水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫產(chǎn)生的現(xiàn)象及預(yù)防對(duì)策

肖瑞清

摘要：目前，隨著我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的不斷發(fā)展，其對(duì)道路路面質(zhì)量的要求也越來越高。而水泥穩(wěn)定碎石基層是路面施工時(shí)最常使用的一種路面基層結(jié)構(gòu)，它具有平整、耐用、防透水性強(qiáng)等特點(diǎn)，在我國(guó)的公路設(shè)施建設(shè)中廣泛應(yīng)用。但與此同時(shí)，水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)也容易出現(xiàn)基層裂縫問題，影響路面的正常使用。本文深入分析了水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫產(chǎn)生的原因和危害，并結(jié)合水泥混凝土、瀝青混凝土路面的實(shí)際破損情況，提出了一些有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)處理措施。

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石基層 裂縫 現(xiàn)象 原因 預(yù)防 處理辦法

目前，隨著我國(guó)高等級(jí)公路的不斷發(fā)展完善，半剛性基層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍也越來越廣，而水泥穩(wěn)定碎石是一種最為常見的半剛性路面基層材料，其整體結(jié)構(gòu)特性和力學(xué)性能較好，符合路面工程建設(shè)的發(fā)展需求。但水泥穩(wěn)定碎石材料也有其固有的缺陷，主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)脆性大、受溫度和濕度影響較大、穩(wěn)定性差，這就嚴(yán)重影響了施工路面的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，容易出現(xiàn)一些路面工程病害，影響其使用壽命。其中，在水泥穩(wěn)定碎石基層結(jié)構(gòu)中最常見的病害類型是裂縫問題。

1 裂縫產(chǎn)生的常見表現(xiàn)及危害

水泥穩(wěn)定碎石基層是一種半剛性的基本結(jié)構(gòu)，在施工時(shí)稍有處理不當(dāng)就會(huì)出現(xiàn)裂縫問題。裂縫一般出現(xiàn)在基層的頂面，并沿著裂口橫向延伸，最終形成裂縫。裂縫一般呈等距分布，裂縫寬度通常在0.5-3.5mm之間，裂縫長(zhǎng)度不穩(wěn)定。裂縫一般最早出現(xiàn)在水穩(wěn)層的養(yǎng)生過程中，有些裂縫則出現(xiàn)在路面通車后，受行車荷載作用的影響而愈加嚴(yán)重。水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫不僅會(huì)在一定程度上削弱路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，還會(huì)引發(fā)坑洞、松散、碎裂等路面病害的出現(xiàn)，破壞路面施工結(jié)構(gòu)，影響其正常使用，給道路交通帶來不便，具體來說，其危害主要體現(xiàn)在：①在水穩(wěn)層養(yǎng)生過程中出現(xiàn)的反射裂縫，容易受到路面行車荷載的影響，并在溫度、降水、暴曬的作用下不斷擴(kuò)大其裂縫范圍，破壞水穩(wěn)基層結(jié)構(gòu)，大大降低了其承載能力，造成路面強(qiáng)度下降。②路面通車后，裂縫受車輛行駛時(shí)的荷載作用影響，裂縫長(zhǎng)度和寬度都相應(yīng)增加，出現(xiàn)反射裂縫。路面結(jié)構(gòu)在雙重裂縫病害的作用下將裂縫引入基層結(jié)構(gòu)，一些基層的細(xì)集料受行車時(shí)的作用力影響被甩出路面，造成路面空洞、松散、密實(shí)度下降，破壞其內(nèi)部構(gòu)造，降低其使用壽命。

2 裂縫的常見類型及原因

2.1 水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫形成的機(jī)理。水泥穩(wěn)定碎石基層結(jié)構(gòu)是一種半剛性的基層結(jié)構(gòu)，其收縮性較小，但由于其抗裂性能較差容易引發(fā)裂縫，影響路面的正常使用。通過分析水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的形成和發(fā)展過程，我們可將裂縫分為以下幾種類型：①收縮裂縫：收縮裂縫主要產(chǎn)生在水穩(wěn)基層壓實(shí)之后，在此階段水穩(wěn)基層的水分蒸發(fā)速度加快，在蒸發(fā)和水泥水化的雙重影響和作用下，內(nèi)部水分含量不斷降低，基層壓實(shí)體發(fā)生收縮，從而出現(xiàn)了一系列裂縫。此類裂縫的特點(diǎn)為，其產(chǎn)生時(shí)間通常在施工結(jié)束后20天左右內(nèi)，縫寬多在1-3mm之間，呈橫向分布。②內(nèi)應(yīng)力裂縫：當(dāng)水穩(wěn)基層自身材料在其干縮度和溫差膨脹度作用下產(chǎn)生的拉應(yīng)力超出其極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，水穩(wěn)基層便會(huì)在強(qiáng)度相對(duì)薄弱的路面出現(xiàn)裂縫，這就是內(nèi)應(yīng)力裂縫。內(nèi)應(yīng)力裂縫是公路工程施工中最常見的一種裂縫類型。受材料本身的差異，其斷裂緊縮類型也存在一定的差異，土或細(xì)粉料含量較高的材料多為干縮斷裂，而集料含量較高的材料多為溫縮裂縫。③荷載外力裂縫：當(dāng)內(nèi)應(yīng)力裂縫形成后，路面使用時(shí)間一長(zhǎng)，受自然因素和人為因素的影響，橫向裂縫的延伸范圍進(jìn)一步擴(kuò)展，同時(shí)縱向裂縫也隨之產(chǎn)生。橫行裂縫和縱向裂縫相互影響作用，最終形成了一個(gè)覆蓋面積較大的網(wǎng)裂區(qū)，即荷載外力裂縫。在路面車輛的行駛過程中，裂縫的發(fā)展速度進(jìn)一步加快，裂縫寬度和長(zhǎng)度也越來越大，進(jìn)而造成路面的結(jié)構(gòu)性破壞，嚴(yán)重影響了其使用功能的發(fā)揮。④溫縮裂縫：溫縮裂縫即路面受熱脹冷縮作用而產(chǎn)生的裂縫。路面內(nèi)部的水泥無機(jī)結(jié)合材料在溫差的影響下，其體積大小也發(fā)生相應(yīng)的變化，從而出現(xiàn)裂縫，溫縮裂縫的產(chǎn)生與溫度相關(guān)。

2.2 水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫產(chǎn)生的原因。通過深入分析和研究水泥穩(wěn)定碎石基層材料的基本要求和具體生產(chǎn)工藝，我們可以得出水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫產(chǎn)生的原因。總體來看，產(chǎn)生裂縫的原因主要有以下幾方面：①設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)安排不合理，設(shè)計(jì)配合比不科學(xué)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)配比控制不到位，混合料粗細(xì)程度失調(diào)。②施工時(shí)，施工人員因水泥配比不合理而造成裂縫出現(xiàn)，即將生產(chǎn)標(biāo)號(hào)、批號(hào)、品種、性能差異較大的水泥混合使用，造成收縮應(yīng)力出現(xiàn)偏差，產(chǎn)生裂縫。另外，施工時(shí)水泥劑量過大或水灰比重過高都會(huì)造成收縮不協(xié)調(diào)，從而產(chǎn)生裂縫。③在材料拌合過程中，施工技術(shù)人員如果沒有把握好含水量，或者沒有充分考慮到天氣、運(yùn)距、材料性能等對(duì)其含水量的影響，就容易造成含水量過高或過低，不符合最佳含水標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)含水量過低時(shí)，水分不足造成水泥穩(wěn)定層水化作用不充分，強(qiáng)度過低，壓實(shí)難度大。當(dāng)水分含量過高時(shí)，水穩(wěn)層已經(jīng)成型后仍有一定量的水分游離于表層，起到了暫時(shí)填充空隙的作用，一旦其發(fā)生蒸發(fā)就會(huì)引發(fā)表層干裂，出現(xiàn)裂縫。④在拌合過程中，因拌合不均或攤鋪不合理造成表面離析，從而出現(xiàn)裂縫。⑤選擇高溫期間進(jìn)行施工，忽略了路面的保養(yǎng)和維護(hù)，出現(xiàn)基層干裂。⑥在對(duì)碎石進(jìn)行加工時(shí)，沒有很好地將山皮剝離干凈，導(dǎo)致小規(guī)格料含量過高，塑性指數(shù)過高，從而產(chǎn)生裂縫。⑦碾壓過程不到位，密實(shí)度較低。在對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層進(jìn)行碾壓時(shí)，某些施工位置碾壓程度低，未達(dá)到預(yù)期效果，或含水量把握不足，造成密實(shí)度過低，一旦承受荷載過大就會(huì)發(fā)生形變，導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂縫。⑧交通開放時(shí)間過早。一般地，在路面施工完成后，路面必須經(jīng)過一定時(shí)間的晾曬和干燥才能進(jìn)行路面開放，開放時(shí)間過早勢(shì)必會(huì)對(duì)路面造成一定的損害，從而影響其正常使用。過早開放交通會(huì)因水穩(wěn)層強(qiáng)度不足而產(chǎn)生裂縫。

3 裂縫預(yù)防措施

3.1 嚴(yán)格碎石加工質(zhì)量。在對(duì)碎石原料進(jìn)行加工時(shí)，施工人員一定要仔細(xì)將碎石上那些已經(jīng)風(fēng)化的山皮剝離干凈，降低小規(guī)格料含量。另外，在片石破碎之前先使用振動(dòng)傳輸上料機(jī)篩凈殘土，保證碎石規(guī)格符合標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)實(shí)際施工情況定期更換錘頭，以防針片狀碎石的進(jìn)一步增多，影響施工質(zhì)量。endprint

3.2 在水泥進(jìn)場(chǎng)前要嚴(yán)格檢測(cè)其質(zhì)量，確保各項(xiàng)指標(biāo)均符合施工規(guī)范要求。根據(jù)當(dāng)前施工規(guī)范來看，一般情況下水泥穩(wěn)定碎石基層的設(shè)計(jì)強(qiáng)度都在3-5Mpa之間，而隨著設(shè)計(jì)強(qiáng)度的不斷提高，其對(duì)水泥的需求量也相應(yīng)增加。隨著其基層剛性的增大，干縮性裂縫也隨之出現(xiàn)，并越來越大，影響路面的整體結(jié)構(gòu)。因此，要想避免此類問題的發(fā)生，施工人員必須規(guī)范水泥用量，不可使用過多，將水泥劑量控制在合理范圍，不能超過5.5%。

3.3 在將各種材料配合調(diào)制時(shí)，必須保證其設(shè)計(jì)配合比符合生產(chǎn)要求。在設(shè)計(jì)強(qiáng)度和施工變異性穩(wěn)定的基礎(chǔ)下，施工人員應(yīng)盡量減少水泥劑量，并加強(qiáng)質(zhì)量安全檢測(cè)力度，強(qiáng)化質(zhì)量意識(shí)，并及時(shí)給各倉上料，實(shí)行責(zé)任到人制度，緊抓細(xì)微環(huán)節(jié)，避免出現(xiàn)料倉出料口堵塞問題，影響整體施工質(zhì)量。

3.4 嚴(yán)格控制拌合料含水量。一般情況下，拌合料在攤鋪時(shí)其含水量可以略高于最佳含水量。水泥穩(wěn)定碎石基層要想實(shí)現(xiàn)水泥水化這一過程，就必須保證其足夠的含水量，但也不宜過高，以免路面濕度過大，出現(xiàn)壓痕，或因細(xì)料和水泥漿上浮至表面，出現(xiàn)干縮性裂縫。因此，在施工環(huán)節(jié)，施工人員必須根據(jù)具體的天氣情況及時(shí)調(diào)整拌合料的含水量，以保證碾壓的正常進(jìn)行。

3.5 選擇合適的施工時(shí)間 要想保證施工質(zhì)量，就必須選擇適宜的施工時(shí)間。一般情況下，水泥穩(wěn)定碎石基層結(jié)構(gòu)施工最好選擇氣溫變化較小時(shí)段，此時(shí)施工內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)溫度的感應(yīng)力較小，水穩(wěn)層不易出現(xiàn)脹大或收縮情況，產(chǎn)生裂縫的可能性也隨之降低。

4 結(jié)束語

為了保證高等級(jí)路面使用功能、減少破損、延長(zhǎng)使用壽命，水泥穩(wěn)定碎石基層施工過程中要控制好施工配合比、水泥劑量、施工最佳含水量、碾壓時(shí)間、結(jié)構(gòu)層壓實(shí)度；做好草、麻袋保濕覆蓋、灑水養(yǎng)護(hù)工作，盡量減少、防止裂縫的發(fā)生。同時(shí)，基層裂縫出現(xiàn)后要采取有效措施及時(shí)處治，防止發(fā)生反射裂縫。

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