水稳碎石基层裂缝成因及防治

王 斌

（江苏省如东县交通工程有限责任公司）

水稳碎石基层裂缝成因及防治

王 斌

（江苏省如东县交通工程有限责任公司）

水泥稳定碎石基层是目前我国首选的道路基层结构，然而水泥稳定碎石在温度、湿度变化的作用下容易产生收缩，导致基层裂缝，严重影响路面的使用性能。本文分析了水稳碎石基层裂缝成因，并探讨了裂缝的防治措施。

水稳碎石基层；裂缝；温缩；干缩

一、水稳碎石基层裂缝成因

水泥稳定碎石裂缝是水泥稳定碎石基层混合料水泥固化以及水分散发后在表面产生的细微开裂，然后向深部与横向扩展，最贯通整个基层。裂缝的宽度约为1cm～3cm，严重可达4cm～5cm，裂缝的产生一定程度导致上破坏基层的板的整体受力状态，如果裂缝进一步发展会产生发生反射裂缝，造成路面面层也相应产生裂缝或者断板情况的出现。

（一）温缩性裂缝

温缩性裂缝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。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。

固相矿物不同的胀缩性：碎石原材料矿物（主要为SiO2、AI2O3）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。

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。

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。

（二）干缩裂缝

水泥与各种粗细集料经水拌和，碾压后，由于蒸发和混合料内部发生水化作用，混合料的水分会不断减少。由于水的减少而发生毛细管作用、吸附作用、分子间作用、材料矿物晶体或凝胶体间层间水的作用和碳化作用等会引起半刚性材料产生体积收缩。由于水分的散失而产生的干缩裂缝,发生在铺筑沥青面层之前或之后，主要是横向裂缝,也有少数是纵向裂缝。水泥稳定碎石基层收缩裂缝成因较多，下面从施工角度进行分析：（1）颗粒级配不理想，或者级配尽管在级配曲线要求范围之内，但细料较多，容易产生干缩裂缝。水泥用量过大，造成基层刚度过大，容易产生收缩裂缝。当混合料中含水量过大时，由于水分蒸发，未硬化胶体体积缩小致使路面产生干缩裂缝。（2）压实不充分,使基层不够密实,空隙率大,抵抗干缩温缩拉应力的能力也会大大降低。（3）碾压时混合料中含水量偏大,碾压后残留的水分过多,或混合料的含水量不一致,忽干忽湿,造成不同地段或上下层之间干缩温缩性不同,在外界条件影响下,易产生裂缝。（4）养生期满后,没有立即洒透层油保护,使水稳基层长期暴露在外,外界温度的变化、降雨、交通荷载均会影响基层的性能.

二、水稳碎石基层裂缝预防

（一）原材料控制

重视原材料的选用以保证有良好的级配，在满足设计强度的前提下，降低水泥剂量。

不同品种的水泥干缩性不同，普通硅酸盐水泥干缩性很小，火山灰质硅酸水泥次之，矿渣水泥较大。因此，选用合适的水泥在一定程度上能减少干缩裂缝。

控制细集料量，细集料＜0.075mm颗粒的含量尽量小于5%～7%。

控制含水量，要严格按水泥稳定碎石配合比设计控制含水量，使其与最佳含水量接近，减少用水量不当而人为造成裂缝。在混合料中加入膨胀剂。混合料中加入膨胀剂可以减少水泥稳定基层的干缩裂缝，同样在水泥稳定粒料中使用减水剂，减少混合料的含水量，也可以达到减少干缩裂缝的目的。

添加粉煤灰。在水泥稳定碎石混合料中添加粉煤灰（占集料重量的10%～20%），可以延缓混合料凝结，增加混合料的抗冻能力和改善混合料的形变性能。

（二）摊铺

混合料在正式摊铺前,首先要设置好高程控制标桩,并通过典型施工,测定混合料的摊铺系数以及含水量的大小,以指导后期施工。在正式摊铺施工中要保证足够的松铺厚度,避免碾压成型后因压实厚度不够而在上面补层,后补层与下层结合比较困难,容易形成上下两层皮,从而影响结构的整体性。同时,在摊铺整平过程中应设专人及时铲除粗集料和粗集料,补以新拌的均匀混料或补撒拌和均匀的细混合料,并与粗集料拌和均匀。混合料应在水泥的终凝时间内,尽可能早地完成拌和、运输、摊铺、碾压等。超过水泥终凝时间的混合料不得使用。

（三）压实

压实是保证工程质量的重要手段之一。当含水量等于或略大于最佳含水量时就可以开始进行碾压,碾压按照先轻后重、先边后中、由内到外的原则进行。压路机的碾压速度不宜过快,一般为115～214km/h。任何压路机不得在已完成的或正在碾压的路段上“调头”或急刹车,以避免破坏基层表面。在炎热干燥的气候条件下,水泥稳定碎石表层水分蒸发很快,为保持碾压过程中混合料表面潮湿,可补洒少量的水。碾压过程中,如发生“弹簧”、松散起皮等现象,应及时翻开换以新的水稳碎石混合料,使其达到质量要求。

水泥稳定碎石混合料是比较松散的材料,即使在最佳含水量的情况下,材料颗粒间缺少粘结力,在压实过程中会出现材料被推移的问题,所以驱动轮的位置是很重要的,最好是选用全轮驱动的钢轮压路机。

（四）切割

可以采取对水稳基层表面进行缩缝切割的办法，以消除温缩和干缩裂缝的形成。方法是用切割机沿道路纵向每隔5m切割一道缩缝，缝宽3mm，缝深5mm～8mm，然后在缝内灌以乳化沥青，采取这种办法的机理是，人工提前消除基层所产生的收缩应力，从而使基层的收缩应力提前释放。

（五）养生

混凝土碾压成型后应及时养生，保持碾压成型混合料表面的湿润；养护结束后应及时铺筑下封层；加强基层的养护，使基层的养护期不少于7d，在养护期内，一定要保证水稳基层表面始终处于湿润状态，切忌或干或湿，从而避免干缩裂缝的产生。

三、水稳碎石基层裂缝的治理

对于基层裂缝，若是纵缝，应调查产生的原因，有可能是路床、下一层、混合料配比、施工工艺等发生问题，要根据具体情况进行处理。如是上基层出现的裂缝，在喷洒透层沥青与封层沥青前，首先要把基层表面清扫干净，查清裂缝的位置、长度、缝宽等情况，作上标记。纵横缝按下列要求处理：（1）对裂缝宽度较大，且顺路线方向连续间距小于5m的基层应挖除返工；（2）对顺路线方向连续间距大于5m的裂缝采用1.5m宽，16mm×16mm玻璃纤维网覆盖，玻璃网张拉后用直径6mm长8cm～10cm的铆钉固定，铆钉间距15～30cm，处理好了，经监理工程师签证后方可做封层。或者采用1.5m宽耐高温土工布，先洒0.8～1.2kg/m2热沥青，再粘贴覆盖。基层一旦收缩开裂，必须采用上述方法处理，否则，在下面层、中面层沥青路面施工时很快会反射到面层，再次处置将损失更大，因此务必处理及时、彻底。

横缝一般情况可以处理，也可不处理，根据业主和监理的要求定。如果要处理时待透封层施工后，面层施工前，用耐高温土工格栅或防裂贴处理。

结束语

采用水泥稳定碎石基层符合我国的半刚性路面“强基薄面”的结构特点，并且应用范围广泛。水泥稳定碎石基层裂缝影响路面美观、消弱整体稳定性和平整度，并且由于水分的渗透，降低基层与土基的承载力，从而加剧路面破坏，缩短使用寿命。因此要采取措施做好裂缝的防治工作。总之要彻底消除半刚性基层裂缝可能相当困难，但从基层材料施工工艺方面多下工夫一定能够实现。

[1]齐洪宇,袁亮.探讨水稳碎石基层裂缝成因及防治[J].黑龙江科技信息,2012年4期.

[2]王海涛,吴宇,刘义春.某二级公路水稳碎石基层裂缝成因及防治措施浅析[J].路基工程,2012年2期.

TU75

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1007-6344（2015）04-0145-01