低出料时候的高度，并在成品仓位置设置相应的搅拌装置。除此之外，还应该注意：①保证装料的均匀性；②适当降低装料堆体的高度；③运料车辆保持匀速行驶，做到平稳起步刹车，避免强烈颠簸；④在实际进行卸料的时候，应该注意缓慢均匀地提升车厢，并保证倾斜车厢的角度小于等于30°；⑤在实际摊铺的时候应该均匀转动螺旋布料器。

4.4 强化对水稳基层的养生

在完成摊铺工作之后，相关工作人员应该加强对水稳基层的养生。较为常见的水稳基层养生方法包括“覆盖补水养生”以及“覆盖密闭养生”等方式，

1)覆盖麻袋、草帘或者土工布进行养生。完成水稳碎石基层摊铺碾压后可以在基层表面覆盖麻袋、草帘或者土工布，之后通过洒水车利用喷雾式洒水方式在覆盖材料上洒水，确保水泥稳定碎石基层表面的湿润性。要根据天气的具体情况调整洒水的频次和洒水量，一定要保证洒水的及时性和水量，正常情况下养生时间要≥7天。

在补水养生过程中需要进行交通封闭，防止基层表面强度不足情况下受到车辆行驶的影响。在水泥稳定碎石基层强度满足设计标准、养生结束之后撤去麻袋、草帘或者土工布，同时将水泥稳定碎石基层表面清理干净。

2)薄膜覆盖养生。路面摊铺碾压合格后在基层表面覆盖密封薄膜，通过薄膜的隔水作用能够确保薄膜下基层的湿度，此种养生方式的湿度较大并且稳定性较好。为了确保较好的养生效果，一定要确保薄膜覆盖到位，并且避免被风刮起而影响到养生效果。

3)透层以及稀浆封层养生。完成基层摊铺碾压之后在基层表面稍干燥之后立即撒布乳化沥青透层油，透层油破乳之后要相隔1～5天铺筑稀浆封层，这样就会在水泥稳定碎石基层表面形成较好的密封层。

4.5 对于水稳基层切缝的处理

为有效避免水稳基层出现温缩裂缝以及干缩裂缝问题，相关工作人员可以实现对水稳基层的表面进行合理的缩缝切割。主要的处理方式为在每间隔5 m的距离通过切割机沿着道路纵向的方向切出一道宽度为3 mm且深度为5 mm到8 mm的缩缝，并在缝内灌入乳化沥青。通过提前释放水稳基层收缩应力的方式达到避免裂缝出现的目的。

5 结束语

综上可知，由于水稳基层所使用的材料对于温度以及湿度比较敏感的特性，使得其非常容易出现反射裂缝。为此，可以通过及时处理和跟踪裂缝路段实际情况的方式，避免路面出现严重裂缝问题，保障公路的正常使用，最终实现公路建设企业的长远发展。本文主要以某案例分析二级公路水泥稳定碎石基层出现裂缝问题的成因，在此基础上提出了二级公路水泥稳定碎石基层裂缝的防治技术。通过本文的介绍能够对二级公路水稳碎石基层裂缝控制提供一定参考和帮助，对于提升二级公路建设质量具有现实意义。

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