水泥穩定粒料基層裂縫病害的探討

宋 林 錦

(四川交通職業技術學院,四川 成都 611130)

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水泥穩定粒料基層裂縫病害的探討

宋 林 錦

(四川交通職業技術學院,四川 成都 611130)

結合工程實踐，闡述了水泥穩定粒料路面基層裂縫的類型及危害，從設計、施工、養護等方面，分析了水泥穩定粒料路面基層產生裂縫的原因，并提出了病害的預防措施，確保了路面的使用性能。

水泥穩定粒料，路面基層，裂縫

半剛性路面的基層材料中，水泥穩定碎石基層是比較常見的材料。它硬化后，強度高、剛度大，使路面的承載力大大提高。但是，因為水泥穩定粒料的一些固有的性質，例如干縮性、溫縮性，使表面很容易出現裂縫。當裂縫出現后，路面基層和面層的穩定性將會受到影響，降低了路面的使用性能及使用壽命。現通過對病害影響因素的分析，提出了一些預防病害出現的措施。

1 水泥穩定粒料路面基層裂縫的類型及危害

1.1 裂縫的類型

1)干縮裂縫。干縮裂縫是由于水分的散失而產生的，它可能發生在鋪筑瀝青面層之前，也可能發生在之后。因為有路緣石，路面的橫向約束較大，縱向裂縫很少出現。而路面的縱向約束較小，干縮容易產生縱向位移，所以橫向裂縫是主要類型。2)溫度裂縫。溫度裂縫是因為溫度變化而產生的。如果基層的上下表面溫度存在差異，必然造成基層表面的彎曲變形，當受拉一側的拉力超過材料抗拉強度，該側必然出現裂縫。基層厚度20 cm～25 cm，上下表面一定會出現溫差。碎石混合料本身沒有明顯的熱脹冷縮的性質，但當它加入了5%左右的水泥后，形成水泥穩定碎石基層，有明顯的熱脹冷縮的性質。水泥水化反應發生在混合料硬化初期，放出大量熱量。因為熱量散發較慢和內部溫度較高，使內部體積發生膨脹。如果遇到外部氣溫突然降低，基層產生內脹外縮現象，表面會出現較大的應力。如果應力超過其極限抗彎拉強度，就會出現溫縮裂縫，它通常是橫向裂縫。3)網狀裂縫。網狀裂縫是當局部彎沉過大時，荷載作用產生的裂縫。它又稱為龜裂，屬于結構性破壞的裂縫。龜裂初期時僅為網狀細裂紋，隨著裂紋處基層內部的水分不斷蒸發，裂紋慢慢變成發散形裂縫，如果荷載作用，基層則出現塌陷。如果下雨，雨水會滲入內部，當荷載作用時會出現翻漿現象。4)縱縫。早期縱縫一般是施工控制方面造成的。如果局部土基壓實度或基層壓實度不符合要求就會出現。后期縱縫的產生原因，主要是養護不符合要求造成的。5)路基不均勻沉降產生裂縫。當局部土基及底基層壓實度不達標時，在荷載作用下會出現路基不均勻沉降，在基層出現反射裂縫。

1.2 危害

路面鋪筑面層后，基層的干縮裂縫和溫縮裂縫會不斷向上擴展到路表面，造成路面出現反射裂縫和對應裂縫。這些裂縫雖然危害性有限，但對基層和面層的部分性能產生影響。例如，會造成路面的強度、剛度降低，導致承載力下降。

如果雨水、空氣、雪水等進入路面后，路面的耐久性、穩定性、整體性會明顯降低。長時間的作用，會引起路面過早地損壞、使用壽命縮短等更嚴重的危害出現。

2 水泥穩定粒料路面基層裂縫形成原因

2.1 設計方面

2.1.1 原材料選擇不當

水泥穩定粒料路面基層的原材料組成包括粗集料、細集料、水泥、礦粉。

如果粗集料粒徑含泥量太大、不規格；水泥的安定性差、初終凝時間不對；細集料含量偏多等現象出現，都會產生基層裂縫病害。

1)水泥的影響。a.忽視水泥收縮性的差異。不同品種的水泥收縮性不同。例如硅酸鹽水泥的收縮性比礦渣水泥小。b.忽視抗折強度。對水泥性能的檢驗時，往往對抗壓強度比較重視，而忽視抗折強度。事實上，如果抗折強度越高，抗拉強度就越高，溫縮裂縫越不容易產生。c.忽視水泥存放時間。在混合料拌和時，如果用存放期不足的水泥，將導致拌和過程中水化熱過大，混合料內外溫差大，溫度裂縫容易產生。d.忽視水泥劑量。如果混合料中水泥劑量越大，收縮作用越大。當滿足設計強度時，水泥劑量應選擇小值。

2)集料的影響。a粒徑：集料的粒徑不同，它們的干縮性就不同。粗料土的干縮性比細料土小。b.性質：塑性指數小的粘粒干縮性小。c.級配：混合料的耐久性、穩定性和均勻性將受到級配影響。要使混合料的拌和良好必須設計正確的級配。

2.1.2 混合料組成設計不合理

水泥劑量對干縮性的影響與集料平均粒徑有關。集料的平均粒徑越小，水泥劑量對干縮性的影響越大。

2.2 施工方面

1)拌和對質量的影響。拌和對質量受到下列因素的影響：集料計量的準確性、拌和均勻性、水泥和水分用量準確性、每盤料差異性、拌和時間等。如果拌和時間和均勻性不對，將會出現離析等現象。

2)壓實對質量的影響。如果混合料壓實度不夠,將會引起基層密實不夠，空隙率較大，會降低抵抗干縮溫縮拉應力的能力。而含水量是控制壓實度的關鍵，當混合料在碾壓過程中含水量過低，基層不能達到規定壓實度；含水量過高，碾壓后會引起混合料的含水量不均勻和殘留水分，出現“彈簧”現象。

3)基層質量將會受到混合料的運輸、攤鋪、壓實的影響。運輸過程如果混合料未覆蓋、途中停車和顛簸，將會引起表層水分較大的蒸發、含水量非均勻引起混合料的離析。

攤鋪時中斷2 h以上沒有合理設置橫向接縫，溫度過低，不能保證在終凝前碾壓完畢，壓實機械組合不合理，沒有碾壓到位等原因都能造成質量缺陷，從而形成裂縫。

4)水泥用量的影響。基層底面在車輛作用下會產生拉應力或拉應變，如果它們過大很容易引起開裂。

如果水泥用量過大，必然引起應力或拉應變過大，產生裂縫。

2.3 養護方面

養生不及時，養生期滿后沒有及時灑透層油保護，也是造成病害的原因之一。

如果沒有及時、均勻的灑水，當氣候高溫干燥時施工，2 d左右就會出現干縮裂縫。如果沒有及時灑透層油，基層會受到溫度、雨水、車輛荷載的影響，性能會降低。

3 預防技術措施

3.1 控制水泥劑量與質量

1)如果能夠達到基層的設計強度，水泥用量和標號不需太多、太高。水泥用量范圍在4%～5.5%內。2)選擇水泥品種時，要選抗折強度和抗壓強度滿足設計要求，而且干縮性和水化熱小的水泥。例如硅酸鹽水泥。3)為了延長水泥的初凝時間，減少水化反應的需水量，改善水泥的性能，可以加入一些添加劑。例如緩凝減水劑、緩凝阻裂劑等。

3.2 控制含水量

基層碾壓過程含水量應該在最佳含水量附近，不超過±0.5%范圍。但如果有特殊情況就需要調整，如果施工氣溫高或運距長，水分散失快、損失多，壓實含水量應該增加，否則應該降低。

3.3 選擇集料

細集料中小于0.075 mm細粒含量不超過5%，因為它的收縮性與細粒含量成正比。對于超粒徑集料數量，應該通過集料級配來控制，它應該與標準級配曲線的中值靠近。

3.4 拌和

基層混合料拌和時，要做到均勻、充分。

3.5 碾壓

為了增大基層抗變形應力的能力，可以通過加大碾壓力的方法實現。因為碾壓力增加，基層密度會增大，壓實度和基層抗壓強度會提高，抗變形能力相應會提高。

3.6 養生

水穩基層施工完成后，應該及時灑水養護，以保持基層表面濕潤，養護時間大于7 d。養護完成后，應該盡快灑布透層油保護基層表面。面層鋪筑前，應該清掃基層表面，以利于面層與基層的結合，同時應該禁止車輛通行。

4 結語

通過以上分析，筆者認為，水泥穩定粒料路面基層裂縫形成原因很多，主要有材料的選用不當、施工過程的質量控制不當、養護不及時等，預防技術措施重點要控制好水泥劑量與質量、壓實中含水量、選擇適當的集料，做好拌和、碾壓、養生等過程的質量控制。

[1] 王進思.路基路面病害處治[M].北京：人民交通出版社,2010.

[2] 趙振東.公路養護工程常見病害及防治[M].北京：人民交通出版社,2006.

[3] JTG 034—2000，公路路面基層施工技術規范[S].

On crack disease of cement stabilized aggregate base

Song Linjin

(SichuanVocationalandTechnicalCollegeofCommunications,Chengdu611130,China)

Combining with the engineering practice, the paper illustrates the types and dangers of the cracks on cement stabilized aggregate base, analyzes the reasons for the cracks on the base from the design, construction, and maintenance, and points out the prevention measures of the diseases, so as to ensure the performance of the roadbeds.

cement stabilized aggregate, roadbed base, crack

1009-6825(2016)16-0137-02

2016-03-27

宋林錦(1962- )，男，副教授

U418

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