高速公路水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面裂縫問題分析

孫含玉

摘 要：水泥穩(wěn)定碎石基層具有良好的耐用性和穩(wěn)定性，在屬性上是半剛性質(zhì)的路面基層結(jié)構(gòu)，由于其優(yōu)越性所以被廣泛應(yīng)用于高速公路的建設(shè)當(dāng)中，但其也有很多的缺陷。文章基于此對高速公路水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面裂縫問題進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。有一定的借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：高速公路；水泥碎石；基層瀝青；路面裂縫

水泥穩(wěn)定碎石基層在高速公路和城市道路建設(shè)上運(yùn)用廣泛，也是我國公路建設(shè)中最為重要的半剛性基層材料。然而水泥穩(wěn)定碎石除具有耐用性和穩(wěn)定性外還有一定的局限性，水泥穩(wěn)定碎石基層受其屬性影響抗變形能力差且脆性大，這就使其在受力較大或是溫度變化較大時(shí)產(chǎn)生裂縫，從而使瀝青路面強(qiáng)度和耐用性降低，并使路面上出現(xiàn)不平整現(xiàn)象，這些直接就影響了行車安全和舒適性。所以對高速公路水泥穩(wěn)定碎石基層所產(chǎn)生的裂縫問題進(jìn)行研究，找出裂縫解決方法有其重要意義。

1 水泥穩(wěn)定碎石基層產(chǎn)生裂縫的原因

水泥穩(wěn)定碎石基層是半剛性基層，引起半剛性基層瀝青路面出現(xiàn)裂縫的原因有很多，主要就是車輛重復(fù)性荷載，這是一個(gè)重要的外部原因；內(nèi)部原因主要有三種：（1）水泥穩(wěn)定碎石基層底面本身的性能不良；（2）因?yàn)槊鎸雍突鶎拥南嗷プ饔靡鹆鸭y的出現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致裂縫形成；（3）受溫度變化影響基層溫縮和干縮開裂，后反射到瀝青路面層產(chǎn)生裂縫。

1.1 車輛重復(fù)性荷載引發(fā)裂縫

一般情況下，車輛重復(fù)性荷載都發(fā)生在水泥穩(wěn)定碎石基層的底部。其發(fā)生機(jī)理是：車輛反復(fù)荷載使水泥穩(wěn)定碎石基層底部發(fā)生連續(xù)集中的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力達(dá)到一定的程度時(shí)就會破壞水泥穩(wěn)定碎石基層底部的材料，致使裂縫的出現(xiàn)。其中，拉應(yīng)力極限程度是由基層面底部所用材料的強(qiáng)度決定的。底部裂縫產(chǎn)生后，在車輛荷載持續(xù)的釋放中，水泥穩(wěn)定碎石基層底部的裂縫會繼續(xù)擴(kuò)大直至延伸到道路表面的瀝青路面，致使瀝青路面出現(xiàn)裂縫。

1.2 材料溫度脹縮性導(dǎo)致裂縫

水泥穩(wěn)定碎石基層是一種由集料、膠凝劑和水混合而成的半剛性材料，一般情況下半剛性材料的脆性都很大，所以其對溫度都具有很好的敏感度，這也就導(dǎo)致其受溫度影響易產(chǎn)生裂縫。其產(chǎn)生機(jī)理是由于周圍溫度的變化，使水泥穩(wěn)定基石材料產(chǎn)生收縮與膨脹反映，這樣就使其本身屬性發(fā)生改變，然后導(dǎo)致其外部形狀的變化，從而導(dǎo)致溫度型裂縫的出現(xiàn)。除此之外還有很多原因，在下文進(jìn)行系統(tǒng)的論述。

1.3 水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面裂縫形成過程分析

水泥穩(wěn)定碎石基層在性質(zhì)上是半剛性基層，其出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象一般都不是因?yàn)榻煌ㄜ囕v荷載引起的。水泥穩(wěn)定碎石基層受溫度變化和水分蒸發(fā)影響都會產(chǎn)生裂紋，之后再受車輛荷載的影響才形成裂縫。所以，實(shí)際上水泥穩(wěn)定碎石基層是先受本身屬性影響形成裂紋，交通荷載只是在此基礎(chǔ)上擴(kuò)大了裂紋而形成裂縫，所以引起裂縫的根本原因是基層的干縮和溫縮。

2 影響路面裂縫的主要因素和解決方法

影響水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面裂縫的主要因素包括：施工因素、車輛類型、交通量、氣候條件、材料結(jié)構(gòu)類型和組成情況、基層材料的性質(zhì)以及瀝青混合料的性質(zhì)等。在高速公路水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青道路建設(shè)中，最為重要的影響因素就是施工水平以及基層材料的性質(zhì)及其組成；要保證水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面在早期不出現(xiàn)荷載性裂縫就必須保證工程設(shè)計(jì)的合理可行性以及良好的施工。

在高速公路建設(shè)領(lǐng)域，國內(nèi)外在防治水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面這種半剛性路面裂縫工作上，都進(jìn)行了系統(tǒng)而全面的研究，開發(fā)并采用了很多的防治裂縫措施，這些措施都起到了一定的作用，但是并沒有完全的解決瀝青路面裂縫這一問題。在防裂與抗裂性能措施的研究主要分為以下三方面內(nèi)容：（1）對半剛性基層防裂措施和提高其防裂性能進(jìn)行研究；（2）對基層之間的抗裂性能與相互作用原理進(jìn)行研究；（3）對水泥穩(wěn)定碎石基層本身的抗裂性能進(jìn)行研究。我國現(xiàn)代高速公路建設(shè)發(fā)達(dá)，在借鑒外國經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)也對瀝青路面防裂進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，特別是在防治反射裂縫方面。目前在防治反射裂縫方面的研究主要包括以下三個(gè)部分：（1）設(shè)置應(yīng)力，應(yīng)變消減中間層：采用級配碎石中間層、粘接間斷層、土工格柵、土工織物以及SAMI等消減抵抗應(yīng)力；（2）在水泥穩(wěn)定碎石基層材料的構(gòu)成上，選擇抗拉強(qiáng)度高、溫縮系數(shù)小、干縮系數(shù)低和沖刷性好的半剛性材料；（3）通過使用該性瀝青、加筋罩面層和增加瀝青層厚度等方式，對水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青混凝土路面的性能進(jìn)行改善。

一般情況下，防治反射裂縫措施的機(jī)理都是通過借助其他材料減少外界因素影響和提高材料自身的各種性能。具體是實(shí)現(xiàn)方式就是通過與相關(guān)材料結(jié)合提高基層材料的應(yīng)變能力，增強(qiáng)基層材料的強(qiáng)度特性，從而達(dá)到防水和消除溫度應(yīng)力集中和荷載應(yīng)力集中的目的。然而對與一項(xiàng)先進(jìn)科學(xué)的技術(shù)措施來說其作用不能僅僅在實(shí)驗(yàn)和理論上得到體現(xiàn)，還應(yīng)該在具體高速公路水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面施工中得到驗(yàn)證，這就需要考慮到施工的實(shí)際因素以及工程施工的經(jīng)濟(jì)因素，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合才能達(dá)到其應(yīng)有的防裂縫效果。

3 水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫的防治措施

3.1 施工控制

經(jīng)過實(shí)踐證明：高速公路現(xiàn)場施工對水泥穩(wěn)定碎石基層開裂的幾率和程度有一定的影響，所以說施工工藝水平和施工現(xiàn)場組織管理對水泥穩(wěn)定碎石基層后期的開裂情況有間接的影響。所以必須在保證前期施工質(zhì)量的情況下，后期所采用的各種防治、縮減措施才能起到良好的效果，基于此必須對施工進(jìn)行控制。高速公路水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面施工的控制主要包括控制碾壓層的含水量和厚度、保持基層材料的均勻性和強(qiáng)度、保證集料級配和實(shí)驗(yàn)室要求配合比相符，確保水泥劑量使用準(zhǔn)確，這樣才能提高基層的整體穩(wěn)定性和壓實(shí)度。另外，還有許多高速公路瀝青路面出現(xiàn)裂縫是由于后期的養(yǎng)生不當(dāng)造成的，主要為公路長時(shí)間暴曬，水分蒸發(fā)量較大，使其在強(qiáng)度形成初期缺少應(yīng)消耗的水分，致使材料自身抗拉強(qiáng)度降低，提高裂縫出現(xiàn)的幾率，所以最后還要注意高速公路工程的養(yǎng)生工作。

3.2 材料組成設(shè)計(jì)

首先是對原材料進(jìn)行選擇：選用細(xì)度較細(xì)、SO3含量小、C3A含量大且石膏含量少的水泥；選用彈性模量大、結(jié)構(gòu)緊密、吸水率小且含泥量少的骨料；另外盡量減少減縮劑的使用，控制0.075mm以下的用量。然后就要進(jìn)行合理的材料配合比設(shè)計(jì)，通過對級配進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整來降低單方用水量和水泥含量，在結(jié)構(gòu)上盡量采用骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際施工情況調(diào)整粗骨料的相對含量。

4 結(jié)語

采用水泥穩(wěn)定碎石基層比較符合我國的半剛性路面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，而且隨著高速公路建設(shè)的發(fā)展這種方法應(yīng)用越來越廣泛。要保證水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面工程的質(zhì)量，就必須對其裂縫問題進(jìn)行研究，就必須徹底消除半剛性基層裂縫，當(dāng)然這是一個(gè)非常麻煩的過程，這就需要不斷探討新工藝和新技術(shù)，來使裂縫問題得以更好地解決。

參考文獻(xiàn)

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