浅析水泥稳定碎石基层裂缝的形成原因和对策

浅析水泥稳定碎石基层裂缝的形成原因和对策

王光邱家法毕婷婷

王光邱家法毕婷婷（1青州市公路局山东潍坊2625002山东桥山建设工程有限公司山东潍坊262500）

摘要：结合工程实践经验和试验检测理论，对水泥稳定碎石基层常见病害—裂缝的形成进行了分析和汇总，并提出了相应的预防对策。

关键词：水稳碎石；裂缝；原因；对策在合成级配碎石或天然碎石中掺入适量水泥和水经拌合得到的混合料经压实和标准养护后，当其抗压强度符合规范和设计要求时，称为水泥稳定碎石（以下简称水稳碎石）。水泥稳定碎石具有强度高、抗冻性好、结构稳定、板体性高的优点，是一种良好的，使用广泛的路面基层材料。但其也有无机结合料稳定类（半刚性基层）的常见通病—裂缝。这种裂缝一般等间距横向，间距3—15m，缝宽0.5—3mm左右，也有极少数纵向裂缝。裂缝的形成降低了水稳碎石基层的自身强度，使面层产生反射裂缝，造成路面的早期损坏，影响了路面的使用寿命和行车的舒适和安全。裂缝形成的原因主要有：干缩、温缩和荷载一、干缩裂缝即水份损失产生的收缩裂缝，裂缝细小不易察觉是温缩裂缝的裂缝源。主要发生在水稳碎石基层压实成型至面层铺筑结束。面层铺筑完成后，水稳碎石基层内部水份基本不再损失，含水量有所回升且趋于平衡，干缩基本结束。水份的损失主要有以下几个方面：⑴水泥强度的形成需要大量水份，水泥用量越多需要的水份越多；⑵集料表面吸收水份，细料越多（特别是0.002mm以下土的含量），吸收的水份越多；⑶水稳碎石基层摊铺、养生直至面层铺筑完成期间，水稳碎石的水份蒸发损失或渗透到灰土底基层的水份损失。原水稳碎石的含水量越大，损失越大。针对以上干缩原因在水稳碎石基层拌合料生产、施工过程中宜做好如下工作以减少裂缝的形成或降低裂缝的发生机率：⑴在满足规范和设计要求（满足强度）的前提下尽量降低水泥用量。从工程实践看为了水稳碎石的高强度片面强调高水泥用量是不科学和顾此失彼的。工程实践上集料级配相同的水稳碎石基层施工路段，水泥用量少的取芯成型不佳的段落与水泥用量多的取芯成型很好的段落相比，在通车一年后裂缝明显要少甚至没有裂缝，也就是说基层高强度不一定有高质量或好使用性能，况且现在水泥的实测强度普遍高于水泥标号很多。所以多用水泥既造成经济上的浪费，又加重了裂缝的形成。工程实践上水泥用量4.5%--5.0%（强度等级为32.5的缓凝水泥）是能满足强度需要的适宜水泥用量。同时应注意做好拌合料级配和含水量的合理控制，争取低水泥用量下获得满足规范和设计要求的强度。⑵配合比设计和施工过程中集料级配按规范（或设计）要求的集料级配范围的中值与下限之间控制，特别是4.75mm和0.075mm两个筛孔的通过量按规范（或设计）要求的集料级配范围的底线控制。比如，《路面基层施工技术规范》中二级路水稳碎石基层的集料级配范围要求4.75mm和0.075mm两个筛孔的通过量分别是29%--50%和0--7%。配合比设计和生产过程中4.75mm筛孔的通过量宜控制在29%--35%，0.075mm筛孔的通过量宜控制在0—5%。⑶路拌或厂拌生产水稳碎石拌合料的含水量宜略大于最佳含水量，切忌过大。综合考虑环境温度和时间对运输、摊铺过程中水份损失的影响宜适当提高拌合料的含水量（一般略大于最佳含水量的0.5%左右），使碾压时的含水量接近最佳含水量。同时做到对细集料雨前覆盖，确保雨后生产时拌合料的含水量不致过大或可调，对运输车辆上拌合料进行覆盖，以减少拌合料水份的损失。⑷养护龄期结束后立即铺筑面层。面层能有效减少水稳碎石基层水份的蒸发损失，使干缩基本结束；⑸保证足够的压实。压实度越高水稳碎石基层的强度越高，干缩裂缝越轻。⑹适宜的、及时的养护。适宜的、及时的养生是确保水稳碎石基层强度正常增长和防止水稳碎石基层水份蒸发产生干缩裂缝的有效措施。如采用洒水养生，确保水稳碎石基层表面潮湿即可，切忌洒水量过大，过大的含水量反而会造成水份的过度损失，加剧了裂缝的形成。⑺尽量避开夏季高温季节施工，宜安排在春秋两季，以减少由于夏季高温造成的水份大量蒸发。⑻控制集料的含泥量。土的干缩系数远大于集料，所以含泥量愈大水稳碎石的强度越低，干缩系数越大，越容易产生干缩裂缝。

二、温缩裂缝温缩裂缝大多以干缩裂缝为基础，将其进一步拉开、扩大。温缩的产生有两个原因：⑴水泥在水化过程中产生大量的热量，而热量的散失很缓慢，导致水稳碎石基层内部体积膨胀，而外部温度相对较低，内涨外缩产生温缩。这种温缩产生在水稳碎石强度快速增长的初期，这个时期的温缩与干缩相伴，但温缩作用较小，以干缩为主。二是热胀冷缩，大气温度使基层内部和外部产生温差形成温度应力。秋冬季（特别是温度骤降）水稳碎石基层的表面温度低，下部温度高，基层顶面产生拉应力，这种拉应力和行车荷载在基层底部产生的拉应力相结合极容易造成水稳碎石基层开裂。水稳碎石基层的强度、刚性越大，水稳碎石基层施工时的温度与冬季温度之间的温差越大，水稳碎石基层就越容易产生温缩，裂缝的间距越小，开口也越宽。绝大部分横向裂缝将在铺筑完水稳碎石基层的第一个冬季出现且冬季裂缝宽度明显大于夏季。如果水稳碎石基层施工季节昼夜温差较大，那么这时的水稳碎石基层将同时受到干缩和温缩两种影响，但此时仍是以干缩为主。综合上述温缩在一定程度上难以避免只能通过以下措施尽量减少影响：⑴在满足规范和设计（满足强度）要求的前提下尽量降低水泥用量，以减少水化热的产生，降低水稳碎石基层的刚度和强度，同时选用低标号缓凝水泥。⑵尽量避开夏季高温季节施工，宜安排在春秋两季。春秋两季昼夜温差较低，且与冬季的温差相对较小。（3）及时铺筑面层。在养生结束后及时铺筑面层，面层对水稳碎石基层起到很好的隔温保温作用，能减少温度变化的影响。

三、荷载性裂缝荷载性裂缝一般发生在基层底部，往往以干缩和温缩裂缝为基础或相结合发展。由于车辆（特别是超载车辆）的反复作用，裂缝逐渐反映到面层，裂缝较稠密，个别互相联系。可采取的预防措施有：尽量避免超载车辆通行；延缓开放交通用时间。

结语：综合上述水稳碎石基层裂缝的形成原因较为复杂，与之相对应的预防措施也很多，应根据当地施工气候、施工工艺和水平及材料特性制定详细的、科学的施工方案和施工组织设计，严格实施，尽量避免或减少水稳碎石基层裂缝的形成。