水泥穩定碎石基層裂縫預防與處治

王志宏

（中鐵上海工程局市政環保工程有限公司，上海 201900）

1 水穩裂縫概述

在我國高等級公路路面中，基層在路面結構設計中必不可少，常見的基層材料類型有：水泥穩定級配碎石、水泥粉煤灰穩定級配碎石。其中水泥穩定碎石基層因其具有良好的力學性能、水穩定性以及抗疲勞和收縮性能得到大力推廣和應用。其主要組成材料包括水泥、水、粗細集料等，因此在建設初期具有整體性好、結構強度高等優點，但隨著周圍環境溫度和濕度的變化，內部結構水和外部荷載反復交替作用，會造成基層強度下降，路面會逐漸出現裂縫，裂縫出現的時間受到施工質量和原材料性能的影響，通常在水穩基層施工完畢一個月到路面通車兩年內不等，裂縫一般以5～10m為間隔，寬度一般在0.5～4mm。

綜上所述，在水穩基層中，裂縫的存在必然會影響層間的結合狀態，不僅會對基層強度造成損失，還會影響整個路面結構的力學響應。鑒于此現象，本文以成資渝高速公路項目為工程背景，總結并歸納水穩基層中裂縫預防和處理的相關原因和措施。

2 水穩裂縫的預防

2.1 級配和壓實度控制

現行規范對水穩所用集料提出了相關技術要求，其中粗集料檢測指標包括壓碎值、針片狀顆粒含量、軟石含量及0.075mm以下粉塵含量，細集料檢測指標包括有機質含量和硫酸鹽含量。因此就水穩碎石材料而言，能夠滿足集料技術指標的料源種類較多，以成資渝高速公路為例，由于工程跨區域較多，碎石用量較大，單個廠商碎石產可能無法跟上生產需求，加之碎石儲存場地有限，經常會出現多家材料混合在一個堆料倉現象，因此在實際施工時經常混用多個廠家的碎石材料，這就導致了兩個問題：①由于料源和篩網的不同使同檔料粒料數量具有差異性，不同檔料的粒料混合后，生產配合比較目標配合比會發生變化，常見的表現形式為某幾檔粒料通過率遠超級配上限或者下限；②碎石的表觀密度因廠家不同而存在差異，骨料最大干密度的測定往往波動較大，從而導致現場壓實度檢測不具代表性，一般表現為壓實度大于100或小于極限值。

考慮到規范規定的級配范圍主要適用于全國各地，各工程項目因其集料的性質和來源類型的不同，可形成不同的骨架結構類型，對水穩基層的強度影響較大，因此根據材料性質進行合理的級配優化，可提高水穩基層的強度，從而減少裂縫的發生。

骨架結構類型對水穩層的干縮性能同樣具有影響，例如骨架密實型和懸浮密實型水泥穩定碎石，其干縮應變和干縮系數存在較大差異，相關數據如表1所示[1]。

表1 骨架密實型和懸浮密實型水泥穩定碎石試件干縮試驗結果

表2 裂縫統計

根據對兩種骨架結構通車前后的裂縫數目觀察，發現骨架密實結構水穩層的開裂程度小于懸浮密實結構的開裂程度，如表2所示。

壓實度方面，對不同批次的取樣數據進行壓實度計算，發現施工現場含水量的控制和壓實度的差異仍不可避免，具體如表3所示[2]。

表3 混合料的含水量、最大干密度和壓實度試驗

綜上所述，在水穩基層中，僅用一種巖礦或不同粒徑的不同巖礦進行摻配，通過設計，可符合級配要求，即：保證生產配合比與理論一致，既可保證最大干密度相對穩定，又能利于現場壓實控制。結合成資渝高速公路項目表明，水穩層級配和壓實度的優劣不僅影響水穩層的干縮性能，而且影響其抗凍性能。因此，控制好級配及壓實度可有效防止產生裂縫。

2.2 0.075mm以下的顆粒含量控制

當0.075mm粒徑以下顆粒含量增加時，由于細集料具有較大的比表面積，水泥用量將會增加，一方面在攤鋪過程中，大量的細集料會成團黏附在攤鋪機的葉片上，影響施工質量；另一方面，后期使用中會導致裂縫的形成，嚴重時基層表面出現起砂現象，影響水穩基層的強度。隨著細集料含量的增加，水穩混合料的溫縮系數和溫度之間呈現反比例關系，尤其是溫度較低時，細料對材料的抗溫縮性能影響較大。為避免由細集料顆粒帶來的不利影響，現行規范中對水泥穩定土粒度和塑性指數的范圍進行了限制。

為了減少0.07mm以下的顆粒含量，可在破碎現場增加清水沖洗設備，或在破碎機的皮帶輸送機的最后一道工序增加一個360°旋轉的滾動篩。通過這套工藝的優化，粒徑小于0.075mm的顆粒含量將得到有效控制。工程中若能將塑性指數控制在4%以下，不但可以減少水穩層收縮，而且可以提高壓力水對水穩層的抗沖蝕能力。

2.3 水泥劑量和最佳含水率控制

在底基層結構設計中，高速公路的7d無側限抗壓強度標準為3.0～5.0MPa。通常情況下，水泥劑量和抗壓強度呈明顯的線性關系，有些施工單位調高水泥劑量為保證無側限抗壓強度滿足要求，這就使水穩基層剛性增大，不僅增加了成本，路面還易產生干縮性裂縫，裂縫寬度也會增大，因此我國規范對水泥劑量對上限進行約束。在工程實際應用中，水泥劑量的檢測主要以EDTA滴定為主，但是該法反算出的結果存在一些誤差。例如在項目水穩基層中，設計水泥用量為4.5%。對40組樣品進行EDTA滴定法，計算結果可見水泥用量不穩定，試驗結果見表4，因此要加強施工前后場的溝通聯系，確保水泥劑量處于合理值。

表4 水泥用量檢測結果

最佳含水率對水穩層的最大干密度和抗壓強度具有明顯影響，水穩層混合料含水率越高，干縮應變越大，同時結構層越容易發生收縮裂縫。在干旱的季節或冬天，即使用瀝青鋪面，也會出現收縮裂縫。實際施工時應根據當日溫度、濕度，對用水量進行適當調整。例如在夏季施工時，考慮搭到碎石水分、混合料運輸距離及攤鋪途中的水分蒸發，拌合站應當適當的在最佳含水量的基礎上增加若干個百分點，確保水穩混合料的含水率在最佳范圍內。通常在混合料含水量中，水穩基層混合料無側限抗壓強度與灰水比呈現正比例關系，因此在施工時需要對混合料含水量進行控制，盡可能達到最佳含水量。

2.4 養護及施工條件

水穩混合料攤鋪完畢后，為減少水穩混合料內部的水化作用和面層水分的蒸發，現場施工人員應盡快用保濕養生膜覆蓋，及時進行灑水養護，避免造成基層表面開裂。若冬季施工溫度較低，無須灑水養護。

水穩基層施工總體上應在年平均溫度環境下施工，此時水穩混合料材料內部處于溫度應力較小的狀態，能夠形成結構強度；盡量避免夏季和冬季施工，減少由溫度和濕度帶來的溫縮破壞。如果要在夏季或冬季施工，應盡量選擇溫差較小的時間段，夏季施工時加強灑水養生，確保水穩混合料處于最佳含水率狀態，冬季低于5℃時一般不建議施工。

3 水穩裂縫的處理

3.1 水穩底基層裂縫處治

（1）查清裂縫的位置、長度、縫寬等情況，作上標記。

（2）對裂縫處進行清潔，先人工清掃，再用大功率森林滅火器進行吹掃，再對頂面裂縫用水泥漿進行灌縫處理。

（3）在裂縫處采用1m寬，16mm×16mm玻纖格柵對裂縫進行對中覆蓋，格柵應有一定的張力，再用直徑6mm、長8cm的鉚釘固定，鉚釘間距30cm。

3.2 水穩基層裂縫處治

（1）查清裂縫的位置、長度、縫寬等情況，作上標記。

（2）對裂縫處進行清潔，先人工清掃，再用大功率森林滅火器進行吹掃，再對頂面裂縫填灌瀝青膠。

（3）在裂縫處采用1m寬，自粘式防裂卷材跨縫對中覆蓋，鋪設后采用人工方式進行碾壓，注意施工車輛不得在此處轉彎。

4 結語

道路裂縫不僅影響路面的美觀，降低整體穩定性和平整度，而且由于水分的滲入，使路面承載力下降，加劇路面的破壞，縮短使用壽命。由原料加工到現場施工，按照上述措施嚴格控制，水穩性裂縫可得到預防，希望能為相關項目提供參考。