浅谈水泥稳定砂砾土底基层裂缝的探讨和防治

浅谈水泥稳定砂砾土底基层裂缝的探讨和防治
水泥稳定砂砾土底基层具有半刚性基层的特点，本文对其产生裂缝进行探讨，并重点在施工方面提出防治要点。

标签：底基层裂缝防治
水泥稳定砂砾土具有强度高、水稳性好、整体性强、较经济和料源广等优点，被广泛地运用在公路工程建设中，而工后产生裂缝是其最大的缺点，就开裂的原因大致可分为干缩裂缝、温缩裂缝、荷载型裂缝、路基沉降引起的裂缝和几者共同作用的裂缝等。

我们在磁左公路固镇至晋冀段改建工程第四标段的水泥稳定砂砾土底基层的施工中，认真分析水泥稳定砂砾土裂缝产生的机理，在施工中针对性的进行防治，路面裂缝得到有效控制取得了良好的效果，下面就裂缝产生的原因逐一进行探讨和分析。

1 裂缝产生机理和其影响因素
1.1 干缩裂缝。

水泥与天然砂砾土和水拌和压实后，由于水分蒸发和混合料内部发生水化作用等，引起水泥稳定砂砾土结构层产生体积收缩。

当收缩产生的内应力大于水泥稳定砂砾土结构层的抗拉应力时，水泥稳定砂砾土结构层就会产生开裂。

干缩裂缝的发生和塑性指数及混合料的水泥剂量、细集料含量、砂砾土的砾石含量、成型时的含水量及失水量、暴露和养生的时间、密实度等都有联系。

1.1.1 砂砾土的类型。

砂砾土中含有粒径在0.425mm以内的颗粒越多、塑性指数及线收缩越大的砂砾土用水泥稳定后就会出现明显的干缩，受龄期的影响作用也较大。

1.1.2 混合料的水泥剂量。

在一定的水泥剂量范围内，水泥稳定砂砾土的强度随水泥剂量的增加而增加，而水泥稳定砂砾土的干缩应变开始随水泥量的增加而减少，然后又逐渐增加，存在一个干缩应变最小的最佳水泥剂量。

水泥剂量宜控制在4%~6%之间，水泥剂量对塑性较大的砂砾土影响较大。

1.1.3 成型时的含水量、密实度。

含水量较大、密实度较低干缩应变就大。

含水量应控制在最佳含水量+1%范围内。

1.1.4 养生时间的长短。

一般情况下需要经过7天的养生，如果适当延长养生时间，就可以提高结构层的抗拉应力，从而使增加裂缝间距，有效避免或减少裂缝的产生，但也会使裂缝宽度增加。

1.1.5 暴露时间的长短以及失水量。

如果失水量不超出规定的范围，干缩系数就很小，但如果超出了规定的范围，干缩系数就会骤然增大，当失水量维持在一定程度上，干缩系数又变小。

完成养生工作后，如果长时间暴露，就会增大失水量和干缩应变。

1.2 温缩裂缝。

温缩裂缝是由水泥稳定砂砾土层内固相物质自身的温缩和由于结构层内水的温缩而对结构层的收缩二者共同作用的结果。

温缩裂缝有两种形成机理，一种是低温裂缝，另一种是温度疲劳裂缝，温缩裂缝的产生主要与砂砾土中土的含量、结构层的含水量和水泥剂量等内在因素有关外，还与环境温度变化、施工时的温度、密实度等外在因素有关。

1.2.1 砂砾土的中土的含量。

在水泥稳定砂砾土结构层内，水的温缩性（在大于4℃时）＞土的温缩性＞胶凝体的温缩性＞砾石的温缩性，若增大砂砾土中的含土量，就会相应增加混合料的温缩系数，温度降低的条件下，温缩系数受到含土量的影响就越明显。

1.2.2 结构层的含水量。

达到最佳含水量时，结构层的温缩受到水的温缩的影响程度很深，同时，结构层的温缩系数也达到最大值。

1.2.3 环境温度变化。

结构层温缩在很大程度上受到环境温度变化的影响，严重时比干缩变化的影响作用还要大。

1.2.4 施工成型时的温度、密实度。

施工时的温度越高，成型时的体积在温度变化时其温缩效应最大，若结构层收缩，这个地方就很容易开裂。

1.3 荷载型裂缝。

荷载型裂缝包括疲劳荷载型裂缝和瞬时荷载型裂缝。

它与结构层厚度、结构层的弹性模数、行车的速度及荷载、路基的弹性模数等有关。

1.3.1 结构层厚度。

结构层越厚，荷载传递至底部就会增加受力面积，拉应力随着底部压强的减小而减小。

1.3.2 结构层的弹性模数。

结构层弹性的下降幅度随着其弹性模数的增大而减小，结构层底部的拉应随着底部变形的缩小而变小。

1.3.3 行车的速度及荷载。

行车的荷载越大，对结构层产生的下沉越大，行车时速度越大，对结构层产生的推力越大，结构层内产生的拉应力越大。

所以，结构层的养生期间禁止车辆通行，允许养生洒水车正常工作，洒水车应控制行车速度。

1.3.4 路基的弹性模数。

如果增加路基的弹性模数，路基受力就不会有明显的下降，结构层的下降幅度也因此而变小，随之也会减小结构层产生的拉应力。

1.4 路基沉降引起的裂缝。

由于路基不均匀沉降，产生裂缝。

它与路基填筑有关。

2 裂缝的施工防治
针对裂缝产生的原因在施工时要做好如下施工控制，就能起到减少裂缝的作
用。

2.1 路基施工方面。

严格按规范要求做好路基压实，对软基、填挖交界处、台背回填等特殊路段要特别控制。

2.2 路面施工方面
2.2.1 对砂砾土中所含细集料的塑性指数及含量进行控制，以使水泥稳定砂砾土内的粘土含量降低。

通过0.075mm筛孔的颗粒的含量不应超出5%~7%的范围，细土的塑性指数最好在3以内，若塑性指数或细土太大，则用部分粉煤灰或0~5mm石屑代替，或先用石灰处治。

2.2.2 水泥用量不要超过6%的合理范围，满足强度要求后，将水泥剂量将至最低，但要保证不低于4.0%。

2.2.3 铺筑路面前先要对路基洒水湿润，保证水泥稳定砂砾土底基层底部混合料不出现失水失效的问题，且要根据要求设计有效结构层的厚度。

2.2.4 路基上松散的浮土清理干净，以防发生路基反弹及薄层贴补的问题。

运用“圆洞方补法”来处理松散和反弹的路基，也就是将全部的松散和反弹区挖除成矩形，至少挖10cm的深度，在利用上层结构层材料或同层材料回填、压实。

2.2.5 施工组织合理、工序衔接紧凑，注意掺水拌制到碾压成型的时间，保证结构层的具备足够的强度及密实度。

2.2.6 在拌和及碾压两个环节，注意含水量的控制，成型时，含水量应该为最佳含水量，往往按照天气状况划分时间段来确定混合料含水量的增或减。

2.2.7 混合料要均匀拌和，混合料中的水泥应该均匀分散，否则抗拉力及强度无法满足要求，这个地方就容易开裂。

2.2.8 碾压后的养生工作应该及时进行，确保结构层有最够的含水量，尽量避免暴晒变干而引起开裂。

2.2.9 严格控制车辆通行。

养生阶段禁止车辆通行，但允许洒水车正常工作，尤其是养生阶段的前2天，应该对行车严加控制，洒水车也要通过侧喷洒水养生。

完成养生工作后，要按照强度的相关规定限制施工车辆加速及载重。

2.2.10 结束养生工作后，要及时进行上层结构层的铺筑，以免水泥稳定砂砾土中水分很快蒸发，还应该降低温差对结构层的影响，防止温缩裂缝及干缩裂缝的发生。

如不能及时开始上层结构层的铺筑工作，就需要根据天气状况洒水养护，以防因暴晒引起水分缺失。

参考文献：
[1]杜峰敏，李成河.水泥稳定砂砾半刚性基层材料冰冻耐久性的研究[J].黑龙江工程学院学报;2006年03期.
[2]于卫海.水泥稳定砂砾基层组成设计及施工[J].森林工程;2002年04期.。