水泥稳定碎石基层裂缝防治与处理

水泥稳定碎石基层裂缝防治与处理

季国军

南通中房工程建设监理有限公司江苏南通226000

摘要：本文简单分析了水泥稳定碎石基层裂缝产生的原因，阐述了裂缝的防治和处理措施。

关键词：水泥稳定碎石；裂缝；防治；处理措施

1.裂缝类型及成因分析

1.1干缩裂缝

干缩裂缝是由于内部水分减少而引起体积收缩造成的。

水泥稳定碎石经拌和压实后，由于蒸发和混合料内部发生水化作用，水分会不断减少。一方面混合料在凝结硬化过程中，水泥与水起水化反应，消耗大量的水分，水泥含量越高，则消耗的水分越多。另一方面，碎石集料表面也要吸附水，集料中的细料成分越多，表面吸附的水分就越多。基层施工时，气温太高、含水量太大，也会引起表面水分的大量蒸发。

1.2温缩裂缝

组成水泥稳定碎石半刚性基层材料的三相，即不同矿物颗粒组成的固相、液相（水）和气相在降温过程中相互作用的结果，使半刚性基层产生体积收缩，即温缩。

水泥稳定碎石由于混合料中有5%左右的水泥，所以具有热胀冷缩的性质，在混合料硬化初期，水泥水化放出较多的热量，但散热较慢，因此其内部温度较高，使内部体积膨胀。而外部如遇气温急剧降低则冷却收缩，内胀外缩相互制约，产生较大的应力。一旦应力超过其极限抗弯拉强度，将产生温缩裂缝。温缩裂缝多数是横向分布。

1.3网状裂缝

网状裂缝也叫“龟裂”，它是由于承载力不足，在外力作用下产生沉降引起结构性破坏而导致的裂缝。它是一种破坏性较大的裂缝，如遇下雨，极易造成雨水下渗，在汽车荷载作用下引起翻浆。初期时仅为网状细裂纹，随着时间的推移，裂纹处基层内部的水分继续蒸发，裂纹逐渐发展成为发散形裂缝，并逐渐形成塌陷。

1.4沉缩裂缝

在非接茬部位产生的不规则纵向裂缝（有时伴有基层不均匀沉降变形），多是由于局部路基及底基层压实度达不到规范要求，在荷载作用下产生的，这种裂缝表面往往有一定的高差。另外在填挖交界处及桥涵搭板处会出现横向沉陷裂缝，在雨水支管部位会出现不规则顺管走向的裂缝，在检查井周围出现不规则裂缝。

2.裂缝的防治措施

水泥稳定碎石的干缩和温缩是引起路面基层开裂的主要原因。影响水泥稳定碎石干缩性能的因素很多，主要有水泥剂量、细集料含量和塑性指数、含水量、养护情况和龄期等。影响水泥稳定碎石温缩裂缝的主要因素有含水量、水泥剂量、塑性细土含量、环境温度等。

为减少水泥稳定碎石基层裂缝，应从以下方面进行：

2.1原材料的选择和控制

2.1.1水泥

品种不同的水泥具有不同的收缩性，如矿渣水泥的收缩性比硅酸盐的水泥大，标号高的水泥比标号低的收缩性大。另外，水泥稳定碎石基层施工时需要有足够的时间运输、摊铺和压实，所以对水泥的初、终凝时间有所限制。因此选择水泥应注意：（1）不要为追求高强度而过分提高水泥标号和用量，应在保证设计要求的前提下，尽可能采用强度等级较低的水泥。一般多选择P.O32.5级硅酸盐水泥。（2）应选用终凝时间较长的水泥（6—10h）。夏季施工时，气温较高，表面层的凝结硬化速度较快，水泥终凝时间应尽可能达到10h；春秋季施工时水分蒸发较慢，终凝时间可缩短至6h。

2.1.2碎石

水泥稳定碎石基层所用碎石的压碎值不大于35%，一般采用0~37.5mm的级配碎石，且要求通过0.075mm筛孔的碎石含量在0~7%。最好采用级配碎石，且含泥量必须符合要求。含泥量大则收缩性大，易出现“弹簧”现象，出现裂缝的可能性越大。如果不采用级配碎石，则摊铺时易出现骨料及细料集中现象而产生缩缝。

2.2施工过程控制

2.2.1含水量的控制

水泥稳定碎石是水泥与集料的水化凝结硬化的产物，含水量的控制直接影响压实度和裂缝的产生。含水量过小时，基层表层松散，碾压容易起皮，难以压实；含水量过大碾压时粘轮，表面起拱，而且基层成型后水分散失愈多，形成的裂缝愈多。

水泥稳定碎石混合料含水量必须根据施工配合比确定，同时气温的高低及运距的长短进行适当调整。如运距远且气温高，含水量可比最佳含水量高1%左右；如果气温偏低且湿度大或多雾，含水量可比最佳含水量低1%左右，以摊铺碾压时能否达到最佳含水量为准。

运输途中，应采用油布覆盖混合料，以减少运输过程中的水分散失。一天施工过程中应根据日照强度和风力大小多次调整含水量。同时，试验检测人员应在拌和站和摊铺现场用酒精快速测定含水量，指导拌和站生产。施工操作的前后台通讯联系应方便和顺畅，当现场的含水量与最佳含水量相差较大时及时通知后场调整含水量。

另外，在摊铺前，下承层应适当洒水，保持表面湿润。因为下承层过于干燥，会吸收水稳混合料中的水分，从而影响混合料压实过程中的实际含水量。

2.2.2水泥剂量的控制

水泥剂量太小，集料间的粘结力降低，影响结构层强度。水泥剂量太大，水化热增加，内外温差增大，基层内产生收缩应力，使基层的裂缝增多、增宽，从而引起沥青面层的相对应的反射裂缝，在经济上也不合理。

水泥剂量应根据试验合理选择，在保证设计强度的前提下，尽量减小水泥用量。

拌和站生产时，试验人员要及时取样检测，一旦有异常情况应立即进行调整。204国道改建工程如皋段LM1标，就曾因为后场试验把关不严，导致局部路段混合料水泥剂量严重超标，从而形成大量横向干缩裂缝，裂缝最小间距达2m。因此，后场拌和时试验人员必须做好灰剂量的检测工作，真正做到试验指导施工。

2.2.3集料级配和混合料拌和质量控制

级配直接影响混合料的密实度，从而影响强度。细料太少，不足以填充粒料间空隙，接触面积相对小，难以形成强度。而细料太多，在施工后期，容易出现裂缝。

因此，施工过程中应设计合理的混合料配合比，严格控制0.075mm以下通过量。混合料必须按照最佳配合比标定后拌和均匀，避免出现粗、细料集中、离析现象。拌和时间要充分，一般不小于3min/L，通常采用4min/L。

拌和时，试验人员应加强取样检测，进行筛分试验，并将筛分结果与最佳级配曲线进行对比，一旦发现异常，要及时反馈给拌和站操作人员，以及时调整（试验工作的重要性在水稳基层施工中的重要性可想而知，试验检测不应仅仅作为判断合格与否的手段，而应该深入到一线、融入到生产中，以试验指导施工、以数据指导施工）。

2.2.4混合料的摊铺与压实

首先，一定要选择性能优良的摊铺机，一些老旧摊铺设备，现场二次拌和不均匀，离析现象严重，形成带状或片状离析带。施工过程中，要注意观察摊铺后混合料的均匀性，如果出现大范围离析现象，应对摊铺设备进行调试或更换；对小面积离析、料窝，要及时采用人工找补或铲除更换。249省道新沂段养护改善工程水稳碾压成型后期，在摊铺机中间以及两台摊铺设备搭接位置，出现近乎笔直的规则纵向裂缝，就与摊铺机性能不良造成离析有很大关系。另外，为减少离析，施工时尽量采用2台摊铺机平行作业。

混合料摊铺后，应尽快完成碾压，缩短从加水拌和到完成碾压的时间，如不及时碾压，水泥会产生部分凝结作用，碾压时，会破坏已形成的水泥胶结作用，消耗压实功，影响压实度，混合料的强度和性能会下降，抗裂缝能力下降。压实功的选择应以振动为主，碾压完成后要及时进行压实度检测，若压实度不足，应在水泥终凝时间前尽快补充压实。

压实度不足，势必会影响混合料的强度，从而降低抗裂能力。而压实度的不合格，有时往往是材料、配比、压实功等综合影响的结果，在施工时要注意总结和分析，找到压实度不足的真实原因，从而进行有效的改进。

2.2.5接头处理

施工中应避免纵向冷接缝。

横向施工接缝是不可避免的，横向接缝应采取横向、直口、平缝形式的接头，从而避免接口部位出现两层薄层混合料叠加，形成薄弱层。

2.3养护控制

水泥稳定碎石基层碾压成型后应及时覆盖洒水养护。由于水分参与了水泥的水化反应，水分的散失将影响其正常的反应，从而影响凝结硬化后形成的强度，特别是夏季施工，气温较高，基层表面的水分蒸发更快，极易产生均匀的裂纹。养护的方法可以采用草袋、麻袋或塑料薄膜覆盖，保证基层不直接暴露在外。冬季施工时，要采取覆盖保温措施，因为强度未形成的混合料中的自由水在气温0℃以下时结冰，体积膨胀，使基层结构变得松散，达不到设计强度要求。

2.4交通管制

水泥稳定基层是半刚性路面结构，一般只有2.5～3Mpa的强度，在不铺面层时，严禁超重车辆通行，过早通过超重车辆会使水稳基层的结构强度受到破坏，产生不规则的细小裂缝。249省道新沂段养护改善过程，由于交通管制不善，社会车辆过早通行，加上其他因素的综合影响，最后形成了大量的规则纵向裂缝，造成了不必要的损失。因此，水稳养生期以及养生后的成品保护，应引起充分的重视。

3.裂缝的处理措施

水泥稳定碎石基层裂缝只能从质量控制上尽量减少，要完全避免水泥稳定碎石基层裂缝的出现几乎是不可能的。一旦出现裂缝，如不及时处理，势必会反射到沥青面层，从而影响面层的施工质量。处理水稳裂缝的关键，一是填补裂缝，防止裂缝进一步发展；二是封水，阻止水分的渗入。

目前应用较广，处理较为有效的方法是填灌沥青胶、铺设土工布技术。首先将较大的裂缝进行切缝处理、填灌沥青胶（或水泥浆）；对较小的裂纹，直接铺上土工材料。这种土工材料应具有抗老化、耐高温、强度高等特点。施工时横向搭接宽度为10cm，纵向搭接为5cm。施工前在基层顶上先洒布粘层油，用量约0.7~1.1kg/m2，再铺土工布，并进行碾压，注意施工车辆不要在土工布上转弯，最后再洒布一次粘层油，用量约为0.5~0.6kg/m2，尔后方可摊铺沥青混凝土面层。204国道如皋段采用灌缝后铺设玻璃纤维格栅，249省道新沂段采用灌缝后铺设高性能聚酯纤维布，都取得了良好的效果。