水泥穩定碎石基層施工裂縫的原因及其防治措施

摘要：水泥穩定碎石基層裂縫是常見通病，建設單位應該合理選擇原材料，科學安排施工工藝，對施工中出現的裂縫現象深入研究，找出成因，及時補救，從而確保工程質量，杜絕交通隱患。因此，本文結合工程實例從原材料的選擇、施工方法以及施工養護等方面對裂縫進行了較為詳細地闡述，希望可以為同行間的交流提供一些參考。

關鍵詞：公路路面；水穩碎石；基層裂縫；成因；防治

1 工程概況

某快速路一期路面工程，路線全長7.336km，設計公路等級為一級公路兼城市快速路功能，設計時速為80km/h，路基寬28m，雙向四車道，采用瀝青混凝土路面共計15.5 萬m2，瀝青面層采用三層厚17cm 的結構層，選用水泥穩定碎石作為底基層及基層，基層結構層設計為：15cm 級配碎石墊層+20cm 3%水泥穩定碎石底基層+20cm 6%水泥穩定碎石基層。該工程于2009 年1 月開工，于2011 年9 月建成通車。在2009 年10 月對K1+500～K3+500 段采用攤鋪機進行水穩基層施工完畢后，項目部進行自檢時發現個別部位出現縱向裂縫及網狀裂縫，對路面工程質量產生一定的影響。

2 裂縫產生的原因

2.1 縱向裂縫

一般在施工早期由于是施工控制不當容易引起水泥穩定碎石基層的縱向裂縫。主要是由于路基或者底基層局部的壓實度達不到相關規范要求在重車的作用下引起路基或底基層不均勻沉降產生縱向裂縫。基層的養護齡期必須達到7d 以上，若養護不到位，不能保證水穩基層水化所需的正常水分，也會產生縱向裂縫，因為水穩基層表面隨大氣溫度變化而變化，而基層內部因水化熱的釋放其溫度較高，二者的溫差將可能引起裂縫的產生。施工完成后在養護期內若沒有封閉交通，隨意讓重車上路，基層也很容易被壓裂。

2.2 網狀裂縫

此裂縫也稱為“龜裂”，主要是因為局部彎沉過大，外力的作用使其發生結構性破壞的裂縫，此種裂縫屬于破壞性較強的裂縫，如果遇到下雨則會發生滲水。剛開始的時候僅僅是網狀的細裂紋，隨著時間的延長，裂紋處內部的水分不斷蒸發，裂紋逐漸成為發散形的裂縫。

2.3 溫縮裂縫

因為水泥穩定碎石基層的混合料中包含了約5%左右的水泥，因此具備了熱脹冷縮的性能。混合料硬化的初期，水泥水化所放熱量較多，但散熱卻比較慢，所以內部的溫度相對較高，容易使內部體積發生膨脹。外部如果遇到氣溫急劇下降時，則會發生冷卻收縮的現象，內脹外縮并進行相互的制約，產生的應力較大。若應力超過本身的極限抗彎拉強度，那么將會發生溫縮裂縫。

2.4 干縮裂縫

水泥穩定碎石在干燥空氣硬化的過程中，水分不斷的減少，體積也將隨之收縮，所以會產生均勻分布的干縮裂縫。主要與水泥、水以及碎石有很大的聯系。①水泥的含量越高，那么消耗的水分就會越多。②由于碎石集料表面對于水也有吸附作用，因此，集料中細料越多，水分減少的越快。③基層施工時，含水量越高，蒸發的水分就會越多。所以，比較容易發生干縮裂縫。

3 路面水穩碎石基層裂縫的防治措施

3.1 原材料選擇方面

碎石須選取含泥量較小，不含雜物的穩定顆粒，其余的指標要達到相關規范的要求，尤其是對細集料的含泥量以及塑性指數等進行嚴格的要求。水泥通常使用的強度等級是32.5級低標號的路用緩凝水泥。28d 的抗壓強度要保持在32.5～37.5MPa 之間，水泥的初凝時間要大于等于5h，終凝時間在8h 左右，并且要小于等于10h。此舉就是減少了由于含泥量較大或者是水泥強度較高從而引起的裂縫。

3.2 配合比的設計方面

為了得到較為合適的配合比，在原材料統一的條件下，我們選擇三種不同的級配：①在規范級配范圍內，取中值偏上并且在上限之內。②盡量接近中值。③在規范級配的范圍內，取中值偏下并且在下限之內。通過上述三種不同的級配，分別進行不同水泥劑量的擊實以及無側限抗壓強度的相應試驗，最后獲得了4.5%的水泥摻量就是最佳的摻量。7d 無側限的抗壓強度都不小于3.5MPa，并且三種級配的差距較小；其次以中間的級配作為標準，使用28d 水泥的抗壓強度為43.2MPa 的普通水泥，分別進行擊實以及無側限抗壓試驗，這時4.0%的水泥摻量就是最佳摻量，7d 的抗折強度不小于3.5MPa。

通過上述情況，均使用4.5%的水泥摻量，進行100m 水穩碎石基層試驗段的相應攤鋪，壓實工藝與養護措施相同。7d之后發現，使用早強普通水泥制作的試驗段以及級配偏細的特制水泥制作的試驗段都多少產生了橫向的線形裂縫，另外兩種情況則沒有發現異常。28d 之后，對沒有發現異常的兩個試驗段進行清掃以及灑水濕潤，可以發現接近中值級配的試驗段表面，有局部輕微的線形水跡，但是級配偏粗的試驗段則沒有任何問題。

3.3 拌和和攤鋪

目前公路路面的施工，都是使用穩定粒料拌和機生產水穩碎石的混合料。在正式生產之前，須對拌和機進行調試，調試時須扣除原材料本身所含的水，從而保證混合料的配合比不受到影響。其次，對不同原材料在固定料門開度下的轉速流量曲線進行相應的繪制，通過混合料配比對不同配料皮帶的轉速進行確定，并開始試生產。若混合料的不同指標都滿足目標配比的要求之后，便可進行正式的生產。

攤鋪機進行混合料的攤鋪時，運行速度須和拌和機的生產能力保持一致，盡可能避免攤鋪機的停機待料現象的出現。運輸車卸料須配備專人進行指揮，對卸料間距進行控制，這樣對攤鋪是有利的。盡可能使攤鋪機收放料斗減少，在攤鋪機前后須配備專人對粗細集料離析的現象進行消除，尤其應該鏟除粗集料窩，再使用新拌混合料進行填補，從而保證配比的一致性。

3.4 碾壓

碾壓過程主要包括初壓、復壓以及終壓三個階段。初壓的碾壓速度保持在5km/h 即可；復壓的速度保持在5km/h 左右，輕振一遍之后還要重振兩遍，速度保持在4km/h 左右，接下來使用膠輪壓路機進行碾壓，碾壓速度小于等于6km/h。終壓，采用振動壓路機進行靜壓，至少壓兩遍，碾壓的速度保持在5km/h 左右，直至沒有明顯的輪跡為止。

碾壓時須注意：及時進行碾壓，碾壓時須慢起步緩剎車，由低處向著高處重疊一半的輪寬，按照階梯狀進行碾壓，不能在沒有壓實的路面上打轉向，而是須后退到起點，進行下一步的碾壓。

3.5 壓實度的控制

碾壓完成，須進行壓實度的檢測，從而確保壓實度能夠滿足要求。檢查井附近混合料的攤鋪厚度要比正常的路段稍薄，水泥的含量則增加約1%左右，使用小型機具進行多遍的夯實。由于基層材料的生產廠家規模較小，機械化程度普遍較低，石料加工的質量也不是很穩定，存在級配不連續等問題，骨料時而粗、時而細。所以，水泥穩定碎石混合料的最大干密度是呈現出變化的狀態。在檢測壓實度時，若使用同一干密度指標作為相應的標準，較易產生壓實度不合格或者是超過100%的現象。所以，施工的過程中使用灌砂法進行壓實度的檢測時，須篩分集料，從而保證粗骨料的含量，分別選擇不同的密度標準以及用水量。含水量的控制對于壓實度的確保與裂縫的產生有著直接的影響。混合料在運輸以及碾壓的過程中不可避免的要散失水分，特別是夏季施工的過程中水分蒸發較快，施工時水的含量須保持大于最佳含水量1%左右即可。含水量較小，則基層表層會較松散，碾壓后較易起皮，壓實難度較大；含水量較大，則碾壓時會粘輪，表面會發生起拱，而且在基層成型后水分的散失會更加多，裂縫的數量就會越多。因此，施工時含水量要保持適宜；施工的接頭：基層在施工時一定會留有接頭，但接頭處一般都是應力的集中區域，在溫度應力以及基層的收縮應力或者是交通荷載的不斷作用下，較容易產生裂縫。

3.6 養護

碾壓完成之后，須立刻采用麻袋或者土工布進行覆蓋并及時灑水保濕，因為水分與水泥發生了反應，水分的散失速率直接影響正常的反應速率，從而對凝結硬化后的強度產生了影響，尤其是夏季的施工，氣溫比較高，基層表面的水分蒸發的速率非常快，較容易發生均勻的裂紋。冬季施工過程中，須及時采取防凍等措施。養護主要采取灑水車灑水養護7d，始終確保表面的濕潤均勻。有效的養護也可減少由于溫縮或者是干縮產生的裂縫。灑水養護期間，禁止車輛的通行。

4 結束語

本文基于工程實例從原材料的選擇以及施工養護等方面進行分析了裂縫的防治措施，只要在施工組織、質量控制和維護管理等方面加強管理，認真做好每一個環節，將可以大大的減少裂縫產生，希望通過介紹，可以為路面水穩碎石基層裂縫的預防提供理論的依據。

參考文獻

[1]公路路面基層施工技術規范（JTJ034-2000）.北京：人民交通出版社，2000.

[2]廈門島外快速路（集美大道公鐵立交-孚蓮路段）有關設計圖紙.

[3]李建鑫.淺析水泥穩定碎石基層裂縫產生原因及防治方法[J].科技信息，2007.