路面基層裂縫分析與防治

劉明鋒

1 概述

目前，水泥穩定碎石是較為常見的一種半剛性路面的基層材料，水泥穩定碎石混合料硬化后形成板狀半剛性體，具有很強的強度和剛度，能提高路面的承載力。但由于水泥穩定粒料固有的干縮性、溫縮性，表面產生裂縫是不能完全避免的，而裂縫一旦形成，必然會影響到基層、面層的穩定性，影響路面的使用性能及使用壽命。

2 裂縫類型

1)疲勞裂縫:也稱荷載裂縫，是在重復的行車荷載作用下產生的破壞。車輪作用時，半剛性基層底部產生拉應力，當荷載反復作用，特別是大量的超限荷載作用時，拉應力超過材料的抗拉強度，從而導致半剛性基層底部首先開裂并逐漸擴展到上部。2)溫縮裂縫:主要是低溫裂縫，是指半剛性基層材料在降溫過程的相互作用下引起體積的收縮。此時基層薄弱處會產生細小裂縫，并迅速發展，由于路橫向長度遠小于縱向長度，側向的約束力不大，故這種裂縫一般為橫向間距性裂縫。3)干縮裂縫:干縮裂縫是指由于水的減少而發生的毛細管作用、吸附作用、分子間的作用和碳化作用等等引起的半剛性材料的體積收縮而產生的裂縫。4)設計不合理及施工不規范產生的裂縫。從理論上說，上述幾種裂縫是不可避免的，但是可以在設計和施工方面采取相應的措施，最大限度地減少它們的發生和影響。

3 裂縫產生原因

3.1 水泥的影響

1)品種不同的水泥具有不同程度的收縮性，如礦渣水泥要比硅酸鹽水泥收縮性大;2)忽視抗折強度:抗折強度愈大，混合料抵抗內部溫度應力的抗拉強度越大，越不易產生溫縮裂縫，施工過程中檢驗水泥性能時人們習慣重視抗壓強度，而抗折強度不足也不會引起足夠的重視;3)水泥生產后存放期不足，沒有經過穩定期就直接投入混合料的拌和。由于水泥在拌和水化過程中產生大量的水化熱，使其內部溫度與外部溫度形成的溫差在一定條件下產生溫度裂縫;4)由于追求高強度，加大水泥劑量。混合料中水泥劑量越大收縮作用越大，在滿足設計強度的前提下水泥劑量應選擇小值。

3.2 水分的影響

混合料中水分減少的愈多愈快，產生的收縮應力就越大，因此混合料中含水量越大水分影響越為顯著。

3.3 集料的影響

1)粒徑:不同粒徑的集料其干縮性能不同，細集料比粗集料的干縮性大;2)性質:塑性指數大的粘粒干縮性大;3)級配:級配的優劣影響混合料的均勻性、穩定性和耐久性。優良的級配能保證混合料的拌和質量，合理降低水泥的用量，施工過程中不易發生離析。

3.4 養生不及時

養生期滿后，沒有立即灑透層油保護，使水泥穩定碎石基層長期暴露在外，外界溫度的變化、降雨、交通荷載均會影響基層的性能。

3.5 施工過程中的影響

1)拌和質量不高、不穩定，拌和時間不足，拌和不均勻。

2)壓實不充分，使基層不夠密實，空隙率過大，其抵抗干縮溫縮拉應力的能力也會大大降低。

3)碾壓時混合料中含水量過大，碾壓后殘留的水分過多，或混合料的含水量不均勻，都會造成不同地段或上下層之間干縮溫縮性不同，在外界條件影響下易產生裂縫。

4 裂縫防治措施

4.1 原材料控制

1)水泥。為保證水泥穩定碎石基層施工時有足夠的時間運輸、攤鋪和壓實，應對水泥的終凝時間予以限制，夏季施工時一般需要 6 h～10 h，氣溫較高，而表層的凝結硬化速度較快，水泥終凝時間應盡可能達到 10 h;春秋季施工時水分蒸發較慢，終凝時間可縮短至 6 h。水泥標號不能太高，最好采用普通硅酸鹽水泥，劑量控制范圍為 5%左右。因為水泥劑量太低，強度難以滿足要求，而劑量過高時，混合料的收縮系數增大，裂縫增加，故水泥劑量一定要經過試配并結合現場調試合適之后再確定。

2)集料。集料的粗細直接影響水泥穩定碎石基層的強度、平整度和裂縫的產生。水泥穩定碎石的粒料越粗，強度越高，穩定性越好，預防溫縮、干縮裂縫的能力越強。但粒料過于粗糙則粒料間的粘結力不足，一旦車輛上路，基層表面極易跑散，使得基層的平整度難以達到驗收標準要求;如果粒料偏細，基層強度難以合格，而且石粉含量偏多時，水泥穩定碎石的收縮性增大，裂縫也就增多。因此拌和站進場的集料級配必須符合規范要求，同時要嚴格控制碎石中石粉(粒徑小于 0.075mm)的含量。

4.2 壓實度控制

水泥穩定碎石混合料壓實度的控制是保證強度達到標準要求的重要手段之一。雖然基層上面還有強度等級較高的混凝土面層，但基層壓實度的保證仍不能松懈。為保證壓實度達到規范設計要求，必須從壓實工藝、壓實機具及原材料質量控制等方面入手。

4.3 含水量控制

水泥穩定碎石是水泥與集料水化凝結硬化的產物。含水量的控制影響到壓實度的保證和裂縫的產生。考慮到混合料在運輸、碾壓過程中還有水分散失，尤其夏季施工時水分蒸發快，施工過程中對水的含量應控制在比最佳含水量大 1%左右。含水量過小時，基層表層松散，碾壓容易起皮，難以壓實;含水量過大，碾壓時容易粘輪，基層表面容易起拱，而且基層成型后水分散失愈多，形成的裂縫愈多。所以在施工過程中要加強對含水量的控制。

4.4 施工接頭控制

基層在施工過程中留有接頭是難以避免的，但接頭處往往是應力的集中區。在溫度應力、基層收縮應力和交通荷載的反復作用下容易誘發為裂縫，從而導致瀝青面層產生反射裂縫。因此在基層施工過程中應盡量減少接頭，施工組織要科學合理。在路面基層施工中應保證以完整的半幅斷面進行施工，并且不得少于一定長度，嚴禁小面積的施工方式。兩個半幅基層之間縱向銜接處的松散部位應切掉，兩次施工處接頭應以豎直形式搭接，上下兩層接頭之間至少錯開 1m。

4.5 養護控制

水泥穩定碎石基層碾壓成型后應及時覆蓋灑水養護。由于在水泥的水化反應中要消耗大量的水分，故水分過多散失必將影響其正常的水化反應，從而影響凝結硬化后形成的強度，特別是夏季施工，氣溫較高，基層表面的水分蒸發更快，極易產生均勻的裂紋。養護的方法可以采用草袋、麻袋、土工布或塑料薄膜覆蓋，保證基層不直接暴露在外。冬季施工時，要及時采取防凍保溫措施，以保證基層的強度達到設計要求。

4.6 管理維護及施工協調控制

從基層攤鋪碾壓成型到噴灑透層油鋪筑瀝青面層的這段時間，管理維護工作非常重要。由于工程各種附屬設施需要進場施工，道路的施工作業面將被占用。特別是第一層成型后，因為現場管理維護不及時，各種工程材料和構件集中堆放在基層上，基層將受到極大的破壞。這時應嚴禁堆放重物，不允許車輛通行。待第二層 7 d養護期滿后可允許部分施工車輛通行。

基層施工完成后，為保證水泥穩定碎石結構不繼續散失水分，減少干縮裂縫的產生，最好在 7 d養護期滿后即噴灑透層油或進行瀝青面層下封層的施工，這樣既有利于保護基層，使其強度繼續上升，還不影響瀝青面層的施工。

5 結語

雖然半剛性基層在工程施工中有許多的優點，但它自身有不可克服的缺點就是容易產生溫縮、干縮裂縫，并最終形成反射裂縫，在行車荷載、水、溫度梯度的綜合作用下，使得路面結構產生唧漿、松散、坑槽、車轍等病害，最終導致路面結構的破壞。但是隨著施工工藝的不斷改進，施工方法的不斷成熟，只要我們從根源著手，就能有效的克服基層裂縫的出現給路面帶來的危害。

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