水穩(wěn)碎石基層裂縫成因及防治

王 斌

（江蘇省如東縣交通工程有限責(zé)任公司）

水穩(wěn)碎石基層裂縫成因及防治

王 斌

（江蘇省如東縣交通工程有限責(zé)任公司）

水泥穩(wěn)定碎石基層是目前我國首選的道路基層結(jié)構(gòu)，然而水泥穩(wěn)定碎石在溫度、濕度變化的作用下容易產(chǎn)生收縮，導(dǎo)致基層裂縫，嚴(yán)重影響路面的使用性能。本文分析了水穩(wěn)碎石基層裂縫成因，并探討了裂縫的防治措施。

水穩(wěn)碎石基層；裂縫；溫縮；干縮

一、水穩(wěn)碎石基層裂縫成因

水泥穩(wěn)定碎石裂縫是水泥穩(wěn)定碎石基層混合料水泥固化以及水分散發(fā)后在表面產(chǎn)生的細微開裂，然后向深部與橫向擴展，最貫通整個基層。裂縫的寬度約為1cm～3cm，嚴(yán)重可達4cm～5cm，裂縫的產(chǎn)生一定程度導(dǎo)致上破壞基層的板的整體受力狀態(tài)，如果裂縫進一步發(fā)展會產(chǎn)生發(fā)生反射裂縫，造成路面面層也相應(yīng)產(chǎn)生裂縫或者斷板情況的出現(xiàn)。

（一）溫縮性裂縫

溫縮性裂縫是熱脹冷縮產(chǎn)生的裂縫。萬物都具有熱脹冷縮的性質(zhì)，水泥穩(wěn)定碎石基層屬半剛性體，也不會例外。水泥無機結(jié)合料內(nèi)部的不同礦物顆粒組成的固相、液相和氣相體，在溫差作用中必然會使其產(chǎn)生熱脹冷縮的體積變化，從而引起溫縮性裂縫。

固相礦物不同的脹縮性：碎石原材料礦物（主要為SiO2、AI2O3）組成的熱脹冷縮系數(shù)為810-6/℃，水泥穩(wěn)定碎石生成的新膠結(jié)礦物主要成分為C-S-H凝膠體，熱脹冷縮系數(shù)一般為10～2010-6/℃。由于兩者組成的固相復(fù)合穩(wěn)定材料的礦物具有不同的熱脹冷縮性，在溫度變化時其脹縮值是不相同的。

液相（水）的熱脹縮性：自由水、毛細水、結(jié)構(gòu)水、結(jié)晶水存在于混合料內(nèi)部的孔隙中和膠體中，水的熱脹縮系數(shù)為7010-6/℃。當(dāng)溫度升高時，可以產(chǎn)生相當(dāng)大的擴張力使顆粒間距增大而產(chǎn)生膨脹。

氣相的熱脹縮性：混合料毛細孔、內(nèi)部孔隙充盈著氣體。夏天時水穩(wěn)層內(nèi)部結(jié)構(gòu)氣體體積受熱充分膨脹，結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒相應(yīng)充滿擴張力。冬季時，原膨脹的氣體體積收縮，顆粒內(nèi)的結(jié)構(gòu)應(yīng)力減小，產(chǎn)生收縮力，體積變小。當(dāng)擴張力超過臨界值時，水穩(wěn)層就會產(chǎn)生起拱；當(dāng)收縮力超過結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力時，便產(chǎn)生橫向裂縫。

（二）干縮裂縫

水泥與各種粗細集料經(jīng)水拌和，碾壓后，由于蒸發(fā)和混合料內(nèi)部發(fā)生水化作用，混合料的水分會不斷減少。由于水的減少而發(fā)生毛細管作用、吸附作用、分子間作用、材料礦物晶體或凝膠體間層間水的作用和碳化作用等會引起半剛性材料產(chǎn)生體積收縮。由于水分的散失而產(chǎn)生的干縮裂縫,發(fā)生在鋪筑瀝青面層之前或之后，主要是橫向裂縫,也有少數(shù)是縱向裂縫。水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫成因較多，下面從施工角度進行分析：（1）顆粒級配不理想，或者級配盡管在級配曲線要求范圍之內(nèi)，但細料較多，容易產(chǎn)生干縮裂縫。水泥用量過大，造成基層剛度過大，容易產(chǎn)生收縮裂縫。當(dāng)混合料中含水量過大時，由于水分蒸發(fā)，未硬化膠體體積縮小致使路面產(chǎn)生干縮裂縫。（2）壓實不充分,使基層不夠密實,空隙率大,抵抗干縮溫縮拉應(yīng)力的能力也會大大降低。（3）碾壓時混合料中含水量偏大,碾壓后殘留的水分過多,或混合料的含水量不一致,忽干忽濕,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(chǎn)生裂縫。（4）養(yǎng)生期滿后,沒有立即灑透層油保護,使水穩(wěn)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.

二、水穩(wěn)碎石基層裂縫預(yù)防

（一）原材料控制

重視原材料的選用以保證有良好的級配，在滿足設(shè)計強度的前提下，降低水泥劑量。

不同品種的水泥干縮性不同，普通硅酸鹽水泥干縮性很小，火山灰質(zhì)硅酸水泥次之，礦渣水泥較大。因此，選用合適的水泥在一定程度上能減少干縮裂縫。

控制細集料量，細集料＜0.075mm顆粒的含量盡量小于5%～7%。

控制含水量，要嚴(yán)格按水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計控制含水量，使其與最佳含水量接近，減少用水量不當(dāng)而人為造成裂縫。在混合料中加入膨脹劑。混合料中加入膨脹劑可以減少水泥穩(wěn)定基層的干縮裂縫，同樣在水泥穩(wěn)定粒料中使用減水劑，減少混合料的含水量，也可以達到減少干縮裂縫的目的。

添加粉煤灰。在水泥穩(wěn)定碎石混合料中添加粉煤灰（占集料重量的10%～20%），可以延緩混合料凝結(jié)，增加混合料的抗凍能力和改善混合料的形變性能。

（二）攤鋪

混合料在正式攤鋪前,首先要設(shè)置好高程控制標(biāo)樁,并通過典型施工,測定混合料的攤鋪系數(shù)以及含水量的大小,以指導(dǎo)后期施工。在正式攤鋪施工中要保證足夠的松鋪厚度,避免碾壓成型后因壓實厚度不夠而在上面補層,后補層與下層結(jié)合比較困難,容易形成上下兩層皮,從而影響結(jié)構(gòu)的整體性。同時,在攤鋪整平過程中應(yīng)設(shè)專人及時鏟除粗集料和粗集料,補以新拌的均勻混料或補撒拌和均勻的細混合料,并與粗集料拌和均勻。混合料應(yīng)在水泥的終凝時間內(nèi),盡可能早地完成拌和、運輸、攤鋪、碾壓等。超過水泥終凝時間的混合料不得使用。

（三）壓實

壓實是保證工程質(zhì)量的重要手段之一。當(dāng)含水量等于或略大于最佳含水量時就可以開始進行碾壓,碾壓按照先輕后重、先邊后中、由內(nèi)到外的原則進行。壓路機的碾壓速度不宜過快,一般為115～214km/h。任何壓路機不得在已完成的或正在碾壓的路段上“調(diào)頭”或急剎車,以避免破壞基層表面。在炎熱干燥的氣候條件下,水泥穩(wěn)定碎石表層水分蒸發(fā)很快,為保持碾壓過程中混合料表面潮濕,可補灑少量的水。碾壓過程中,如發(fā)生“彈簧”、松散起皮等現(xiàn)象,應(yīng)及時翻開換以新的水穩(wěn)碎石混合料,使其達到質(zhì)量要求。

水泥穩(wěn)定碎石混合料是比較松散的材料,即使在最佳含水量的情況下,材料顆粒間缺少粘結(jié)力,在壓實過程中會出現(xiàn)材料被推移的問題,所以驅(qū)動輪的位置是很重要的,最好是選用全輪驅(qū)動的鋼輪壓路機。

（四）切割

可以采取對水穩(wěn)基層表面進行縮縫切割的辦法，以消除溫縮和干縮裂縫的形成。方法是用切割機沿道路縱向每隔5m切割一道縮縫，縫寬3mm，縫深5mm～8mm，然后在縫內(nèi)灌以乳化瀝青，采取這種辦法的機理是，人工提前消除基層所產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，從而使基層的收縮應(yīng)力提前釋放。

（五）養(yǎng)生

混凝土碾壓成型后應(yīng)及時養(yǎng)生，保持碾壓成型混合料表面的濕潤；養(yǎng)護結(jié)束后應(yīng)及時鋪筑下封層；加強基層的養(yǎng)護，使基層的養(yǎng)護期不少于7d，在養(yǎng)護期內(nèi)，一定要保證水穩(wěn)基層表面始終處于濕潤狀態(tài)，切忌或干或濕，從而避免干縮裂縫的產(chǎn)生。

三、水穩(wěn)碎石基層裂縫的治理

對于基層裂縫，若是縱縫，應(yīng)調(diào)查產(chǎn)生的原因，有可能是路床、下一層、混合料配比、施工工藝等發(fā)生問題，要根據(jù)具體情況進行處理。如是上基層出現(xiàn)的裂縫，在噴灑透層瀝青與封層瀝青前，首先要把基層表面清掃干凈，查清裂縫的位置、長度、縫寬等情況，作上標(biāo)記。縱橫縫按下列要求處理：（1）對裂縫寬度較大，且順路線方向連續(xù)間距小于5m的基層應(yīng)挖除返工；（2）對順路線方向連續(xù)間距大于5m的裂縫采用1.5m寬，16mm×16mm玻璃纖維網(wǎng)覆蓋，玻璃網(wǎng)張拉后用直徑6mm長8cm～10cm的鉚釘固定，鉚釘間距15～30cm，處理好了，經(jīng)監(jiān)理工程師簽證后方可做封層。或者采用1.5m寬耐高溫土工布，先灑0.8～1.2kg/m2熱瀝青，再粘貼覆蓋。基層一旦收縮開裂，必須采用上述方法處理，否則，在下面層、中面層瀝青路面施工時很快會反射到面層，再次處置將損失更大，因此務(wù)必處理及時、徹底。

橫縫一般情況可以處理，也可不處理，根據(jù)業(yè)主和監(jiān)理的要求定。如果要處理時待透封層施工后，面層施工前，用耐高溫土工格柵或防裂貼處理。

結(jié)束語

采用水泥穩(wěn)定碎石基層符合我國的半剛性路面“強基薄面”的結(jié)構(gòu)特點，并且應(yīng)用范圍廣泛。水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫影響路面美觀、消弱整體穩(wěn)定性和平整度，并且由于水分的滲透，降低基層與土基的承載力，從而加劇路面破壞，縮短使用壽命。因此要采取措施做好裂縫的防治工作。總之要徹底消除半剛性基層裂縫可能相當(dāng)困難，但從基層材料施工工藝方面多下工夫一定能夠?qū)崿F(xiàn)。

[1]齊洪宇,袁亮.探討水穩(wěn)碎石基層裂縫成因及防治[J].黑龍江科技信息,2012年4期.

[2]王海濤,吳宇,劉義春.某二級公路水穩(wěn)碎石基層裂縫成因及防治措施淺析[J].路基工程,2012年2期.

TU75

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1007-6344（2015）04-0145-01