水泥穩定碎石基層收縮裂縫防治

畢玉華

摘要：水泥穩定碎石是路面底基層和路面之間的一種結構，其特點是強度高、水穩定性好、抗凍性好、耐沖刷，是一種優良的路面基層材料，是高等級路面的基層，得到了廣泛的應用。水泥穩定碎石基層也有它的弱點，由于溫度變化和濕度變化會產生收縮裂縫，直接影響到路面，會降低路面使用壽命。本文分析了水泥穩定碎石基層收縮裂縫的原因，并提出了幾點防治措施。

關鍵詞：水泥穩定碎石 基層 裂縫 防治措施

0 引言

水泥穩定碎石基層在現行瀝青路面結構中廣泛應用，該結構的承載力比較高，并且便于分布荷載，最重要的是能夠就地取材，經濟性較好。

但是，水泥穩定碎石基層作為半剛性基層，其不足主要表現為：存在干縮和溫縮開裂等現象，這種基層開裂直接影響瀝青路面的使用性能。

1 對以無機結合穩定半剛性材料的認識

1.1 半剛性材料的好處

1.1.1 強度高

通常情況下，半剛性基層材料都是應時間不斷增長的，強度比較高。所以半剛性基層瀝青道路一般彎沉度弱，載荷分布功能強的特點。半鋼基層材料可以保證半剛性基層瀝青路的承受能力，對路面起保護作用。

1.1.2 穩定性強

這種材料在水和多次凍融情況下起承受能力不受影響，因為它具有較高的穩定性。

1.1.3 剛性大

半剛性基層材料的抗壓回彈模量值可高達1800PMa，就可以減薄瀝青層面，從而使瀝青更加牢固，以此提高其抗壓能力。

1.1.4 抗凍、耐刷、溫縮性和干縮性較小等優點。

1.2 半剛性基層材料的缺點

較強的脆性、對溫度及濕度比較敏感，在形成強度過程中，由于溫度發生改變導致的溫度收縮裂縫，由于水分量的多寡導致干縮裂縫。這些問題就會在公路瀝青面較薄的路面上表現出來，從而降低路面的強度和使用能力。

2 水泥穩定碎石基層收縮裂縫的原因分析

2.1 干縮特性會導致收縮裂縫的產生

在水穩材料碾壓以后，在其內部會有水化作用的發生，其中水分逐漸減少，在碳化作用、水的作用下，導致材料礦物晶體或者凝膠體間半剛性材料發生體積收縮的現象。在半剛性材料中，受含水量變化的影響，造成整體宏觀體積收縮，進一步導致半剛性材料發生干燥收縮，于是影響半剛性材料干燥收縮的主要因素就是含水量。所以，為了提高基層抗干燥收縮裂縫的性能，需要對其含水量進行適當的控制。

2.2 網狀裂縫的分析

在一些沒有及時拆遷的高壓電桿等地面障礙物的周圍，水泥穩定碎石會產生網狀裂縫，在初期，其只是網狀細裂紋，但是由于時間的延長，在裂紋處基層內部中，其水分不斷蒸發，裂紋漸漸變為發散形裂縫。同時由于外力的作用，基層呈現塌陷狀。其原因是沒有真正保證檢查井周圍壓實度，有著一些不均勻沉降隱患；同時檢查井周圍，這些地方通常也是大型壓路機工作面的死角， 尤其是集料粒徑較粗時， 基層自身的壓實度難以保證，而且強度難以滿足設計要求。檢查井周圍，這些地方往往是彎拉與溫度應力的集中區，在外力的作用下，進一步破壞基層，起初的裂紋逐漸惡化為裂縫。

2.3 溫縮特性會引發收縮裂縫

當組成混合料的材料相同時，與骨架密實結構穩定類材料平均溫縮系數相比，懸浮結構穩定類材料平均溫縮系數比較大。在混合料溫縮系數和溫合料最大干密度之間，它們存在某種關系，如果混合料的干密度小，那么對應的溫縮系數就比較大，反之就越小。

3 水泥穩定碎石基層裂縫防治技術措施

3.1 減少路基不均勻沉降

目前，為了確保公路的施工質量，需要按照較高的壓實標準對公路路基進行處理，對于材料的塑指、CBR值等要求比較嚴格。但是，受公路水文地質情況的影響和制約，并且施工條件、施工情況等各不相同，進而在一定程度上存在工后沉降的現象，對于層底來說，即使彎拉變形很小，都可能造成基層出現開裂。因此，為了避免發生水泥穩定碎石基層裂縫，需要進一步降低路基工后不均勻沉降。通常情況下，通過下列措施，可以減少路基工后不均勻沉降：①在路基填料方面，通常選擇砂礫等透水性良好的材料，促進路基工后沉降；②成型路基鋪筑基層的沉降穩定期至少半年，對于高填路基來說，通常情況下需要采取相應的措施進而在一定程度上確保沉降的穩定期；③通過采用強夯、沖擊碾壓或超載預壓的方式，對工期緊張的路基項目進行處理，進一步加快路基的不均勻沉降；④為了降低路基填料的波動，需要對施工質量進行嚴格的控制，同時對松鋪厚度、碾壓遍數等進行嚴格的控制，確保壓實的均勻性，對于選用的壓實設備，需要保證噸位合理，并且性能優良；⑤加強路基排水施工，嚴格控制路床的塑指，進而在一定程度上確保路基的水穩定性。

3.2 加強施工控制

3.2.1 控制材料特性及級配

在施工過程中，材料的脹縮系數是決定水泥穩定碎石基層開裂的主要因素，為此基層需要選用脹縮系數小的材料，或者采取措施降低基層材料的脹縮系數，進而在一定程度上提高材料的抗裂性能。

3.2.2 控制水泥劑量

水泥穩定碎石基層的強度受水泥劑量的影響和制約，在其他條件相同時，通過增加水泥劑量，基層強度可以進一步提高。但是，隨著水泥劑量的增加，水泥穩定碎石基層收縮也在增加，同時產生裂縫的機率出現不同程度的增加。對于不同性質的集料混合料來說，通過不同劑量的水泥可以達到相同的強度要求。

3.2.3 控制碾壓含水量

根據以往的實踐經驗，基層表面并不是越光滑越好。在施工過程中，如果基層表面太光滑，層間的粘結力就會出現不同程度的降低，容易產生滑動面。另外，如果基層的表面比較光滑，這時需要增加細料的含量，以及碾壓時的含水量。在高溫季節進行施工時，一般會在基層表面進行灑水，進而在一定程度上增加碾壓時的含水量，在振動碾壓的過程中，壓路機會使得水泥漿出現上浮，當表面水分發生蒸發，以及出現水泥水化時，在基層容易產生干縮裂縫、收縮裂縫等。

3.2.4 控制施工工藝

施工工藝控制不到位同樣容易造成水泥穩定碎石基層出現裂縫。在施工工藝方面，具體措施為：①選用的拌和設備計量精度要高、產量在400t/h，合理設置工作參數，同時，根據機械性能，準確掌握水泥穩定碎石混合料的拌和時間，確保拌和料的均勻性；②攤鋪機、壓路機的性能要優良，同時配料、拌和、運輸、攤鋪作業各環節之間要相互配合；③在施工過程中，需要做好施工組織和管理，避免發生離析。

3.2.5 養護控制

在高溫季節，由于施工強度容易保證，所以，一般選擇高溫季節鋪筑水泥穩定碎石基層。但是，高溫施工同樣容易造成基層干縮開裂。在這種情況下，需要對水泥穩定碎石基層進行保濕養生。碾壓完基層后，利用塑料薄膜或上工布進行覆蓋，對路面進行養生，進而在一定程度上減少基層內外的溫差，避免基層材料溫度發生驟然變化，以及水分迅速揮發。在對基層進行養生期間，塑料薄膜或上工布表面始終保持濕潤。

3.3 應用玻纖格柵處理裂縫

在鋪筑瀝青面層之前，需要對水泥穩定碎石基層出現的裂縫應用玻纖格柵進行相應的處理。對于玻纖格柵來說，該物質是以玻璃纖維為原料織成的網片，其特點主要表現為：抗拉強度高、高模量、抗折、抗老化、低應變、低延伸率、無長期蠕變，以及耐高低溫等，且在一定程度上容易與瀝青混合料相容。對于集料混合料來說，由于玻纖格柵呈現網狀結構，因此混合料可以貫穿到網狀結構的內部，進而在一定程度上使得混合料與玻纖格柵形成一個復合的力學嵌鎖體系，這種體系結構的特點是能夠對集料的運動起到制約的作用，進而壓實瀝青混合料，增加其承載能力。

3.4 設置過渡層

在施工過程中，為了提高路面的穩定性，通常情況下，需要在水泥穩定碎石基層和瀝青面層之間設置過渡層，防止基層發生裂縫。級配碎石層、瀝青穩定碎石層等是主要的過渡層。對于過渡層來說，其作用主要表現為：吸收應力。為了防止水泥穩定碎石基層裂縫反射到瀝青面層，通常通過降低收縮應變等。

4 結束語

對于水泥穩定基層路面來說，由于其水分的蒸發以及混合材料的內部而發生的水化作用會使得其混合料內部水分不斷減少，還有就是路面的溫度變化溫差較大、施工工藝等是水泥穩定碎石基層收縮裂縫產生的主要原因。因此，我們應該在修建公路之時就應該去合理選擇其原材料及用量，以及改善和加強養護等措施去防止水泥穩定碎石基層路面的收縮裂縫的產生進而確保公路的路面能夠不產生裂縫，保證道路的施工質量。

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