水泥穩定碎石基層的抗裂性能探討

劉峻江，柯韶光

(江西贛粵高速公路股份有限公司，江西 贛粵 330025)

水泥穩定碎石基層的抗裂性能探討

劉峻江，柯韶光

(江西贛粵高速公路股份有限公司，江西 贛粵 330025)

水泥穩定碎石基層路面的穩定性和抗壓性要高于其他路面，穩定堅實的性能是基層路面鋪設材料的重要要求。本文主要分析了其病害類型和形成原因，并探討了其抗裂性能從而提升其質量穩定性，減少裂縫的出現。

水泥穩定碎石；抗裂；分析

水泥穩定碎石基層材料具備較好的強度和穩定性，其變形量較小，在我國高級路面基層施工中得到了廣泛的應用，雖然其性能比較優越，但是在實際的應用中，仍出現了較多的裂縫問題。裂縫問題是由于水泥穩定碎石基層長期受到環境溫濕度的影響，出現了溫度收縮和干燥收縮，因此應當加強對水泥穩定碎石基層的抗裂性能探討，不斷創新提高其實用性能。

1 水泥穩定碎石基層開裂病害類型以及原因分析

1.1 水泥穩定碎石基層開裂病害分類

水泥穩定碎石基層材料具備較好的穩定性，可承受高強度的荷載壓力，從而提升了道路的使用年限，減少了道路的開裂以及病害，但是水泥穩定碎石基層開裂病害一旦發生，會對公路路基結構產生嚴重的影響，使瀝青路面層的龜裂速度大幅度增高，從而制約了水泥穩定碎石基層的應用和公路建設的發展。其開裂病害分為六種情況，一是瀝青層面和水泥穩定碎石基層均發生裂縫，并且在瀝青面出現的裂縫較細，基層面層之間較為松散并且在材料中出現了很多雜質，代表由于裂縫的出現，雜質以及水分均進入到了基層；二是面層和基層的裂縫已經貫通，雖然面層數出現了松散情況但是基層還較為密實；三是面層和基層的裂縫已經貫通，基層和面層均出現了松散情況，但是面層的裂縫相對比較細，需要仔細觀察方可發現；四是基層出現了開裂現象，但是面層無明顯的開裂出現；五是基層略微帶空隙但是縫隙較為細，面層無損害；六是基層全部開裂并且其縫隙較為寬大，面層較為良好。

1.2 水泥穩定碎石基層開裂病害原因

(1)依據水泥穩定碎石基層開裂的種類發現，大部分由于基層開裂后收到行車荷載壓力的作用下，再加上由于溫度和干燥收縮而導致瀝青面層出現了反射裂縫。因此想要減少水泥穩定碎石基層路面需要減少基層的裂縫，一是要保證其荷載壓力可滿足行車的需求，要求從設計上保證結構的合理性，且厚度要符合日常需求。二是要控制溫度收縮產生的開裂病害，在設計施工時考慮此因素的影響，并作出合理的措施予以預防。

(2)水泥穩定碎石基層開裂除了路面的整體承載結構強度不夠優良或者瀝青路面本身質量問題之外，還與裂縫有關，在裂縫處的彎沉值大于沒有裂縫的彎沉值，因此在裂縫處時路面需要承受更多的應變壓力，再加上長期的荷載作用以及溫度變化影響，裂縫會不斷的向周邊擴展逐步形成龜裂和網裂等，因此要改善裂縫處的傳荷能力。

(3)水泥穩定碎石基層的結構相對密實和較粗時，其彎沉值較小，可良好減輕其開裂，穩定承受荷載應力，因此應當增強骨料之間的密實程度，增大材料的抗拉強度，從而使其具備較好的嵌擠力穩定路面的質量。另外拉筋長度也對水泥碎石的基層機構產生重要影響，其對比關系如表1所示。

表1 水泥碎石的基層結構對比關系

(4)此外，影響其開裂的原因還有施工中的項目管理工作，若質量監督和管理不到位，會影響其拌勻程度，還可能會導致路基平整度、壓實路不夠，從而出現薄弱部位產生開裂。

2 水泥穩定碎石基層的抗裂性能分析

2.1 水泥穩定碎石基層溫度收縮

水泥穩定碎石基層的組成材料為混合物，主要是由一些固態的物質和水組成的，可相當于為一定濃度的電解質溶液，其中固相部分組成了其空間骨架，是通過水泥和各種礦物質和水作用后而形成的膠狀的結合物；液相部分主要是有三個方面固相表面所吸附的水分和結晶層的水分、內部的結構水和孔隙水。固相和液相之間存在不同的熱脹冷縮性能，且由于固相的礦物質組成比較多樣，其結晶和非結晶體也存在對應的熱脹冷縮性能，導致在溫度變化下，固相顆粒又由于溫度原因其顆粒相互擠壓膠合，產生一定的內應力作用，顆粒彼此相互約束和制約。

在液相和固相的綜合效應下會產生水泥溫度收縮性能，因此水泥穩定碎石在材料的水化期間，需要大量的水分并且產生較多的熱量。在水泥穩定碎石對路面完成鋪設施工時，表面會快速的干燥，吸收表面的水分。若在夏天施工，由于溫度的影響，水泥內部的顆粒會發生膨脹加上內部含水量大，會快速蒸發大量的水分，從而發生收縮會導致路基進一步由于干燥而開裂。因此應當在冬季低溫下施工保證水泥穩定碎石施工的質量和施工后的穩定性。

2.2 水泥穩定碎石基層干燥收縮

水泥穩定碎石基層的干燥收縮的作用有三種，一為毛細管張力作用，一般大孔隙中的重力水會首先散發掉，但是對水泥穩定碎石材料的體積縮小影響并不大，接下來便為毛細管張力作用，會蒸發散失掉毛細空隙中的水，需要在施工結束的初期提前控制水泥穩定碎石基層材料干燥收縮的發生；二為吸附水和分子間力作用，隨著在毛細管張力作用后期，相對濕度逐漸減少此時吸附水和分子間作用力開始變化，由于固相物質表面的水分逐漸減少，會使其吸附水膜變小進而增大了顆粒間的距離和陰歷，引起水泥穩定碎石材料的體積縮小；三為層間水作用，隨著毛細管水分和吸附水的散發后，材料之間的層間水會繼續發揮作用使材料再次收縮，是由于水泥穩定碎石材料中有大量的層狀結構，例如C-S-H、Ca(OH)2等物質，所以通過范德華鍵連接的層間結構的晶體之間的層間水不斷蒸發，進而使晶胞間的距離變小引起材料的收縮，直至層間水含量減少其作用會緩慢消失。

在水泥穩定碎石基層施工結束后，其會直接在空氣中進行晾曬由此內部各材料逐步發生水分蒸發導致干燥收縮，由于收縮量產生的變形束縛在土基內，一旦產生的內部應力超過材料本身的強度后，便導致了水泥穩定碎石基層開裂。為預防其由于水分蒸發而出現的開裂現象，應當在施工初期其強度剛形成中補充大量的水分，做好養護工作。可采取用土工布加水覆蓋，避免水分的蒸發，保持基層表面的潮濕水潤，直至水泥穩定碎石基層的毛細管水、吸附水和層間水逐步散失趨于穩定后，形成一定的承載程度。可通過相關數據發現，養生時間需至少維持在7天內，若提前結束養成由于飽水時間作用不夠，出現細微裂縫的概率會提高80%。

3 結 語

水泥穩定碎石基層受到的溫度收縮和干燥收縮影響作用較大，應當從中積極分析和不斷改進改進，減少其裂縫的形成并提升其穩定性，使其更好應用到路面建設中。

[1] 覃勉，原杰斌．抗裂型水泥穩定碎石基層施工的質量控制[J]．交通標準化，2010，(3):56-57.

[2] 張新平.水泥穩定碎石基層的抗裂性能探討[J]．黑龍江交通科技，2015，(7):8-9.

[3] 蔣應軍,李明杰,張俊杰,等. 水泥穩定碎石強度影響因素[J].長安大學學報(自然科學版)，2010，(4).

Research on anti-cracking ability evaluation of cement stabilized crushed stone base

LIU Jun-jiang,KE Shao-guang

(Jiangxi Ganzhou-Guangdong Highway Co., Ltd.,Ganyue,Jiangxi 330025,China)

The stable and compressive performance of cement stabilized crushed stone pavement is better than other roads. Its properties is an important requirement of paving material for pavement base. This paper mainly analyzes the types of diseases and causes of formation, and explores its crack resistance, so as to enhance stability of quality and reduce the crack.

cement stabilized crushed stone;crack resistance;analysis

2015-12-14

劉峻江(1991-)，男，助理工程師，研究方向：公路與橋梁。

U416.214

C

1008-3383(2016)02-0028-02