城市道路水泥稳定碎石基层收缩裂缝防治措施分析

城市道路水泥稳定碎石基层收缩裂缝防治措施分析

李楠

北京昊通市政建筑工程有限公司 100193

摘要：目前，我国城市道路建设项目当中大多使用水泥稳定碎石混合材料作为基层结构用料，该混合料的特点是稳定性强、强度高、板体性能优越。水泥稳定碎石基层需要将水泥、碎石料以及水这三种物质混合在一起，被搅拌至最佳状态之后碾压成型，经过一段时间之后使其风化凝固。这种结构虽然可以满足城市道路施工的要求，但是也经常会出现裂缝的问题，如果没有得到及时修缮，这些裂缝会进一步向外扩延，使道路出现更加严重的损坏。基于此，文章从城市道路水泥稳定碎石基层收缩裂缝类型和成因出发，提出了收缩裂缝的防治措施。

关键词：城市道路；水泥稳定碎石基层；收缩裂缝

水泥稳定碎石基层的修建成本低、整体性能优，但是它对外界环境的温度和湿度变化比较敏感，一旦受到施工荷载作用或者环境条件急剧变化，就会导致碎石材料出现收缩，进而引发开裂的问题。

1.城市道路水泥稳定碎石基层收缩裂缝的类型及成因

1.1干缩裂缝的形成

干燥收缩开裂过程是指，当水泥粉煤灰稳定碎石基层材料的内部含水量发生对变化时，其体积会发生收缩，最终导致开裂现象。由于水分蒸发而引起的“吸附水及分子间力作用”、“矿物晶体或胶凝体的层间水作用”、“毛细管张力作用”以及“碳化脱水作用”而引起的整体性的宏观体积发生变化，即干燥收缩形成的基本原理。一般情况下，首先散失的是位于大孔隙内部的重力水，但此时体积不易变化。随后，毛细管孔中的水发生毛细管张力作用，毛细管的孔径会会随着水分的逐渐散失而逐渐变细，发生收缩。毛细管张力发生作用的后期，相对湿度随之逐渐变小，分子间力与吸附水逐渐发生作用，位于颗粒表面的吸附水膜厚度变小，间距随之变小，分子力逐渐变大，从而引起体积的收缩。另外，基层材料的整体收缩也会随着碳化收缩而整体收缩，化学反应Ca(OH)2和CO2生成CaCO3结晶物和水，其中的水分散失后会引起碳化收缩。由此可见，基层材料干缩性受混合料的分散度和矿物成分影响最强烈，粘土矿物含有量较多和分散度大、比表面大的材料的干缩性相对较大；增加的集料含量能够减少基层整体材料的比表面、含水量和孔隙率，从而能够使得干缩性产生较大幅度的降低；另外，养生龄期的增加，刚度与强度的增加，能够引起干缩的降低。所以，初期的养生不良或是含水量过高都会导致很大的干缩。

1.2温缩裂缝的形成

沥青路面的开裂受水泥稳定碎石基层材料的温度收缩特性影响显著。基层内部的温度发生变化和温差的存在，都会产生温度应力。当温度下降时，基层材料逐渐发生收缩，路面结构中的基层是受到约束的，当周围气温发生大幅度的下降时，存在于基层材料中的拉应力或是拉应变一旦超过了材料本身的抗拉强度或极限拉应变，基层就会被引发开裂。

1.3网状裂缝的形成

网状裂缝现象就是我们常常认为的“龟裂”，其形成原因主要是外来作用力引发了原有的内部结构变形，最后导致了由内而外的不规则裂缝。由于在水稳碎石基层的整体内都存在了裂缝的贯穿，所以一旦出现了连续降雨，雨水或路面积水就会通过裂缝这个便利渠道流入到基层内部，从而引发了路基下沉，情况严重时，还可能引起翻浆现象。当处于水分渗透的初期时，只出现不规则的表面裂缝，伴随着后期的水分蒸发，这些不规则裂缝会出现逐渐扩大的趋势，最后形成网状，同时也会出现下沉和塌陷情况。

1.4纵向裂缝的形成

大多数的纵向裂缝的产生原因是施工过程中的人为控制不当。当处于水泥稳定碎石基层的施工前期时，如果不能合理设置混凝土的掺配比例，引起水泥比例过高或高低的偏差，这都会引起基层的稳定性能发生相对偏差。局部土基的压实效果不合格和碾压顺序与规范相偏差等等，都会引发纵向裂缝的后期出现。此外，不合规范的工程施工管理与不健全的监管制度，使得裂缝的分布情况没有被及时发现并且进行相应的处理等，也会使得纵向裂缝逐渐扩大。

2.缩裂缝的预防措施

2.1减少路基不均匀沉降

当前，为了使得公路的施工质量得到有效保证，需要对公路路基采用较高的压实标准进行处理，对材料的CBR值、塑指等的要求比较严格。但是，来自于公路水文地质情况的影响和制约以及并且施工条件、施工情况的差异性存在，这都在一定程度已发了工后沉降现象的出现，在层底，即使发生微小的弯拉变形，这都可能使得基层出现开裂现象。所以，为了避免水泥稳定碎石基层裂缝的发生，需要使得路基工后不均匀沉降出现的可能性进一步降低。通常情况下，采用下列措施来减少路基工后不均匀沉降：①对于路基填料来说，常常通过选择透水性良好的材料，比如砂砾等，进而促进路基工后沉降；②要求成型路基铺筑基层的沉降有不少于半年的稳定期，当针对于高填路基时，更要采取相应的措施来在一定程度上确保沉降的稳定期；③对工期紧张的路基项目，通过冲击碾压、超载预压、或采用强夯的方式进行处理，使得路基的不均匀沉降进一步加快；④对施工质量进行严格的控制来降低路基填料的波动，同时严格控制碾压遍数、松铺厚度，以此确保能够进行均匀压实，当选用压实设备时，需要确保性能优良和吨位合理，并且；⑤加强路基排水施工，严格控制路床的塑指，进而在一定程度上确保路基的水稳定性。

2.2严格控制材料

2.2.1水泥的控制

当选用施工用的水稳材料时，可以选择矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥三种。一般情况下采用P.O32.5级缓凝水泥，不仅要求达到一般指标，还必须要求水泥初凝时间不小于3h，终凝时间不小于6h，并且快硬水泥和早强水泥是被禁止使用的。夏季时，水泥的入罐温度需要处于50℃以下。当水泥材料温度过高时，混合料的凝结时间会受到直接影响，这也引发了混合料最大干密度的衰减，最终使得导致压实度不够，产生成型困难或成型后强度不足的后果。

2.2.2集料的控制

以往新建的高速公路项目，通常情况下要求存在于水泥稳定碎石混合料中的碎石最大粒径达到31.5mm，并且进行了划分，以9.5、4.75、2.36mm为分界，四组粒径分别包括9.5～31.5、4.75～9.5、2.36～4.75、0～2.36mm。对于石料的压碎值也提出了相应要求，不能够超过28%；粒径小于0.6mm的细集料的液限要低于28%；针片状颗粒的含量应该不超过15%；塑性指数需要小于9。

2.2.3混合料的控制

许多因素都会影响水泥稳定碎石强度的形成，其中以下三个方面其主要作用：(1)水泥强度，其大小主要由水泥的品质与剂量决定；(2)集料强度，其大小主要由石料的强度和良好的级配来决定；(3)混合料的内在粘聚力，其主要产生于水这个媒介。裂缝的生成主要受以下因素影响：小于0.075mm混合料的粉尘含量水泥剂量；混合料的含水量和级配。

2.3施工过程中的主要技术措施

（1）强化施工现场控制

在实际施工时，施工现场经常存在物料摆放杂乱、障碍物数量较多等问题，给水稳碎石基层材料的压实工作带来了一定困难。所以，要求做好场地的清理工作，要及时清理对于已经废弃的建筑用材，既实现了各种作业机械设备的正常通行，也使得废弃物料得到了合理化的利用。

（2）养护

在压实施工完成以后，应立即对其进行养护。将土工布覆盖在水稳碎石基层材料上，然后向土工布上不断洒水，持续时间为7d，始终保持较高的湿润程度。此时应禁止一些车辆在此通行，避免不必要的损伤。在持续7d以后，如果上层结构仍未施工，则保持原样，继续对其进行洒水，时间为7d，此时的洒水量和频率可以适当减小，每日2次即可[8]。

（3）辅助措施

辅助措施施工时，需对水泥、砂土等材料进行适当的遮蔽，以免阳光直射使其温度升高，对后续施工造成影响。在压实施工完成之后，需在水稳碎石基层材料的表面铺上一层塑料薄膜，以此减小内外温差，以免温度快速变化使其出现裂纹。此外，还需切实加大施工现场管理力度，确保所有工序均满足标准。

结语

综上所述，水泥稳定碎石基层裂缝的类型比较多样，收缩裂缝则主要包括温缩和干缩这两种类型。如果没有做好防治工作的话，裂缝在城市道路施工当中的发生率比较高，会对道路的稳定性和安全性都造成不良的影响。为了降低裂缝问题发生的概率，施工单位需要做好对原材料质量的控制，精确计算混合料的比重，同时还要重视防护与养护工作的落实，并做好对道路施工的监督与管理。

参考文献：

[1]马建,孙守增,芮海田,等.中国筑路机械学术研究综述·2018[J].中国公路学报,2018,31(6):1-164.

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