水泥稳定土基层裂缝分析与防治措施探讨

2017-03-01全莉君

湖南水利水电 2017年2期

关键词：面层沥青水泥

全莉君

（中国水利水电第八工程局有限公司长沙市 410004）

水泥稳定土基层裂缝分析与防治措施探讨

全莉君

（中国水利水电第八工程局有限公司长沙市 410004）

水泥稳定土是公路工程中常见的半刚性基层材料，在其施工过程中，常出现纵向、横向裂缝等质量问题；为保证水泥稳定土基层质量，通过对水泥稳定土基层裂缝产生的原因进行分析，提出相应的减少裂缝的防治措施。

水泥稳定土基层裂缝防治

目前，我国高等级公路，多采用水泥稳定土作为基层材料。水泥稳定土经摊铺压实后，在强度、刚度、整体性等方面都有较好的效果，而且抗冻性也能满足我国大部分地区的需要，既可以使路面承载能力提高，又因材料价格低廉可节约成本。但是，随着水泥稳定土的大量使用，其缺点也逐渐显现，水泥稳定土在早期会产生较多的裂缝，极大地影响路面的寿命。

1 水泥稳定土基层裂缝的产生及其影响

1.1 裂缝性状

水泥稳定土基层施工后，易产生横向、纵向裂缝。其中横向裂缝大多等间距布置，间距约（6～8）m，缝宽（0.3～3.5）mm，缝长为基层全幅或半幅。横向裂缝最早在基层养生中出现，有些是在路面通车后出现。纵向裂缝一般出现在幅宽较大的道路基层中，非等间距布置，长度不等。

1.2 裂缝对道路的影响

水泥稳定土基层出现裂缝后，会造成如下影响：

（1）造成面层反射裂缝。水泥稳定土基层的细微裂缝在车辆荷载反复作用下容易逐渐变大，最后面层出现与基层相似的反射裂缝。

（2）破坏路面整体结构。路表水通过由面层的反射裂缝进入基层结构，与基层的细集料等形成泥浆，在车辆荷载的反复作用下被挤出路面，造成路面坑洞、碎裂，破坏整体结构。

（3）降低道路的使用寿命。由于路面反射裂缝及整体结构的破坏，道路的强度和承载能力加速下降，使用寿命大大减小，最后严重影响车辆行车安全。

2 水泥稳定土基层裂缝产生的原因分析

水泥稳定土产生裂缝主要受温度和干湿度影响，产生温度应力和干缩应力；荷载作用为次要原因，水泥稳定土开放通车后，荷载反复作用，使材料疲劳进而产生裂缝。因此水泥稳定土产生裂缝的主要因素为温度及材料干湿度。

2.1 温度型裂缝

水泥稳定土在施工后，随外界温度的变化会出现温度应力，当温度应力大于水泥稳定土材料的抗拉强度时，且水泥稳定土材料在路面结构中受到约束，材料会产生温度裂缝，进而开裂。水泥稳定土铺筑完成后，若未及时施工沥青面层，尤其是在昼夜温差较大的季节，受外界温度影响严重，层内出现温差，此时产生的温度应力持续作用在水泥稳定土中，慢慢就会出现温度裂缝，影响水泥稳定土结构及寿命。冬季施工时，温度较低，水泥稳定土基层材料内水分结晶，产生膨胀，当应力大于水泥稳定土材料抗拉应力时，水泥稳定土会逐渐从内部破碎。

2.2 干缩型裂缝

水泥稳定土基层会因水泥稳定土材料内部干湿度的变化导致水泥稳定土收缩现象。水泥稳定土施工后，会由于基层材料养护不合理，导致干湿度变化大，引起水泥稳定土材料体积收缩或膨胀，内部产生干缩应力。水泥稳定土施工后，如果没有合理养护，导致材料内部水分急剧减少，此时会产生的干缩应力最大，极易在材料内部出现细小裂缝；反之，养护合理，干湿度稳定，则干缩应力就会很小，不会破坏材料内部结构，保证水泥稳定土基层有足够的时间进行固化。水泥稳定土基层的干缩裂缝主要是横向的，但也有纵向及不规则的块状。在旱季施工，在铺筑沥青面层后基层中的水分还会逐渐减少，逐渐出现细小干缩裂缝，直到水泥稳定土的含水量达到平衡含水量，但这些基层的细小裂缝会在车辆荷载的作用下逐渐加大，最终导致路面结构的破坏。

2.3 荷载型裂缝

荷载型裂缝由车辆荷载作用产生，道路开放交通后，在车辆荷载的长期反复作用下，路面回弹弯沉值逐渐增大，达到水泥稳定土材料的疲劳点，水泥稳定土基层的底部产生弯拉应力，并不断增大，当此弯拉应力大于水泥稳定土的抗弯拉强度时，水泥稳定土基层底部就会出现裂缝，然后在车辆荷载的继续作用下，底部裂缝逐渐向上发展至面层。车辆荷载作用下产生的裂缝反映在表面，一般表现为稠密的纵向裂缝和网状裂缝，严重的会出现车辙或沉陷。

3 水泥稳定土基层裂缝的防治

施工质量的好坏是引起水泥稳定土基层产生的温度型和干缩型裂缝的最主要的原因，因此必须严格保证水泥稳定土基层的施工质量。基层混合料必须符合设计及规范要求，混合料的拌合采用厂拌法施工，保证混合料的均匀性，在施工过程中严格控制基层碾压含水量。水泥稳定土摊铺完成后立即开始养护，保证基层材料含水量不受损失，禁止忽干忽湿，养生结束后，立即进行透层及封层施工减少基层暴晒时间。

3.1 水泥稳定土基层裂缝预防

（1）严把原材料质量关。严格控制进场碎石、水泥的质量，不合格的禁止入场。料场需设置雨棚、排水沟，减少碎石中含水量对混合料产生的影响。

（2）严控配合比。严格要求拌合站的操作人员按照设计要求进行拌和，试验人员随机取样检测生产配合比，派专人负责各料仓上料，严控把握时间，随时检查料口情况，防止堵塞。严格把握水泥用量，在能满足设计强度的要求下，尽量减少水泥用量。拌合料中含水量的控制根据当日天气进行适当调整，保证混合料在碾压时，含水量接近最佳含水量。严格控制水泥稳定土的细集料的含量，尽量减少混合料中细集料。

（3）严控施工过程。水泥稳定土基层施工时，应选择在温差变化不大的时期进行施工，防止因温差变化过大引起的温缩型裂缝。夏季施工尽量选择在早晚时间，避开中午高温施工。同时加强对水泥稳定土的养生，碾压完成后，立即采用土工布进行覆盖，洒水养护，养护期间保证水泥稳定土的湿润，养护期内禁止重车通行。

（4）采用预切缝处理措施。为了减少基层裂缝的产生可以采取预切缝处理措施。预切缝处理的措施要在沥青面层铺筑前实施，可以减小基层的相对长度，从而减小内部累积的温度收缩以及干燥收缩。在沥青摊铺前，采用乳化沥青填缝或在切缝处铺设土工格栅等，减少基层裂缝在面层的扩展影响。

（5）铺设玻纤格栅。水泥稳定土为半刚性材料，沥青面层为柔性材料，在水泥稳定土与沥青面层间加铺一层玻纤格栅过渡层，可以加强上下两层材料的连接。玻纤格栅具有抗拉、质轻、接触面大等优点，可以承受面层与基层的错动而产生的应力，使基层裂缝的反射应力在玻纤格栅过渡层抵消，吸收基层裂缝产生的应力。

3.2 水泥稳定土基层裂缝的处理

对于水泥稳定土基层已经出现的裂缝，为避免在沥青面层出现反射裂缝，必须进行裂缝处理，可采用改性乳化沥青进行灌缝。所有超过3 mm裂缝都应进行处理，首先对裂缝采用切缝机进行切缝处理，然后对裂缝采用空压机进行吹扫处理，当缝内无粉尘、砂料等其他杂物后，采用喷枪进行连续灌缝。灌缝完毕后，在水泥稳定土基层上铺设玻纤格栅等土工织物，减少基层在面层的反射裂缝，增强面层沥青的稳定性。