淺談水泥穩定碎石基層施工控制及裂縫預防

胡軍

【摘 要】水泥穩定碎石基層具有成型快、強度高、水穩定性好、抗疲勞能力強等優點，為目前許多高等級公路基層所采用，其施工工藝逐步走向成熟。但是在水穩基層的養護期，甚至后期路面交工驗收后仍會出現縱、橫向裂縫，造成路面病害。本文從原材料選擇、混合料組成設計、施工工藝等角度分析水穩基層的質量控制要點，并對如何預防裂縫的產生進行闡述。

【關鍵詞】水泥穩定碎石；基層；施工控制；裂縫；預防

水泥穩定碎石作為高等級路面基層和底基層應用較為廣泛，為了減少水穩基層干縮和溫縮裂縫，克服路面水損害，必須對水泥穩定碎石基層從以下幾個方面進行控制。

1 水泥穩定碎石基層的特性

1）強度高：在基層混合料水泥劑量下不超過6%的情況下，強度能達到6MPa以上。

2）水穩定性好：這種結構一旦水化成型，便不怕水長期侵蝕。它具有水泥砼的一些性質。

3）易操作：基層混合料易產生，拌和容易。水泥劑量、含水量在級配一定的情況下，易控制，根據監測情況隨時可以調整。

4）抗疲勞能力強：因為強度高，比其他結構更穩定、持久。

5）遠期成本低：使用壽命長，相應減少了建設成本。

2 原材料

2.1 水泥

水泥穩定碎石混合料宜采用強度等級不低于32.5級的水泥，3d膠砂強度應大于8MPa。受潮、變質的水泥不得使用，水泥各齡期強度、安定性等應符合規定；水泥初凝時間應大于3h，終凝時間不小于6h。避免因水泥標號過低使得用量偏多而產生較多的反射裂縫。

2.2 碎石

1）碎石的最大粒徑不超過31.5mm，宜按粒徑9.5～31.5、4.75～9.5、2.36～4.75和0～2.36mm 4種規格備料。采用4種規格備料，尤其是將0～2.36mm集料區分開，對合成級配0.075mm篩孔通過率的控制具有重要作用。

2）碎石壓碎值應不大于28%，粗集料針片狀含量（1：5）應不大于18%，碎石中小于0.6mm的顆粒必須做液限和塑性指數試驗，要求液限小于28%，塑性指數小于9。

3 混合料組成設計

1）取工地實際使用的集料，分別進行水洗篩分，按顆粒組成進行計算，確定各種集料的組成比例。為保證配制出的混合料具有較好的抗裂性能以及施工時減少離析的產生，建議配合比設計時級配曲線按正“S”形調整。4.75mm以上篩孔通過率宜處于級配范圍中值與上限之間，2.36mm以下篩孔通過率處于級配范圍中值與下限之間，0.075mm篩孔通過率宜不超過3%，2.36mm篩孔通過率宜不低于20%，4.75mm篩孔通過率宜不低于32%。

2）為減少基層裂縫，必須做到三個限制：在滿足設計強度的基礎上限制水泥用量；在減少含泥量的同時，限制細集料、粉粒用量；根據施工時氣候條件限制含水量。具體要求泥劑量宜不大于4.5%（建議用高強度水泥，可減少水泥用量）。集料級配中0.075mm以下顆粒含量不大于3%，含水量宜不超過最佳含水量的1%。

3）水泥穩定碎石7d浸水無側限抗壓強度代表值應滿足基層3.5～4.0MPa，底基層為2.5～3.0MPa，這樣既保證足夠的強度，也避免因強度過高產生較多反射裂縫。基層與底基層強度差異小，有利于減少接觸界面上的剪應力。

4 混合料的拌和

在水泥穩定碎石混合料拌和過程中，均勻性是影響水泥穩定碎石結構強度的關鍵因素。基層水泥穩定碎石必須采用集中廠拌混合料，混合料的拌制可從以下方面控制：

4.1 廠拌設備的選擇

拌和設備的性能決定了混合料的配料精度和均勻性，應選用帶有電子計量裝置的高性能穩定土拌和機，以保證混合料的級配符合配合比要求，保證拌和料的穩定性。

4.2 水泥劑量控制

水泥的用量對水泥穩定層質量起著關鍵作用，劑量太小，不能確保水泥穩定碎石施工質量，而劑量太大，既不經濟，還會使基層的裂縫增多、增寬，從而引起面層相對應的反射裂縫。考慮施工時各種損耗，工地實際采用的水泥劑量應比室內試驗確定的劑量增加0～0.5%，以確保水泥穩定基層的質量，但應控制不超過6%，以減少混合料的收縮性。

4.3 含水量控制

根據路面基層施工技術規范及國內外施工經驗，一般情況下拌和含水量應比最佳含水量略高0.5%～1%，若氣溫較高或距離較長時應高1%～2%，以彌補混合料運輸、攤鋪和碾壓過程中水分的損失。含水量過大，既會出現“彈軟”、“波浪”等現象，影響混合料可能達到的密度和強度，也會增加混合料的干縮性，使結構層容易產生干縮裂縫；含水量過小，混合料易松散，不容易碾壓成型，也會影響混合料的密度和強度。施工過程中要根據氣溫情況及運輸距離及時調整含水量的大小，根據規范、經驗及現場攤鋪碾壓的效果確定。

5 混合料的運輸和攤鋪

長距離運輸，混合料含水量容易損失，產生離析，造成攤鋪碾壓后，基層局部平整度差。應通過試驗，采取措施，及時攤鋪。在水泥的終凝時間內，完成運輸、攤鋪、碾壓、整平等工序。

5.1 攤鋪現場的準備工作

1）攤鋪前必須清除墊層上的浮土、雜物清理干凈，以免產生松散、起皮現象。開始攤鋪時，要在墊層上灑水使其表面濕潤。

2）準確施工放樣。在全線路面施工前，要對全線的導線點、水準點進行復測。為了避免由于基準鋼絲繩的垂度影響攤鋪的平整度，其鋼立柱縱向間距不宜過大，直線宜為10m，曲線宜為5m，并用緊繩拉緊。

3）由于水泥穩定碎石受攤鋪時間的限制，在攤鋪前必須認真檢查攤鋪及碾壓設備，確保其完好狀態，以免由于機械故障造成中途停機，造成不必要的經濟損失，同時要加強攤鋪現場與拌和廠之間的聯系，以應付緊急情況。

4）攤鋪設備的選型。公路的基層宜采用攤鋪機攤鋪混合料。應選擇攤鋪性能好的全自動找平攤鋪機，盡可能整幅一次攤鋪，可很好地控制攤鋪厚度和表面平整度。攤鋪機的攤鋪效果必須滿足攤鋪料不離析、級配良好、穩定、平整度、橫坡度均符合規范要求。

5.2 混合料的攤鋪

拌和好的成品料運至現場應及時按確定的松鋪厚度均勻、勻速的攤鋪，攤鋪過程中盡可能少收料斗。為確保攤鋪機行走方向的準確性，可在路槽或底基層上灑白灰線，以控制攤鋪機行走方向，攤鋪機要保持適當的速度均勻行駛，不宜間斷，以避免出現“波浪”和減少施工縫，在攤鋪機后面設專人消除局部細集料離析現象。用點補的方法摻撒新混合料或鏟除局部粗集料搭窩之處，用新拌混合料填補。

6 混合料的壓實

用振動壓路機配合重型輪胎壓路機緊跟混合料的攤鋪機面進行碾壓。開始用振動壓路機不掛振動進行碾壓1～2遍，然后掛振碾壓。直線段由兩側路邊向路中心或自橫坡度低的一側向高的一側碾壓，碾壓范圍應較基層邊緣寬出10cm，碾壓時重疊1/2輪寬，碾壓速度1.5～1.7km/h。重型壓路機，碾壓速度2.0～2.5km/h。碾壓順序同前，碾壓至要求的壓實度為止。碾壓過程中如氣溫高或大風天氣，基層表面易風干，可利用輪胎壓路機自動噴水裝置邊噴水邊碾壓。在操作中應做到三快，即快運輸、快攤鋪、快碾壓，以確保從向拌和機內加水拌和到碾壓終了延遲時間不超過兩小時。

7 養生

碾壓完成并經壓實度檢測合格后，應立即開始養生，養生期不宜少于7d，并應封閉交通，除灑水車輛外，嚴禁其他車輛能行，保溫養生至下一層施工前。合理的養生既是保證水泥穩定碎石強度的需要，又是減少和避免干縮裂縫的措施。新鋪水泥穩定碎石基層隨著混合料水分的減少產生干縮應力，水分減少的越快，產生的干縮應力越大。所以，充分的濕度及保養措施對基層強度增長及減少裂縫十分重要。

8 質量檢查及驗收

8.1 壓實度

1）干密度用灌砂法檢查，最好使用直徑20cm的灌砂筒，試坑挖深應為鋪層的全厚，使檢測結果代表該層平均干密度。從試抗中取出全部混合料試樣在工地現場用液化氣爐炒干法測定含水量，并對壓實度不合格點能及時碾壓。基層碾壓結束便立即挖坑試驗。監理抽檢應于施工單位自檢同時進行。如果不及時檢查，由于水泥穩定碎石早期強度發展較快，達一定強度后，挖洞取樣工作將非常困難。

2）施工過程中的質量檢查標準應是每個檢查點的壓實度不小于98%，對壓實度不合格的檢查點應及時處理，直至合格為止，只有在交工驗收時才允許用數理統計算術平均值的下置限進行檢驗與評定。

8.2 厚度

1）采用挖坑法測量路面厚度，即用灌砂法進行壓實度檢查的同時，測量試坑的深度即該層路面厚度。如果想得到基層的總厚度時，挖坑法比較困難。較理想的檢查方法是定點高程測量及算出路面厚度。

2）路面厚度的檢查標準和質量評定方法，施工過程中和交工驗收兩個階段相同，均采用數理統計算術平均值的下置信界限計算出厚度的代表值。

8.3 水泥劑量標準曲線

現行規范規定，水泥質量與干燥集料質量之比的百分數稱為水泥穩定碎石混合料的水泥劑量，施工中均采用EDTA滴定法測定。制備標準曲線時應配制五組不同水泥劑量的混合料，其中間為設計劑量，集料均為設計確定的級配，混合料用最佳含水量。

9 裂縫的防治

水泥穩定碎石基層開裂導致路面出現反射裂縫的現象比較普遍，原因也是多方面的，但因為水分蒸發和混合料內部發生的水化作用使得混合料內部水份不斷減少及溫度變化產生較大的收縮是水泥穩定碎石基層產生裂縫的主要原因，通過合理選擇原材料及用量，改善及加強養護等措施可以防止該裂縫的產生。

1）為減少基層裂縫，必須做到3個限制：在滿足設計強度的基礎上限制水泥用量；在減少含泥量的同時，限制細集料、粉料用量；根據施工氣候限制含水量。具體要求：水泥劑量不宜大于5.5%，集料級配中0.075mm以下顆料含量不宜大于5%，成型含水量不宜超過最佳含水量的1%。

2）下承層驗收嚴格按規范要求；水穩施工中嚴格控制水泥用量，施工程序、碾壓時間、養生天數嚴格按設計要求到位。

3）要科學安排施工，盡量減少橫縫，一般在每天收工時設置，并盡量與橋頭搭板尾端吻合。

4）兩層分階段施工的選擇：當基層分為兩層施工時，可能選擇的攤鋪方式有兩種：一是，第一層攤鋪后覆蓋養生7d即進行第二層攤鋪；二是，在第一層攤鋪后立即進行第二層攤鋪。一般大多數工程選擇兩層連攤的方案，這樣既保證了攤鋪質量，有利于層間結合，又確保了養護質量和工程進度。當選擇兩層連續攤鋪時，應在攤鋪好第一層后，立即進行壓實度檢測，檢測合格后立即攤鋪第二層，保證第二層的施工從拌和到碾壓結束的時間控制在水泥的初凝時間以內。這就要求一是，要控制好第一層攤鋪段的長度，不宜過長（宜控制在150m左右），即調頭攤鋪第二層；二是，要選擇緩凝性水泥。

5）對于水穩基層表面出現的早期裂縫，首先應將裂縫較大的進行切縫處理，填灌瀝青膠，對于較小的裂縫，直接撒布粘層油，鋪設玻纖格柵，目前這種方法是處理基層裂縫的常用辦法。

6）對于路面成層出現的反射裂縫，除網狀裂縫外，其余均可采用密封膠封填技術；將密封膠加熱到180℃，灌入裂縫后，由于加熱后黏性降低，密封膠會快速滲透到路面基層和面層中，冷卻后，在常溫和低溫下仍具有較高的彈性和密封性，有效地阻止了水分的滲入，防止病害進一步擴展。

7）在水穩配比設計中，采用緩凝普硅水泥，并外摻水泥劑量的15%～20%的粉煤灰等量替代水泥，使粉煤灰總摻量接近于膠凝物匹配比例，以延緩水穩早期強度形成，降低早期強度，控制縮裂。這種方法還有待于在實踐中驗證。

8）目前大量路基路面工程對進度要求比較急切，但施工中應充分考慮路基沉降的合理時間，同時水穩基層施工完成后可適當安排部分交通量，讓水穩基層經受雨水、外力的考驗，使裂縫充分表露，在面層攤鋪前對基層裂縫進行系統檢查和處理，這樣才能確保面層的完整美觀。

9）要高度重視水泥穩定碎石基層的養生工作。養生期內嚴禁基層暴露、暴曬，禁止車輛通行，始終保持基層表面潮濕。同時應認真觀察裂縫產生情況，做好記錄和標記。

10 結束語

水泥穩定碎石的施工質量與原材料、配合比設計、施工工藝、環境溫度及養護等多方面的因素有關。只有精心組織，加強過程控制，嚴格執行工藝流程和技術規范的相關規定，才能充分保證水穩基層的施工質量，發揮其強度高、水穩定性好、板體成型快等優勢；在實踐過程中，應有針對性的采取預防和處治措施，控制裂縫的產生及擴展，從而提高瀝青路面的強度和耐久性。

【參考文獻】

[1]孫玉美.水泥穩定碎石基層裂縫成因分析及處治[J].揚州大學學報：工程研究與實踐，2010（1）.

[2]龔偉.淺析水泥穩定碎石基層施工的質量控制[J].揚州大學學報：工程研究與實踐，2015（1）.

[責任編輯：侯天宇]