二級公路水穩碎石基層裂縫成因及防治技術

李莉波

(洪雅縣農村公路建設服務中心，四川 眉山 620360)

0 前 言

所謂的二級公路一般是國道和省道以及所處經濟或地理環境較好的縣道和鄉道，另外，二級公路還廣泛存在于城鎮或市郊內的主次干道和支線道路中，城市內部縱橫交錯的次干路和高架路幾乎都按照二級公路標準建設，所以加強二級公路建設質量控制是非常重要的。二級公路路面建設中最為常見的基層結構就是水泥穩定碎石基層，其具有的下述優點：①強度比較高；②穩定性比較好；③剛度比較大；④抗凍性比較好；⑤水穩性比較好；⑥溫、干縮性小等。其成為應用十分廣泛的公路路面建設材料。但是水泥穩定碎石料基層也具有下述缺點：①基層整體韌性比較差；②對溫度和濕度的敏感性比較強；③非常容易受到溫度變化以及濕度變化的影響，進而引起裂縫問題，降低路面的強度以及使用性能。

1 工程概況

分析某二級公路可以知道，其設計行車速度的大小為 80 km/h，路基以及路面的寬度分別為15.0、13.5 m。路面的結構主要包括：①4 cm 粒式改性瀝青混凝土AC-13(C)；②8 cm的粗粒式改性瀝青混凝土 AC-25(C)；③36 cm 水泥穩定碎石(其中水泥含量控制在4.5%～5.5%，施工階段天氣溫度變化為15 ℃～20 ℃)；④20 cm 低劑量水泥穩定碎石。在實際施工的過程中，位于K32+400～+80段的水泥穩定碎石基層表面通過WTU95D攤鋪機進行攤鋪，在壓實度達到設計要求時，已經鋪筑的水泥穩定碎石基層先用過塑料布覆蓋后再通過麥草攤平鋪在塑料布上，確保碎石基層的工程質量。基層的最早養生時間為：在基層碾壓成型4 h后開始用自噴式灑水車灑水養生，始終保持基層表面的濕潤性，養護時間為8天。但是在其攤鋪完成之后的10天出現了比較多的橫向裂縫。為此，本文對水穩碎石基層裂縫的成因進行了詳細分析，并結合實際情況給出了相應的防治措施。

2 水穩碎石基層裂縫的實際情況

建筑施工團隊安排專人對該二級公路水泥穩定碎石基層所存在的裂縫問題進行了詳細的調查，結果顯示：路面的裂縫順著道路的走向呈現規則的分布，間距的大小在10～20 m，裂縫的寬度則在3～5 mm不等，甚至有些裂縫已經達到了18 mm寬度，如圖1所示。

圖1 某二級公路水泥穩定碎石基層裂縫

3 二級公路水泥穩定碎石基層裂縫問題的成因

對于水泥穩定碎石基層來說，其作為一種半剛性的結構主要是將下述幾種物質按照固定級配進行攪拌之后碾壓成型：①集料；②水泥；③水，并在經歷一定的時間養護之后達到預期強度性質的路面基層結構。

3.1 干縮作用的影響

對于水泥穩定碎石來說，其在被壓實成型后，如果沒有對其進行合理有效的養生，那么混合料就會在發生凝結硬化的過程中，因為水泥與水之間所存在的水化反應而產生一定的水化熱，進而蒸發水穩基層所含有的水分，引起混合料的收縮現象，再加上水穩基層所具有的比較小的抗拉強度，最終形成干縮裂縫。

3.2 溫縮作用的影響

對于水泥穩定碎石基層來說，其屬于半剛性體，因而具備熱脹冷縮的能力。而該二級公路所處地區具有非常大的溫差，再加上水穩基層內部結構組合物料在固體、液體以及氣體狀態下所具有的溫縮系數存在比較大的差異，就會導致溫度應力的產生。一旦溫度應力的大小超過結構拉應力的臨界值就會導致溫縮裂縫。

3.3 離析現象的影響

對于離析現象來說，其主要指的是水穩基層粗細料發生集中的現象，也就是通常所說的級配變異現象，離析現象的主要影響就是會引起水穩基層的強度不均。

1)放料離析。主要發生在水穩混合料的攪拌過程。若是在攪拌站輸出時的出料高度較高，那么就會造成混合料堆體高度較高，再加上成品倉缺少攪拌裝置，沒有采取間歇放料的方式，就非常容易造成放料離析的問題。

2)顛簸離析。主要發生在水穩材料的運輸過程中。運料車在運輸行駛過程中速度控制較差，存在急起急停的情況，發生較為強烈的顛簸振動就會造成顛簸離析問題。

3)卸料離析。主要發生在水穩材料的卸料過程中。運料車在向攤鋪機受料斗卸料過程中速度過快，車廂提升速度不夠均勻，并且車廂的傾斜角度較大(超過30°)等都容易造成卸料離析問題。

4)攤鋪離析。主要發生在攤鋪過程中速度不夠均勻，存在時快時慢的問題，從而造成混合料堆積，每一次攤鋪的寬度不夠均勻等都容易造成攤鋪離析問題。

5)找平離析。主要發生在水穩材料的找平過程中。人工找平時采取揚鍬遠拋的方式就容易造成找平離析問題。

在本研究中，在綜合考慮開裂路段取芯實際情況以及室內試驗相關結果的基礎上，可以發現水泥穩定碎石所具有的抗壓強度明顯比設計值要大，僅僅只有極個別的細集料偏多的芯樣強度會相對比較低，因而非常容易引發離析問題。

3.4 養生不及時的影響

如果對于水穩基層固體的養生工作做的不到位，那么也會由于水化反應的存在而引發水化熱，進而導致水分的蒸發，進一步加大固體顆粒之間所具有的分子力，使得相鄰顆粒之間的吸引力變大，最終引起水穩基層的變型問題。

3.5 其他原因的影響

根據當地基層裂縫路段的實際調查情況，可以發現與正常路段相比較而言，裂縫段水穩基層芯樣的成型情況在穩定性方面相對比較差，具有比較大的變異性，分析發現主要是由于秋冬季節下水分蒸發速度比較慢，水泥終凝時間明顯減少或者是由于工作人員在攤鋪工作的時候沒有以當地天氣為主要依據對水泥和水的用量進行有效調整。進而導致在碾壓的時候因水分比較多而出現干縮性裂縫問題。除此之外，還應該在施工過程中對灰劑量進行嚴格的控制，避免因為灰劑量過高而引發收縮裂紋。

4 二級公路水泥穩定碎石基層裂縫的防治技術

4.1 合理設計配合比

為實現對配合比的科學設計，可以從以下幾方面進行考慮：首先以室內7天無側限抗壓強度為主要依據實現對水泥劑量的合理選擇，本文研究工程建議采用低水泥劑量。其次在集料級配工作過程中應該實現對細料含量的嚴格控制，并對超粒徑現象進行合理管控。此外為有效提高水泥穩定碎石的溫縮性能，還應該適當地添加相應的粉煤灰以及減水劑，并通過恰當摻加聚丙烯纖維來達到增強其韌性的目的。最后，一旦集料發生變化，就需要及時調整級配，避免水穩基層細集料出現偏多問題，有效保障施工的整體質量。

4.2 加強對原材料的控制力度

在實際施工的過程中，相關施工企業應該進一步加強對于水穩拌和站料源的管理力度，對于混合料中粒徑在0.075 mm以下的礦粉含量要進行嚴格的控制。主要是因為一旦混合料中粒徑在0.075 mm以下的礦粉含量超過標準之后就會導致水泥用量的增加，進而引起公路表面出現起皮問題，不僅降低了水穩基層的實際建設質量，而且還會導致其所具有的使用性能比較差。

4.3 加強對現場攤鋪工作的控制力度

在實際從攪拌站運輸水穩混合料的過程中應該注意適當地降低出料時候的高度，并在成品倉位置設置相應的攪拌裝置。除此之外，還應該注意：①保證裝料的均勻性；②適當降低裝料堆體的高度；③運料車輛保持勻速行駛，做到平穩起步剎車，避免強烈顛簸；④在實際進行卸料的時候，應該注意緩慢均勻地提升車廂，并保證傾斜車廂的角度小于等于30°；⑤在實際攤鋪的時候應該均勻轉動螺旋布料器。

4.4 強化對水穩基層的養生

在完成攤鋪工作之后，相關工作人員應該加強對水穩基層的養生。較為常見的水穩基層養生方法包括“覆蓋補水養生”以及“覆蓋密閉養生”等方式，

1)覆蓋麻袋、草簾或者土工布進行養生。完成水穩碎石基層攤鋪碾壓后可以在基層表面覆蓋麻袋、草簾或者土工布，之后通過灑水車利用噴霧式灑水方式在覆蓋材料上灑水，確保水泥穩定碎石基層表面的濕潤性。要根據天氣的具體情況調整灑水的頻次和灑水量，一定要保證灑水的及時性和水量，正常情況下養生時間要≥7天。

在補水養生過程中需要進行交通封閉，防止基層表面強度不足情況下受到車輛行駛的影響。在水泥穩定碎石基層強度滿足設計標準、養生結束之后撤去麻袋、草簾或者土工布，同時將水泥穩定碎石基層表面清理干凈。

2)薄膜覆蓋養生。路面攤鋪碾壓合格后在基層表面覆蓋密封薄膜，通過薄膜的隔水作用能夠確保薄膜下基層的濕度，此種養生方式的濕度較大并且穩定性較好。為了確保較好的養生效果，一定要確保薄膜覆蓋到位，并且避免被風刮起而影響到養生效果。

3)透層以及稀漿封層養生。完成基層攤鋪碾壓之后在基層表面稍干燥之后立即撒布乳化瀝青透層油，透層油破乳之后要相隔1～5天鋪筑稀漿封層，這樣就會在水泥穩定碎石基層表面形成較好的密封層。

4.5 對于水穩基層切縫的處理

為有效避免水穩基層出現溫縮裂縫以及干縮裂縫問題，相關工作人員可以實現對水穩基層的表面進行合理的縮縫切割。主要的處理方式為在每間隔5 m的距離通過切割機沿著道路縱向的方向切出一道寬度為3 mm且深度為5 mm到8 mm的縮縫，并在縫內灌入乳化瀝青。通過提前釋放水穩基層收縮應力的方式達到避免裂縫出現的目的。

5 結束語

綜上可知，由于水穩基層所使用的材料對于溫度以及濕度比較敏感的特性，使得其非常容易出現反射裂縫。為此，可以通過及時處理和跟蹤裂縫路段實際情況的方式，避免路面出現嚴重裂縫問題，保障公路的正常使用，最終實現公路建設企業的長遠發展。本文主要以某案例分析二級公路水泥穩定碎石基層出現裂縫問題的成因，在此基礎上提出了二級公路水泥穩定碎石基層裂縫的防治技術。通過本文的介紹能夠對二級公路水穩碎石基層裂縫控制提供一定參考和幫助，對于提升二級公路建設質量具有現實意義。

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