水泥穩定碎石基層產生裂縫的防治

司喜軍　魏志峰

摘 要：本文通過分析尋找水泥穩定粒料基層產生裂縫類的原因，闡述了其防治辦法，并用事例說明在實際施工中怎樣及早預防此類路面病害的產生并提出了相應的措施。

關鍵詞：水穩基層；裂縫；防治

進入二十一世紀以來，新鄭市在公路建設當中，普遍采用了水泥穩定粒料作為基層，水泥穩定粒料強度高，穩定性好，使用壽命長，很好地改善了公路使用功能，但是，個別項目的個別標段，由于施工單位的水泥穩定粒料基層施工經驗不足，片面追求基層強度，致使有的路面出現了大面積裂縫，繼而出現冒白漿現象，甚至出現了坑槽，嚴重地影響了公路的使用功能。新鄭市S102改善工程通車一年后，就發現類似問題。作者根據調查結果，查閱相關資料，將產生裂縫類的原因及如果有效防治進行分析。

1 工程概況

新鄭市S102公路是鄭州的通往東南一條放射性二級公路，在新鄭境內全長28.362公里，日通行量14862。2002年對該路進行了改善，2003年竣工，路面面層采用5+4瀝青混凝土，基層采用二層18cm厚水泥穩定碎石。

2 理論分析

水泥穩定碎石基層產生的裂縫反射到路面，引起滲水、冒白漿，出現坑槽等病害。從理論上分析：水泥穩定碎石基層產生裂縫的主要原因有五條：

2.1 干縮裂縫

水泥穩定碎石在干燥空氣中硬化時，隨著水分的減少，體積將收縮變形，每隔一段距離產生均勻的干縮裂縫。水泥穩定碎石產生干縮裂縫的原因與其水泥、水和碎石集料都有很大的關系。主要是由于混合料在凝結硬化過程中，水泥與水起水化反應，消耗大量的水分。水泥含量越高，則消耗的水分越多。

2.2 溫縮裂縫

水泥穩定碎石由于混合料中有5%左右的水泥，所以具有熱脹冷縮的性質，在混合料硬化初期，水泥水化放出較多的熱量，但散熱較慢，因此其內部溫度較高，使內部體積膨脹。而外部如遇氣溫急劇降低則冷卻收縮，內脹外縮相互制約，產生較大的應力。一旦應力超過其極限抗彎拉強度，將產生溫縮裂縫。

2.3 網狀裂縫

網狀裂縫也叫“龜裂”，它是由于局部彎沉太大，在外力作用下產生結構性破壞的裂縫，它是一種破壞性較大的裂縫，如遇下雨，則滲水，在外力作用下引起翻漿。初期時僅為網狀細裂紋，隨著時間的推移，裂紋處基層內部的水分繼續蒸發，裂紋逐漸發展成為發散形裂縫。

2.4 縱縫

如果水泥穩定碎石基層在施工早期產生縱縫，一定是施工控制方面引起的。其原因應歸結為局部土基壓實度或基層壓實度沒有達到規范要求。但基層7d養護期滿后，如果管理維護不到位，也會產生縱縫。

2.5 路基不均勻沉降產生裂縫

如果水泥穩定碎石基層產生縱向裂縫，多是由于局部土基及底基層壓實度達不到規范要求引起，在重車的作用下產生的反射裂縫，有時顯弧狀分布，且表面形成一定的高度差。

3 本項目水泥穩定粒料基層產生的裂縫的主要原因分析

通過對S102公路在K22+300——K23+200現場損壞的調查檢測，發現引起水泥穩定粒料基層產生路面裂縫的原因：

3.1 外力影響較大

經過調查發現，在這一路段超限車輛多（40-180噸車），都行駛在右側，對裂縫的邊緣部位造成“啃邊”（即剪切破壞），剪切破壞越來越多使裂縫處一小塊一小塊的斷開，造成網狀裂縫。

3.2 基層級配不合理

3.2.1 在施工中不重視級配設計，使用的級配不合理。級配不合理，水泥穩定粒料強度偏低、偏差系數大、強度不合格。在實際檢測中發現，凡是裂縫最嚴重的地方，混合料中幾乎沒有2cm以上的碎石，碎石最大粒徑偏小。

3.2.2 在施工過程中，為滿足強度的需要，不能只用增大水泥劑量的方法來提高強度（水泥劑量不得超過6%），水泥用量過大，造成無側限7天抗壓強度過高（6Mpa以上），強度過高，剛性就大，基層材料與底基層材料的模量比就會增加從而增大基層底面由行車荷載引起的拉應力或拉應變，容易使基層在行車荷載下產生開裂。另一方面，水泥穩定基層材料的強度高，基層內出現的收縮裂縫的間距就大，裂縫的寬度也大，寬度大的裂縫是荷載能力差，容易促使瀝青面層開裂產生裂縫。

3.3 溫度裂縫

主要是溫度疲勞裂縫，這種裂縫主要發生在太陽照射強烈、日溫度大的季節。新鄭市S102改善工程基層施工時氣溫高達40℃（6月下旬），白天溫度與夜間溫度之差很大。這種情況容易在瀝青面層產生較大的應力，這種溫度應力日復一日地反復作用，使其產生疲勞開裂。還有夏季施工中含水量不易控制，往往偏高，易干縮，產生干縮裂縫。

4 水泥穩定粒料基層產生裂縫的措施

4.1 原材料控制

水泥：為保證水泥穩定碎石基層施工時有足夠的時間運輸、攤鋪和壓實，應對水泥的終凝時間有限制，一般需要5～6h。夏季施工時，氣溫較高，表面層的凝結硬化速度較快，水泥終凝時間應盡可能達到6h；春秋季施工時水分蒸發較慢，終凝時間可縮短至5h。水泥標號不能太高，最好不要超過32.5R，采用普通硅酸鹽水泥。劑量控制范圍為5% 左右。因為水泥劑量太低，強度難以滿足要求；而劑量過高時，混合料的收縮系數增大，裂縫增加。故水泥劑量一定要經過試配并結合現場調試合適之后確定；石料：石料的粗細直接影響水泥穩定碎石基層的強度、平整度和裂縫的產生。水泥穩定碎石的粒料越粗，強度越高，穩定性越好，預防溫縮、干縮裂縫的能力越強。

4.2 施工控制

壓實度：水泥穩定碎石混合料壓實度的控制是保證強度達到標準要求的重要手段之一。控制好水量：水泥穩定碎石是水泥與集料的水化凝結硬化的產物。含水量的控制影響到壓實度的保證和裂縫的產生。考慮到混合料在運輸、碾壓過程中還有水分散失，尤其夏季施工時水分蒸發快，施工過程中對水的含量應控制在比最佳含水量大1% 左右。含水量過小時，基層表層松散，碾壓容易起皮，難以壓實；含水量過大碾壓時粘輪，表面起拱，而且基層成型后水分散失愈多，形成的裂縫愈多。所以含水量要控制適宜；施工接頭：基層在施工過程中留有接頭是難以避免的。但接頭處往往是應力的集中區，在溫度應力、基層收縮應力和交通荷載的反復作用下，容易誘發為裂縫，從而導致瀝青面層產生反射裂縫。

4.3 養護控制

水泥穩定碎石基層碾壓成型后應及時覆蓋灑水養護。由于水分參與了水泥的水化反應，水分的散失將影響其正常的反應，從而影響凝結硬化后形成的強度，特別是夏季施工，氣溫較高，基層表面的水分蒸發更快，極易產生均勻的裂紋。養護的方法可以采用草袋、麻袋或塑料薄膜覆蓋，保證基層不直接暴露在外。冬季施工時，要及時采取防凍措施。

4.4 外力影響

車輛超限是造成瀝青路面損壞的主要原因，要加大對超限車輛的監管力度。而在進行路面結構設計時，要充分考慮到超載車輛的影響，避免出現反射裂縫。

4.5 管理維護及施工協調控制

基層攤鋪碾壓成型到噴灑透層油鋪筑瀝青面層的這段時間的管理維護工作非常重要。第一層成型后，一旦現場管理維護不及時，重車通行，基層將受到極大的破壞。第二層7d 養護期滿后方可開放交通，但僅允許部分施工車輛放行。基層施工完畢后，為保證水泥穩定碎石結構不繼續失水，減少干縮裂縫產生，最好在一星期后即噴灑透油層或進行下封層施工，盡早鋪筑瀝青面層。

5 結束語

水泥穩定粒料基層的裂縫是一種常見病害，只要從設計、選材、施工、維護等方面加以控制，裂縫問題是可以克服并解決的。

參考文獻

[1]《鋼筋混凝土建筑結構設計與施工規程JGJ3－91》，中國建筑工業出版社，1991.

[2]王鐵夢，工程結構裂縫控制[M].中國建工出版社，1997.8.