水泥稳定碎石混凝土路面裂缝问题及处理技术研究

俞桂彪

（扬州天达建设集团有限公司，江苏扬州 211400）

0 引言

随着公路事业不断发展，水泥稳定碎石基层建设工作质量受到了更多的关注，要基于其力学性能和板体性能构建更加可控化的质量监督管理机制，减少基层裂缝问题造成的影响。

1 水泥稳定碎石混凝土路面裂缝问题的危害

水泥稳定碎石混凝土层在实际施工过程中，是相应级配集料和水泥、水混合拌制而成，为维持其应用质量，要选取最佳含水量状态碾压成型，并经过固定养生时间段后达到相应的强度。也正是因为基层结构本身是半刚性结构，所以常常会伴有裂缝问题，较为常见的裂缝是在水泥稳定碎石基层的顶部沿着横向产生开裂现象，呈直线形且裂缝长度不等，一般裂缝的宽度为0.5～3.5mm。

一方面，水泥稳定碎石混凝土路面的裂缝问题会对整体基层结构的强度产生影响，大大降低其应用效能和安全性，使得强度参数不能满足安全运行的规范标准，制约整个公路项目的运行效果。

另一方面，水泥稳定碎石混凝土路面裂缝问题长期发展会形成不同程度的反射裂缝，这种裂缝会造成沥青混凝土路面出现起拱等现象，若不能及时处理，在下雨天气雨水就会进入裂缝并向下渗透，长此以往，会造成自由水大量集聚，车辆荷载反复冲击作用下，使沥青混凝土黏附在碎石表面的沥青出现严重剥离，随之引发的碎裂现象、松散现象、坑洞现象等，不仅会严重影响公路的使用寿命，而且会增加安全隐患。

综上所述，水泥稳定碎石混凝土路面裂缝问题严重制约公路的应用效能，相关部门要结合其实际情况落实更加科学的治理机制，减少裂缝问题的蔓延，实现经济效益和安全效益的和谐统一。

2 水泥稳定碎石混凝土路面裂缝类型及原因

2.1 干缩性裂缝

较为常见的干缩性裂缝主要分为以下两种：

第一种，水泥稳定碎石压实成型到正常养护期之间出现的干缩裂缝，一般是7d 以内，主要是因为施工使用的混合料自身水分以及养护洒水的水分出现了较为明显的蒸发，并且混合料内部水化作用较为明显，其毛细管作用也会造成水分流失较大，加之分子间吸附作用力和碳化收缩作用，就使基层混合料的基础体积出现较为明显的缩小，随之产生裂缝问题。值得一提的是，若是施工环境中气温变化不大，混合料的最佳含水量到较燥干的过程就被称为一次性干缩，此时产生的裂缝数量和程度有限。

第二种，从水泥稳定碎石基层养护期满到沥青封层施工之间，若是间隔时间较长，则基层会随着天气的变化形成相应的循环变化（见图1）。随之产生的水分也会不断蒸发、饱和，在多次反复后就会造成基层结构出现较为严重的拉裂问题，对于一些较为薄弱的区域就会形成明显裂缝，这种破坏问题在雨季或降雨较多的地区较为常见。在养生作业结束后，施工作业人员若是没有集中进行沥青面层的清理工作，就会造成基层干缩开裂现象的加剧，严重影响其运行安全性。

图1 循环状态

2.2 温缩性裂缝

温缩性裂缝指的是热胀冷缩造成的裂缝现象，水泥稳定碎石层本身是半刚性体，也具备热胀冷缩的特性。目前，水泥路面作业无论是设计环节还是施工环节，都需要结合规范要求设置对应的伸缩缝，但是在水泥稳定碎石基层设计中，对应的工作还有待优化，并且水泥无机结合料是由不同矿物颗粒组成，温差作用会造成热胀冷缩引起的体积变化。

首先，固相矿物胀缩特性（见表1）。相应材料组成的复合稳定材料矿物结构会产生对应的热胀冷缩问题，温度变化后就会形成不同程度的体积差异，造成水泥稳定碎石层出现裂缝现象。

表1 固相矿物热胀冷缩特性

其次，液相矿物胀缩特性主要是混合料内部孔隙中的自由水、毛细水、结晶水等，温度升高后产生扩张力，就会造成间距增大形成膨胀现象。

最后，气相矿物胀缩特性，在混合料的毛细孔内会充斥气体，夏天处于水稳层内部结构受热状态，就会形成扩张张力，使得结构胀裂造成水泥稳定碎石混凝土出现不同程度的裂缝。

2.3 荷载性裂缝

在水泥稳定碎石混凝土路面结构中，一般在基层底部出现荷载性裂缝问题，主要是由于路面车辆荷载的反复作用，使得裂缝逐渐形成向上的扩展，直到扩展到表面结构。需要注意的是，车轮荷载作用往往不是单一且稀疏的，而是呈现出相互联系且稠密的裂缝现象。

3 水泥稳定碎石混凝土路面裂缝问题处理技术

在全面分析水泥稳定碎石混凝土路面裂缝问题后，要积极整合具体的管理机制和控制措施，发挥相关技术内容的优势作用，从而为路面安全提供保障。

3.1 密封胶封缝技术

针对水泥稳定碎石混凝土路面裂缝问题，要整合具体的技术内容和要求，确保相关基础处理工作都能顺利展开。若是水稳层出现了裂缝，就要依据实际情况进行及时的封填处理，避免水分大量渗入对其安全性造成影响，也能有效减少病害扩展和蔓延。

首先，密封胶封缝技术的应用能有效进行实时性裂缝控制，在密封胶加热到180C 后，其实际的黏度会随之降低，直接灌入裂缝结构，此时密封胶会渗透到裂缝的两侧，直接与混合料混合在一起。

其次，随着温度逐渐降低，密封胶也进入冷却状态，常温和低温环境中弹性较大，随着裂缝涨缩发生弹性形变，密封胶却能始终维持较好的密封效果。

最后，利用规范化处理和操作就能保证水稳层裂缝得以有效控制。需要注意的是，为全面提升整个过程的质量效果，灌缝处理工作开始前，要利用切缝机完成裂缝的切缝处理，裂缝的宽度一旦超出3mm 立即切缝，以保证后续工作都能顺利展开，提升裂缝处理的整体效果。

3.2 荷载性裂缝处理

针对荷载性裂缝问题要从实际情况出发，践行规范化处理技术，最大程度地提高荷载性裂缝控制的基本水平。

第一，要对混合料中0.075mm 以下的颗粒予以集中控制，若是含量增加则会造成水泥用量增大，增加基层结构表面起皮的概率，使得水稳层应用质量失衡。因此，要将0.075mm 以下颗粒控制在5%左右，若是细粒土无塑性指数则含量要控制在7%以下。

第二，要对水泥用量以及碾压状态下的最佳含水量予以集中控制。一般而言，水泥稳定碎石基层结构中设计强度为3～5MPa，随着设计强度的增加，需要的水泥用量也会随之增多，基层对应的刚性越大，会增加干缩性裂缝的发生概率。此时，要结合天气情况增加或适当减少拌和用水量。比如，夏天室外温度较高状态下，就算是同一天施工，也会出现早、中、晚的变化差异，这就需要施工部门结合运输距离、车辆配置模式等对实际情况进行调控，一定程度上维持含水量的科学性。

第三，要选取更适宜的季节开展水稳基层施工作业，选择年平均气温环境落实施工作业，由于气温变化适中能有效降低结构温度应力，因此水稳层也不会出现热胀冷缩的问题。

3.3 填灌沥青胶、铺设土工布技术

对于水泥稳定碎石基层裂缝问题，要结合实际情况选取最适宜的处理机制，以保证后续不会出现问题的蔓延，提升工程项目的质量效果。当基层顶面出现不同程度裂缝后，要对较大的裂缝区域进行切缝处理，并且及时完成沥青胶的填灌操作，而对于一些尺寸和面积较小的裂缝区域，则直接设置土工布。需要注意的是，土工布的选取要结合实际情况进行匹配，多为深色或者灰色，具备抗老化、耐高温以及单面烧毛的特性，施工作业中横向搭接宽度设定为10cm、纵向搭接设置为5cm 即可。

施工作业开始前，要在基层顶部涂抹黏层油，将用量控制在0.7～1.1kg/m，然后设置土工布予以碾压作业。值得一提的是，要避免车辆在土工布表面转弯对其位置的准确性产生影响，并将最后一次黏层油用量控制在0.5～0.6kg/m。最后，摊铺沥青混凝土面层，全面处理基层反射裂缝现象。

4 工程案例

4.1 工程概况

以A 市快线工程第五合同段施工项目裂缝处理工程为例，工程项目总体呈由西向东趋势，路线施工段为K42+402.244—K50+022.500 范围路面，合同工期为10 个月。工程项目采取一级公路标准完成设计和施工，设计速度为80km/h，桥梁设计汽车荷载为公路I 级，单侧单向双车道，此次裂缝修补作业项目主要分为底基层、下基层、上基层三层结构。

4.2 裂缝问题调研

之所以开展相应水泥稳定碎石基层处理工作，就是因为在阶段性调研分析后发现工程项目存在较多的水稳裂缝问题，造成地表水向下渗透较为严重，且基层局部潮湿影响整体基层结构的稳定性和应用强度。另外，裂缝沥青路面破坏严重，行车隐患较大，若是不能开展针对性的修补作业会造成严重的经济损失，且社会负面影响较大。

在开展调查取样工作中，基层压实度和强度测量点各取100 个，具体情况如下：其一，24 个点压实系数低于98%，合格率为76%，不合格点平均压实度为96.97%；其二，11 个点强度不足3.5MPa，合格率为89%，不合格点平均强度为3.3MPa。

经过全面分析实际情况后决定将此次裂缝修补工作的目标设定为强度合格率超96%，裂缝数量由3.67 条/单幅公里降低到单幅公里平均裂缝数量在0.8 条以下。

4.3 裂缝问题原因

主要从人员、物料、方法、机械、环境等5 个方面进行分析。第一，人员：施工项目管理人员的质量意识较差，且试验机械操作存在严重不规范的现象。第二，物料：混凝土结构级配不合理、含水量不稳定、水泥剂量较大的等情况较为突出，因此形成了较多的温缩性裂缝和干缩性裂缝。第三，方法：施工作业中碾压工艺不合理且交通管理工作没有落实到位，载荷的初步控制没有得到落实。第四，机械：存在摊铺离析等问题。第五，环境：施工作业选取的时间段是温度较高的夏季，并且没有事先进行降水量的预估，使得含水量严重增多。

4.4 裂缝处理措施

在确定要因和非要因后，决定针对工人、物料、养生方法、碾压工艺工序等开展规范化管理，在强化规范施工要求的基础上，严格控制进场材料的质量，并对水泥剂量等进行严格试验。依据工程项目实际情况采取密封胶封缝技术进行集中修补，并配合薄膜搭接部位封压严实的养生机制对其进行养生维护，整体修复效果较好。

在阶段性处理工作结束后，选取100 个点作为复测对象，主要是对其压实度、强度和每公里裂缝数予以评估，整体水平得以提升，如图2 所示。

图2 处理结果示意图（图例中从左向右依次表示压实度合格率、强度合格率、每公里平均裂缝数）

在提升水泥稳定碎石基层质量的基础上，也保证了基层压实度水平，最大程度地减少裂缝问题的产生，为工程项目经济效益和安全效益的优化提供保障。

5 结语

总而言之，在水泥稳定碎石基层混凝土施工项目中，要充分关注裂缝问题，在全面了解裂缝问题造成的危害后，从干缩性裂缝、温缩性裂缝、荷载性裂缝等方面分析产生的原因，并结合裂缝产生的情况选取适配的技术处理方案，促进公路工程项目可持续健康发展。