水泥穩定碎石基層裂縫成因與控制措施

楊愛民

摘 要：隨著我國經濟水平發展的提高，市政、交通道路交通網絡在迅猛的發展，對道路質量要求也越來越高。由于水泥、石灰穩定碎石中三氧化硫含量控制較為困難，目前較為常用的基層材料為水泥穩定碎石類。由于工期緊張、施工環境條件限制和施工單位技術管理水平有限等原因，導致路面經常出現開裂、凹陷等質量問題。其原因主要是水穩基層開裂或達不到承載力要求，引起上部瀝青路面的質量問題。因此分析水穩基層的裂縫形成原因及預防辦法對提高道路整體質量和使用年限具有重要意義。

關鍵詞：水穩基層；裂縫；控制措施

1 水穩層裂縫產生的原因

1.1 溫度裂縫

水穩層中含有較大比例的水泥，而水泥遇水會產生水化熱。在混合料攪拌初期，水的用量比較少，主要用于拌合均勻即可，并且拌合之后，會馬上鋪筑到基層上。水泥攪拌過程中產生的水化熱來不及散失，在反應的過程中，會產生較多的水化熱，使內部氣體膨脹，同時水穩層內部與外部產生較大溫差，如果溫差應力大于結構內部間的粘合力，也會造成裂縫的產生。

1.2 土體承載力不夠

在鋪筑水穩層之前，先對原始土體進行整平和壓實。特別是公路貫穿的線路很長，經常會遇到軟土地基，按照規范要求需要對其進行換填等相應處理。但施工單位為了加快施工進度和節約成本，往往不會對其進行有效的處理，而采取簡單的壓實和晾曬后就鋪筑水穩層，造成土體基礎承載力不夠，在車輛行駛施加荷載的時，會造成土體體積壓縮，引起水穩層沉降而導致開裂。

1.3 拌合料水含量過高

為了提高拌合料的和易性，很多施工單位會在攪拌的時候，添加比較多的水。這些水會流入到土體中和拌合物骨料自身裂縫所吸收。在溫度較高時，水分會大量蒸發散失，引起土體和骨料自身的體積收縮，引起水穩層的收縮裂縫。

1.4 過路管線處裂縫

在道路施工時，經常會在水穩層中埋設過路管線，如排水管、污水管、煤氣管等。管線埋設之前需要在底部布置軟土和細砂作為墊層，防止地基不均勻沉降引起管道的斷裂。在管道埋設完成后，需要填土或直接填筑水穩層同樣的材料來進行包裹。在此過程中，由于管道能承受的壓力有限，另外加上管道圓形結構的因素，在填筑的拌合料很難壓筑密實，在后期長時間的碾壓后，這些部位就會產生沉降引起裂縫。

1.5 不同礦物料的混用

水穩層中主要的承載骨料為碎石，按照比例需要由粗骨料和細骨料混合使用。運輸到現場來的骨料多而又來自于不同的場地和區域，產地不一樣導致其含水率、密實度、化學物質組成都有較大的差別。將這些不同的骨料混合到一起進行水穩層拌合時，其膨脹系數、吸水能力、抗溫差體積變化等都不一樣。在夏季發生不一樣的膨脹，冬季又產生較大的收縮，特別是當溫差變化較快時，局部體積收縮或膨脹差異過大，就會造成該處的裂縫。

1.6 上部荷載較大

道路在設計時，根據道路類別、使用環境、使用年限等條件，已經設定了其能夠承載的最大荷載值。在實際使用過程中，很多車輛經常會發生超載的情況，特別是大型的貨運車輛，如果其荷載值已經超過了地基基礎和水穩層所能承受的最大彎矩值和壓力值，就會造成基礎的沉降、凹陷而引起開裂。

2 裂縫控制措施

2.1 原材料的控制

2.1.1 水泥選擇

（1）品種要求：水穩層是埋設在瀝青路面下一層，與土體長期接觸，土體中的水會與水泥發生反應，產生水化熱，而引起溫度裂縫。因此在選擇水泥品種時，一定要選擇水化熱比較小的普通水泥和硅酸鹽水泥等，盡量不要使用火山灰水泥和粉煤灰水泥。（2）終凝時間的要求：為了保證水穩層拌合物在攪拌、運輸和鋪筑的過程中發生凝結而影響施工，要根據鋪筑季節和環境溫度進行適當的調整，特別是夏季高溫施工的時候，通常需保證終凝時間在10小時左右。（3）超過三個月水泥的復檢：公路建設周期通常都比較長，有的甚至需要幾年的時間，由于是戶外作業，受天氣影響較大。特別是在雨季，水泥存放在現場很容易受潮，并且需堆放較長的時間。對于超過三個月以上的水泥，必須對各項指標進行復檢，在合格狀態下，才允許進行使用。

2.1.2 骨料選擇

（1）骨料粒徑的控制：骨料的粒徑直接影響著水穩層的強度和整體混合料間的裂隙。粒徑過大，會造成拌合物難以融合，在內部形成較多的孔隙；粒徑過小，其承載力及強度達不到要求。因此在拌合之前，應該對骨料進行過篩，保證最小粒徑通常不小于1cm，最大粒徑不大于10cm。（2）骨料化學成分要求：由于水泥呈堿性，為了防止混合料結構內部發生反應，骨料中的硫酸鹽、氯離子含量等應該符合設計要求，在進場前應該對其酸性含量等做檢測。

2.2 基礎土層的處理

2.2.1 軟弱土層的鑒別：在工程開工之前，進行地質勘察工作，是了解地下土質分布狀況的最有效和準確的辦法。根據設計圖紙要求，進行相應間距和深度孔位的鉆探，取出相應土層的樣本，進行土工試驗后，可以得出其含水率、空隙率、抗剪抗壓等各項性能指標，與標致值進行對比后，就可以得出哪些部位有軟弱土層。

2.2.2 處理要求：軟土地基進行處理，主要是要改善其含水率、密實度、承載力等指標。通常可以選用夯實擠密法、換填法、水泥粉煤灰夯擴法，可以根據實際地址條件來具體選擇。處理完成后，要對其承載力指標進行檢驗，在滿足設計要求后，再進行水穩層的鋪筑。

2.3 控制水穩層的壓實度

2.3.1 一些道路水穩層厚度比較厚，在骨料比較大時，很難壓實。因此在施工階段，不應一次鋪筑到位，應該分層碾壓。每層完成后，要對其彎沉值進行檢驗，在符合要求后再進行下一層的施工。

2.3.2 注意各種管線和井道處的壓實：在水穩層中鋪設的過路管道、雨水井、污水井處，是碾壓機壓實的死角。在這些部位可以將水泥的含量適當提高一些，骨料粒徑相對選擇較小的，同時輔助一些小型的壓實機械多夯實、碾壓幾遍，再配合路面的井圈混凝土加固，基本可以保證壓實度要求。

2.4 含水率的控制

水穩層拌合過程中，含水率必須嚴格控制的指標，它對拌合物的壓實度和后續溫度變化產生較大的影響。含水率過大會導致水分散失后體積迅速的變小，且會與水泥產生較多的水化熱，引起內外溫差過大；含水率過小則拌合物難以有效結合，密實度不夠，容易松散，承載力達不到要求。因此在鋪筑之前，應該對含水率指標進行實驗來確定。

2.5 施工縫的設置

道路工程通常都綿延數公里甚至上百公里，施工過程中不可能一次完成，因此會產生大量的接頭，這些接頭部位是各區段應力的集中區，在各種基礎沉降、溫度效應、外界荷載作用下，很容易發生裂縫。因此按照施工縫的方法來進行處理。可以減少接頭處集中應力的產生，設置縫隙可以緩沖溫度變化和外界荷載對路面產生的各種體積變形，給予充分的緩沖地帶，減少裂縫產生。

2.6 加強養護

從水穩層鋪設完成到各種試驗、瀝青路面的鋪設等需要較長的時間。在這期間，混合料中的水分會大量的散失，特別是夏季高溫時期，如果得不到有效的補充，就會產生干縮裂縫。因此根據季節和水分散失的大小來做好養護措施：夏季要適當施水保證含水率的需要，冬季的時候可以在路面鋪設一些棉絮或草席，來防止溫度下降引起結構變化。

3 結束語

道路和橋梁工程是百年大計的重點項目。各參建單位，應該控制好每一個施工環節，特別是對于水穩層的穩定性控制。只有基礎有足夠的承載力和穩定性，才能保證道路橋梁工程的長久使用，發揮應有的效果。

參考文獻

[1]謝建平.淺談公路軟土地基處理[J].機電產品開發與創新，2009（04）.

[2]JTGF10-2006.公路路基施工技術規范[S].

[3]JTJ034-2000.公路基層施工技術規范[S].