初探公路水泥穩定碎石基層裂縫成因及防治策略

黃 峰

（江蘇信成交通工程有限公司，江蘇 泰興 225400）

1 水泥穩定碎石基層施工過程中裂縫產生的原因分析

根據裂縫形成機理，影響半剛性材料干縮和溫縮的主要因素與含水量、水泥劑量、集料或粉料的含量、粉料的礦物成分、環境溫度和養生情況有密切聯系。結合現場調查檢測情況，該段水穩基層裂縫形成主要原因有:

1.1 干縮作用

水泥穩定碎石在干燥空氣中硬化時，隨著水分的減少，體積將收縮變形，每隔一段距離產生均勻的干縮裂縫。水泥穩定碎石產生干縮裂縫的原因與其水泥、水和碎石集料都有很大的關系。一方面，混合料在凝結硬化過程中，水泥與水起水化反應，消耗大量的水分。水泥含量越高，則消耗的水分越多。另一方面，碎石集料表面也要吸附水，集料中的細料成分越多，表面吸附的水分就越多。再者，基層施工過程中，含水量越大，蒸發散失的水分就越多，因此就越易產生干縮裂縫。

1.2 溫縮作用

水穩碎石基層隨混合料水分減少產生干縮和溫縮應力，水分減少的愈多愈快，產生的干縮應力愈大，水分減少愈慢，干縮應變愈慢。一旦應力超過其極限抗彎拉強度，將產生溫縮裂縫。溫縮裂縫多數是橫向分布。

1.3 養生不及時

適宜的溫度、濕度養生可減少水穩基層的干縮作用。但是當養生不及時，水化反應的水化熱會使水穩基層固體表面的吸附水開始蒸發，使表面水膜減薄，顆粒間分子力增大，導致相鄰的顆粒不斷緊靠，引起收縮變形。

1.4 離析現象

造成離析的原因有很多，水穩混合料在攪拌過程中發生的放料離析，在運輸過程中發生顛簸離析，在卸料過程中發生卸料離析，在攤鋪過程中發生攤鋪離析，在找平過程中發生找平離析等。從在開裂路段取芯情況及室內試驗結果來看，水泥穩定碎石抗壓強度均大于設計值，只有個別細集料偏多的芯樣強度較其他芯樣低，易產生離析。

1.5 其它原因

從基層裂縫段和正常段落現場調查情況看，裂縫段水穩基層芯樣成型情況穩定性稍差，變異性較大，其原因主要是秋冬季節施工時水分蒸發較慢，水泥終凝時間縮短；攤鋪時沒有根據天氣情況適當調整水泥用量和拌和用水量。施工碾壓時含水量越大，結構層越易產生干縮性裂縫，應確保碾壓時混合料含水量在最佳含水量范圍內。另一方面，施工時應嚴格控制灰劑量，灰劑量越高越容易產生收縮裂紋。

2 水泥穩定碎石基層施工過程中裂縫預防策略

根據水穩碎石基層的非荷載作用開裂機理分析，為減少裂縫產生，施工時要在原材料控制、水泥穩定碎石的養生、壓實度控制等方面采取策略，具體如下：

2.1 原材料控制

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有限制，一般需要6～10h。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確定。

另外，石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，則粒料間的粘接力不足，一旦車輛上路，表面層極易跑散，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。

2.2 鋪攤及壓實

攤鋪機攤鋪混合料時，運行速度應與拌和機生產能力相匹配，盡量避免攤鋪機停機待料的情況。運輸車卸料有專人指揮，視運輸車裝料多少，控制好卸料間距，以利于攤鋪。盡量減少攤鋪機收放料斗，在攤鋪機前后設專人消除粗細集料離析現象，特別應鏟除粗集料窩，然后用新拌混合料填補，以確保配比穩定統一。由于石料加工質量普遍不夠穩定，存在粒徑不均勻現象，骨料時而偏粗，時而偏細。因此水泥穩定碎石混合料的最大干密度呈變化狀態。在壓實度的檢驗中，如果采用同一干密度指標作為標準，很容易出現壓實度不合格或超過100%的現象。因此施工中采用灌砂法進行壓實度檢驗時，應對集料篩分，以確定粗骨料的含量，分別選用不同的密度標準。

2.3 養生控制

水泥穩定碎石是水硬性材料，碾壓完成后要及時養生，保持混合料的含水量不受損失，決不能讓基層曝曬變干裂縫。有資料表明在同期內通過養生的水泥穩定碎石是不養生的水穩碎石強度的1.5～2倍，而且養生的水穩碎石出現干縮裂縫比不養生的要少得多。基層施工完后，表面沒及時覆蓋受自然環境的影響，表面游離水蒸發過快，產生急劇體積收縮，而此時集體料早期強度低，不能抵抗這種應力也易導致開裂。因此要求在基層施工完后，對其裸露表面應及時用潮濕材料覆蓋，認真養護，同時進行交通管制。在氣溫很高風速很大時，施工后應及早噴水覆蓋降溫、保濕養護。在氣溫時較低時，施工后應在覆蓋物表面噴溫水進行覆蓋保溫、保濕養護。

2.4 選擇適宜季節施工

水穩碎石基層施工最佳季節是春末和夏初，氣溫相對變化不大且風又小，若在秋末冬初施工，由于溫差較大，基層強度增長緩慢，溫縮裂縫也會產生；若工期緊張，必須在這個季節施工時，可采取保溫策略，避免基層受凍。保溫策略可采用料薄膜加麻袋的方法。

3 水泥穩定碎石基層裂縫的處理

水泥穩定碎石基層出現裂縫后，可以采取以下措施進行處理：

1）在基層清掃時詳細調查裂縫，確保裂縫不遺漏，并做好記錄。基層裂縫處著重清理，保證縫內無雜物，清理完畢后向裂縫內灌注改性乳化瀝青，其灌注深度為縫深的2/3。

2）基層裂縫清理后在其上鋪設自粘式玻璃纖維格柵，鋪設寬度為100cm，裂縫兩側各50cm，長度為橫向滿鋪，如縱向縫則兩端超出裂縫長度50cm。鋪設時間在透層施工之后，改性瀝青下封層施工之前，固定方式為水泥釘、鐵皮將一端固定，再用人力拉緊。鋪設時應保持其平整度、拉緊、不起皺，并具備有效的張力。

3）鋪設完自粘式玻璃纖維格柵后，應派專人維護，當進行下封層施工時，灑布車及運輸車行駛在其上不可急轉彎、掉頭，以免自粘式玻璃纖維格柵松弛、扭曲而影響其力學性能。通過上述處理措施的應用，可以消解基層裂縫處應力集中，可減少裂縫傳遞反射至面層，從而減少反射裂縫的產生。其次可以增加基層和瀝青面層層間的摩阻力，有效地克服基層收縮裂縫的產生。

4 結語

總之，在水穩碎石基層設計與施工時，無論哪一個環節都不能放松質量要求，特別是對于容易出現質量問題的影響因素，應積極采取預防措施，避免施工過程中出現質量問題。因此，只要在施工組織、質量控制和維護管理等方面多下工夫，認真細致地完成每一個環節，將可以大大的減少裂縫產生。

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［2］楊貴.水泥穩定碎石基層裂縫的成因淺析及防治[J].甘肅科技，2011(13).

［3］喬華丁.水泥穩定碎石基層裂縫原因與防治[J].公路與汽運，2005（01）.