水泥穩定碎石混凝土路面裂縫問題及處理技術研究

俞桂彪

（揚州天達建設集團有限公司，江蘇揚州 211400）

0 引言

隨著公路事業不斷發展，水泥穩定碎石基層建設工作質量受到了更多的關注，要基于其力學性能和板體性能構建更加可控化的質量監督管理機制，減少基層裂縫問題造成的影響。

1 水泥穩定碎石混凝土路面裂縫問題的危害

水泥穩定碎石混凝土層在實際施工過程中，是相應級配集料和水泥、水混合拌制而成，為維持其應用質量，要選取最佳含水量狀態碾壓成型，并經過固定養生時間段后達到相應的強度。也正是因為基層結構本身是半剛性結構，所以常常會伴有裂縫問題，較為常見的裂縫是在水泥穩定碎石基層的頂部沿著橫向產生開裂現象，呈直線形且裂縫長度不等，一般裂縫的寬度為0.5～3.5mm。

一方面，水泥穩定碎石混凝土路面的裂縫問題會對整體基層結構的強度產生影響，大大降低其應用效能和安全性，使得強度參數不能滿足安全運行的規范標準，制約整個公路項目的運行效果。

另一方面，水泥穩定碎石混凝土路面裂縫問題長期發展會形成不同程度的反射裂縫，這種裂縫會造成瀝青混凝土路面出現起拱等現象，若不能及時處理，在下雨天氣雨水就會進入裂縫并向下滲透，長此以往，會造成自由水大量集聚，車輛荷載反復沖擊作用下，使瀝青混凝土黏附在碎石表面的瀝青出現嚴重剝離，隨之引發的碎裂現象、松散現象、坑洞現象等，不僅會嚴重影響公路的使用壽命，而且會增加安全隱患。

綜上所述，水泥穩定碎石混凝土路面裂縫問題嚴重制約公路的應用效能，相關部門要結合其實際情況落實更加科學的治理機制，減少裂縫問題的蔓延，實現經濟效益和安全效益的和諧統一。

2 水泥穩定碎石混凝土路面裂縫類型及原因

2.1 干縮性裂縫

較為常見的干縮性裂縫主要分為以下兩種：

第一種，水泥穩定碎石壓實成型到正常養護期之間出現的干縮裂縫，一般是7d 以內，主要是因為施工使用的混合料自身水分以及養護灑水的水分出現了較為明顯的蒸發，并且混合料內部水化作用較為明顯，其毛細管作用也會造成水分流失較大，加之分子間吸附作用力和碳化收縮作用，就使基層混合料的基礎體積出現較為明顯的縮小，隨之產生裂縫問題。值得一提的是，若是施工環境中氣溫變化不大，混合料的最佳含水量到較燥干的過程就被稱為一次性干縮，此時產生的裂縫數量和程度有限。

第二種，從水泥穩定碎石基層養護期滿到瀝青封層施工之間，若是間隔時間較長，則基層會隨著天氣的變化形成相應的循環變化（見圖1）。隨之產生的水分也會不斷蒸發、飽和，在多次反復后就會造成基層結構出現較為嚴重的拉裂問題，對于一些較為薄弱的區域就會形成明顯裂縫，這種破壞問題在雨季或降雨較多的地區較為常見。在養生作業結束后，施工作業人員若是沒有集中進行瀝青面層的清理工作，就會造成基層干縮開裂現象的加劇，嚴重影響其運行安全性。

圖1 循環狀態

2.2 溫縮性裂縫

溫縮性裂縫指的是熱脹冷縮造成的裂縫現象，水泥穩定碎石層本身是半剛性體，也具備熱脹冷縮的特性。目前，水泥路面作業無論是設計環節還是施工環節，都需要結合規范要求設置對應的伸縮縫，但是在水泥穩定碎石基層設計中，對應的工作還有待優化，并且水泥無機結合料是由不同礦物顆粒組成，溫差作用會造成熱脹冷縮引起的體積變化。

首先，固相礦物脹縮特性（見表1）。相應材料組成的復合穩定材料礦物結構會產生對應的熱脹冷縮問題，溫度變化后就會形成不同程度的體積差異，造成水泥穩定碎石層出現裂縫現象。

表1 固相礦物熱脹冷縮特性

其次，液相礦物脹縮特性主要是混合料內部孔隙中的自由水、毛細水、結晶水等，溫度升高后產生擴張力，就會造成間距增大形成膨脹現象。

最后，氣相礦物脹縮特性，在混合料的毛細孔內會充斥氣體，夏天處于水穩層內部結構受熱狀態，就會形成擴張張力，使得結構脹裂造成水泥穩定碎石混凝土出現不同程度的裂縫。

2.3 荷載性裂縫

在水泥穩定碎石混凝土路面結構中，一般在基層底部出現荷載性裂縫問題，主要是由于路面車輛荷載的反復作用，使得裂縫逐漸形成向上的擴展，直到擴展到表面結構。需要注意的是，車輪荷載作用往往不是單一且稀疏的，而是呈現出相互聯系且稠密的裂縫現象。

3 水泥穩定碎石混凝土路面裂縫問題處理技術

在全面分析水泥穩定碎石混凝土路面裂縫問題后，要積極整合具體的管理機制和控制措施，發揮相關技術內容的優勢作用，從而為路面安全提供保障。

3.1 密封膠封縫技術

針對水泥穩定碎石混凝土路面裂縫問題，要整合具體的技術內容和要求，確保相關基礎處理工作都能順利展開。若是水穩層出現了裂縫，就要依據實際情況進行及時的封填處理，避免水分大量滲入對其安全性造成影響，也能有效減少病害擴展和蔓延。

首先，密封膠封縫技術的應用能有效進行實時性裂縫控制，在密封膠加熱到180C 后，其實際的黏度會隨之降低，直接灌入裂縫結構，此時密封膠會滲透到裂縫的兩側，直接與混合料混合在一起。

其次，隨著溫度逐漸降低，密封膠也進入冷卻狀態，常溫和低溫環境中彈性較大，隨著裂縫漲縮發生彈性形變，密封膠卻能始終維持較好的密封效果。

最后，利用規范化處理和操作就能保證水穩層裂縫得以有效控制。需要注意的是，為全面提升整個過程的質量效果，灌縫處理工作開始前，要利用切縫機完成裂縫的切縫處理，裂縫的寬度一旦超出3mm 立即切縫，以保證后續工作都能順利展開，提升裂縫處理的整體效果。

3.2 荷載性裂縫處理

針對荷載性裂縫問題要從實際情況出發，踐行規范化處理技術，最大程度地提高荷載性裂縫控制的基本水平。

第一，要對混合料中0.075mm 以下的顆粒予以集中控制，若是含量增加則會造成水泥用量增大，增加基層結構表面起皮的概率，使得水穩層應用質量失衡。因此，要將0.075mm 以下顆粒控制在5%左右，若是細粒土無塑性指數則含量要控制在7%以下。

第二，要對水泥用量以及碾壓狀態下的最佳含水量予以集中控制。一般而言，水泥穩定碎石基層結構中設計強度為3～5MPa，隨著設計強度的增加，需要的水泥用量也會隨之增多，基層對應的剛性越大，會增加干縮性裂縫的發生概率。此時，要結合天氣情況增加或適當減少拌和用水量。比如，夏天室外溫度較高狀態下，就算是同一天施工，也會出現早、中、晚的變化差異，這就需要施工部門結合運輸距離、車輛配置模式等對實際情況進行調控，一定程度上維持含水量的科學性。

第三，要選取更適宜的季節開展水穩基層施工作業，選擇年平均氣溫環境落實施工作業，由于氣溫變化適中能有效降低結構溫度應力，因此水穩層也不會出現熱脹冷縮的問題。

3.3 填灌瀝青膠、鋪設土工布技術

對于水泥穩定碎石基層裂縫問題，要結合實際情況選取最適宜的處理機制，以保證后續不會出現問題的蔓延，提升工程項目的質量效果。當基層頂面出現不同程度裂縫后，要對較大的裂縫區域進行切縫處理，并且及時完成瀝青膠的填灌操作，而對于一些尺寸和面積較小的裂縫區域，則直接設置土工布。需要注意的是，土工布的選取要結合實際情況進行匹配，多為深色或者灰色，具備抗老化、耐高溫以及單面燒毛的特性，施工作業中橫向搭接寬度設定為10cm、縱向搭接設置為5cm 即可。

施工作業開始前，要在基層頂部涂抹黏層油，將用量控制在0.7～1.1kg/m，然后設置土工布予以碾壓作業。值得一提的是，要避免車輛在土工布表面轉彎對其位置的準確性產生影響，并將最后一次黏層油用量控制在0.5～0.6kg/m。最后，攤鋪瀝青混凝土面層，全面處理基層反射裂縫現象。

4 工程案例

4.1 工程概況

以A 市快線工程第五合同段施工項目裂縫處理工程為例，工程項目總體呈由西向東趨勢，路線施工段為K42+402.244—K50+022.500 范圍路面，合同工期為10 個月。工程項目采取一級公路標準完成設計和施工，設計速度為80km/h，橋梁設計汽車荷載為公路I 級，單側單向雙車道，此次裂縫修補作業項目主要分為底基層、下基層、上基層三層結構。

4.2 裂縫問題調研

之所以開展相應水泥穩定碎石基層處理工作，就是因為在階段性調研分析后發現工程項目存在較多的水穩裂縫問題，造成地表水向下滲透較為嚴重，且基層局部潮濕影響整體基層結構的穩定性和應用強度。另外，裂縫瀝青路面破壞嚴重，行車隱患較大，若是不能開展針對性的修補作業會造成嚴重的經濟損失，且社會負面影響較大。

在開展調查取樣工作中，基層壓實度和強度測量點各取100 個，具體情況如下：其一，24 個點壓實系數低于98%，合格率為76%，不合格點平均壓實度為96.97%；其二，11 個點強度不足3.5MPa，合格率為89%，不合格點平均強度為3.3MPa。

經過全面分析實際情況后決定將此次裂縫修補工作的目標設定為強度合格率超96%，裂縫數量由3.67 條/單幅公里降低到單幅公里平均裂縫數量在0.8 條以下。

4.3 裂縫問題原因

主要從人員、物料、方法、機械、環境等5 個方面進行分析。第一，人員：施工項目管理人員的質量意識較差，且試驗機械操作存在嚴重不規范的現象。第二，物料：混凝土結構級配不合理、含水量不穩定、水泥劑量較大的等情況較為突出，因此形成了較多的溫縮性裂縫和干縮性裂縫。第三，方法：施工作業中碾壓工藝不合理且交通管理工作沒有落實到位，載荷的初步控制沒有得到落實。第四，機械：存在攤鋪離析等問題。第五，環境：施工作業選取的時間段是溫度較高的夏季，并且沒有事先進行降水量的預估，使得含水量嚴重增多。

4.4 裂縫處理措施

在確定要因和非要因后，決定針對工人、物料、養生方法、碾壓工藝工序等開展規范化管理，在強化規范施工要求的基礎上，嚴格控制進場材料的質量，并對水泥劑量等進行嚴格試驗。依據工程項目實際情況采取密封膠封縫技術進行集中修補，并配合薄膜搭接部位封壓嚴實的養生機制對其進行養生維護，整體修復效果較好。

在階段性處理工作結束后，選取100 個點作為復測對象，主要是對其壓實度、強度和每公里裂縫數予以評估，整體水平得以提升，如圖2 所示。

圖2 處理結果示意圖（圖例中從左向右依次表示壓實度合格率、強度合格率、每公里平均裂縫數）

在提升水泥穩定碎石基層質量的基礎上，也保證了基層壓實度水平，最大程度地減少裂縫問題的產生，為工程項目經濟效益和安全效益的優化提供保障。

5 結語

總而言之，在水泥穩定碎石基層混凝土施工項目中，要充分關注裂縫問題，在全面了解裂縫問題造成的危害后，從干縮性裂縫、溫縮性裂縫、荷載性裂縫等方面分析產生的原因，并結合裂縫產生的情況選取適配的技術處理方案，促進公路工程項目可持續健康發展。