淺析夏季水泥穩定碎石基層干縮性裂縫成因分析及防治

徐立志

（身份證號碼：320123198109173230）

淺析夏季水泥穩定碎石基層干縮性裂縫成因分析及防治

徐立志

（身份證號碼：320123198109173230）

目前我國大部分地區高等級公路、城市主干道通常會采用水泥穩定碎石作為道路基層使用材料。由于水泥穩定碎石基層（以下簡稱水穩基層）對水泥、集料、含水量及氣溫等要求較高，實際施工時常因工期限制，必須在夏季進行基層施工，而此季節施工的水穩碎石基層極易產生以干縮性裂縫為主的收縮裂縫，對道路使用壽命影響很大。本文通過對南京綠水灣北路工程水泥穩定碎石基層產生的裂縫進行分析，并結合現場實際情況提出有效的處理措施。

干縮性裂縫；原因分析；控制要點；處理措施

1 基本概況

綠水灣北路工程位于南京市浦口區海峽兩岸科工園內，道路等級為城市主干道，機動車道及非機動基層均采用4%水泥穩定碎石鋪設，厚度分別是34cm和20cm。

2 裂縫調查

經現場調查，在8月份施工的水穩基層K1+500至K1+930段半幅共出現了26道裂縫，裂縫呈橫向分布，平均間距約20m，平均縫寬約2mm，最大縫寬約3mm。經取芯查看，最大縫寬達到5cm，未出現貫穿性裂縫。

3 裂縫形成原因及定性分析

水穩基層易產生收縮裂縫，其主要特征是在基層頂面出現有規則的橫向裂縫，起因是基層內產生干縮、溫縮或兩者共同作用產生拉應力大于其結構強度時引發表面開裂。水穩基層收縮裂縫發育程度，一是基于水穩材料的干溫縮特性；二是基于施工工藝水準；三是基于施工外部環境（暴曬、蒸發、低溫、溫差）等自然因素。

3.1 干縮裂縫產生機理

由于水分蒸發和混合料內部發生水化作用，其含水量會不斷減少，在不斷失水的過程中，水穩基層內部產生干縮應力，體積產生收縮應變，由于道路橫向約束較小，體積收縮應變主要以產生均勻間距的橫向收縮裂縫為主。主要有三個方面的作用，具體如下：⑴毛細管張力作用。毛細水蒸發完后，由于相對濕度減小，混合料中的吸附水開始蒸發，使顆粒表面水膜變薄、顆粒間距變小、分子間力增大，在分子吸引作用下，晶粒間距也減小，表現為宏觀體積的進一步收縮。⑵層間水作用。混合料經水化、蝕化作用，生成大量的晶體如C-S-H、C-A-H，它們和混合料中本身包含的非晶體層與層之間，存在著大量的層間水或水化離子。由于相對濕度下降，毛細水進一步蒸發，致使層間水也隨之蒸發，晶格間距減小，從而引起材料的宏觀收縮。⑶碳化作用。是指混合料中游離的Ca(OH)2在與CO2反應并生成CaCO3過程中，析出水分而引起的體積收縮。

3.2 溫縮裂縫產生機理

組成水泥穩定碎石的集料、水和氣體在降溫過程中相互作用的結果，使壓實后的混合料產生體積收縮，即溫度收縮，一般以橫向貫穿性裂縫為主。主要作用機理如下：⑴ 固體顆粒的熱脹縮性。組成水泥穩定碎石混合料的各組成均具有熱脹冷縮的特性，各組成單元體間相互作用的“綜合效應”使水泥穩定碎石基層產生裂縫。⑵水對混合料溫縮的影響。當溫度高于冰點時，水的存在會使其溫縮系數顯著增大；當溫度低于冰點時，在含水量較大的情況下，水的凍結會引起整體材料膨脹，從而使其溫縮系數減小。

3.3 國內外研究表明：

⑴水泥是影響水泥穩定碎石基層混合料干縮的主要因素，但對溫縮的影響不是非常顯著。隨著水泥用量增加，混合料干縮應變和干縮系數增大，而溫縮應變和溫縮系數略有下降。⑵水泥劑量增加，會導致干溫縮增大，裂縫增多；抗拉強度增大，裂縫寬度增加。⑶粗集料增加，混合料干縮應變與干縮系數減小，而溫縮應變增大，溫縮系數略有增大。⑷干縮系數大小變化于100～400 με，溫縮系數變化于10～30 με ，綜合考慮干溫縮影響，施工初期干縮系數遠大于溫縮系數。⑸環境溫度對水泥穩定碎石基層的溫縮性很敏感；含水量對溫縮性變化有一定影響。⑹基層施工過程中，含水量越大，蒸發散失的水分就越多，越容易產生干縮裂縫。

3.4 .裂縫定性分析

對照以上研究結論，調查分析后發現本工水穩基層現場施工存在以下問題：⑴設計水穩基層的水泥含量為5%,水泥含量不低，且水穩碎石混合料為購買的成品料，未嚴格按照骨架密實型抗裂級配生產，理論上存在配比缺陷。⑵由于施工期間處在夏伏天，溫度高，料場離攤鋪現場距離較遠，經現場實測含水量偏高。⑶由于工期緊，白天氣溫高仍進行水穩攤鋪，未能避開高溫。

綜上所述，本工程出現的裂縫應為干縮性為主的收縮裂縫。

4 裂縫控制要點

4.1 原材料及配合比控制

4.1.1 水泥

水泥標號不能太高，采用32.5普通硅酸鹽水泥為宜；夏季高溫作業時，散裝水泥入罐溫度不能高于50攝氏度；夏季施工時，氣溫較高，為保證水穩基層施工時有足夠的時間運輸、攤鋪和壓實，水泥終凝時間應盡可能達到10h；水泥劑量控制在4～5% 之間為宜。

4.1.2 集料

壓碎值不大于30%，針片狀含量不大于15%，硫酸鹽含量不超過0.25%、有機質含量不超過2%、泥土雜物含量小于1%集料中小于0.5mm的顆粒做液限和塑性指數試驗，要求液限小于28%，塑性指數＜9。

4.1.3 含水量

夏季施工時，考慮到混合料在運輸、碾壓過程中還有水分蒸發很快，含水量應控制在比最佳含水量大 1% 左右，還要根據施工時的時間段、運距及車輛配備等情況做適時調整。切記不可灑水碾壓，容易灑水掉漿，反而會產生裂縫。

4.1.4 集料配合比

生產配合比按照骨架密實型抗裂水穩設計，要確保4.75mm礦料通過率接近中值，4.75mm以上通過率偏上限，增加粗骨料的含量；嚴格控制0.075mm以下石粉含量。

4.2 施工控制要點

4.2.1 攤鋪施工要點

為避免縱縫出現，機動車道路幅較寬時采用 2臺攤鋪機呈梯形同步作業，前后距離控制在5—10m。攤鋪機攤鋪水穩時，速度控制在3—4m/min，攤鋪壓實后厚度每層不超過20cm，保持勻速，連續作業。2臺攤鋪機之間的搭接點，在碾壓前安排專人平整，測量員隨時對攤鋪后的標高進行核對。

4.2.2 碾壓施工

碾壓時因注意壓路機不得隨意停頓、掉頭、急剎。遵循先輕后重，先靜后振，先慢后快，直線段由邊緣向中心碾壓，超高曲線段由內側向外側碾壓，每道碾壓與上道碾壓相重疊1/2輪寬，后輪必須超過兩段的接縫處。

4.3 養護期控制

攤鋪碾壓完成，及時覆蓋麻袋、土工布，并進行灑水養護。

4.4 環境控制

水穩基層在夏季施工時，盡可能避開白天高溫時段施工，盡量利用早晚時間施工；宜設置縮縫，縫深不小于基層厚度1/4，并采用瀝青填縫。

5 裂縫處理措施

對裂縫處進行處理：（1）對于裂縫縫寬在1.5mm以下，且縫隙只在表層的，用鼓風機吹凈表面后，直接在裂縫處鋪設玻纖格柵（GSB60/GE），并用加裝鐵皮的鋼釘固定。玻纖格柵搭接處要求縱向搭接寬度不小于15cm，橫向搭接寬度不小于10cm。施工時要求玻纖格柵鋪設平整，拉伸有力且無破損。（2）對于裂縫縫寬在1.5—3mm之間，進行灌縫處理。即在施工前對裂縫段表面使用鼓風機吹凈浮塵、石粒，灌縫材料選用改性乳化瀝青。灌縫時選用噴槍灌縫，每道裂縫灌注一遍后，觀察片刻若乳化瀝青還在向下滲進，則待破乳后繼續灌進，直至灌滿為止。（3）對于裂縫縫寬在 3mm—5mm，則需要同時采用以上兩種方法，即先在水穩層裂縫處采用改性乳化瀝青灌縫，完成后鋪設玻纖格柵。

6 結束語

按照本文預防措進行控制，本工程后期施工的水穩基層裂縫數量大幅度減少，得到了業主、監理一致好評，產生了較大社會經濟效益，也為企業今后水穩基層在高溫季節施工提供了寶貴經驗。

[1]沙慶林.高等級公路半剛性基層瀝青路面[M].北京:人民交通出版社,1997.

[2]方新雨、曾輝. 半剛性基層收縮裂縫成因分析及防治.2005

[3]陳志明.蘇通大橋北接線水穩基層裂縫防治措施探討[J].公路交通科技:應用技術版,2010,(1):20-22.

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1007-6344（2017）10-0009-01