淺議水穩基層產生裂縫的原因及預防

　　在公路建設中水泥穩定基層以其良好的力學性能、水穩性以及抗凍性等優點被廣泛地應用于各等級公路的路面基層或底基層。為此，有必要對水穩基層產生的裂縫進行研究和分析，并采取極有效的預防措施，確保基層具有良好的路用性能和使用品質。
　　
　　一、水穩基層裂縫形成的機理
　　
　　水泥穩定類材料屬半剛性基層結構，而半剛性基層材料的主要缺點是抗裂性能差，易產生收縮裂縫。分析其裂縫形成的過程，大致分為：1、收縮裂縫。此種裂縫產生的主要原因是壓實后的水穩基層水不斷蒸發和水泥水化作用使水分不斷減少，產生吸附作用、毛細管作用等，使水泥穩定基層壓實體積收縮，從而形成裂縫。這種裂縫一般在水穩定層完工后20d左右產生，縫寬多為1-3mm，橫向貫通或半貫通。2、內應力裂縫。內應力裂縫產生是由于水穩基層自身材料干縮和溫差應變脹縮產生的拉應力超過自身的極限抗拉強度，導致水穩基層從強度薄弱斷面處斷裂而產生裂縫，它是工程上發生最多的裂縫。對于含土或含礦料的細粉料較多的材料產生的裂縫主要以干縮為主；對于含集料較多的材料產生的裂縫主要以溫縮為主。3、荷載外力裂縫。內應力裂縫基本形成后，隨著路面使用時間的延長及受自然因素變化的影響，橫向裂縫在不斷增加，縫寬在不斷增大。同時，橫向裂縫在不斷附生縱向裂縫的產生，最終形成網裂片區。在車輛荷載作用下，水穩定基層板塊不斷產生斷裂，且裂縫發展速度快，寬度大，進而發展到結構性破壞。并可反射到面層，將嚴重影響到路面的使用功能。4、干縮裂縫。水泥與各種骨料加水拌合并經過攤鋪及碾壓成型后，水分的蒸發及混合料內部發生水化作用，使原本較潮濕的達到密實狀態的基層集料結構逐漸通過水泥的固化作用趨于干燥，由于混合料水分的減少而發生的毛細管作用、吸附作用等引起基層材料體積在一定程度上趨于減小而收縮，收縮量偏大則會使基層出現較嚴重的拉裂現象直至產生裂縫。5、溫縮裂縫。基層材料內部的、不同的礦物顆粒組成的固相、液相和氣相在降溫變化過程中相互作用的結果，使基層材料產生體積收縮。
　　
　　二、導致水穩基層產生裂縫的因素
　　
　　1、集料的影響。集料的級配不佳，細粉料含量多是導致水穩基層產生裂縫不可忽視的因素之一。使用級配不佳的集料，粗、細集料集中現象普遍存在，其結構強度的均勻性較差，彎沉值的變異系數較大，水穩基層懸空系數較大。粗集料集中部位強度高，細集料集中部位強度低，且干縮系數大，在內應力或荷載外力的作用使水穩基層從強度較底斷面處開裂。
　　2、水泥的品種及劑量影響。水泥的礦物成分優劣及劑量大小是水穩基層是否產生收縮裂縫的主導因素。通常認為，各種類型的水泥都可用于穩定土。然而，實踐證明，對同一種集料，水泥礦物成分是決定水穩集料強度高低的主要因素。經試驗確定，硅酸鹽水泥的穩定效果好，而鋁酸鹽水泥則較差。
　　水穩集料的強度隨水泥劑量的增加，但過多的水泥用量，雖然可以獲得強度的增加，同時也會產生教大的收縮和較多的裂縫，在經濟上也是不合理的。如果水泥用量過大，收縮量必將加大，產生收縮裂縫的可能性也隨之增多。另外，不同批次生產的水泥，特別是不同廠家、不同標號的水泥混用，產生裂縫的可能性也是相當大的。
　　3、施工因素影響。（1）混合料的拌和。（2）混合料的運輸、攤鋪。（3）含水量控制不佳。（4）碾壓方法不當。
　　4、養生的影響。水穩基層需保濕養生，使水泥充分水化，保證水穩強度不斷增長，防止因失水過快而產生干縮裂縫。如不及時養生或養生期不足，則會發生混合料失水過快，水泥水化反應所需要的水分不足，而產生干縮裂縫。干縮裂縫多少與混合料失水量的大小有直接關系。
　　除上述影響因素外，路基的強度、穩定性及凍融作用對水穩基層的裂縫產生也有一定影響，在此不詳述。
　　
　　三、預防對策
　　
　　水穩基層產生裂縫的防治應遵循“預防為主”的原則。在設計和施工過程中，通過合理設計，提高施工工藝等辦法進行有效預防，最大限度地減少裂縫產生的概率。1、全面提高設計質量。在路面設計中，對水穩結構層的料源調查和選擇至關重要，既要調查料源的儲存數量，又要調查料源的質量，必要時對材料進行有關試驗鑒定后，方能確定是否采用。2、嚴格控制含水量。混合料要有足夠的水分，以滿足壓實的要求和水泥水化的需要，這樣水穩基層才能達到較高的強度。3、合理確定壓實段長度，避免過振碾壓。混合料一經攤鋪成型，就應在含水量等于或略大于最佳含水量時進行碾壓。4、施工時間的選擇對預防裂縫起重要作用。選擇合適的時間攤鋪，建議根據當地氣候條件合理安排基層、底基層的施工時間，工期條件允許時最好選在夏季高溫季節到來之前。若在夏季高溫季節施工時，最好選在上午或夜間施工、加強覆蓋養生。5、控制含水量亦是預防裂縫的關鍵。施工時嚴格按照施工配合比控制最佳含水量（水泥穩定粗粒料碾壓時混合料的含水量宜較最佳含水量大0.5%~1