淺談水穩基層瀝青路面開裂病害與預防措施

(中國建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450004)

1 水泥穩定碎石基層瀝青路面裂縫形成機理及影響因素

1.1 裂縫形成機理

道路投入使用之后，基層若出現開裂問題，將會逐步向路面反射，從而降低路面防水性能，待雨水等滲入之后，則會進一步影響路面穩定性、耐久性等。在基層裂縫產生原因分析中，往往需要了解2種裂縫形式的產生原因，即反射裂縫、非荷載裂縫。

1)反射裂縫。反射裂縫是指因為下層裂縫從而引發由底基層向面層發展的裂縫，產生原因在于半剛性基層干縮和溫縮所引起，若半剛性基層瀝青路面的面層厚度較薄，則會因半剛性基層的干縮、溫縮裂縫，從而導致路面反射裂縫產生，特別是具有較大溫縮性和干縮性的水泥穩定碎石基層存在更為顯著的溫縮裂縫問題。

2)非荷載裂縫。非荷載型裂縫是指不因為行車荷載產生的裂縫，如溫縮、干縮、沉降裂縫等。常見形式包括：橫向裂縫、塊狀裂縫、縱向裂縫等。此類裂縫在天氣寒冷地區、半干旱地區、干旱地區、路基沉降路段等極為常見，甚至會向整個路面結構貫穿，形成貫穿裂縫。

1.2 裂縫影響因素

目前，產生水穩基層瀝青路面開裂的原因較多，影響因素主要包括以下幾點。

1)瀝青混合料的質量。水泥穩定碎石基層瀝青路面產生裂縫的原因較多，其中最關鍵的為瀝青混合料的瀝青、集料質量等，若瀝青面層較厚，此時產生裂縫的主要原因為瀝青面層自身的裂縫，因此，導致半剛性基層瀝青路面裂縫的原因為瀝青種類與質量，若礦料內碎石壓碎值、磨耗值等均與施工規定要求不符，或吸水率太大等，均會降低瀝青混合料的穩定性和耐久性，甚至產生瀝青路面早期剝落等情況，最終產生裂縫。基于此，在原材料選擇時，必須保證采用的石料潔凈、干燥、無風化等，提高施工強度。

2)基層施工控制問題。經大量實踐表明，水穩基層裂縫與基層模量之間關系極大。目前，采用彎沉值作為瀝青路面控制指標，很多企業盲目追求路基高模量，希望能夠達到早期彎沉值標準，這種方式存在極大局限性。經研究說明，可根據地質土質等情況，將基層模量控制在700～1 000 MPa，從而破壞面層，避免車轍病害產生。

與此同時，還要做好基層混合料含水量、施工時間等控制，在基層施工中，嚴格控制集料0.075 mm以下含量和級配的合理性，從而有效防止出現混合料離析情況。待完成基層施工之后，需及時覆蓋篷布進行養生，若面層鋪設不及時，將嚴重影響基層強度，甚至會出現干縮裂縫等情況。

3)路面設計方面的問題。若路面設計不合理，空隙率控制不到位或路肩設計存有誤差，均會影響排水、封水等效果。

此外，影響水穩基層瀝青路面的因素還有很多，如施工氣候、配合比不合理等，均會產生基層收縮開裂、反射裂縫等病害。為此，必須重視開裂原因，找出解決之道。

2 工程概況

某公路工程全長30 km，為雙向四車道，路面結構形式為4 cm細粒式改性瀝青混凝土AC-13+8 cm粗粒式改性瀝青混凝土ATB-25(C)+34 cm水泥穩定碎石基層+20 cm水泥穩定碎石底基層。選擇K32+400～+800段為試驗段，經實地勘察發現，在攤鋪水泥穩定碎石基層表面15 d之后，路面出現了若干條橫向裂縫。為此，決定針對水穩基層瀝青路面開裂情況進行分析，經現場調查得知，沿道路走向，基層橫向裂縫分布較為規則，裂縫間距為1～20 m，裂縫寬度約為2～5 mm，目前，少數裂縫已向上基層貫通。

3 水穩基層瀝青路面裂縫原因分析

作為一種半剛性結構，水泥穩定碎石基層是以水泥為結合料，通過加水與集料共同拌和形成的混合料，待碾壓成型之后，通過一定時間的養護可滿足預期強度要求的一種路面基層結構。通過了解裂縫形成機理，并與現場裂縫病害實際情況結合，可將本路段水穩基層開裂病害原因歸納為表1。

4 水穩基層瀝青路面開裂預防措施

4.1 配合比設計合理控制

混合料配合比設計是否合理，直接影響到材料是否離析、是否質量達標，為此，必須嚴格按照施工規范要求，合理控制混合料配合比設計，具體要求如表2所示。

4.2 原材料合理控制

原材料是工程建設的根本，應做好水泥穩定碎石原材料質量控制工作，嚴格把控集料進場規格的均勻一致性和0.075 mm以下的含量，如果0.075 mm過大，將大幅提升水泥用量，基層表面會出現細小裂紋，甚至會出現“起皮”等質量缺陷，最終影響基層整體質量，為此，必須做好材料質量控制工作。

表1 水穩基層瀝青路面開裂原因

表2 配合比設計合理控制措施

4.3 現場攤鋪合理控制

水泥穩定碎石混合料在拌和生產過程中，混合料在進入料倉過程中，由于落料差大容易造成儲料倉混合料離析。在水穩拌和機成品儲料倉上增加防離析擋板。正位置正對著拌和機運輸帶落料口，有效解決水穩混合料因拌和產生的離析，保證了施工質量。在裝料過程中，車輛行進采用五步裝料法，控制混合料在裝料過程中產生的離析。攤鋪施工中，要謹遵“緩慢、連續、勻速”的施工原則，保證攤鋪施工具有連續性，不得隨意中斷，若遇到特殊情況，必須中斷，需控制好停機時間。此外，要嚴控行駛速度，保證緩慢、勻速前行。

4.4 做好養生施工控制

待進入養生施工階段之后，一般可在7 d以上控制養護周期，在整個階段，要保證基層表面濕潤，盡可能防止出現干縮、溫縮裂縫。此外，還要做好覆蓋灑水養生，避免因水分蒸發過多等問題，出現基層表面裂縫。

4.5 做好切縫處理

采用縮縫切割法進行水穩基層表面處理，從而避免產生干縮、溫縮裂縫等病害。一般可采用切縫法進行處理。如采用切割機間隔5 m順著道路縱向進行一道縮縫切割，3 mm為縫寬，5～8 mm為縫深。并將乳化瀝青灌注到縫內，從而將基層可能產生的收縮應力及時消除，并提前釋放基層的收縮應力。

4.6 密封膠封縫

作為當前較為常用的一項技術，密封膠封縫是指向裂縫內灌入密封膠，膠體將向裂縫兩側混合料滲透，并形成一個整體。待密封膠冷卻之后，常溫或低溫條件下，具有較高彈性，可隨著裂縫脹縮，導致密封膠產生彈性變形情況，從而實現水穩基層裂縫有效封閉。

5 結語

半剛性基層路面結構是大多數高等級公路路面結構類型之一，水泥穩定碎石基層的特點包括強度高、水穩定性良好等，因此，在公路工程建設中具有優良的路用性能與應用前景。但在實踐中發現，由于行車荷載與自然因素等反復作用，水穩基層瀝青路面往往會出現各類早期病害，如裂縫、坑槽等，其中路面基層開裂問題較為突出。為了更好地提升工程質量，延緩反射裂縫產生，必須了解路面基層開裂原因，采取切實可行的措施做好預防工作，只有這樣才能更好地提升工程質量。