水泥稳定碎石基层裂缝的防治研究

水泥稳定碎石基层裂缝的防治研究

【摘要】文章简要分析了水泥稳定碎石基层裂缝的危害、产生机理，并针对产生裂缝的原因，提出防治措施。

【关键词】水泥稳定碎石基层；裂缝；防治

水泥稳定碎石基层是路面结构的主要承重层，由于其具有水稳性好、承载力高、抗冻性好、刚度大且较经济等优点，因而在公路建设中被广泛采用。然而水泥稳定碎石料也有其与生俱来的缺点，如：脆性大，对温度和湿度敏感性强，极易因为温度变化和湿度变化造成混合料收缩裂缝，也可能由于地下水中的硫酸盐等化学物质侵蚀、路基不均匀沉降等原因而开裂，直至后期反射至沥青路面，产生反射裂缝，造成沥青路面的破坏。

一、裂缝的危害分析

（1）降低基层的整体强度。

（2）形成反射裂缝，使沥青混凝土路面相应出现有规则的横向裂缝、起拱。若不及时处理，雨水从裂缝内向下渗透，沥青混凝土和基层裂缝缝隙处充满自由水，在车辆荷载反复冲击下，就会使沥青混凝土中粘附在碎石表面的沥青剥离，基层的细集料形成泥浆被挤压出路面，沥青混凝土路面出现坑洞、碎裂、松散，造成沥青混凝土路面早期破损，影响其使用寿命。

二、裂缝形成的机理分析

（一）收缩裂缝

收缩裂缝是工程上发生较普遍的裂缝，这种缝一般在水稳基层完

工后20天左右产生，缝宽多为10～15mm，横向贯通或半贯通。其产生主要是由于压实后的水稳基层中水不断蒸发和水泥水化作用使水分不断减少，产生吸附作用、毛细管作用、材料矿物晶体、凝胶体、层间水的作用以及碳化收缩作用等，使水泥稳定基层压实体积收缩，从而形成裂缝。

（二）内应力裂缝

内应力裂缝是工程上发生最多的裂缝，主要是由于水稳基层自身材料干缩和温差应变胀缩产生的拉应力超过其自身的极限抗拉强度，导致水稳基层从强度薄弱断面处断裂而产生。含集料较多的材料产生的裂缝主要以温缩为主。而含土或含矿料细粉料较多材料产生的裂缝主要以干缩为主。

（三）荷载性裂缝

荷载裂缝一般发生在基层的底部，由于车辆荷载的反复作用，裂缝逐渐向上扩展至表面，乍轮筒载作用下产生的裂缝。荷载裂缝主要有局部网状裂缝和沉降裂缝两2种形式。局部网状裂缝亦可称龟裂，是由于局部地区沉降过大，从而在外力的作用下形成的结构性破坏而形成的裂缝，局部网状裂缝对道路的破坏性较大，若是遇到降水天气，那么雨水将随着裂缝下身，与外力共同作用引发路基翻浆。沉降裂缝表现在水泥稳定碎石基层所产生的纵向裂缝，一般由于局部土基层以及底部基层压实达不到标准的要求，导致路基的不均匀沉降引发的，容易在重车和荷载作用下形成反射裂缝，该种类型的裂缝在某些时候呈现弧状分布，并且其裂缝表面具有一定的高

度差异。此外，填挖交接地段以及桥涵踏板处也呈现横向沉陷裂缝。

三、裂缝产生的原因分析

（一）材料原因

（1）水泥。在水泥稳定碎石中，水泥发生水化反应，产生出具有胶结能力的水化产物。这是水泥稳定碎石强度的主要来源，另外还有离子交换作用、化学激发作用和碳酸化作用。由于水泥用量的增加，这些作用逐渐加强，在强度增长的同时，干缩系数和温缩系数都随水泥剂量的增加而增大。

（2）集料。粗集料继配不连续，含泥量较大，小于0.075ram的颗粒含量控制不到位。碎石压碎值、含泥量等指标达不到要求，造成水泥稳定碎石的干缩性增大，砂太细及含泥量超标，均会导致基层产生裂缝。

（3）含水量。含水量对水泥稳定碎石的强度影响很大。当含水量不足时，水泥不能在混合料中完全水化和水解，发挥不了水泥的稳定作用，进而影响强度形成；含水量大时，混合料中自由水多，不但影响混合料的密度和强度，还会明显增大混合料的干缩性，使结构容易产生干缩裂缝。

（二）施工方面的原因

（1）混合料的拌和。如果混合料拌和不均，使局部粗、细集料集中，或局部水泥剂量过大，都可导致裂缝产生。

（2）混合料的运输、摊铺。混合料拌和后，未能及时运至施工现场，或者因运输距离长、混合料在运输过程中未采取覆盖措施，

使混合料的水分散失。以及摊铺段过长使混合料的水分蒸发过大，都可造成水稳基层表面失水干燥产生干缩裂缝。如果在运输过程中出现严重颠簸使混合料产生离析，或者摊铺不均时亦可产生粗、细集料集中现象而导致裂缝产生。

（3）碾压方法不当.压实成型是水稳基层施工中的重要工艺，影响压实效果的因素较多，诸如含水量、压实机械及方法等。如果在初压过程中压路机吨位过大、碾压速度过快，往往会产生施工裂缝。另外，过振碾压，易造成水稳层表面水泥浆大，从而增大了表面收缩性，同样亦可产生收缩裂缝。

（三）养护不当导致裂缝

若施工中温度过高或者晒水不及时则会导致水泥稳定级配碎石

基层顶部与底部温差过大，最终产生温度裂缝和干缩裂缝。

四、裂缝的预防措施

（一）原材料控制

（1）水泥。水稳碎石使用的水泥必须为缓凝水泥，水泥的终凝时间一般应在6～10小时之间，以保证水泥稳定碎石有足够的时间拌合、运输、摊铺、碾压成型。不同的水泥的干缩性有所不同，在水泥稳定碎石基层施工中宜选用收缩性小的水泥，如硅酸盐水泥。同时水泥出厂后应存放一定时间，若直接使用，水泥在拌合中产生大量水化热，会导致裂缝。

（2）集料。对水稳基层所选用的集料要进行筛分试验，检查矿料是否符合设计及规范中材料的颗粒级配要求，压碎值及塑性指

数、含土量等是否超标。经检查如级配不符合要求，则应做到缺什么材料补什么材料，这是控制粗细集料产生集中现象的重要关口。集料尽可能采用粒料含量较多、不含塑性细土的材料，同时，为了减少水稳粒料的收缩性，限制集料中小于0.075mm细粉含量不超过5%。

（3）水。通常情况下，适合人体饮用的水都可直接用于水稳拌合和养护。当不确定是否可用时，应通过试件抗压强度比对试验进行确定。

（4）外掺剂。加入粉煤灰添加剂，以延长水泥的初凝时间，减少水化反应的需水量，改善水泥的性能。

（二）严格控制施工配合比

为了减少离析和开裂，进行水泥稳定碎石配合比设计时除考虑强度外，还应考虑干缩性和施工和易性。因为混合料骨架密实结构比悬浮密实结构收缩性小，而且集料平均粒径越大，混合料收缩性越小，所以，在进行配合比设计时，应加强矿料优选，选择级配相对较粗的骨架密实结构。

（三）控制施工温度

水稳基层施工最好选择在年平均气温时期施工。因为这个时候气温变化不大结构内温度应力较小，水稳层不易产生热胀冷缩的现象。施工时的气温与一年中最冷或最热时的温差越大，越易产生温缩性裂缝。如果在夏天酷暑条件下施工，最好能选择在早晚的时间，尽可能避开中午时间进行摊铺，并要加强覆盖洒水养护保证水稳层