浅谈基层施工裂缝成因及预防

陈 亮

(黑龙江省交通科学研究所)

浅谈基层施工裂缝成因及预防

陈 亮

(黑龙江省交通科学研究所)

对高等级公路半刚性基层施工缩缝形成的原因进行了分析，提出了预防措施。

水稳碎石基层;施工缩缝;预防

随着日益增加的交通量和重载交通的增多，从公路路面结构上，传统的粒料基层已不能适应重载交通的需求，而采用以水泥、石灰等半刚性基层路面结构逐渐增多。对高等级公路半刚性基层施工缩缝形成的预防也就成了施工质量控制的关键。

1 水泥稳定碎石基层裂缝产生的原因分析

(1)干缩性裂缝:干缩性裂缝的情况分为二种，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。其机理基本上是一样的，只是其损害的程度有所不同。

水泥稳定碎石压实成型到正常养护期(一般为7 d)期间，由于混合料本身拌和、养护时用水，水分蒸发以及混合料内部水化作用而发生的毛细管作用、分子间吸附作用力和碳化收缩作用等，引起基层混合料体积在一定程度趋于减小而收缩，出现拉裂的现象。如果这段时间天气正常，气温没有太大变化，混合料(基层)从最佳含水量到较干燥的干缩过程可称之为“一次性的干缩”，其产生的裂缝是有限的。

从基层养护期满后到施工沥青封层或透层、摊铺沥青混凝土面层之间，如果这段时间间隔较长，自然天气从睛到雨，从雨到晴，风吹日晒雨淋，基层料从“较干燥→饱水状态→较干燥→饱水状态”反复循环作用，水分反复的“蒸发、饱和、蒸发、饱和”，N次重复干缩过程，必然会使基层出现较严重的拉裂现象，积少成多，在薄弱地方就表现为裂缝，这种破坏在多雨的南方夏天特别明显。这就是JTJ034－2000《公路路面基层施工技术规范》制定3.6.9“养生期结束后，如其上为沥青面层，应先清扫基层，立即喷洒透层或粘层沥青”、“在清扫干净的基层上，也可先做下封层，以防止基层干缩开裂”的规定原因之一。

(2)温缩性裂缝:也就是热胀冷缩产生的裂缝。水泥稳定砂砾+碎石基层属半刚性体，具有热胀冷缩的性质。因为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。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。温缩裂缝多数是横向分布。

2 水稳碎石基层裂缝的预防

(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是不很高，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。高速公路基层碎石用量是很大的，而一般外购的一个岩矿场的产量却很小，于是很多施工单位就同时使用几个矿场进料，并且由于储料场地不足而又混堆进行储料(尽管分了不同档级)。这就产生两个很严重的问题:一是由于不同矿源筛网不同造成同一档料内各粒料数量不同，几档材料混合后，生产配合比经常变化，极易超出上限或下限。二是各矿场碎石的视密度不同，在确定最大干密度带来很大的困难——无法在几种混合矿料中得到一个最具代表性的最大干密度，最终导致现场无法进行正常压实度检测和控制(压实度经常超100%或小于极值)。

(2)严格控制混合料中小于0.075 mm以下的颗粒(矿粉、粘土)含量:小于0.075 mm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。规范中水泥稳定土的颗粒组成范围规定:集料中0.5 mm以下细粒土有塑性指数时，小于0.075 mm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 mm以下的颗粒含量不应超过7%。

(3)严格控制水泥用量和碾压时的最佳含水量:设计强度愈高，所需水泥用量越大。基层刚性越大，越易产生干缩性裂缝，缝宽也增大。

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。

(4)摊铺完成后，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。因为强度未形成的混合料中的自由水在气温0℃以下时结冰，体积膨胀，使基层结构变得松散，达不到设计强度要求。

(5)选择有利的季节或时间进行水稳基层的施工:水稳基层施工最好选择在年平均气温时期施工。由于此时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。

(6)水泥稳定基层是半刚性路面结构，过早通过超重车辆会使水稳基层的结构强度受到破坏，产生不规则的细小裂缝。车辆超载是造成基层施工缩缝的主要原因，施工单位及相关负责人要加重、加大对超载、超重车辆的监管力度。尤其是施工单位备料车辆在超载的情况下反复碾压导致了基层施工缩缝的产生。

U416.214

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1008－3383(2011)12－0029－01

2011－10－17