淺議水穩(wěn)基層產(chǎn)生裂縫的原因及預(yù)防

　　在公路建設(shè)中水泥穩(wěn)定基層以其良好的力學(xué)性能、水穩(wěn)性以及抗凍性等優(yōu)點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用于各等級(jí)公路的路面基層或底基層。為此，有必要對水穩(wěn)基層產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行研究和分析，并采取極有效的預(yù)防措施，確保基層具有良好的路用性能和使用品質(zhì)。
　　
　　一、水穩(wěn)基層裂縫形成的機(jī)理
　　
　　水泥穩(wěn)定類材料屬半剛性基層結(jié)構(gòu)，而半剛性基層材料的主要缺點(diǎn)是抗裂性能差，易產(chǎn)生收縮裂縫。分析其裂縫形成的過程，大致分為：1、收縮裂縫。此種裂縫產(chǎn)生的主要原因是壓實(shí)后的水穩(wěn)基層水不斷蒸發(fā)和水泥水化作用使水分不斷減少，產(chǎn)生吸附作用、毛細(xì)管作用等，使水泥穩(wěn)定基層壓實(shí)體積收縮，從而形成裂縫。這種裂縫一般在水穩(wěn)定層完工后20d左右產(chǎn)生，縫寬多為1-3mm，橫向貫通或半貫通。2、內(nèi)應(yīng)力裂縫。內(nèi)應(yīng)力裂縫產(chǎn)生是由于水穩(wěn)基層自身材料干縮和溫差應(yīng)變脹縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過自身的極限抗拉強(qiáng)度，導(dǎo)致水穩(wěn)基層從強(qiáng)度薄弱斷面處斷裂而產(chǎn)生裂縫，它是工程上發(fā)生最多的裂縫。對于含土或含礦料的細(xì)粉料較多的材料產(chǎn)生的裂縫主要以干縮為主；對于含集料較多的材料產(chǎn)生的裂縫主要以溫縮為主。3、荷載外力裂縫。內(nèi)應(yīng)力裂縫基本形成后，隨著路面使用時(shí)間的延長及受自然因素變化的影響，橫向裂縫在不斷增加，縫寬在不斷增大。同時(shí)，橫向裂縫在不斷附生縱向裂縫的產(chǎn)生，最終形成網(wǎng)裂片區(qū)。在車輛荷載作用下，水穩(wěn)定基層板塊不斷產(chǎn)生斷裂，且裂縫發(fā)展速度快，寬度大，進(jìn)而發(fā)展到結(jié)構(gòu)性破壞。并可反射到面層，將嚴(yán)重影響到路面的使用功能。4、干縮裂縫。水泥與各種骨料加水拌合并經(jīng)過攤鋪及碾壓成型后，水分的蒸發(fā)及混合料內(nèi)部發(fā)生水化作用，使原本較潮濕的達(dá)到密實(shí)狀態(tài)的基層集料結(jié)構(gòu)逐漸通過水泥的固化作用趨于干燥，由于混合料水分的減少而發(fā)生的毛細(xì)管作用、吸附作用等引起基層材料體積在一定程度上趨于減小而收縮，收縮量偏大則會(huì)使基層出現(xiàn)較嚴(yán)重的拉裂現(xiàn)象直至產(chǎn)生裂縫。5、溫縮裂縫。基層材料內(nèi)部的、不同的礦物顆粒組成的固相、液相和氣相在降溫變化過程中相互作用的結(jié)果，使基層材料產(chǎn)生體積收縮。
　　
　　二、導(dǎo)致水穩(wěn)基層產(chǎn)生裂縫的因素
　　
　　1、集料的影響。集料的級(jí)配不佳，細(xì)粉料含量多是導(dǎo)致水穩(wěn)基層產(chǎn)生裂縫不可忽視的因素之一。使用級(jí)配不佳的集料，粗、細(xì)集料集中現(xiàn)象普遍存在，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的均勻性較差，彎沉值的變異系數(shù)較大，水穩(wěn)基層懸空系數(shù)較大。粗集料集中部位強(qiáng)度高，細(xì)集料集中部位強(qiáng)度低，且干縮系數(shù)大，在內(nèi)應(yīng)力或荷載外力的作用使水穩(wěn)基層從強(qiáng)度較底斷面處開裂。
　　2、水泥的品種及劑量影響。水泥的礦物成分優(yōu)劣及劑量大小是水穩(wěn)基層是否產(chǎn)生收縮裂縫的主導(dǎo)因素。通常認(rèn)為，各種類型的水泥都可用于穩(wěn)定土。然而，實(shí)踐證明，對同一種集料，水泥礦物成分是決定水穩(wěn)集料強(qiáng)度高低的主要因素。經(jīng)試驗(yàn)確定，硅酸鹽水泥的穩(wěn)定效果好，而鋁酸鹽水泥則較差。
　　水穩(wěn)集料的強(qiáng)度隨水泥劑量的增加，但過多的水泥用量，雖然可以獲得強(qiáng)度的增加，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生教大的收縮和較多的裂縫，在經(jīng)濟(jì)上也是不合理的。如果水泥用量過大，收縮量必將加大，產(chǎn)生收縮裂縫的可能性也隨之增多。另外，不同批次生產(chǎn)的水泥，特別是不同廠家、不同標(biāo)號(hào)的水泥混用，產(chǎn)生裂縫的可能性也是相當(dāng)大的。
　　3、施工因素影響。（1）混合料的拌和。（2）混合料的運(yùn)輸、攤鋪。（3）含水量控制不佳。（4）碾壓方法不當(dāng)。
　　4、養(yǎng)生的影響。水穩(wěn)基層需保濕養(yǎng)生，使水泥充分水化，保證水穩(wěn)強(qiáng)度不斷增長，防止因失水過快而產(chǎn)生干縮裂縫。如不及時(shí)養(yǎng)生或養(yǎng)生期不足，則會(huì)發(fā)生混合料失水過快，水泥水化反應(yīng)所需要的水分不足，而產(chǎn)生干縮裂縫。干縮裂縫多少與混合料失水量的大小有直接關(guān)系。
　　除上述影響因素外，路基的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及凍融作用對水穩(wěn)基層的裂縫產(chǎn)生也有一定影響，在此不詳述。
　　
　　三、預(yù)防對策
　　
　　水穩(wěn)基層產(chǎn)生裂縫的防治應(yīng)遵循“預(yù)防為主”的原則。在設(shè)計(jì)和施工過程中，通過合理設(shè)計(jì)，提高施工工藝等辦法進(jìn)行有效預(yù)防，最大限度地減少裂縫產(chǎn)生的概率。1、全面提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。在路面設(shè)計(jì)中，對水穩(wěn)結(jié)構(gòu)層的料源調(diào)查和選擇至關(guān)重要，既要調(diào)查料源的儲(chǔ)存數(shù)量，又要調(diào)查料源的質(zhì)量，必要時(shí)對材料進(jìn)行有關(guān)試驗(yàn)鑒定后，方能確定是否采用。2、嚴(yán)格控制含水量。混合料要有足夠的水分，以滿足壓實(shí)的要求和水泥水化的需要，這樣水穩(wěn)基層才能達(dá)到較高的強(qiáng)度。3、合理確定壓實(shí)段長度，避免過振碾壓。混合料一經(jīng)攤鋪成型，就應(yīng)在含水量等于或略大于最佳含水量時(shí)進(jìn)行碾壓。4、施工時(shí)間的選擇對預(yù)防裂縫起重要作用。選擇合適的時(shí)間攤鋪，建議根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件合理安排基層、底基層的施工時(shí)間，工期條件允許時(shí)最好選在夏季高溫季節(jié)到來之前。若在夏季高溫季節(jié)施工時(shí)，最好選在上午或夜間施工、加強(qiáng)覆蓋養(yǎng)生。5、控制含水量亦是預(yù)防裂縫的關(guān)鍵。施工時(shí)嚴(yán)格按照施工配合比控制最佳含水量（水泥穩(wěn)定粗粒料碾壓時(shí)混合料的含水量宜較最佳含水量大0.5%~1