陳 亮

(黑龍江省交通科學研究所)

淺談基層施工裂縫成因及預防

陳 亮

(黑龍江省交通科學研究所)

對高等級公路半剛性基層施工縮縫形成的原因進行了分析，提出了預防措施。

水穩(wěn)碎石基層;施工縮縫;預防

隨著日益增加的交通量和重載交通的增多，從公路路面結(jié)構(gòu)上，傳統(tǒng)的粒料基層已不能適應重載交通的需求，而采用以水泥、石灰等半剛性基層路面結(jié)構(gòu)逐漸增多。對高等級公路半剛性基層施工縮縫形成的預防也就成了施工質(zhì)量控制的關鍵。

1 水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫產(chǎn)生的原因分析

(1)干縮性裂縫:干縮性裂縫的情況分為二種，一是水泥穩(wěn)定碎石壓實成型到正常養(yǎng)護期(一般為7 d)的干縮;二是養(yǎng)護期滿后到施工瀝青封層或透層、攤鋪瀝青混凝土面層這段時間的干縮。其機理基本上是一樣的，只是其損害的程度有所不同。

水泥穩(wěn)定碎石壓實成型到正常養(yǎng)護期(一般為7 d)期間，由于混合料本身拌和、養(yǎng)護時用水，水分蒸發(fā)以及混合料內(nèi)部水化作用而發(fā)生的毛細管作用、分子間吸附作用力和碳化收縮作用等，引起基層混合料體積在一定程度趨于減小而收縮，出現(xiàn)拉裂的現(xiàn)象。如果這段時間天氣正常，氣溫沒有太大變化，混合料(基層)從最佳含水量到較干燥的干縮過程可稱之為“一次性的干縮”，其產(chǎn)生的裂縫是有限的。

從基層養(yǎng)護期滿后到施工瀝青封層或透層、攤鋪瀝青混凝土面層之間，如果這段時間間隔較長，自然天氣從睛到雨，從雨到晴，風吹日曬雨淋，基層料從“較干燥→飽水狀態(tài)→較干燥→飽水狀態(tài)”反復循環(huán)作用，水分反復的“蒸發(fā)、飽和、蒸發(fā)、飽和”，N次重復干縮過程，必然會使基層出現(xiàn)較嚴重的拉裂現(xiàn)象，積少成多，在薄弱地方就表現(xiàn)為裂縫，這種破壞在多雨的南方夏天特別明顯。這就是JTJ034－2000《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》制定3.6.9“養(yǎng)生期結(jié)束后，如其上為瀝青面層，應先清掃基層，立即噴灑透層或粘層瀝青”、“在清掃干凈的基層上，也可先做下封層，以防止基層干縮開裂”的規(guī)定原因之一。

(2)溫縮性裂縫:也就是熱脹冷縮產(chǎn)生的裂縫。水泥穩(wěn)定砂礫+碎石基層屬半剛性體，具有熱脹冷縮的性質(zhì)。因為水泥無機結(jié)合料內(nèi)部的不同礦物顆粒組成的固相、液相和氣相體，在溫差作用中必然會使其產(chǎn)生熱脹冷縮的體積變化，從而引起溫縮性裂縫。在混合料硬化初期，水泥水化放出較多的熱量，但散熱較慢，因此其內(nèi)部溫度較高，使內(nèi)部體積膨脹。而外部如遇氣溫急劇降低則冷卻收縮，內(nèi)脹外縮相互制約，產(chǎn)生較大的應力。一旦應力超過其極限抗彎拉強度，將產(chǎn)生溫縮裂縫。溫縮裂縫多數(shù)是橫向分布。

2 水穩(wěn)碎石基層裂縫的預防

(1)嚴格控制級配和壓實度:作為水泥穩(wěn)定基層用的碎石要求是不很高，規(guī)范中只有4個指標:相對密度、壓碎值、有機質(zhì)含量、硫酸鹽含量，因此很多巖礦都可作為基層碎石的料礦。高速公路基層碎石用量是很大的，而一般外購的一個巖礦場的產(chǎn)量卻很小，于是很多施工單位就同時使用幾個礦場進料，并且由于儲料場地不足而又混堆進行儲料(盡管分了不同檔級)。這就產(chǎn)生兩個很嚴重的問題:一是由于不同礦源篩網(wǎng)不同造成同一檔料內(nèi)各粒料數(shù)量不同，幾檔材料混合后，生產(chǎn)配合比經(jīng)常變化，極易超出上限或下限。二是各礦場碎石的視密度不同，在確定最大干密度帶來很大的困難——無法在幾種混合礦料中得到一個最具代表性的最大干密度，最終導致現(xiàn)場無法進行正常壓實度檢測和控制(壓實度經(jīng)常超100%或小于極值)。

(2)嚴格控制混合料中小于0.075 mm以下的顆粒(礦粉、粘土)含量:小于0.075 mm以下的顆粒含量增加時，不但增加了水泥的用量，而且基層表面還容易起皮(起砂)，嚴重影響水穩(wěn)層的質(zhì)量。同時，當細集料增加時，混合料的溫縮系數(shù)隨溫度降低的變化幅度越來越大。溫度越低，細粒料對溫縮的影響也越大。規(guī)范中水泥穩(wěn)定土的顆粒組成范圍規(guī)定:集料中0.5 mm以下細粒土有塑性指數(shù)時，小于0.075 mm以下的顆粒含量不應超過5%，細粒土無塑性指數(shù)時，小于0.075 mm以下的顆粒含量不應超過7%。

(3)嚴格控制水泥用量和碾壓時的最佳含水量:設計強度愈高，所需水泥用量越大?；鶎觿傂栽酱螅揭桩a(chǎn)生干縮性裂縫，縫寬也增大。

水泥穩(wěn)定碎石基層干縮應變隨混合料的含水量增加而增大。施工碾壓時含水量越大，結(jié)構(gòu)層越易產(chǎn)生干縮性裂縫。即使鋪筑了瀝青面層，在旱季或冬季也可能產(chǎn)生干燥裂縫。因此在施工時，應根據(jù)天氣情況適當增加或減少拌和用水量。

(4)攤鋪完成后，應及時覆蓋灑水養(yǎng)護。由于水分參與了水泥的水化反應，水分的散失將影響其正常的反應，從而影響凝結(jié)硬化后形成的強度，特別是夏季施工，氣溫較高，基層表面的水分蒸發(fā)更快，極易產(chǎn)生均勻的裂紋。養(yǎng)護的方法可以采用草袋、麻袋或塑料薄膜覆蓋，保證基層不直接暴露在外。冬季施工時，要及時采取防凍措施。因為強度未形成的混合料中的自由水在氣溫0℃以下時結(jié)冰，體積膨脹，使基層結(jié)構(gòu)變得松散，達不到設計強度要求。

(5)選擇有利的季節(jié)或時間進行水穩(wěn)基層的施工:水穩(wěn)基層施工最好選擇在年平均氣溫時期施工。由于此時結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度應力較小，水穩(wěn)層不易產(chǎn)生熱脹冷縮的現(xiàn)象。施工時的氣溫與一年中最冷或最熱時的溫差越大，越易產(chǎn)生溫縮性裂縫。

(6)水泥穩(wěn)定基層是半剛性路面結(jié)構(gòu)，過早通過超重車輛會使水穩(wěn)基層的結(jié)構(gòu)強度受到破壞，產(chǎn)生不規(guī)則的細小裂縫。車輛超載是造成基層施工縮縫的主要原因，施工單位及相關負責人要加重、加大對超載、超重車輛的監(jiān)管力度。尤其是施工單位備料車輛在超載的情況下反復碾壓導致了基層施工縮縫的產(chǎn)生。

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1008－3383(2011)12－0029－01

2011－10－17