水泥稳定碎石基层裂缝成因及防治

李军等

摘要：水泥稳定碎石基层由水、粗细集料和水泥根据配比要求配制的路面结构层承重结构，是直接位于沥青面层或水泥混凝土面板下，它具有强度高、抗水损效果好等优点，基层可以是一层或两层。但如果控制不力，极易产生早期裂缝。本文从裂缝的危害、成因及防治等几方面，对水泥稳定矿石基层的裂缝问题加以论述。

关键词：水泥稳定碎石 基层裂缝 成因 防治

在道路基层中引入了水泥稳定碎石基层，以提升道路建设质量，在工程应用中效果明显。但是，水泥稳定碎石基层还是会开裂，不仅破坏道路质量，也会大大缩减其使用寿命。因此，施工单位应认真分析裂缝成因，提前制定预防措施，以确保水泥稳定碎石基层的施工质量。

1 裂缝的危害

道路投入运营后，底基层如果有裂缝，裂缝会逐渐反射到路面，使路面的防水性降低，雨水侵入后会对路面性能和耐久性产生不利的影响：①雨水如果进入路基土中就会损坏路基的强度，在行车的反复荷载作用下产生汲浆，将基层下面的路基掏空，从而造成路面的损坏。②发展后会形成反射裂缝，使沥青混凝土路面相应出现有规则的横向裂缝或者起拱，降低基层的整体强度，造成路面的整体性能降低，一个整体的基层面层由于出现了横向或者纵向及其他结构的裂缝，而被分裂成若干个小块，在车辆的荷载下，对路基的压力也会不均衡，容易造成路面板体形变。③沥青面层沿裂缝的损坏，在车辆、水分、霜冻等因素的综合作用下，沥青面层会沿裂缝附近产生骨料和沥青的剥落，会形成坑槽现象。

2 水泥稳定碎石基层裂缝成因

水泥稳定碎石基层裂缝的成因可以从多个角度分析，以下是其中的几个方面。

2.1 施工材料的影响 ①水泥的品种及剂量影响。水泥是水泥稳定碎石基层施工中必不可少的原材料。基层是否会产生收缩裂缝及其收缩程度直接取决于水泥材料的添加量及其质量的优劣。不同型号的水泥材料，其施工效果各有千秋。笔者认为，在众多水泥材料中，硅酸盐水泥的稳定性要优于铝酸盐水泥。在道路施工中，适当加大水泥添加量有助于提高水稳集料强度，但是如果水泥剂量超限，会导致水泥集料出现裂缝或产生大的收缩，工程成本也随之加大。另外，将由不同厂家生产的、不同批次或标号的水泥混用，会提高裂缝发生的概率。②集料选用的影响。在混合料中掺入细粉料多、级配差的集料，很容易导致水稳碎石基层开裂。集料级配不合理，粗、细集料过于集中，会破坏水稳碎石基层强度的均匀性，弯沉值的变异系数与水稳碎石基层悬空系数都增大。有的区域细集料过于集中，致使结构强度降低，干缩系数大，在粗集料集中的区域，结构强度高，在内部应力与外力负荷的双重作用下，水稳碎石基层强度低的断面处开始产生裂缝。

2.2 施工因素的影响 ①混合料的搅拌。搅拌混合料的工序是整个道路施工中的重要环节。若搅拌后混合料的均匀度不达标，或搅拌不充分，就会出现粗细集料过度集中，或某些区域水泥含量过高而导致基层开裂。②混合料的运输及摊铺。混合料经充分拌和后要及时运抵施工现场，以免搁置时间过长而影响其使用性能。如果搅拌站与施工现场之间的运距较长，途中未采取保水措施，致使混合料的水分快速散失；或摊铺路段较长使混合料中的水分过快蒸发，都会导致水稳碎石基层表面因水分散失而开裂。③含水量大小的控制。水稳碎石基层初期产生收缩裂缝受含水量的大小影响。含水量不宜过大，否则会影响路面平整度，使路面出现车辙，进而引发基层裂缝。含水量过高也破坏碾压效果。碾压后路面产生的干缩裂缝程度会随着含水量的增多而越发严重。④养生的影响。结束水稳碎石基层施工后及时养护，养护时间根据施工规范和基层成型情况而定，确保水泥充分水化，提高基层水稳强度，谨防十分过快蒸发而引发干缩裂缝。混合料失水率直接决定裂缝的多少。养护时间把握不准，或养护流程不符合工程特点和养护规范，就容易造成混合料中水分快速蒸发，使水泥无法充分发生水化反应而出现干缩裂缝。

3 裂缝防治

3.1 原材料控制 ①水泥：在水泥稳定碎石基层施工阶段，基于运料、摊铺、碾压等工序的时间要求，施工中必须将水泥终凝时间控制在6～10小时以内。在春秋季开展道路施工，由于外界气温低，水分不会快速蒸发，终凝时间可缩短至6小时；夏季气温高，表面层摊铺后会迅速凝结硬化，水泥终凝时间不宜少于10小时。宜采用标号32.5R的普通硅酸盐水泥施工。水泥剂量一定要经过试配并结合现场调试合适之后确定；剂量控制范围大致为5%。如果水泥掺加量不足，基层强度不达标，过量添加会增大混合料的收缩系数，使裂缝程度更加严重。②石料：水泥稳定碎石基层的强度、平整度和裂缝的产生直接受石料的粗细影响。如果粒料偏稀，基层强度很难达到设计要求。而且石粉含量超出设计值，加大了水泥稳定碎石的收缩系数，致使裂缝程度加深。水泥稳定碎石的粒料越粗，基层稳定性越好，基层强度越高，其抵御干缩裂缝和温缩裂缝的能力越强。但采用太过粗糙的粒料会降低粒料之间的粘结力，加之行车荷载的作用，极易使表面层跑散，破坏基层的平整度。

3.2 施工控制 ①压实度。混合料压实度的控制是影响水泥稳定基层强度的一个关键性因素。虽然面层将采取钢筋加固补强措施，但也要重视基层压实度的控制。为确保压实度满足设计要求，检查井附近混合料的摊铺厚度应略薄于普通路段，再使用小型机具反复夯实，水泥含量大致增加1%。再配合路面井圈加固，以延长井圈四周的路面的服务年限。由于基层原料来源的生产企业机械化程度不高，整个生产过程规模效应不明显，石料加工质量时好时坏，骨料粒径、粗细不均。由此可推断，水泥稳定碎石混合料的最大干密度是变化的。在压实试验阶段，如果干密度指标相同，则基层压实度往往过高或过低，对基层稳定性极为不利。所以，通过灌砂法检验路基压实度时，首先要对集料进行筛分，确定粗骨料含量，继而采取与其相应的密度标准。②水量。含水量的控制影响到压实度的保证和裂缝的产生。水泥稳定碎石是水泥与集料的水化凝结硬化的产物。在运输途中或碾压时混合料中水分会大量蒸发，夏季施工水分散失更加严重，因此实际施工中应适当增加掺水量（通常比最佳含水量大1%），但不宜过大。如果含水量超出设计要求，碾压阶段混合料会粘附在碾轮上，使表面起拱，而且基层成型后水分大量散失往往会引发更多裂缝；含水量过少时，基层表层松散，碾压容易起皮，难以压实。所以在道路施工中必须严格控制含水量。③施工接头。在水泥稳定碎石基层施工中，很难避免基层留有接头问题。但通常该部位的应力比较集中，基层结构受温缩应力和行车荷载的多重影响而开裂，致使沥青路面出现反射裂缝。

3.3 养护控制 水泥稳定碎石基层碾压成型后随即进行洒水养护。保证基层不直接暴露在外，养护的方法可以采用草袋、麻袋或塑料薄膜覆盖。冬期施工气温低，应该做好保温措施。当外界气温低于零度时，混合料中的水分会结冰，导致体积膨胀，基层结构也变得松散，结构强度无法满足设计要求。

3.4 外力影响 当行车荷载超出基层强度承受能力，就容易造成路面破损。水泥稳定基层属半刚性路面结构，强度范围是2.5～3Mpa，铺筑面层前不允许重型车辆通行，否则会破坏基层结构，使基层开裂。这就要求路政管理部門对车辆通行严加管理，设计人员必须定期调研路面同车情况，在设计阶段兼顾车辆超载对路基结构的影响，严防反射裂缝产生。

3.5 管理维护及施工协调控制 由于各种工程管线相继进场施工，道路的施工作业面将被占用。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。特别是第一层成型后，一旦现场管理维护不及时，各种工程管线和构件集中堆放在基层上，基层将受到极大的破坏。这时应严禁堆放重物，不允许车辆上行。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。各种工程管线施工时，应与道路施工协调配合。尤其开挖管线沟槽时，严禁将周围水泥稳定碎石基层下部基础掏空。为保证水泥稳定碎石结构不继续失水，减少干缩裂缝产生，基层施工完毕后，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。

4 结束语

水泥稳定碎石基层裂缝产生裂缝的原因十分复杂和多变，对于裂缝的预控措施也相应地有好多方面同时也有相关的解决办法，施工过程中对水稳施工中的各个环节进行仔细的分析比较，就会找到防止水稳基层裂缝产生的措施，将各类裂缝最大程度地消灭在萌芽状态，为后续的沥青面层施工及工程交付使用提供最可靠的安全保障，以保证最终工程整体的施工质量，公路交付使用后能够安全地运营。

参考文献：

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[2]李灿.浅谈水泥稳定碎石基层裂缝成因及预防措施[J].公路与管理，2011.

[3]王方.减少水泥稳定碎石收缩裂缝的措施[J].山西建筑，2011.