水泥稳定碎石基层产生裂缝的防治

司喜军　魏志峰

摘 要：本文通过分析寻找水泥稳定粒料基层产生裂缝类的原因，阐述了其防治办法，并用事例说明在实际施工中怎样及早预防此类路面病害的产生并提出了相应的措施。

关键词：水稳基层；裂缝；防治

进入二十一世纪以来，新郑市在公路建设当中，普遍采用了水泥稳定粒料作为基层，水泥稳定粒料强度高，稳定性好，使用寿命长，很好地改善了公路使用功能，但是，个别项目的个别标段，由于施工单位的水泥稳定粒料基层施工经验不足，片面追求基层强度，致使有的路面出现了大面积裂缝，继而出现冒白浆现象，甚至出现了坑槽，严重地影响了公路的使用功能。新郑市S102改善工程通车一年后，就发现类似问题。作者根据调查结果，查阅相关资料，将产生裂缝类的原因及如果有效防治进行分析。

1 工程概况

新郑市S102公路是郑州的通往东南一条放射性二级公路，在新郑境内全长28.362公里，日通行量14862。2002年对该路进行了改善，2003年竣工，路面面层采用5+4沥青混凝土，基层采用二层18cm厚水泥稳定碎石。

2 理论分析

水泥稳定碎石基层产生的裂缝反射到路面，引起渗水、冒白浆，出现坑槽等病害。从理论上分析：水泥稳定碎石基层产生裂缝的主要原因有五条：

2.1 干缩裂缝

水泥稳定碎石在干燥空气中硬化时，随着水分的减少，体积将收缩变形，每隔一段距离产生均匀的干缩裂缝。水泥稳定碎石产生干缩裂缝的原因与其水泥、水和碎石集料都有很大的关系。主要是由于混合料在凝结硬化过程中，水泥与水起水化反应，消耗大量的水分。水泥含量越高，则消耗的水分越多。

2.2 温缩裂缝

水泥稳定碎石由于混合料中有5%左右的水泥，所以具有热胀冷缩的性质，在混合料硬化初期，水泥水化放出较多的热量，但散热较慢，因此其内部温度较高，使内部体积膨胀。而外部如遇气温急剧降低则冷却收缩，内胀外缩相互制约，产生较大的应力。一旦应力超过其极限抗弯拉强度，将产生温缩裂缝。

2.3 网状裂缝

网状裂缝也叫“龟裂”，它是由于局部弯沉太大，在外力作用下产生结构性破坏的裂缝，它是一种破坏性较大的裂缝，如遇下雨，则渗水，在外力作用下引起翻浆。初期时仅为网状细裂纹，随着时间的推移，裂纹处基层内部的水分继续蒸发，裂纹逐渐发展成为发散形裂缝。

2.4 纵缝

如果水泥稳定碎石基层在施工早期产生纵缝，一定是施工控制方面引起的。其原因应归结为局部土基压实度或基层压实度没有达到规范要求。但基层7d养护期满后，如果管理维护不到位，也会产生纵缝。

2.5 路基不均匀沉降产生裂缝

如果水泥稳定碎石基层产生纵向裂缝，多是由于局部土基及底基层压实度达不到规范要求引起，在重车的作用下产生的反射裂缝，有时显弧状分布，且表面形成一定的高度差。

3 本项目水泥稳定粒料基层产生的裂缝的主要原因分析

通过对S102公路在K22+300——K23+200现场损坏的调查检测，发现引起水泥稳定粒料基层产生路面裂缝的原因：

3.1 外力影响较大

经过调查发现，在这一路段超限车辆多（40-180吨车），都行驶在右侧，对裂缝的边缘部位造成“啃边”（即剪切破坏），剪切破坏越来越多使裂缝处一小块一小块的断开，造成网状裂缝。

3.2 基层级配不合理

3.2.1 在施工中不重视级配设计，使用的级配不合理。级配不合理，水泥稳定粒料强度偏低、偏差系数大、强度不合格。在实际检测中发现，凡是裂缝最严重的地方，混合料中几乎没有2cm以上的碎石，碎石最大粒径偏小。

3.2.2 在施工过程中，为满足强度的需要，不能只用增大水泥剂量的方法来提高强度（水泥剂量不得超过6%），水泥用量过大，造成无侧限7天抗压强度过高（6Mpa以上），强度过高，刚性就大，基层材料与底基层材料的模量比就会增加从而增大基层底面由行车荷载引起的拉应力或拉应变，容易使基层在行车荷载下产生开裂。另一方面，水泥稳定基层材料的强度高，基层内出现的收缩裂缝的间距就大，裂缝的宽度也大，宽度大的裂缝是荷载能力差，容易促使沥青面层开裂产生裂缝。

3.3 温度裂缝

主要是温度疲劳裂缝，这种裂缝主要发生在太阳照射强烈、日温度大的季节。新郑市S102改善工程基层施工时气温高达40℃（6月下旬），白天温度与夜间温度之差很大。这种情况容易在沥青面层产生较大的应力，这种温度应力日复一日地反复作用，使其产生疲劳开裂。还有夏季施工中含水量不易控制，往往偏高，易干缩，产生干缩裂缝。

4 水泥稳定粒料基层产生裂缝的措施

4.1 原材料控制

水泥：为保证水泥稳定碎石基层施工时有足够的时间运输、摊铺和压实，应对水泥的终凝时间有限制，一般需要5～6h。夏季施工时，气温较高，表面层的凝结硬化速度较快，水泥终凝时间应尽可能达到6h；春秋季施工时水分蒸发较慢，终凝时间可缩短至5h。水泥标号不能太高，最好不要超过32.5R，采用普通硅酸盐水泥。剂量控制范围为5% 左右。因为水泥剂量太低，强度难以满足要求；而剂量过高时，混合料的收缩系数增大，裂缝增加。故水泥剂量一定要经过试配并结合现场调试合适之后确定；石料：石料的粗细直接影响水泥稳定碎石基层的强度、平整度和裂缝的产生。水泥稳定碎石的粒料越粗，强度越高，稳定性越好，预防温缩、干缩裂缝的能力越强。

4.2 施工控制

压实度：水泥稳定碎石混合料压实度的控制是保证强度达到标准要求的重要手段之一。控制好水量：水泥稳定碎石是水泥与集料的水化凝结硬化的产物。含水量的控制影响到压实度的保证和裂缝的产生。考虑到混合料在运输、碾压过程中还有水分散失，尤其夏季施工时水分蒸发快，施工过程中对水的含量应控制在比最佳含水量大1% 左右。含水量过小时，基层表层松散，碾压容易起皮，难以压实；含水量过大碾压时粘轮，表面起拱，而且基层成型后水分散失愈多，形成的裂缝愈多。所以含水量要控制适宜；施工接头：基层在施工过程中留有接头是难以避免的。但接头处往往是应力的集中区，在温度应力、基层收缩应力和交通荷载的反复作用下，容易诱发为裂缝，从而导致沥青面层产生反射裂缝。

4.3 养护控制

水泥稳定碎石基层碾压成型后应及时覆盖洒水养护。由于水分参与了水泥的水化反应，水分的散失将影响其正常的反应，从而影响凝结硬化后形成的强度，特别是夏季施工，气温较高，基层表面的水分蒸发更快，极易产生均匀的裂纹。养护的方法可以采用草袋、麻袋或塑料薄膜覆盖，保证基层不直接暴露在外。冬季施工时，要及时采取防冻措施。

4.4 外力影响

车辆超限是造成沥青路面损坏的主要原因，要加大对超限车辆的监管力度。而在进行路面结构设计时，要充分考虑到超载车辆的影响，避免出现反射裂缝。

4.5 管理维护及施工协调控制

基层摊铺碾压成型到喷洒透层油铺筑沥青面层的这段时间的管理维护工作非常重要。第一层成型后，一旦现场管理维护不及时，重车通行，基层将受到极大的破坏。第二层7d 养护期满后方可开放交通，但仅允许部分施工车辆放行。基层施工完毕后，为保证水泥稳定碎石结构不继续失水，减少干缩裂缝产生，最好在一星期后即喷洒透油层或进行下封层施工，尽早铺筑沥青面层。

5 结束语

水泥稳定粒料基层的裂缝是一种常见病害，只要从设计、选材、施工、维护等方面加以控制，裂缝问题是可以克服并解决的。

参考文献

[1]《钢筋混凝土建筑结构设计与施工规程JGJ3－91》，中国建筑工业出版社，1991.

[2]王铁梦，工程结构裂缝控制[M].中国建工出版社，1997.8.