水泥穩定碎石基層瀝青路面裂縫原因及控制

毛文杰

（浙江交工集團股份有限公司路面工程分公司，浙江 杭州 310000）

1 水泥穩定碎石基層瀝青路面裂縫概述

水泥穩定碎石基層是將水泥以及碎石和水按照一定的比例混合，形成一種半剛性的基層結構。這種基層結構具有較多的優勢，例如承載能力高、耐用性及抗凍性強、具有較好的穩定性和平整性等，因而在當前瀝青道路施工中應用較多。但是這種結構非常容易出現裂縫，較常出現裂縫的時間一是水泥穩定碎石基層鋪設完成硬化養護階段；二是道路投入運行，長時間受車輛荷載力的作用產生的。裂縫的長短不一，但大多數裂縫呈橫向發展的趨勢，寬度大都在1mm-3mm之間。

水泥穩定碎石基層路面裂縫產生的原因多種多樣，但不論是何種原因產生的何種形式的裂縫，都會給道路帶來嚴重的危害。道路表面的積水或雨水等都會順著裂縫浸入到水泥穩定碎石基層結構的內部，水遇到基層中的原材料后就會發生反應，變成泥漿，降低道路的堅實度；同時路面再受車輛重力碾壓，泥漿會被擠出路面，而這些材料從道路結構中被剝離出來，就會造成路面的塌陷、坑洞等，道路的各項性能如強度、穩定性、平整度等都會受到影響。

2 水泥穩定碎石基層瀝青路面裂縫原因分析

2.1 外界溫度的影響

水泥穩定碎石基層是由多種材料混合而成的，容易受到溫度的影響而產生膨脹或者收縮，或者產生溫度翹曲應力，這些應力會使水泥穩定碎石基層的結構受到影響引發裂縫。碎石基層的材料在不同的溫度下會產生不同程度的收縮，而在瀝青路面的施工過程中，碎石基層結構通常會受到不同溫度的影響。例如，在澆筑瀝青混合料時會釋放出很高的熱量，進而影響碎石基層的表面，導致表面與內部結構的溫度不一致；瀝青路面鋪設完成后需要進行保溫養護，在養護的過程中，碎石基層內的溫度會上升，而外部受環境影響可能溫度較低，也形成了內外的溫度差；另外在道路使用過程中，如果遇到溫度大幅度的下降時，也會產生碎石基層內外的溫度差。這些溫度差會造成碎石基層內外體積收縮的不一致，進而產生壓力，一旦這種壓力過大，超出了基層材料的拉伸強度后，就會造成撕裂產生裂縫。

2.2 受干縮應力影響產生的裂縫

水泥穩定碎石基層中的材料會發生干縮，整個碎石基層在干縮應力的影響下就會產生裂縫。水泥穩定碎石基層的干縮應力受其中水泥和水分比例的影響。通常情況下，水泥的添加量過多的話，干縮應力也就隨之增大，相應造成的裂縫也會很多。另外，水分的蒸發也會造成干縮應力進而引發裂縫，主要有以下幾種情況。一是瀝青路面在施工過程中會進行壓實操作，而在壓實的過程中水泥穩定碎石基層會受到壓力導致其中的部分水分被排出或蒸發，碎石基層中的水分含量不能滿足瀝青路面對于濕度的要求時，就會出現材料的干縮，造成裂縫的出現；二是路面在養護的過程中，如果沒有采取妥善的養護措施，導致基層表面長時間暴露在空氣中，造成水分減少、干縮量增大，導致裂縫的出現。

2.3 道路荷載過重造成的裂縫

在道路施工完成后，投入使用過程中，會因為長時間受車輛荷載的壓力，尤其是貨車或大型的卡車有時會超過要求載重量通行，這些壓力會造成道路承載力慢慢下降；長時間累積就會造成車輛荷載壓力超出道路承載能力的現象，進而造成裂縫。如果沒有對道路進行及時的維護，就會造成裂縫的持續擴展，最終形成路面的多道裂縫。另外，因其他原因造成的裂縫，也會在車輛荷載的壓力下不斷地擴大。

2.4 施工過程不規范

2.4.1 攤鋪過程中的問題

在進行水泥穩定碎石基層材料的攤鋪時，如果一次性鋪設的路段過長而未能及時進行養護，就會造成碎石基層的干燥、開裂現象；另外攤鋪的時間過長會造成混合料的離析現象，造成粗集料過于集中，也容易引發基層表面的裂縫。

2.4.2 壓實過程中的問題

碎石基層攤鋪完成之后，需要進行壓實操作，壓實過程中一些不符合規范的地方也會造成基層結構裂縫的產生。具體來說，主要有以下幾方面。第一，骨料的添加量過多，造成混合料中的晶粒數超過標準要求，使基層表面難以達到平整度或光滑度的要求，會影響碎石基層的壓實度。第二，含水量過多或者過少都會影響壓實的效果。水分過多，在碾壓時容易產生路面褶皺等現象；而水分過少，會使水泥穩定碎石混合料松散無法黏合。這些都會影響碎石基層的壓實度。第三，不同機械設備的性能以及碾壓的次數、速度等會造成不同的壓實效果。如果在進行碎石基層的壓實過程中，選擇的壓實設備噸位、性能不符合施工現場要求，或者壓實的遍數過少、速度過快都會造成道路的壓實度不能達到標準要求。第四，碎石基層的鋪設的厚度過高時，也會影響壓實的效果，造成壓路機的作用力無法作用到碎石基層的底部，導致混合料的壓實度不均勻；而鋪設得過薄，則會造成碎石基層不能承受住壓路機的壓力，進而造成基層結構的破壞，影響壓實效果。總之，如果壓實度達不到標準的要求，就會使路面的強度不足，同時也會受其他各方面因素的影響，造成路面裂縫的產生。

2.4.3 養護過程中的問題

碎石基層混合料在經過攤鋪、碾壓后，需要采取恰當的養護措施，才能達到碎石基層的各項性能指標要求，因此養護也是其中一道關鍵工序。對碎石基層的養護主要是采取基層的保護措施，避免受外界溫度、環境的影響。在養護過程中，基層材料中的水泥需要水分進行硬化反應，同時水分也會通過蒸發等方式流失一部分，如果沒有及時地對基層表面進行灑水保濕，就會造成表面水分缺乏、過分干燥而產生細小裂縫。另外，水分流失過多，而沒有及時保濕，也會造成水泥無法完成徹底的水化反應，會加快裂縫的產生；同時也會造成基層結構的強度不足，難以達到預期的承載能力，在受到車輛重壓后也會產生裂縫。

2.5 材料的原因引發裂縫

2.5.1 混合料拌合不均勻

混合料的拌合是否充分會影響碎石基層的性能。如果水泥、碎石以及水的攪拌充分，碎石基層的性能會有顯著提高；而如果沒有攪拌均勻，會造成整體性能的下降，會產生混合料離析現象，影響后續攤鋪、壓實的效果，增加裂縫產生的風險。

2.5.2 混合料的配比不合適

水泥穩定碎石基層的各項原材料配合比例必須恰當，如果某項原料的添加量過多，就會影響混合料的性能，可能會導致裂縫產生。例如，水泥的添加量過多，會產生較大的干縮反應，進而引發碎石基層裂縫；級配參數不合理，會影響碎石基層的密實度，導致縫隙過大且沒有充分填充，在受到外界應力作用后，就容易產生裂縫。

2.5.3 運送過程不符合標準要求

混合料在拌合均勻后，需要運輸到施工現場。如果運輸的距離過長，同時在運輸過程中沒有采取合理的遮蓋、封閉措施，就會造成水分的蒸發甚至產生硬化反應。另外，如果運輸途中遇到崎嶇不平的路段，過分的顛簸可能會造成混合料的離析現象，造成混合料的不均勻。這些都會影響后期施工的效果。

3 水泥穩定碎石基層瀝青路面裂縫控制措施

3.1 優化碎石基層施工方案

在進行水泥穩定碎石基層的施工前，需要合理的設計并優化施工方案，從源頭上做到裂縫問題的預防。在進行方案設計前，需要調查清楚施工現場的具體情況、車輛通行需求等，合理設計道路承載力的最大限度，使設計的路面結構、道路強度等能夠滿足當地的車輛通行的需求。

3.2 做好施工過程的控制

3.2.1 攤鋪過程的控制

為了確保水泥穩定碎石基層的攤鋪效果，需要嚴格按照攤鋪工藝要求開展操作。在進行分層攤鋪的過程中，要把控好各層之間攤鋪的連接處的處理，確保各層連接到位。另外，為了避免傳統工藝中的分層攤鋪、壓實帶來的連接處不緊密的問題，可以通過工藝上的不斷優化來解決。例如，當前較為新型的一次性攤鋪工藝，可以避免這一問題，提高碎石基層的緊密度和承載能力，避免裂縫的產生。但是需要注意一次性攤鋪容易產生的水分蒸發過快或者碾壓厚度過高導致壓實度不足的問題，不能實現較好的施工效果。

3.2.2 壓實過程的控制

在進行水泥穩定碎石基層的壓實時，需要根據工程實際需求選擇合適噸位的壓路機，并且要確保壓路機的各項性能指標完好。在碎石基層攤鋪完成后要及時進行碾壓，避免時間過程造成碎石基層的硬化，影響壓實效果；同時要根據方案確定的壓實次數和壓實速度進行碾壓。在壓實完畢后，要進行壓實度的檢測，不符合要求的，需要進行返工重新作業。壓實度越高，越能夠減少碎石基層的干縮應力，減少裂縫出現的可能性。

3.2.3 做好接縫處理

水泥穩定碎石基層施工過程中，不可避免地會出現接縫部位，而接縫部位受到各種應力集中的作用，而產生裂縫，因此在施工中必須做好接縫的處理。首先，要盡可能地避免縱向接縫；如果確實無法避免的，可以采用垂直相接的方式進行操作，并且處理前需要將接縫處清理干凈。其次，每天的碎石基層施工完成后，必須做施工橫縫的處理。操作之前需要對前端的碎石基層清理干凈并確保平整，將不合格、凸出部位的混合料鏟除，確保次日的施工能夠順利接續。

3.2.4 養護過程的控制

水泥穩定碎石基層在經過壓實定型后，必須要及時采取妥善的措施進行養護，才能避免受溫度應力、干縮應力的影響產生裂縫。養護時需要做好覆蓋、保濕工作，避免水泥水化反應對水分的消耗以及蒸發造成的水分流失引發的基層表面干裂。如果在高溫季節進行水泥穩定碎石基層瀝青道路的施工，則在進行碎石基層養護時，要時刻關注碎石基層結構中的含水量，并及時通過灑水補水。另外，在進行養護時還需要注意對之前的施工工序和質量進行檢驗符合，確保碎石基層的穩定性、承載能力、抗裂性能等符合標準要求。

3.3 混合料的控制

3.3.1 原材料質量的控制

水泥、碎石是碎石基層混合料的主要原料，在進行拌合前，必須要確保這些原材料的質量符合標準要求。首先，關于碎石的質量，在進行碎石開采時，必須要先將表層的混合物清除。開采的石塊進行破碎之前，需要將石塊上的泥土通過振動篩掉。要控制好碎石的粒徑、規格，對破碎的過程進行動態監測，及時更換錘頭，確保碎石粒徑符合施工要求。其次是水泥的質量、水泥的強度、安全性能等要進行嚴格的檢測，確保符合標準參數要求，經檢測不符合標準要求的應當杜絕用于基層混合料的拌合[1]。

3.3.2 原材料混合比例的合理控制

其一，要合理的確定混合料中的含水量。通常情況下，混合料中的含水量要比最佳含水量超出0.5%-1%為宜，能夠避免水分缺失造成的運輸或施工、養護過程中碎石基層的干裂。在陰雨天氣施工或雨水較多的地區進行水泥穩定碎石基層的施工時，需要采取覆蓋等措施，避免雨淋造成基層結構的水分過多，導致細骨料、水泥漿等隨水分上浮至基層表面，并在水分蒸發后受干縮應力作用產生裂縫。在高溫天氣施工，必須要對混合料中的含水量進行實時監測，含水量過低時需要及時補水。

其二，是水泥的含量。水泥穩定碎石基層的干縮裂縫和溫度裂縫的產生都與水泥有著重要的關聯，為此，必須要控制混合料中的水泥用量，在保證碎石基層強度和粘合性的前提下減少水泥用量。在確定水泥含量時，可以進行取樣試驗，通過不斷調整水泥含量并進行隨時的監測，確定出各原材料混合的最佳比例。在實際施工中，每日施工完成后，需要對水泥的用量進行統計，并與計劃的用量進行比對，確保實際用量符合設計的用量標準。另外可以通過增加碎石的比例或者使用粒徑較大的骨料，這樣一方面可以減少水泥的用量，另一方面可以減少水泥水化反應過程中的基層結構變形程度，減少干縮應力的影響，同時提高水泥穩定碎石基層的穩定性和抗壓性能，減少碎石基層的裂縫。

其三，在確定好各原材料的拌合比例后，要將這些材料進行充分的、均勻的攪拌，避免不均勻拌合造成的離析現象或者性能強度的下降，使其能夠達到強度標準要求，能夠承受住各種應力的作用。

4 結語

水泥溫度碎石基層的施工對于瀝青路面工程施工具有重要的作用，因此必須確保其施工質量，減少裂縫問題對其性能造成的影響。基于此，相關人員需要認真地分析碎石基層裂縫產生的原因，并采取合理的措施，嚴格控制混合料的質量、配比、拌合、運輸過程等，通過合理、規范的施工工序，把握好施工要點，同時不斷地優化施工工藝，做好后期養護，消除裂縫產生的因素，提高水泥穩定碎石基層的質量，保障瀝青路面的整體質量。