浅谈水泥稳定碎石基层施工控制及裂缝预防

胡军

【摘 要】水泥稳定碎石基层具有成型快、强度高、水稳定性好、抗疲劳能力强等优点，为目前许多高等级公路基层所采用，其施工工艺逐步走向成熟。但是在水稳基层的养护期，甚至后期路面交工验收后仍会出现纵、横向裂缝，造成路面病害。本文从原材料选择、混合料组成设计、施工工艺等角度分析水稳基层的质量控制要点，并对如何预防裂缝的产生进行阐述。

【关键词】水泥稳定碎石；基层；施工控制；裂缝；预防

水泥稳定碎石作为高等级路面基层和底基层应用较为广泛，为了减少水稳基层干缩和温缩裂缝，克服路面水损害，必须对水泥稳定碎石基层从以下几个方面进行控制。

1 水泥稳定碎石基层的特性

1）强度高：在基层混合料水泥剂量下不超过6%的情况下，强度能达到6MPa以上。

2）水稳定性好：这种结构一旦水化成型，便不怕水长期侵蚀。它具有水泥砼的一些性质。

3）易操作：基层混合料易产生，拌和容易。水泥剂量、含水量在级配一定的情况下，易控制，根据监测情况随时可以调整。

4）抗疲劳能力强：因为强度高，比其他结构更稳定、持久。

5）远期成本低：使用寿命长，相应减少了建设成本。

2 原材料

2.1 水泥

水泥稳定碎石混合料宜采用强度等级不低于32.5级的水泥，3d胶砂强度应大于8MPa。受潮、变质的水泥不得使用，水泥各龄期强度、安定性等应符合规定；水泥初凝时间应大于3h，终凝时间不小于6h。避免因水泥标号过低使得用量偏多而产生较多的反射裂缝。

2.2 碎石

1）碎石的最大粒径不超过31.5mm，宜按粒径9.5～31.5、4.75～9.5、2.36～4.75和0～2.36mm 4种规格备料。采用4种规格备料，尤其是将0～2.36mm集料区分开，对合成级配0.075mm筛孔通过率的控制具有重要作用。

2）碎石压碎值应不大于28%，粗集料针片状含量（1：5）应不大于18%，碎石中小于0.6mm的颗粒必须做液限和塑性指数试验，要求液限小于28%，塑性指数小于9。

3 混合料组成设计

1）取工地实际使用的集料，分别进行水洗筛分，按颗粒组成进行计算，确定各种集料的组成比例。为保证配制出的混合料具有较好的抗裂性能以及施工时减少离析的产生，建议配合比设计时级配曲线按正“S”形调整。4.75mm以上筛孔通过率宜处于级配范围中值与上限之间，2.36mm以下筛孔通过率处于级配范围中值与下限之间，0.075mm筛孔通过率宜不超过3%，2.36mm筛孔通过率宜不低于20%，4.75mm筛孔通过率宜不低于32%。

2）为减少基层裂缝，必须做到三个限制：在满足设计强度的基础上限制水泥用量；在减少含泥量的同时，限制细集料、粉粒用量；根据施工时气候条件限制含水量。具体要求泥剂量宜不大于4.5%（建议用高强度水泥，可减少水泥用量）。集料级配中0.075mm以下颗粒含量不大于3%，含水量宜不超过最佳含水量的1%。

3）水泥稳定碎石7d浸水无侧限抗压强度代表值应满足基层3.5～4.0MPa，底基层为2.5～3.0MPa，这样既保证足够的强度，也避免因强度过高产生较多反射裂缝。基层与底基层强度差异小，有利于减少接触界面上的剪应力。

4 混合料的拌和

在水泥稳定碎石混合料拌和过程中，均匀性是影响水泥稳定碎石结构强度的关键因素。基层水泥稳定碎石必须采用集中厂拌混合料，混合料的拌制可从以下方面控制：

4.1 厂拌设备的选择

拌和设备的性能决定了混合料的配料精度和均匀性，应选用带有电子计量装置的高性能稳定土拌和机，以保证混合料的级配符合配合比要求，保证拌和料的稳定性。

4.2 水泥剂量控制

水泥的用量对水泥稳定层质量起着关键作用，剂量太小，不能确保水泥稳定碎石施工质量，而剂量太大，既不经济，还会使基层的裂缝增多、增宽，从而引起面层相对应的反射裂缝。考虑施工时各种损耗，工地实际采用的水泥剂量应比室内试验确定的剂量增加0～0.5%，以确保水泥稳定基层的质量，但应控制不超过6%，以减少混合料的收缩性。

4.3 含水量控制

根据路面基层施工技术规范及国内外施工经验，一般情况下拌和含水量应比最佳含水量略高0.5%～1%，若气温较高或距离较长时应高1%～2%，以弥补混合料运输、摊铺和碾压过程中水分的损失。含水量过大，既会出现“弹软”、“波浪”等现象，影响混合料可能达到的密度和强度，也会增加混合料的干缩性，使结构层容易产生干缩裂缝；含水量过小，混合料易松散，不容易碾压成型，也会影响混合料的密度和强度。施工过程中要根据气温情况及运输距离及时调整含水量的大小，根据规范、经验及现场摊铺碾压的效果确定。

5 混合料的运输和摊铺

长距离运输，混合料含水量容易损失，产生离析，造成摊铺碾压后，基层局部平整度差。应通过试验，采取措施，及时摊铺。在水泥的终凝时间内，完成运输、摊铺、碾压、整平等工序。

5.1 摊铺现场的准备工作

1）摊铺前必须清除垫层上的浮土、杂物清理干净，以免产生松散、起皮现象。开始摊铺时，要在垫层上洒水使其表面湿润。

2）准确施工放样。在全线路面施工前，要对全线的导线点、水准点进行复测。为了避免由于基准钢丝绳的垂度影响摊铺的平整度，其钢立柱纵向间距不宜过大，直线宜为10m，曲线宜为5m，并用紧绳拉紧。

3）由于水泥稳定碎石受摊铺时间的限制，在摊铺前必须认真检查摊铺及碾压设备，确保其完好状态，以免由于机械故障造成中途停机，造成不必要的经济损失，同时要加强摊铺现场与拌和厂之间的联系，以应付紧急情况。

4）摊铺设备的选型。公路的基层宜采用摊铺机摊铺混合料。应选择摊铺性能好的全自动找平摊铺机，尽可能整幅一次摊铺，可很好地控制摊铺厚度和表面平整度。摊铺机的摊铺效果必须满足摊铺料不离析、级配良好、稳定、平整度、横坡度均符合规范要求。

5.2 混合料的摊铺

拌和好的成品料运至现场应及时按确定的松铺厚度均匀、匀速的摊铺，摊铺过程中尽可能少收料斗。为确保摊铺机行走方向的准确性，可在路槽或底基层上洒白灰线，以控制摊铺机行走方向，摊铺机要保持适当的速度均匀行驶，不宜间断，以避免出现“波浪”和减少施工缝，在摊铺机后面设专人消除局部细集料离析现象。用点补的方法掺撒新混合料或铲除局部粗集料搭窝之处，用新拌混合料填补。

6 混合料的压实

用振动压路机配合重型轮胎压路机紧跟混合料的摊铺机面进行碾压。开始用振动压路机不挂振动进行碾压1～2遍，然后挂振碾压。直线段由两侧路边向路中心或自横坡度低的一侧向高的一侧碾压，碾压范围应较基层边缘宽出10cm，碾压时重叠1/2轮宽，碾压速度1.5～1.7km/h。重型压路机，碾压速度2.0～2.5km/h。碾压顺序同前，碾压至要求的压实度为止。碾压过程中如气温高或大风天气，基层表面易风干，可利用轮胎压路机自动喷水装置边喷水边碾压。在操作中应做到三快，即快运输、快摊铺、快碾压，以确保从向拌和机内加水拌和到碾压终了延迟时间不超过两小时。

7 养生

碾压完成并经压实度检测合格后，应立即开始养生，养生期不宜少于7d，并应封闭交通，除洒水车辆外，严禁其他车辆能行，保温养生至下一层施工前。合理的养生既是保证水泥稳定碎石强度的需要，又是减少和避免干缩裂缝的措施。新铺水泥稳定碎石基层随着混合料水分的减少产生干缩应力，水分减少的越快，产生的干缩应力越大。所以，充分的湿度及保养措施对基层强度增长及减少裂缝十分重要。

8 质量检查及验收

8.1 压实度

1）干密度用灌砂法检查，最好使用直径20cm的灌砂筒，试坑挖深应为铺层的全厚，使检测结果代表该层平均干密度。从试抗中取出全部混合料试样在工地现场用液化气炉炒干法测定含水量，并对压实度不合格点能及时碾压。基层碾压结束便立即挖坑试验。监理抽检应于施工单位自检同时进行。如果不及时检查，由于水泥稳定碎石早期强度发展较快，达一定强度后，挖洞取样工作将非常困难。

2）施工过程中的质量检查标准应是每个检查点的压实度不小于98%，对压实度不合格的检查点应及时处理，直至合格为止，只有在交工验收时才允许用数理统计算术平均值的下置限进行检验与评定。

8.2 厚度

1）采用挖坑法测量路面厚度，即用灌砂法进行压实度检查的同时，测量试坑的深度即该层路面厚度。如果想得到基层的总厚度时，挖坑法比较困难。较理想的检查方法是定点高程测量及算出路面厚度。

2）路面厚度的检查标准和质量评定方法，施工过程中和交工验收两个阶段相同，均采用数理统计算术平均值的下置信界限计算出厚度的代表值。

8.3 水泥剂量标准曲线

现行规范规定，水泥质量与干燥集料质量之比的百分数称为水泥稳定碎石混合料的水泥剂量，施工中均采用EDTA滴定法测定。制备标准曲线时应配制五组不同水泥剂量的混合料，其中间为设计剂量，集料均为设计确定的级配，混合料用最佳含水量。

9 裂缝的防治

水泥稳定碎石基层开裂导致路面出现反射裂缝的现象比较普遍，原因也是多方面的，但因为水分蒸发和混合料内部发生的水化作用使得混合料内部水份不断减少及温度变化产生较大的收缩是水泥稳定碎石基层产生裂缝的主要原因，通过合理选择原材料及用量，改善及加强养护等措施可以防止该裂缝的产生。

1）为减少基层裂缝，必须做到3个限制：在满足设计强度的基础上限制水泥用量；在减少含泥量的同时，限制细集料、粉料用量；根据施工气候限制含水量。具体要求：水泥剂量不宜大于5.5%，集料级配中0.075mm以下颗料含量不宜大于5%，成型含水量不宜超过最佳含水量的1%。

2）下承层验收严格按规范要求；水稳施工中严格控制水泥用量，施工程序、碾压时间、养生天数严格按设计要求到位。

3）要科学安排施工，尽量减少横缝，一般在每天收工时设置，并尽量与桥头搭板尾端吻合。

4）两层分阶段施工的选择：当基层分为两层施工时，可能选择的摊铺方式有两种：一是，第一层摊铺后覆盖养生7d即进行第二层摊铺；二是，在第一层摊铺后立即进行第二层摊铺。一般大多数工程选择两层连摊的方案，这样既保证了摊铺质量，有利于层间结合，又确保了养护质量和工程进度。当选择两层连续摊铺时，应在摊铺好第一层后，立即进行压实度检测，检测合格后立即摊铺第二层，保证第二层的施工从拌和到碾压结束的时间控制在水泥的初凝时间以内。这就要求一是，要控制好第一层摊铺段的长度，不宜过长（宜控制在150m左右），即调头摊铺第二层；二是，要选择缓凝性水泥。

5）对于水稳基层表面出现的早期裂缝，首先应将裂缝较大的进行切缝处理，填灌沥青胶，对于较小的裂缝，直接撒布粘层油，铺设玻纤格栅，目前这种方法是处理基层裂缝的常用办法。

6）对于路面成层出现的反射裂缝，除网状裂缝外，其余均可采用密封胶封填技术；将密封胶加热到180℃，灌入裂缝后，由于加热后黏性降低，密封胶会快速渗透到路面基层和面层中，冷却后，在常温和低温下仍具有较高的弹性和密封性，有效地阻止了水分的渗入，防止病害进一步扩展。

7）在水稳配比设计中，采用缓凝普硅水泥，并外掺水泥剂量的15%～20%的粉煤灰等量替代水泥，使粉煤灰总掺量接近于胶凝物匹配比例，以延缓水稳早期强度形成，降低早期强度，控制缩裂。这种方法还有待于在实践中验证。

8）目前大量路基路面工程对进度要求比较急切，但施工中应充分考虑路基沉降的合理时间，同时水稳基层施工完成后可适当安排部分交通量，让水稳基层经受雨水、外力的考验，使裂缝充分表露，在面层摊铺前对基层裂缝进行系统检查和处理，这样才能确保面层的完整美观。

9）要高度重视水泥稳定碎石基层的养生工作。养生期内严禁基层暴露、暴晒，禁止车辆通行，始终保持基层表面潮湿。同时应认真观察裂缝产生情况，做好记录和标记。

10 结束语

水泥稳定碎石的施工质量与原材料、配合比设计、施工工艺、环境温度及养护等多方面的因素有关。只有精心组织，加强过程控制，严格执行工艺流程和技术规范的相关规定，才能充分保证水稳基层的施工质量，发挥其强度高、水稳定性好、板体成型快等优势；在实践过程中，应有针对性的采取预防和处治措施，控制裂缝的产生及扩展，从而提高沥青路面的强度和耐久性。

【参考文献】

[1]孙玉美.水泥稳定碎石基层裂缝成因分析及处治[J].扬州大学学报：工程研究与实践，2010（1）.

[2]龚伟.浅析水泥稳定碎石基层施工的质量控制[J].扬州大学学报：工程研究与实践，2015（1）.

[责任编辑：侯天宇]