谈路面水稳基层裂缝产的原因与防治

摘要：目前水泥稳定碎石基层在公路工程应用广泛，由于受到施工技术指标或外界环境、温度、气候、荷载的影响易产生裂缝现象，本文在此谈谈产生此现象的因素与防治措施。

关键词：水稳层 裂缝探讨 预防 处治

水泥稳定碎石是路面结构的主要承重层，以其水稳性好、承载力高、刚度大且较经济的特点，已得到广泛应用。但是水泥稳定碎石随着时间的变化，该非均质体系发生变化，混合料的宏观物理性能如强度、抗收缩性和抗疲劳性均发生变化，并会带来一些路面病害，最常见的是路面裂缝，因此如何控制材料质量，提高抗裂性能，成为关注的重点。

1.裂缝种类和产生的原因

1.1干缩性裂缝：干缩性裂缝的情况有两种，一是水泥稳定碎石压实成型到正常养护期（一般为7 d）的干缩；二是养护期满后到施工沥青封层或透层、摊铺沥青混凝土面层这段时间的干缩。

1.2温缩性裂缝：也就是热胀冷缩产生的裂缝。万物都具有热胀冷缩的性质，水泥稳定碎石基层属半刚性体，也不会例外。在水泥路面设计和施工中，设置伸缩缝的做法规范中已有明确的规定，并且在施工和实际中得到广泛的应用，取得了显着的成效。水泥无机结合料内部的不同矿物颗粒组成的固相、液相和气相体，在温差作用中必然会使其产生热胀冷缩的体积变化，从而引起温缩性裂缝。

1.2.1固相矿物不同的胀缩性：碎石原材料矿物组成的热胀冷缩系数为810-6/℃，水泥稳定碎石生成的新胶结矿物主要成分为C-S-H凝胶体，热胀冷缩系数一般为10～2010-6/℃。由于两者组成的固相复合稳定材料的矿物具有不同的热胀冷缩性，在温度变化时其胀缩值是不相同的。

1.2.2液相（水）的热胀缩性：自由水、毛细水、结构水、结晶水存在于混合料内部的孔隙中和胶体中，水的热胀缩系数为7010-6/℃。当温度升高时，可以产生相当大的扩张力使颗粒间距增大而产生膨胀。

1.2.3气相的热胀缩性：混合料毛细孔、内部孔隙充盈着气体。夏天时水稳层内部结构气体体积受热充分膨胀，结构内的颗粒相应充满扩张力。冬季时，原膨胀的气体体积收缩，颗粒内的结构应力减小，产生收缩力，体积变小。当扩张力超过临界值时，水稳层就会产生起拱；当收缩力超过结构拉应力时，便产生横向裂缝。

1.3荷载性裂缝：荷载性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，车轮荷载作用下产生的裂缝反映在面层，往往不是单独的、稀疏的或较有规则的裂缝，而是稠密的，有时是相互联系的。

2.预防裂缝产生应重点注意以下几个方面

2.1严格控制级配和压实度：作为水泥稳定基层用的碎石要求不是很高，规范中只有4个指标：相对密度、压碎值、有机质含量、硫酸盐含量，因此很多岩矿都可作为基层碎石的料矿。但选料上应尽量使用一个岩矿做粗集料的料场，这样既能保证生产配合比与理论配合比吻合较好，也能保证最大干密度不至于经常变化，有利于压实度的现场控制。事实证明，水泥稳定碎石基层级配和压实度的好坏，不但影响水泥稳定基层的干缩性，而且还影响到水泥稳定基层的耐冻性。所以，控制好级配和压实度可预防裂缝的产生。

2.2严格控制混合料中小于0.075以下的颗粒（矿粉、粘土）含量：小于0.075以下的颗粒含量增加时，不但增加了水泥的用量，而且基层表面还容易起皮（起砂），严重影响水稳层的质量。同时，当细集料增加时，混合料的温缩系数随温度降低的变化幅度越来越大。温度越低，细粒料对温缩的影响也越大。因此，规范中水稳层的颗粒组成范围规定：集料中0.5mm以下细粒土有塑性指数时，小于0.075以下的颗粒含量不应超过5%，细粒土无塑性指数时，小于0.075以下的颗粒含量不应超过7%。

2.3严格控制水泥用量和碾压时的最佳含水量：一般的水泥稳定碎石基层，其设计强度通常为3～5Mpa。设计强度越高，所需水泥用量越大。基层刚性越大，越易产生干缩性裂缝，缝宽也越大，所以规范规定水泥剂量≦6%。

2.3.1水泥稳定碎石基层干缩应变随混合料的含水量增加而增大。施工碾压时含水量越大，结构层越易产生干缩性裂缝。即使铺筑了沥青面层，在旱季或冬季也可能产生干燥裂缝。因此在施工时，应根据天气情况适当增加或减少拌和用水量。例如，在夏天施工气温较高，即使在同一天施工，混合料的拌和用水量也应早、中、晚各不相同，并且，还要根据运距远近、运输车辆配置情况不断的调整，确保碾压时混合料含水量在最佳含水量范围内。

2.3.2摊铺完成后，要及时用尼龙布、麻袋布覆盖进行洒水养护，防止基层因混合料内部发生水化作用和水分的过分蒸发引起表面的干缩性裂缝现象。如果在冬天施工温度较低，则可以用一层塑料薄膜再加上二层土工布覆盖保温，不一定需要洒水养护。

3. 裂缝的修复技术

3.1密封胶封缝技术

水稳层出现裂缝，需要进行及时的封填处理，有效阻止水分的渗入，防止病害的进一步扩展和蔓延。密封胶封缝技术是一种比较成功的途径，当密封胶加热到180℃以后，粘度变得很低，灌入裂缝后，很快就渗透到裂缝两侧的混合料中并融合到一起，当密封胶冷却后，在常温和低温时均有着较高的弹性，可随着裂缝的胀缩而发生弹性变形，始终保持其密封作用，这样就长期、有效地封闭了水稳层的裂缝。在灌缝之前，首先要用切缝机对裂缝进行切缝处理，当裂缝宽度超过3mm，都应该进行切缝。

3．2填灌沥青胶、铺设土工布技术

基层顶面出现裂缝后，首先应将较大的裂缝进行切缝处理，填灌沥青胶，对较小的裂纹，直接铺上土工布。这种土工布多为深色或灰色，具有抗老化、耐高温、强度高、单面烧毛等特点。施工时横向搭接宽度为10cm，纵向搭接为5cm。施工前应在基层顶上先洒布粘层油，用量约0.7～1.1kg/㎡，再铺土工布，并进行碾压，注意施工车辆不得在土工布表面转弯。最后再洒布一次粘层油，用量约为0.5～0.6kg/㎡，尔后方可摊铺沥青混凝土面层。用这种方法处理基层反射裂缝是目前较为有效的解决方法。◆

参考文献：

[1]周诚喜，水泥稳定碎石基层抗裂机理的微观分析[J]，上海公路，2005.2

作者简介：宋大伟（1982.9），男，新疆塔城市人，助理工程师，主要从事公路施工管理及试验检测工作。