水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫防治探討

龍游縣通途交通建設(shè)工程有限公司 浙江衢州 324400

摘要：半剛性基層是我國(guó)瀝青路面常用的結(jié)構(gòu)層，由于水泥穩(wěn)定碎石基層具有良好的水穩(wěn)定性及較高的強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，不但能作為承載結(jié)構(gòu)層，而且是個(gè)簡(jiǎn)單，所以在我國(guó)廣泛作為一種半剛性基層來使用。但是由于水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫引起的瀝青路面損壞也一直以來是工程面臨的棘手問題。本文結(jié)合實(shí)際工程案例，具體分析研究了水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫的防止措施。

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石；基層；裂縫；防治措施

近年來，半剛性基層結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為我國(guó)瀝青路面基層的主要機(jī)構(gòu)形式。由于水泥穩(wěn)定碎石具有強(qiáng)度高、整體性好、施工簡(jiǎn)單方便等優(yōu)點(diǎn)，完全具備作為瀝青道路的主要承重層的條件，在我國(guó)的道路建設(shè)中取得了普遍的應(yīng)該[1]。

水泥穩(wěn)定碎石基層位于瀝青面層的下面，路基的上面，其承上啟下作用，是道路的主要承重層，其質(zhì)量的好壞，直接影響著瀝青面層的質(zhì)量。而在實(shí)際工程中，水泥穩(wěn)定碎石基層常常出現(xiàn)收縮裂縫的病害，收縮裂縫的出現(xiàn)，直接影響了基層的強(qiáng)度與整體性，還會(huì)形成反射裂縫進(jìn)一步影響瀝青面層的質(zhì)量，最終降低路面使用性能。本文結(jié)合實(shí)際工程案例，分別從配合比設(shè)計(jì)、含水率控制、原材料控制、養(yǎng)護(hù)等方面分析研究了水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫的原因及防治措施。

1、工程概況

龍游縣平山橋至團(tuán)石公路工程起點(diǎn)位于320國(guó)道（衢龍公路）詹家鎮(zhèn)平山橋附近（320國(guó)道樁號(hào)K416+400）處，設(shè)計(jì)樁號(hào)K0+000，路線自南向北走向，經(jīng)上姜楊家西方張姜家，在汪船頭跨過衢江（Ⅳ級(jí)航道），在團(tuán)石北側(cè)上跨杭金衢高速公路，終點(diǎn)在團(tuán)石農(nóng)坑場(chǎng)，設(shè)計(jì)樁號(hào)K5+837，路線全長(zhǎng)5.837公里。按二級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)速度80km/小時(shí)，路基寬度19m（行車道4×3.75m、硬路肩2×1.50m、土路肩2×0.50m），路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為上面層5cm細(xì)粒式瀝青混凝土（AC-13C型），下面層7cm中粒式瀝青混凝土（AC-20C型）；基層為22cm5.0%水泥穩(wěn)定碎石基層，底基層為20cm3.5%水泥穩(wěn)定碎石底基層。

2、基層干縮裂縫的形成原因

研究發(fā)現(xiàn)基層開裂的原因分為兩大類：非荷載型裂縫與荷載型裂縫，而非荷載型裂縫又分為干縮裂縫與溫縮裂縫。本文主要研究水泥穩(wěn)定碎石基層干縮裂縫的形成原因及防治措施[2]。干縮裂縫是指，水泥穩(wěn)定碎石混合料在空氣中由于水分的蒸發(fā)及混合料內(nèi)部水化作用而發(fā)生的毛細(xì)管作業(yè)、分子間吸附作用及碳化收縮作用等，混合料的體積收縮變形而引起的裂縫。干縮裂縫一般是因?yàn)榛旌狭蟽?nèi)部含水率減少引起的，它的產(chǎn)生主要與水泥、水以及碎石的組成比例有關(guān)。一般情況下，當(dāng)水泥遇到水時(shí)，會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而消耗許多水，當(dāng)水泥越多時(shí)，反應(yīng)越激烈，水的含量就越少。碎石礦料的表面也具有吸附水分子的能力，碎石粒徑越小，表面積越大，吸附水的能力就越強(qiáng)，剩余的自由水就越少。再加上基層在碾壓過程中，會(huì)有一大部分的水由于蒸發(fā)而消失掉。以上三個(gè)因素都可以導(dǎo)致水泥穩(wěn)定碎石基層產(chǎn)生干縮裂縫[3]。

3、干縮裂縫法防治措施

3.1配合比設(shè)計(jì)控制

公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范規(guī)定，水泥穩(wěn)定碎石基層的配合比中，碎石的成分占80%～85%；小于0.5mm的細(xì)集料及礦粉對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層的干縮裂縫影響很大。因此在進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石混合料配合比的設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行，嚴(yán)格控制0.075mm的通過率，且盡量小。混合料的合成級(jí)配曲線應(yīng)滿足規(guī)范要求，單檔料級(jí)配范圍也應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，且盡量處于穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)于混合料級(jí)配中各組成部分，應(yīng)優(yōu)先選用抗壓能力強(qiáng)的粗集料、塑性指數(shù)低的細(xì)集料、初凝時(shí)間長(zhǎng)、干縮性小的水泥。

3.2原材料的控制

對(duì)于原材料的控制從兩個(gè)方面考慮，一是水泥，二是集料。

1）水泥

不同種類的水泥具有不一樣的收縮性，且差異較大，因此，對(duì)于水泥，應(yīng)嚴(yán)格選擇其品質(zhì)與強(qiáng)度的等級(jí)。一般而言，水泥的品種選初凝時(shí)間三小時(shí)以上，終凝時(shí)間六小時(shí)以下的普通水泥、礦渣水泥與火山灰水泥；水泥的強(qiáng)度一般選32.5Mpa的，強(qiáng)度過高的水泥發(fā)生水化反應(yīng)時(shí)一般放出的熱量較大，容易使水泥穩(wěn)定碎石混合料產(chǎn)生裂縫。水泥劑量也是影響水泥穩(wěn)定碎石混合料干縮裂縫多少一個(gè)重要因素，水泥含量越大，混合料產(chǎn)生的干縮裂縫越多。規(guī)范規(guī)定水泥劑量一般為4%～5.5%之間，對(duì)于水泥劑量的誤差一般應(yīng)控制在0.5%以內(nèi)。在水泥穩(wěn)定碎石混合料強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，盡量選用水泥劑量少的配合比，有利于干縮裂縫的減少[4]。

2）集料

混合料的集料由粗集料、細(xì)集料及礦粉組成。對(duì)于粗集料，應(yīng)選用壓碎值較小的，細(xì)集料選用0.075mm帥孔通過量較低的，礦粉選用塑性指數(shù)較小的。集料的含泥量等指標(biāo)必須滿足設(shè)計(jì)要求。細(xì)集料含量較多的混合料易出現(xiàn)裂縫。

3.3含水量的控制

本項(xiàng)目的施工季節(jié)大部分在炎熱的夏季，對(duì)于在炎熱的夏季對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層的施工來說，混合料中水分蒸發(fā)的很快，特別是在正午時(shí)分，極大的會(huì)加快對(duì)水泥穩(wěn)定碎石混合料收縮裂縫的影響，所以，在炎熱的夏季現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)要及時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)天的氣候變化及時(shí)對(duì)即將攤鋪的混合料進(jìn)行調(diào)整：當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)天氣溫度較高時(shí)，且現(xiàn)場(chǎng)的拌合樓距離攤鋪現(xiàn)場(chǎng)較遠(yuǎn)遠(yuǎn)時(shí)，拌合樓攪拌的混合料的含水率要大于最佳含水率的0.5～1%。含水率的控制時(shí)水泥穩(wěn)定碎石混合料中一個(gè)非常重要的參數(shù)。含水率對(duì)干縮裂縫的影響主要變現(xiàn)在碾壓時(shí)的混合料的含水率與養(yǎng)生期間混合料的含水率。碾壓時(shí)含水率大于最佳含水率時(shí)，壓路機(jī)過后，輪劑突出，幾天后出現(xiàn)明顯的干縮裂縫；含水率過小，碾壓時(shí)，基層表面松散，容易起皮。

當(dāng)確定好最佳用水量后，由于攤鋪碾壓時(shí)水分會(huì)蒸發(fā)，所以，在拌合時(shí)含水率應(yīng)稍微大于最佳含水率，一般高于1%左右。在運(yùn)輸過程中，應(yīng)用搌布覆蓋防治水分在運(yùn)輸過程中蒸發(fā)，且到達(dá)攤鋪現(xiàn)場(chǎng)的混合料外觀不能出現(xiàn)花白料現(xiàn)象。在攤鋪碾壓過程中實(shí)驗(yàn)員要及時(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)混合料的含水率，過高或過低時(shí)要及時(shí)反饋給拌合樓，對(duì)含水率進(jìn)行調(diào)整。雨天或雨雪天氣時(shí)，禁止水泥穩(wěn)定碎石基層的現(xiàn)場(chǎng)攤鋪碾壓施工，防治雨水對(duì)混合料的質(zhì)量造成影響。

3.4養(yǎng)護(hù)方面的控制

水是水泥穩(wěn)定碎石基層強(qiáng)度形成的重要成分。水泥穩(wěn)定碎石基層在碾壓完成后要及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，一方面是其強(qiáng)度還沒有形成，另一方面是防治混合料內(nèi)部水分的蒸發(fā)，干縮裂縫的產(chǎn)生。研究發(fā)現(xiàn)，碾壓完后及時(shí)養(yǎng)生的混合料其干縮裂縫比比養(yǎng)生的要少很多。根據(jù)天氣情況，決定是否進(jìn)行灑水養(yǎng)生。養(yǎng)生有兩種，一是熟料薄膜養(yǎng)生；一是編織袋養(yǎng)生，中心思想是基層表面不能暴漏與外面，水分不能蒸發(fā)掉。養(yǎng)生時(shí)間一般為7天。在條件允許的情況下，當(dāng)水泥穩(wěn)定碎石基層7天養(yǎng)生結(jié)束后，馬上進(jìn)行透層、下封層等的施工，可以有效減少干縮裂縫的產(chǎn)生，這也是防治干縮裂縫產(chǎn)生的一個(gè)比較有效的方法[5]。

4、結(jié)語

水泥穩(wěn)定碎石基層干縮裂縫是施工過程中經(jīng)常遇到的一種病害。混合料級(jí)配、原材料質(zhì)量、含水率多少、養(yǎng)生情況都是影響干縮裂縫的重要因素，因此對(duì)于干縮裂縫的防治措施不能采取單一方面，要綜合處理，幾種方法一起實(shí)施，哪個(gè)環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]沙慶林.高等級(jí)公路半剛性基層瀝青路面[M].北京：人民交通出版社，1999

[2]張登良.半剛性材料抗裂性能研究之二.西安公路學(xué)院科學(xué)技術(shù)報(bào)告，1988（6）

[3]李煒光.瀝青路面半剛性基層抗裂性技術(shù)研究[D]長(zhǎng)安大學(xué)碩士論文

[4]司喜軍.水泥穩(wěn)定碎石基層產(chǎn)生裂縫的防治.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2009（18）

[5]王國(guó)軍.緊密嵌擠骨架密實(shí)型水泥穩(wěn)定碎石基層應(yīng)用研究[M].2011