水泥稳定碎石基层施工裂缝问题分析及控制

文｜广州诚信公路建设监理咨询有限公司 邓陈富

0 引言

水泥稳定碎石基层出现裂缝的原因与混合料级配、含水量、水泥剂量、集料或粉料、环境温度等有很大关系，如果施工过程中对粉料的0.075mm 通过率控制又不严格，导致养护一段时间过后在收缩应力作用下就会产生裂缝。为杜绝出现大面积的裂缝，施工过程中需加强各方面的控制，积极采取预防措施。

1 工程实例

江罗高速公路监理第一合同段所管辖路面四标新建段主线24.696km，佛开扩建共线段折合双幅长6.145km，主线设计行车速度为120km/h，双向六双车道。路面结构层自上而下设计结构形式为：上面层为4.5cm GAC-16C 型SBS 改性沥青砼，中面层为5.5cm GAC-20C 型SBS 改性沥青砼，下面层为8cm GAC-25C 型普通沥青砼，基层采用5%水泥稳定碎石36cm（分上下基层施工）；底基层采用4%水泥稳定碎石20cm，另加20cm 统料碎石垫层。在此公路路面四标水泥稳定碎石上基层试验段出现多条横向裂缝，需找出原因，进行分析、研究，予以控制。

2 裂缝产生的原因分析

2.1 配合比及粉料含量影响

基层混合料配合比的设计要按骨架密实型来设计。因在小颗粒填补大颗粒的空隙中，基层混合料碎石能够遵从级配规律而在外力作用时，依靠颗粒间的挤压嵌固形成较强的内摩阻力，最终增加基层的稳定性及强度。施工前如果不注重骨架密实型的配合比设计，在施工过程中又不严格控制好混合料0.075mm 筛孔的通过率，将会导致粉料超标，引起结构层干缩龟裂。

2.2 混合料干缩裂缝

水泥经过拌和压实后，在水化作用下，其稳定碎石材料内部的水分不断减少损失而引发干缩。在收缩的过程中，其程度与水泥剂量、4.75mm 以上粒径碎石的含量、混合料中小于0.075mm 的细颗粒含量及塑性指数等都有关。

表1 级配通过率

2.3 水泥水化收缩影响

施工过程中水泥初凝、终凝时间必须要控制好，初凝＞3h，终凝≥6h 且≤10h。因水泥矿物质跟水发生反应后会形成各样不同的水化物，一些会硬化变为水泥石骨架，而另一些跟碎石中的矿物质发生一系列的反应继续硬化。如果初凝和终凝的时间控制得不好，也会有一定的收缩，而出现较常见的细小裂缝。

2.4 混合料温缩裂缝

在混合料的组成中，碎石的温缩影响较小，主要是0.6mm 以下颗粒，特别是0.075以下粉料中的粘性成分对温缩影响较大。

3 施工过程中预防与控制措施

3.1 配合比应按骨架密实型设计

江罗项目基层水泥稳定碎石的配合比严格按照骨架密实型进行设计，并通过振动成型法进行试验，级配要求见表1。

碎石各项指标经检测均符合规范要求，配合比选用中心试验室最终批复配合比，水泥设计掺量为5%。配合比设计及现场混合料筛分实测结果见表2、3。

从试验可知，要达到骨架密实结构就需控制4.75mm 筛孔通过率为30%左右，如果0.075mm 的粉料筛孔通过率超过5%就容易引起收缩裂缝。结构层7d 无侧限抗压强度满足设计要求，可进一步克服横向贯穿裂缝的发展。

3.2 水泥剂量的控制

水泥各项物理及力学指标须满足规范及设计要求，且应严格控制水泥剂量，应在±0.5%的设计范围内，从而降低因干缩和温缩的非荷载裂缝产生。（见表4）

3.3 混合料含水率控制

混合料含水率关键是控制拌和时的含水率，若水量比设计值大2%，不仅会出现轮迹，还有局部的弹簧，反之板结性差，压实度和强度不达标。同时还要考虑运输过程的损失，应在最佳含水率的基础上提高0.5%～1%出场，到场后应控制在最佳含水率的±0.5%左右。不然就会导致沥青砼面层后期产生反射裂缝，因此施工过程必须严格掌握。

3.4 混合料的摊铺、碾压及压实度控制

混合料摊铺过程中， 必须要按1m～1.5m/min 的速度匀速行驶，且两台摊铺机一前一后相距5～10m；并对其平整度及厚度进行检查，以及时补救。另外，要用新料消除摊铺的“窝料”现象，防止离析产生；如果天气干燥要及时适当洒水，以免水量过小，使其摊铺均匀，在一定程度上消除裂缝的产生。

碾压速度方面，要根据1.5～1.7km/h的初压、1.7～2km/h 的复压、2～2.2km/h 的终压予以控制。停机后应控制错开1m距离，边沿部位两侧应多压2 遍，且碾压时重叠1/2 的轮宽。严格控制碾压时间，上基层混合料从拌和至碾压成型的时间为2.5h的范围内。碾压遵循“紧跟慢压、高频低幅，先长后短，先慢后快，先停振再停机，先起步后再起振”的原则进行。碾压完后应及时检测压实度，检测结果应达到规范的要求（压实度大于98%），压实度偏低也是影响水稳基层开裂的一个因素。

3.5 养生管理

基层施工后，因混合料强度还未形成，不能抵抗收缩应力，必须进行土工膜覆盖养生，要保持混合料内部水分不受损失，以免内部不均匀收缩而引起开裂。如遇夏天，不能曝晒或干吹，必要时需喷水覆盖降温、保湿养生；反之，冬天气温太低时，应在土工膜表面喷温水进行覆盖保温、保湿养护。

3.6 喷洒乳化沥青

养生7 天后，组织工作面取芯检测完整性、弯沉等是否达标，有无裂缝。质量验收通过后，立即喷洒乳化沥青，形成稀浆封层能起保温作用。因沥青砼下面层应尽早施工，不能放时间太长，基层晾晒时间若过长，就会蒸发水分而干裂；如温差过大，也会产生温缩裂缝。因而必须尽快铺筑沥青砼面层，避免裂缝产生。

表2 配合比实测结果

表3 施工实测筛分试验结果

表4 水泥试验检测结果

4 结论与建议

（1）影响水泥稳定碎石基层开裂的主要因素是：混合料级配偏细、混合料的含水量过高、水泥剂量偏差过大、集料中粉料的含量过高、摊铺碾压不到位、环境温度及养生控制不好等问题。在施工过程中应加强管理，积极应对，以免给沥青砼路面后期的质量留下裂缝隐患。

（2）在出现裂缝后可采取局部铺设抗裂贴或玻璃纤维格栅等方法进行处理，确保基层整体质量。

实践证明，江罗高速项目对水泥稳定碎石基层施工采取严格的控制措施，使结构层在施工过程中常见的干缩、温缩裂缝得到了有效的控制，取得了良好的效果。