淺談水穩碎石基層裂縫的成因危害及控制措施

季曉菊

（如東縣交通工程有限責任公司江蘇如東226400）

淺談水穩碎石基層裂縫的成因危害及控制措施

季曉菊

（如東縣交通工程有限責任公司江蘇如東226400）

本文首先對水穩碎石基層裂縫的危害進行了分析，然后對水穩碎石基層產生裂縫的主要原因展開了探討，最后提出了幾點針對性的裂縫控制措施，值得參考借鑒。

水穩碎石基層裂縫；成因；危害；控制

水穩碎石基層的在公路工程路面施工中有著非常廣泛的使用價值，此種結構具有較好的穩定性，剛度大，并且在力學性能以及板結性方面有著非常良好的優勢。但，隨著實踐應用經驗的不斷累積，工作人員也發現水穩碎石基層在使用中也存在不可避免的局限性，包括基層整體缺乏韌性，對溫度以及濕度有較高的敏感性等，這決定了水穩碎石基層在使用過程當中的容易受到內外部環境因素的影響，產生裂縫并反射至路面，誘發路面的早期破損，降低路面使用性能。為了解決該問題，延長水穩碎石基層的使用壽命，就需要對水穩碎石基層裂縫的成因、危害以及控制措施有一個全面的認識。

1　水穩碎石基層裂縫的危害

水穩碎石基層屬于半剛性結構，施工以及后期維護中稍有不慎就可能出現裂縫。一般來說，水穩碎石基層裂縫的表現形式為：在水穩碎石基層頂面沿橫向開裂成為裂縫，這些裂縫多具有等距特征，裂縫寬度在0.5～3.5mm范圍內，裂縫長度有所不同。早期在水穩碎石基層養生環節中就可能產生裂縫，后期受到車輛行駛荷載作用力的影響，也可能出現水穩碎石基層的裂縫問題，其產生機理如圖1所示。

圖1　車輛行駛荷載作用力對應裂縫的產生機理圖

對于出現裂縫的水穩碎石基層而言，因裂縫所帶來的危害主要有以下幾個方面：①在水穩碎石基層養生環節中所出現的反射性裂縫，受到溫度荷載作用力，大氣降水，以及行車荷載作用力的影響，導致裂縫縫隙可能向下滲透自由水，導致水穩碎石基層的承載能力減弱，影響路面車輛行駛的安全性與可靠性；②在公路路面投入正常使用后，受到車輛行駛荷載作用力的影響，導致水穩碎石基層原有細微裂縫逐漸發展與擴大，面層會出現與基層相類似的反射性裂縫，并且具有一定的規則性。以上兩種裂縫病害的產生會導致路面積水通過裂縫深入路面結構當中，水穩碎石基層內部細集料受到水力作用影響而形成泥漿，在行車荷載作用下被擠出路面。路面瀝青混凝土黏附于碎石表面，導致路面出現松散，碎裂，坑洞等問題，最終對整個公路的使用壽命有非常不利的影響。

2　水穩碎石基層裂縫的成因

（1）干縮作用導致水穩碎石基層形成裂縫：此類成因可以從兩個部分考慮：①在水穩碎石基層壓實成型～正常養護結束階段內所產生的干縮裂縫；②在養護結束后～瀝青混凝土面層施工中所產生的干縮裂縫。若在水穩碎石基層壓實后仍然進行合適的養生，則混合料在凝結硬化期間會導致水與水泥之間產生水化反應，形成水化熱，造成水穩碎石基層內部水分大量蒸發，造成收縮。

（2）溫縮作用導致水穩碎石基層形成裂縫：正如前文中所提到的，水穩碎石基層具有半剛性的結構特征，因此力學性能上有熱脹冷縮的特點。若水穩碎石基層施工現場處于溫潤氣候區，冬季溫度較低，晝夜溫差較大，則會導致水穩碎石基層內部各類型的固相體、液相體、以及氣相體所對應的溫縮系數產生明顯差異，所形成溫度應力在超過結構拉應力允許限值后即會產生溫縮裂縫。結合已有實踐經驗來看，在水穩碎石基層當中，所混合的細料成分越多，則混合料溫縮系數與溫度所對應的下降趨勢會有所加劇，而所混合粗集料成分越多，則混合料溫縮系數與溫度所對應的下降趨勢會相對減小。典型的溫縮裂縫表現為兩種類型，分別是溫度脹縮應力裂縫以及溫度翹曲應力裂縫，對應圖2～3。

圖2　溫度脹縮應力裂縫圖

圖3　溫度翹曲應力裂縫圖

（3）離析作用的導致水穩碎石基層形成裂縫：對于水穩碎石基層而言，離析問題主要是的在水穩碎石基層混合過程當中，粗集料與細集料所產生的集中問題，受到級配變異因素的影響，導致水穩碎石基層的強度出現嚴重失衡的問題。一旦發生該問題，則將會對水穩碎石基層的整體強度水平造成影響。

（4）養生問題導致水穩碎石基層形成裂縫：在完成水穩碎石基層施工作業后，通過對溫度與濕度的控制并養生能夠有效減少水穩碎石基層因干縮或溫縮所產生的裂縫。但若養生工作的開展不及時，水化熱反應將會導致水穩碎石基層表面大量水分被吸附并蒸發，降低表面水膜厚度，增加顆粒間分子作用力，相鄰顆粒在此過程中距離不斷減小，最終出現收縮變形的問題。

3　水穩碎石基層裂縫的控制

（1）需要加強對水穩碎石基層混合料配合比的設計工作。根據具體工程情況，水穩碎石基層配合中的水泥用量必須根據室內7d無側限抗壓強度實驗值來進行選擇，以較低值為首選。同時，在集料級配中，必須針對細集料的含量與構成比進行控制，級配檔位按照粒徑標準，劃分為0.075～4.75mm、4.75～9.50mm、9.50～19.00mm以及19.00～31.50mm四檔。而為了改善水穩碎石基層的溫縮性能，可以通過在配合階段加入適當聚丙烯纖維的方式，提高水穩碎石基層混合料韌性水平，提高其抗裂性能的。

（2）需要做好對原材料的控制工作，即從水穩拌合站料源管理的角度入手，對0.075mm粒徑以下的礦粉含量進行嚴格控制，避免因水泥用量增加而導致水穩碎石基層表面出現起皮問題，對提高水穩碎石基層質量有重要價值。

（3）在現場攤鋪環節中，必須做好控制方面的工作。即在攪拌站輸出水穩碎石基層混合料時，需要對出料高度進行嚴格控制，同時將攪拌裝置設置在成品倉內，運料車廂與放料口之間的垂直距離需要嚴格控制在2.0m范圍內。同時，在運料車輛運料至攤鋪施工現場時，車輛必須保持勻速狀態形式，盡量平穩剎車與起步的動作。卸料時，運料車廂應當緩慢上升至指定位置，傾斜角度按照30.0°以內控制。

（4）攤鋪完成后，應注意水穩基層的養生。養護期一般不少于7d，養護期間，應保證水穩基層表面始終處于濕潤狀態，盡量避免干縮裂縫的產生。

4　結束語

已有研究中顯示，水穩碎石基層的初期強度高，且隨著齡期的不斷提高，其強度水平也有一定的增長趨勢。基于上述優點，水穩碎石基層在公路路面中的應用價值是相當突出與確切的。為了能夠更好的發揮其在公路路面施工中的優勢，就需要工作人員積極應對其施工中容易出現的裂縫問題，找準裂縫的成因與控制對策，使裂縫發生率降至最低狀態。

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U416.214

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2015-2-23