沈健

摘 要：目前高等級(jí)公路路面基層大部分采用水泥穩(wěn)定碎石基層，由于受外界環(huán)境、溫度、氣候、荷載的影響，水泥穩(wěn)定碎石基層易產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象，嚴(yán)重影響路面的使用壽命。文章主要結(jié)合工程實(shí)踐，主要闡述了水泥穩(wěn)定碎石產(chǎn)生裂縫的主要原因，從中提出了水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的控制措施，旨在為解決路面開(kāi)裂問(wèn)題提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石基層；裂縫；原因分析；防治措施

水泥穩(wěn)定碎石基層是將一定級(jí)配的集料與水泥和水一起拌和后，在最佳含水量狀態(tài)下碾壓成型，經(jīng)過(guò)養(yǎng)生達(dá)到一定強(qiáng)度的路面基層結(jié)構(gòu)。此基層是一種半剛性結(jié)構(gòu)。水泥穩(wěn)定基層容易產(chǎn)生裂縫是影響瀝青混凝土面層破壞的關(guān)鍵因素。若不及時(shí)處理，雨水從裂縫內(nèi)向下滲透，瀝青混凝土和基層裂縫縫隙處充滿自由水，在車(chē)輛荷載反復(fù)沖擊下，就會(huì)使瀝青混凝土中粘附在碎石表面的瀝青剝離， 基層的細(xì)集料形成泥漿被擠壓出路面，瀝青混凝土路面出現(xiàn)坑洞、碎裂、松散，造成瀝青混凝土路面早期破損，影響其使用壽命。因此，對(duì)基層裂縫原因分析并制定相應(yīng)的防治措施，將有助于完善基層施工工藝，提高路面施工質(zhì)量。文章以某一道路基層施工出現(xiàn)的縱橫向裂縫為背景，從地質(zhì)條件、外部環(huán)境以及施工工藝等方面進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的防治措施。

1 水泥穩(wěn)定碎石作用原理及裂縫產(chǎn)生機(jī)理

水泥穩(wěn)定碎石是較為常見(jiàn)的一種半剛性的基層結(jié)構(gòu)，是以級(jí)配碎石作骨料，采用水泥作膠凝材料，按嵌擠作用原理攤鋪充分碾壓，強(qiáng)度主要依靠碎石間的嵌擠和水泥的膠凝作用，形成的較高密實(shí)度，水泥硬化后形成的板狀半剛性體。特點(diǎn)是極大地提高了路面的承載力，具有很高的強(qiáng)度和剛度。它的初期強(qiáng)度高，并且強(qiáng)度隨齡期而增加結(jié)成板體，抗?jié)B和抗凍效果較好。但由于水穩(wěn)料固有的干縮性、溫縮性，表面容易產(chǎn)生裂縫，影響到基層本身、路面面層的穩(wěn)定性，影響其使用性能。水泥穩(wěn)定碎石產(chǎn)生裂縫主要有以下幾個(gè)方面。

1.1 水分蒸發(fā)產(chǎn)生干縮裂縫

水泥穩(wěn)定碎石生產(chǎn)時(shí)主要由水泥與各種級(jí)配粒料和水拌和。壓實(shí)后，由于蒸發(fā)和混合料內(nèi)部水泥與水發(fā)生水化作用，消耗大量的水分，水泥含量越高，則消耗的水分越多，水分減少使體積收縮變形，而且施工過(guò)程中含水量越大，蒸發(fā)散失的水分就越多，就越易產(chǎn)生干縮裂縫。

1.2 溫度變化產(chǎn)生收縮裂縫

水泥穩(wěn)定碎石由于混合料中含有3.5～4.5%的水泥，在混合料硬化初期，水泥水化放出較多的熱量，因?yàn)楸砻嫔彷^快，內(nèi)部散熱較慢，因此內(nèi)外溫度相差較大，使內(nèi)部體積膨脹，而外部散熱快使混合料冷卻收縮，內(nèi)脹外縮相互制約，產(chǎn)生較大應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生裂縫。

1.3 其他因素導(dǎo)致的裂縫

此外，一是因局部土基及底基層壓實(shí)度達(dá)不到規(guī)范要求，在行車(chē)作用下產(chǎn)生土基變形而反射到表面的裂縫；二是由原道路拓寬，兩側(cè)不均勻沉降而產(chǎn)生縱向裂縫；三是由于施工控制方面不當(dāng)使水泥穩(wěn)定碎石在施工早期產(chǎn)生縱縫。

2 工程概況

某道路瀝青路面設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)層次為：5cm細(xì)粒式瀝青混凝土上面層+7cm中粒式瀝青混凝土下面層+36cm水泥穩(wěn)定碎石基層+20cm12%石灰土底基層。部分施工段落于6月份進(jìn)行了水泥穩(wěn)定碎石基層施工，由于種種原因，該施工段落未及時(shí)攤鋪瀝青混凝土，導(dǎo)致10月份在該段落上發(fā)現(xiàn)了橫向裂縫，極個(gè)別段落出現(xiàn)了縱向裂縫。

3 裂縫原因分析

水泥穩(wěn)定碎石基層整體性好，具有較大的剛度和承載能力，但是其抗拉能力不足，容易在張力作用下產(chǎn)生裂縫。通過(guò)從原材料進(jìn)場(chǎng)、拌合、運(yùn)輸、攤鋪碾壓等各道工序進(jìn)行分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)對(duì)有橫縫、縱縫、局部離析的部位開(kāi)槽檢查及鉆芯取樣檢查的結(jié)果，分析認(rèn)為裂縫產(chǎn)生的原因主要有：（1）溫縮性裂縫。溫度疲勞產(chǎn)生的溫縮裂縫，也就是熱脹冷縮產(chǎn)生的裂縫。由于該段落于6月份進(jìn)行基層施工，10月中旬發(fā)現(xiàn)裂縫，時(shí)間長(zhǎng)達(dá)近4個(gè)月，在此期間，經(jīng)歷了一年之中最高的溫度季節(jié)，而且雨水又相對(duì)集中，半剛性基層從高溫到低溫經(jīng)歷了反復(fù)循環(huán)，形成溫縮裂縫。（2）干縮性裂縫。干縮性裂縫的情況分為兩種，一是水泥穩(wěn)定碎石壓實(shí)成型到正常養(yǎng)護(hù)期（一般為7天）的干縮；二是養(yǎng)護(hù)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(shí)間的干縮。其機(jī)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(shí)成型到正常養(yǎng)護(hù)期期間，由于混合料本身拌和、養(yǎng)護(hù)時(shí)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(xì)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(shí)間天氣正常，氣溫沒(méi)有太大變化，混合料（基層）從最佳含水量到較干燥的干縮過(guò)程可稱之為“一次性的干縮”，其產(chǎn)生的裂縫是有限的。但是從基層養(yǎng)護(hù)期滿后到施工瀝青封層或透層、攤鋪瀝青混凝土面層之間，這段時(shí)間間隔長(zhǎng)達(dá)四個(gè)多月，雨水較多，天氣溫度又高，自然天氣從睛到雨，從雨到晴，風(fēng)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(fù)循環(huán)作用，水分反復(fù)的“蒸發(fā)、飽和、蒸發(fā)、飽和”，n次重復(fù)干縮過(guò)程，必然會(huì)使基層出現(xiàn)較嚴(yán)重的拉裂現(xiàn)象，積少成多，在薄弱地方就表現(xiàn)為裂縫，這就是《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》制定“養(yǎng)生期結(jié)束后，如其上為瀝青面層，應(yīng)先清掃基層，在清掃干凈的基層上，也可先做下封層，以防止基層干縮開(kāi)裂”的規(guī)定原因之一。（3）荷載性裂縫。在運(yùn)輸車(chē)輛長(zhǎng)時(shí)間重荷載作用下，由于車(chē)輛荷載的反復(fù)作用，裂縫逐漸向上擴(kuò)展至表面，車(chē)輪荷載作用下產(chǎn)生的裂縫反映在頂面，往往產(chǎn)生一定數(shù)量的裂縫。在施工過(guò)程中，由于施工需要以及當(dāng)?shù)亟煌ǖ默F(xiàn)狀，交通封閉不嚴(yán)，致使部分段落基層承受了運(yùn)輸車(chē)輛的荷載作用，從而可能產(chǎn)生了裂縫。（4）基層兩層連續(xù)攤鋪結(jié)束后，進(jìn)行透層油施工，以盡最大可能的封住基層中的水分，達(dá)到在最佳含水量狀態(tài)下進(jìn)行自身養(yǎng)生的目的?；鶎釉谑┕そY(jié)束后，個(gè)別路段透層油灑布不均勻，灑布量不足，導(dǎo)致水分散失，沒(méi)能達(dá)到封水養(yǎng)生的目的，這可能也是產(chǎn)生裂縫的原因之一。（5）施工現(xiàn)場(chǎng)施工工藝控制不嚴(yán)格，兩臺(tái)攤鋪機(jī)搭接處出現(xiàn)條狀離析，導(dǎo)致其他極個(gè)別部位細(xì)集料偏多，易出現(xiàn)收縮裂縫。（6）原材料進(jìn)場(chǎng)及基層配合比設(shè)計(jì)控制不嚴(yán)，未能按照規(guī)范驗(yàn)收每段材料數(shù)量，使實(shí)際施工配合比及灰劑量不符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，也是裂縫產(chǎn)生原因之一。（7）地基土體因固結(jié)差異而引起的不均勻沉降，傳遞到基層就會(huì)形成裂縫。

4 裂縫處理和解決辦法

（1）對(duì)裂縫比較嚴(yán)重的有縱向裂縫部位基層水穩(wěn)給予銑刨。（2）對(duì)其余局部有橫向裂縫的基層采用對(duì)裂縫位置沖刷干凈，采用乳化瀝青進(jìn)行灌縫處理。（3）如遇裂縫寬度超過(guò)2mm的裂縫采用灌純?yōu)r青并鋪設(shè)玻纖格柵，再進(jìn)行下封層施工，特別在進(jìn)行瀝青攤鋪時(shí)施工車(chē)輛不得在上面拐彎和急剎車(chē)。

5 防治措施

（1）針對(duì)水穩(wěn)基層不能長(zhǎng)時(shí)間暴露在外，尤其是夏季這種高溫多雨溫差變化大的不利季節(jié)，一旦水穩(wěn)養(yǎng)護(hù)期滿，應(yīng)立即安排下道工序施工，防止水穩(wěn)基層長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境中，受到溫度疲勞及雨水等不利自然環(huán)境影響而產(chǎn)生的溫縮及干縮裂縫。（2）加強(qiáng)各個(gè)施工道口的交通管制，在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)不許任何車(chē)輛通行，并派專人負(fù)責(zé)；對(duì)全線所有的施工道口進(jìn)行清查，并派有責(zé)任心的人員進(jìn)行統(tǒng)一的管理，全線采用統(tǒng)一的通行證，無(wú)關(guān)車(chē)輛不得進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。（3）加強(qiáng)原材料的進(jìn)廠控制，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，堅(jiān)決不允許不合格石料進(jìn)入拌和場(chǎng)，對(duì)收料人員定人、定崗，那個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題那個(gè)負(fù)責(zé)。（4）增加試驗(yàn)人員和加強(qiáng)試驗(yàn)人員的專業(yè)知識(shí)培訓(xùn)，加大混合料檢測(cè)頻率，對(duì)混合料出廠的各項(xiàng)指標(biāo)定人、定崗檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)混合料質(zhì)量問(wèn)題及時(shí)解決。（5）對(duì)施工的半剛性水穩(wěn)基層加大透層油的灑布用量，試驗(yàn)人員對(duì)每一段落的灑布量和總灑布用量進(jìn)行比對(duì)控制，確保基層表面全部被乳化瀝青所覆蓋。（6）現(xiàn)場(chǎng)攤鋪人員嚴(yán)格按照施工工藝進(jìn)行，清掃、攤鋪、碾壓、養(yǎng)生各道工序嚴(yán)格按規(guī)范及試鋪總結(jié)的要求去做，并落實(shí)崗位責(zé)任制；著重加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)攤鋪碾壓、攤鋪機(jī)搭接離析和局部離析控制。（7）強(qiáng)化全員質(zhì)量意識(shí)，推行全員質(zhì)量責(zé)任制，在各工序、各崗位、各環(huán)節(jié)均定人、定責(zé)，提高全員抓質(zhì)量的自覺(jué)性，同時(shí)做好全員的技術(shù)交底工作。（8）施工時(shí)控制好含水量，嚴(yán)格按照技術(shù)方案碾壓，確保壓實(shí)度符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求；嚴(yán)格驗(yàn)收下承層標(biāo)高、寬度、平整度，嚴(yán)格控制各材料攤鋪寬度、松鋪厚度，以保證材料的均勻性，充分碾壓，確保高程、寬度、平整度、強(qiáng)度均達(dá)到規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)束語(yǔ)

由于路面工程是系統(tǒng)工程，而裂縫的產(chǎn)生對(duì)整個(gè)系統(tǒng)工程體現(xiàn)著諸多危害，主要危害有兩點(diǎn)：一是損傷整個(gè)路面強(qiáng)度；二是后期造成對(duì)瀝青混凝土路面變形導(dǎo)致裂縫或者起拱等其他現(xiàn)象。第一種情況發(fā)生，影響是多方面的；第二種情況發(fā)生影響是顯而易見(jiàn)的：假如沒(méi)有得到處理，外部雨水會(huì)向下不斷滲透，瀝青混凝土和基層裂縫縫隙處充滿水，在外力載荷不斷侵襲下就會(huì)使粘附在碎石表面的瀝青剝離，基層的石料被擠壓出路面，瀝青混凝土路面則有可能結(jié)構(gòu)松散、內(nèi)部碎裂、產(chǎn)生坑洞。通過(guò)對(duì)該道路部分段落水泥穩(wěn)定碎石基層出現(xiàn)裂縫的原因分析得出：氣溫的高低反復(fù)循環(huán)、基層料的“干燥→飽水→干燥→飽水”反復(fù)循環(huán)、車(chē)輛荷載作用、原材料控制不嚴(yán)、施工工藝不規(guī)范、施工作用人員的責(zé)任心不強(qiáng)等均會(huì)對(duì)基層施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。為避免或減少基層裂縫，須從裂縫形成原因出發(fā)，加強(qiáng)各個(gè)方面的質(zhì)量控制，知己知彼，方能百戰(zhàn)不殆。

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