浅谈水稳碎石基层裂缝的成因危害及控制措施

季晓菊

（如东县交通工程有限责任公司江苏如东226400）

浅谈水稳碎石基层裂缝的成因危害及控制措施

季晓菊

（如东县交通工程有限责任公司江苏如东226400）

本文首先对水稳碎石基层裂缝的危害进行了分析，然后对水稳碎石基层产生裂缝的主要原因展开了探讨，最后提出了几点针对性的裂缝控制措施，值得参考借鉴。

水稳碎石基层裂缝；成因；危害；控制

水稳碎石基层的在公路工程路面施工中有着非常广泛的使用价值，此种结构具有较好的稳定性，刚度大，并且在力学性能以及板结性方面有着非常良好的优势。但，随着实践应用经验的不断累积，工作人员也发现水稳碎石基层在使用中也存在不可避免的局限性，包括基层整体缺乏韧性，对温度以及湿度有较高的敏感性等，这决定了水稳碎石基层在使用过程当中的容易受到内外部环境因素的影响，产生裂缝并反射至路面，诱发路面的早期破损，降低路面使用性能。为了解决该问题，延长水稳碎石基层的使用寿命，就需要对水稳碎石基层裂缝的成因、危害以及控制措施有一个全面的认识。

1　水稳碎石基层裂缝的危害

水稳碎石基层属于半刚性结构，施工以及后期维护中稍有不慎就可能出现裂缝。一般来说，水稳碎石基层裂缝的表现形式为：在水稳碎石基层顶面沿横向开裂成为裂缝，这些裂缝多具有等距特征，裂缝宽度在0.5～3.5mm范围内，裂缝长度有所不同。早期在水稳碎石基层养生环节中就可能产生裂缝，后期受到车辆行驶荷载作用力的影响，也可能出现水稳碎石基层的裂缝问题，其产生机理如图1所示。

图1　车辆行驶荷载作用力对应裂缝的产生机理图

对于出现裂缝的水稳碎石基层而言，因裂缝所带来的危害主要有以下几个方面：①在水稳碎石基层养生环节中所出现的反射性裂缝，受到温度荷载作用力，大气降水，以及行车荷载作用力的影响，导致裂缝缝隙可能向下渗透自由水，导致水稳碎石基层的承载能力减弱，影响路面车辆行驶的安全性与可靠性；②在公路路面投入正常使用后，受到车辆行驶荷载作用力的影响，导致水稳碎石基层原有细微裂缝逐渐发展与扩大，面层会出现与基层相类似的反射性裂缝，并且具有一定的规则性。以上两种裂缝病害的产生会导致路面积水通过裂缝深入路面结构当中，水稳碎石基层内部细集料受到水力作用影响而形成泥浆，在行车荷载作用下被挤出路面。路面沥青混凝土黏附于碎石表面，导致路面出现松散，碎裂，坑洞等问题，最终对整个公路的使用寿命有非常不利的影响。

2　水稳碎石基层裂缝的成因

（1）干缩作用导致水稳碎石基层形成裂缝：此类成因可以从两个部分考虑：①在水稳碎石基层压实成型～正常养护结束阶段内所产生的干缩裂缝；②在养护结束后～沥青混凝土面层施工中所产生的干缩裂缝。若在水稳碎石基层压实后仍然进行合适的养生，则混合料在凝结硬化期间会导致水与水泥之间产生水化反应，形成水化热，造成水稳碎石基层内部水分大量蒸发，造成收缩。

（2）温缩作用导致水稳碎石基层形成裂缝：正如前文中所提到的，水稳碎石基层具有半刚性的结构特征，因此力学性能上有热胀冷缩的特点。若水稳碎石基层施工现场处于温润气候区，冬季温度较低，昼夜温差较大，则会导致水稳碎石基层内部各类型的固相体、液相体、以及气相体所对应的温缩系数产生明显差异，所形成温度应力在超过结构拉应力允许限值后即会产生温缩裂缝。结合已有实践经验来看，在水稳碎石基层当中，所混合的细料成分越多，则混合料温缩系数与温度所对应的下降趋势会有所加剧，而所混合粗集料成分越多，则混合料温缩系数与温度所对应的下降趋势会相对减小。典型的温缩裂缝表现为两种类型，分别是温度胀缩应力裂缝以及温度翘曲应力裂缝，对应图2～3。

图2　温度胀缩应力裂缝图

图3　温度翘曲应力裂缝图

（3）离析作用的导致水稳碎石基层形成裂缝：对于水稳碎石基层而言，离析问题主要是的在水稳碎石基层混合过程当中，粗集料与细集料所产生的集中问题，受到级配变异因素的影响，导致水稳碎石基层的强度出现严重失衡的问题。一旦发生该问题，则将会对水稳碎石基层的整体强度水平造成影响。

（4）养生问题导致水稳碎石基层形成裂缝：在完成水稳碎石基层施工作业后，通过对温度与湿度的控制并养生能够有效减少水稳碎石基层因干缩或温缩所产生的裂缝。但若养生工作的开展不及时，水化热反应将会导致水稳碎石基层表面大量水分被吸附并蒸发，降低表面水膜厚度，增加颗粒间分子作用力，相邻颗粒在此过程中距离不断减小，最终出现收缩变形的问题。

3　水稳碎石基层裂缝的控制

（1）需要加强对水稳碎石基层混合料配合比的设计工作。根据具体工程情况，水稳碎石基层配合中的水泥用量必须根据室内7d无侧限抗压强度实验值来进行选择，以较低值为首选。同时，在集料级配中，必须针对细集料的含量与构成比进行控制，级配档位按照粒径标准，划分为0.075～4.75mm、4.75～9.50mm、9.50～19.00mm以及19.00～31.50mm四档。而为了改善水稳碎石基层的温缩性能，可以通过在配合阶段加入适当聚丙烯纤维的方式，提高水稳碎石基层混合料韧性水平，提高其抗裂性能的。

（2）需要做好对原材料的控制工作，即从水稳拌合站料源管理的角度入手，对0.075mm粒径以下的矿粉含量进行严格控制，避免因水泥用量增加而导致水稳碎石基层表面出现起皮问题，对提高水稳碎石基层质量有重要价值。

（3）在现场摊铺环节中，必须做好控制方面的工作。即在搅拌站输出水稳碎石基层混合料时，需要对出料高度进行严格控制，同时将搅拌装置设置在成品仓内，运料车厢与放料口之间的垂直距离需要严格控制在2.0m范围内。同时，在运料车辆运料至摊铺施工现场时，车辆必须保持匀速状态形式，尽量平稳刹车与起步的动作。卸料时，运料车厢应当缓慢上升至指定位置，倾斜角度按照30.0°以内控制。

（4）摊铺完成后，应注意水稳基层的养生。养护期一般不少于7d，养护期间，应保证水稳基层表面始终处于湿润状态，尽量避免干缩裂缝的产生。

4　结束语

已有研究中显示，水稳碎石基层的初期强度高，且随着龄期的不断提高，其强度水平也有一定的增长趋势。基于上述优点，水稳碎石基层在公路路面中的应用价值是相当突出与确切的。为了能够更好的发挥其在公路路面施工中的优势，就需要工作人员积极应对其施工中容易出现的裂缝问题，找准裂缝的成因与控制对策，使裂缝发生率降至最低状态。

[1]施为民，姜竹生.水泥稳定碎石基层温度应力的计算方法及控制温缩裂缝的措施[J].公路交通科技，2004，21（4）：23～27.

[2]王国强.浅析二级公路水稳碎石基层裂缝成因及防治措施[J].城市建设理论研究（电子版），2013（24）.

[3]王海涛，吴宇，刘义春，等.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（2）：192～194.

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