水泥穩(wěn)定碎石基層施工裂縫的原因及其防治措施

摘要：水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫是常見通病，建設(shè)單位應(yīng)該合理選擇原材料，科學(xué)安排施工工藝，對施工中出現(xiàn)的裂縫現(xiàn)象深入研究，找出成因，及時補(bǔ)救，從而確保工程質(zhì)量，杜絕交通隱患。因此，本文結(jié)合工程實例從原材料的選擇、施工方法以及施工養(yǎng)護(hù)等方面對裂縫進(jìn)行了較為詳細(xì)地闡述，希望可以為同行間的交流提供一些參考。

關(guān)鍵詞：公路路面；水穩(wěn)碎石；基層裂縫；成因；防治

1 工程概況

某快速路一期路面工程，路線全長7.336km，設(shè)計公路等級為一級公路兼城市快速路功能，設(shè)計時速為80km/h，路基寬28m，雙向四車道，采用瀝青混凝土路面共計15.5 萬m2，瀝青面層采用三層厚17cm 的結(jié)構(gòu)層，選用水泥穩(wěn)定碎石作為底基層及基層，基層結(jié)構(gòu)層設(shè)計為：15cm 級配碎石墊層+20cm 3%水泥穩(wěn)定碎石底基層+20cm 6%水泥穩(wěn)定碎石基層。該工程于2009 年1 月開工，于2011 年9 月建成通車。在2009 年10 月對K1+500～K3+500 段采用攤鋪機(jī)進(jìn)行水穩(wěn)基層施工完畢后，項目部進(jìn)行自檢時發(fā)現(xiàn)個別部位出現(xiàn)縱向裂縫及網(wǎng)狀裂縫，對路面工程質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。

2 裂縫產(chǎn)生的原因

2.1 縱向裂縫

一般在施工早期由于是施工控制不當(dāng)容易引起水泥穩(wěn)定碎石基層的縱向裂縫。主要是由于路基或者底基層局部的壓實度達(dá)不到相關(guān)規(guī)范要求在重車的作用下引起路基或底基層不均勻沉降產(chǎn)生縱向裂縫。基層的養(yǎng)護(hù)齡期必須達(dá)到7d 以上，若養(yǎng)護(hù)不到位，不能保證水穩(wěn)基層水化所需的正常水分，也會產(chǎn)生縱向裂縫，因為水穩(wěn)基層表面隨大氣溫度變化而變化，而基層內(nèi)部因水化熱的釋放其溫度較高，二者的溫差將可能引起裂縫的產(chǎn)生。施工完成后在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)若沒有封閉交通，隨意讓重車上路，基層也很容易被壓裂。

2.2 網(wǎng)狀裂縫

此裂縫也稱為“龜裂”，主要是因為局部彎沉過大，外力的作用使其發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞的裂縫，此種裂縫屬于破壞性較強(qiáng)的裂縫，如果遇到下雨則會發(fā)生滲水。剛開始的時候僅僅是網(wǎng)狀的細(xì)裂紋，隨著時間的延長，裂紋處內(nèi)部的水分不斷蒸發(fā)，裂紋逐漸成為發(fā)散形的裂縫。

2.3 溫縮裂縫

因為水泥穩(wěn)定碎石基層的混合料中包含了約5%左右的水泥，因此具備了熱脹冷縮的性能。混合料硬化的初期，水泥水化所放熱量較多，但散熱卻比較慢，所以內(nèi)部的溫度相對較高，容易使內(nèi)部體積發(fā)生膨脹。外部如果遇到氣溫急劇下降時，則會發(fā)生冷卻收縮的現(xiàn)象，內(nèi)脹外縮并進(jìn)行相互的制約，產(chǎn)生的應(yīng)力較大。若應(yīng)力超過本身的極限抗彎拉強(qiáng)度，那么將會發(fā)生溫縮裂縫。

2.4 干縮裂縫

水泥穩(wěn)定碎石在干燥空氣硬化的過程中，水分不斷的減少，體積也將隨之收縮，所以會產(chǎn)生均勻分布的干縮裂縫。主要與水泥、水以及碎石有很大的聯(lián)系。①水泥的含量越高，那么消耗的水分就會越多。②由于碎石集料表面對于水也有吸附作用，因此，集料中細(xì)料越多，水分減少的越快。③基層施工時，含水量越高，蒸發(fā)的水分就會越多。所以，比較容易發(fā)生干縮裂縫。

3 路面水穩(wěn)碎石基層裂縫的防治措施

3.1 原材料選擇方面

碎石須選取含泥量較小，不含雜物的穩(wěn)定顆粒，其余的指標(biāo)要達(dá)到相關(guān)規(guī)范的要求，尤其是對細(xì)集料的含泥量以及塑性指數(shù)等進(jìn)行嚴(yán)格的要求。水泥通常使用的強(qiáng)度等級是32.5級低標(biāo)號的路用緩凝水泥。28d 的抗壓強(qiáng)度要保持在32.5～37.5MPa 之間，水泥的初凝時間要大于等于5h，終凝時間在8h 左右，并且要小于等于10h。此舉就是減少了由于含泥量較大或者是水泥強(qiáng)度較高從而引起的裂縫。

3.2 配合比的設(shè)計方面

為了得到較為合適的配合比，在原材料統(tǒng)一的條件下，我們選擇三種不同的級配：①在規(guī)范級配范圍內(nèi)，取中值偏上并且在上限之內(nèi)。②盡量接近中值。③在規(guī)范級配的范圍內(nèi)，取中值偏下并且在下限之內(nèi)。通過上述三種不同的級配，分別進(jìn)行不同水泥劑量的擊實以及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的相應(yīng)試驗，最后獲得了4.5%的水泥摻量就是最佳的摻量。7d 無側(cè)限的抗壓強(qiáng)度都不小于3.5MPa，并且三種級配的差距較小；其次以中間的級配作為標(biāo)準(zhǔn)，使用28d 水泥的抗壓強(qiáng)度為43.2MPa 的普通水泥，分別進(jìn)行擊實以及無側(cè)限抗壓試驗，這時4.0%的水泥摻量就是最佳摻量，7d 的抗折強(qiáng)度不小于3.5MPa。

通過上述情況，均使用4.5%的水泥摻量，進(jìn)行100m 水穩(wěn)碎石基層試驗段的相應(yīng)攤鋪，壓實工藝與養(yǎng)護(hù)措施相同。7d之后發(fā)現(xiàn)，使用早強(qiáng)普通水泥制作的試驗段以及級配偏細(xì)的特制水泥制作的試驗段都多少產(chǎn)生了橫向的線形裂縫，另外兩種情況則沒有發(fā)現(xiàn)異常。28d 之后，對沒有發(fā)現(xiàn)異常的兩個試驗段進(jìn)行清掃以及灑水濕潤，可以發(fā)現(xiàn)接近中值級配的試驗段表面，有局部輕微的線形水跡，但是級配偏粗的試驗段則沒有任何問題。

3.3 拌和和攤鋪

目前公路路面的施工，都是使用穩(wěn)定粒料拌和機(jī)生產(chǎn)水穩(wěn)碎石的混合料。在正式生產(chǎn)之前，須對拌和機(jī)進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試時須扣除原材料本身所含的水，從而保證混合料的配合比不受到影響。其次，對不同原材料在固定料門開度下的轉(zhuǎn)速流量曲線進(jìn)行相應(yīng)的繪制，通過混合料配比對不同配料皮帶的轉(zhuǎn)速進(jìn)行確定，并開始試生產(chǎn)。若混合料的不同指標(biāo)都滿足目標(biāo)配比的要求之后，便可進(jìn)行正式的生產(chǎn)。

攤鋪機(jī)進(jìn)行混合料的攤鋪時，運行速度須和拌和機(jī)的生產(chǎn)能力保持一致，盡可能避免攤鋪機(jī)的停機(jī)待料現(xiàn)象的出現(xiàn)。運輸車卸料須配備專人進(jìn)行指揮，對卸料間距進(jìn)行控制，這樣對攤鋪是有利的。盡可能使攤鋪機(jī)收放料斗減少，在攤鋪機(jī)前后須配備專人對粗細(xì)集料離析的現(xiàn)象進(jìn)行消除，尤其應(yīng)該鏟除粗集料窩，再使用新拌混合料進(jìn)行填補(bǔ)，從而保證配比的一致性。

3.4 碾壓

碾壓過程主要包括初壓、復(fù)壓以及終壓三個階段。初壓的碾壓速度保持在5km/h 即可；復(fù)壓的速度保持在5km/h 左右，輕振一遍之后還要重振兩遍，速度保持在4km/h 左右，接下來使用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓速度小于等于6km/h。終壓，采用振動壓路機(jī)進(jìn)行靜壓，至少壓兩遍，碾壓的速度保持在5km/h 左右，直至沒有明顯的輪跡為止。

碾壓時須注意：及時進(jìn)行碾壓，碾壓時須慢起步緩剎車，由低處向著高處重疊一半的輪寬，按照階梯狀進(jìn)行碾壓，不能在沒有壓實的路面上打轉(zhuǎn)向，而是須后退到起點，進(jìn)行下一步的碾壓。

3.5 壓實度的控制

碾壓完成，須進(jìn)行壓實度的檢測，從而確保壓實度能夠滿足要求。檢查井附近混合料的攤鋪厚度要比正常的路段稍薄，水泥的含量則增加約1%左右，使用小型機(jī)具進(jìn)行多遍的夯實。由于基層材料的生產(chǎn)廠家規(guī)模較小，機(jī)械化程度普遍較低，石料加工的質(zhì)量也不是很穩(wěn)定，存在級配不連續(xù)等問題，骨料時而粗、時而細(xì)。所以，水泥穩(wěn)定碎石混合料的最大干密度是呈現(xiàn)出變化的狀態(tài)。在檢測壓實度時，若使用同一干密度指標(biāo)作為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，較易產(chǎn)生壓實度不合格或者是超過100%的現(xiàn)象。所以，施工的過程中使用灌砂法進(jìn)行壓實度的檢測時，須篩分集料，從而保證粗骨料的含量，分別選擇不同的密度標(biāo)準(zhǔn)以及用水量。含水量的控制對于壓實度的確保與裂縫的產(chǎn)生有著直接的影響。混合料在運輸以及碾壓的過程中不可避免的要散失水分，特別是夏季施工的過程中水分蒸發(fā)較快，施工時水的含量須保持大于最佳含水量1%左右即可。含水量較小，則基層表層會較松散，碾壓后較易起皮，壓實難度較大；含水量較大，則碾壓時會粘輪，表面會發(fā)生起拱，而且在基層成型后水分的散失會更加多，裂縫的數(shù)量就會越多。因此，施工時含水量要保持適宜；施工的接頭：基層在施工時一定會留有接頭，但接頭處一般都是應(yīng)力的集中區(qū)域，在溫度應(yīng)力以及基層的收縮應(yīng)力或者是交通荷載的不斷作用下，較容易產(chǎn)生裂縫。

3.6 養(yǎng)護(hù)

碾壓完成之后，須立刻采用麻袋或者土工布進(jìn)行覆蓋并及時灑水保濕，因為水分與水泥發(fā)生了反應(yīng)，水分的散失速率直接影響正常的反應(yīng)速率，從而對凝結(jié)硬化后的強(qiáng)度產(chǎn)生了影響，尤其是夏季的施工，氣溫比較高，基層表面的水分蒸發(fā)的速率非常快，較容易發(fā)生均勻的裂紋。冬季施工過程中，須及時采取防凍等措施。養(yǎng)護(hù)主要采取灑水車灑水養(yǎng)護(hù)7d，始終確保表面的濕潤均勻。有效的養(yǎng)護(hù)也可減少由于溫縮或者是干縮產(chǎn)生的裂縫。灑水養(yǎng)護(hù)期間，禁止車輛的通行。

4 結(jié)束語

本文基于工程實例從原材料的選擇以及施工養(yǎng)護(hù)等方面進(jìn)行分析了裂縫的防治措施，只要在施工組織、質(zhì)量控制和維護(hù)管理等方面加強(qiáng)管理，認(rèn)真做好每一個環(huán)節(jié)，將可以大大的減少裂縫產(chǎn)生，希望通過介紹，可以為路面水穩(wěn)碎石基層裂縫的預(yù)防提供理論的依據(jù)。

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