浅谈水泥稳定碎石基层裂缝原因及防治措施

浅谈水泥稳定碎石基层裂缝原因及防治措施

冯冠龙

徐州市公路工程总公司 江苏省徐州市 221000

摘要：在水泥稳定碎石基层施工中，由于各种原因造成水稳碎石的裂缝产生，对路面造成不同程度的危害。而水泥稳定碎石基层容易产生裂纹一直是个客观存在的事实，亦是一个需要解决的问题。本文着重就水稳碎石基层结构体产生裂纹的原因进行深入分析和研究，并提出了防治技术，让水稳碎石基层材料的使用更加方便、合适。

关键词：裂缝现象和危害；裂缝产生的原因 ；预防处理

前言

以级配碎石作为骨料，通过试验使用适量的水泥含量填充骨料空隙进行胶结，碾压形成的半刚性路面基层。水泥稳定碎石比原来石灰粉煤灰胶结的二灰碎石整体强度、刚度、水稳性较好，并且原材料质量比较稳定。水稳碎石因为是半刚性结构极易产生裂缝，而基层裂缝会降低基层的整体强度，同时发展后会形成反射裂缝使路面出现病害。目前，基层裂缝的危害在我省内的国道、省道、高速公路极为常见，直接影响到了路面行车的质量和舒适度。道路的使用年限。

1 水泥稳定碎石的概念

一定级配的碎石中，掺入适量的水泥和水，经拌和得到的混合料在压实和养生后，当其强度符合规定的要求时，称为水泥稳定碎石。水泥稳定碎石具有良好的板体性，它的水稳性和抗冻性比石灰稳定土好，但常会因水分变化而引起干缩裂缝。

2 裂缝产生的原因分析

2.1 纵缝

纵缝的形成主要因为路基施工缺陷和水稳施工组织不力造成。路基施工缺陷主要表现为：老路加宽改造没有按照施工技术要求错台阶搭接，造成新老路基不均匀沉陷产生的纵缝。路基范围内的管沟回填没有达到设计压实要求，产生沉降不均匀造成路基脱空导致路面纵向裂裂。水稳施工组织不力主要表现为：两台摊铺机摊铺距离悬差太大，中间隔离距离太长，边部水散失，中间产生离析情况造成纵缝。

2.2横缝

2.2.1干缩裂缝

水泥稳定碎石压实成型到正常养护期间，由于混合料在凝结硬化过程中，水泥与水起水化反应，消耗大量水分；水泥含量越高，则消耗水分越多。再因混合料本身拌和、养护时用水，水分蒸发以及而发生的毛细管作用收缩作用等，引起基层混合料体积在一定程度趋于减小而收缩，出现拉裂的现象。如果这段时间天气正常，气温没有太大变化，混合料从最佳含水量到较干燥的干缩过程产生的裂缝是有限的。反之，气温较高，即使强度达到要求，没有保持板块湿润同样会容易产生裂缝。另一方面，集料中细料含量越多，表面吸附水分越多，养护期间蒸发散失的水分就越多，极易产生裂缝。当基层养护期满没有摊铺面层前，因天气变化较大，基层在反复干燥和饱和的交替作用下，必会使基层出现拉裂现象。

2.2.2温缩裂缝

温缩裂缝顾名思义就是热胀冷缩产生的裂缝。水泥稳定碎石基层属半刚性体，由于混合料中含有一定数量的水泥，所以具有热胀冷缩的性质。水稳混合料硬化初期同大体积的混凝土一样，内部产生较多的水化热，在散热较慢的情况内部温度较高，使内部体积膨胀，而外部气温急剧降温却收缩，内胀外缩产生较大应力，一旦应力超过极限弯拉强度，则产生了温缩裂缝。另一情况为：水泥无机结合材料内部的不同矿物颗粒组成的固相、液相和气相体，在温差作用中必然会使其产生热胀冷缩的体积变化，从而引起温缩性裂缝。温缩裂缝多为横向分布。

2.2.3荷载作用下网状裂缝

网状裂缝即平时说的“龟裂”，这种裂缝往往出现在主车道上。它是由于路基局部弯沉太大或路基成型后表面不均匀，使水稳基层底部存在损伤或裂缝，在外部荷载作用下，沥青层受压，基层受拉，在基层受拉时裂缝就会逐渐向外扩展，最终形成网状裂缝，长时间会导致基层松散，强度降低。

3 裂缝的防治

裂缝的现象除了以上几个原因外，在施工过程中也时有出现，对于裂缝的存在我们是不可能避免的，但是我们要从各个环节加以控制，尽可能减少裂缝的存在，在此我从以下几个方面阐述：

3.1原材料的控制

3.1.1水泥

注意关键的两点：第一强度，第二防止开裂。
    如果是同等含量，根据强度要用42.5R水泥，根据防止开裂要求要用32.5R水泥（因为水泥标号越高，水化热越大，开裂程度越高）。不得使用快硬型、早强型水泥，水泥标号不小于32.5就行。 选择安定性好的缓凝水泥为优先。

3.1.2石料

水稳石料控制相对较为容易，主要控制好石料的压碎值等物理性质，关键点是控制小于0.075以下的颗粒含量，小于0.075以下的颗粒含量增加时，不但增加了水泥的用量，而且基层表面还容易起砂，严重影响水稳层的质量。当细集料增加时混合料的温缩系数随温度降低的变化幅度越来越大。温度越低，细粒料对温缩的影响也越大。极易形成裂缝。规范要求水稳颗粒组成范围规定：集料中0.5mm以下细粒土有塑性指数时，小于0.075以下的颗粒含量范围为0-5，细粒土无塑性指数时，小于0.075以下的颗粒含量范围为0-7。而徐州地区设计都提高标准，基层都设计范围为0-3，底基层都设计范围为0-5。

3.2 施工控制

3.2.1含水量和级配控制

水泥稳定碎石的干缩裂缝与最佳含水量的增加得多少而成正比，施工中含水量超出最佳含水量的越多，越会产生弹簧，结构层越易产生干缩性裂缝。根据实际调查的情况，弹簧位置基本上是裂缝集中的地方。

一是由于不同矿源筛网不同造成同一档料内各粒料数量不同，几档材料混合后，生产配合比经常变化，极易超出上限或下限。二是各矿场碎石的重视程度不同，存在料堆串料，造成二次污染。与试验室筛分有区别。

因此，在施工过程中，要尽量控制原材料的料场定位，并把各个料仓间隔墙加高，严禁串仓，另外拌合站上料斗要加高隔板，防止料斗间的串料，确保拌合出的混合料级配符合级配要求。另外要严格控制含水量，视当天天气适当加大拌和时的含水量，待运输摊铺后碾压时达到最佳含水量，从而防止裂缝的发生。

3.2.2摊铺选择季节或时间的控制

摊铺最好选择气温适中时季施工，此时结构内温度应力较小，水稳层不易产生热胀冷缩的现象。如在夏季炎热条件下施工，最好要选择早晚时间段施工，最大可能地避开中午高温时间段施工，最热时的温差越大，越易产生温缩性裂缝。摊铺前先洒水，保存基层湿润。冬天气温低于5℃时，不利于混合料的成型，不能进行水稳基层的施工。

3.2.3交通管制与养护控制

水稳摊铺好后要及时覆盖土工布并洒水保湿养护，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。尤其夏季施工，气温高，基层表面的水分蒸发更快，极易产生均匀的裂纹。同时严禁车辆通行，过早通行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。基层施工达到强度后，为防止基层饱和干燥交替频繁，减少干缩裂缝产生，最好喷洒透油层或进行下封层施工，尽早铺筑沥青面层。

3.2.4裂缝的处理

基层顶面出现较小的裂纹或裂缝，可以直接铺设土工格栅或抗裂贴，铺设抗裂贴时应在基层顶洒布粘层油，再铺抗裂贴进行碾压，最后再喷洒一次粘层油后摊铺沥青。这是目前处理基层反射裂缝的较为有效的方法。

基层出现稍大裂缝时，需进行封填处理，能有效地阻止水分渗入，防止病害加重。热熔型密封胶封缝技术就是把密封胶加热到108℃后灌入裂缝中，让密封胶渗透到裂缝中，当密封胶冷却后，融合到裂缝两边混合料中在常温和低温下具有较高的弹性，随着裂缝涨缩发生弹性变形，起到始终密封的作用。当裂缝宽度超过3mm时，灌缝前要切割清理后进行。

结束语：

由于裂缝的产生有可控和不可控的原因造成，我们必须使用专业知识客观地分析裂缝形成的原因，从各个环节加以控制，有效地减少基层裂缝的产生。出现裂缝后，应抓住裂缝处理时机，采用科学方法进行处治，可以防止水分侵入破坏路基，从而保障路面使用性能。

参考文献：

[1] 部颁《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2019）

[2] 部颁《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2019）

[3] 部颁《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG 3420-2020）

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