水泥稳定碎石基层裂缝成因及防治措施

2024-01-29丁雪航吕飞钱沛

江苏建材 2023年6期

丁雪航，吕飞，钱沛

（扬州大学建筑科学与工程学院，江苏扬州 225127）

0 引言

半刚性基层是我国目前最常用的基层形式。水泥稳定碎石因其良好的刚度和强度增长迅速的优点得到广泛运用。但随着国民经济和交通量的日益增长，道路病害出现频率越来越高，裂缝是其中最为常见的病害。因此对水泥稳定碎石基层进行病害原因分析并提出预防改善措施极为重要。

1 裂缝类型

本工程所在的凌波路位于高邮市，路线总长5.062 km，该工程为改扩建工程，原状道路为一块板断面，中间为混行车道，宽度为18 m，两侧为绿化退让。道路以外环路为界，东段为沥青混凝土路面，西段为水泥混凝土路面。

从凌波路2.4 km 施工段落中截取4 段作为病害分析对象，四条施工路段出现不同类型及不同程度的裂缝。对路面裂缝进行全方位调查后发现：共有裂缝154 条，其中以横向裂缝为主，占总裂缝的89%。大部分裂缝间距在8 m 以内，裂缝间距在8 m 以上的有20 条，占总裂缝的13%。纵向裂缝占比少，但裂缝长度普遍偏大。网状裂缝2 条。

1.1 温缩裂缝

在混凝土硬化初期，水泥水化热使混凝土内部温度急剧升高，外部散热较慢。内热外冷产生温度应力，当产生的应力超过混凝土抗拉强度就会引起温缩裂缝，如果混凝土外部温度骤降则更易产生收缩裂缝。

1.2 干缩裂缝

材料水分蒸发不均，内部含水率发生变化易引起干缩裂缝。造成水分蒸发的原因有多种：水泥水化热会消耗大量水分；干燥集料的表面会吸附水分，且集料中的细集料越多，吸附的水分就越多；施工时温度过高也会引起水分的蒸发。表面水分散失快，体积收缩大，而内部湿度变化小，收缩也小，因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束，出现拉应力，引起混凝土干缩裂缝。

1.3 纵向裂缝

当路基发生不均匀沉降或者路基弯沉值未达到规范要求时，水稳基层易产生纵缝。当进行道路改建时，为了不妨碍交通采用边施工边通车的方式，水稳基层在施工时出现养护时间不足的情况会导致基层承载力下降，当路面承受重荷载时易产生纵向裂缝。

1.4 网状裂缝

网状裂缝也叫龟裂，当路面局部弯沉过大时，在重荷载作用下路面结构发生破坏，在雨雪等环境因素不断渗透下易产生网状裂缝。路面的横缝或纵缝没能及时处理也会导致路面出现龟裂。

2 成因分析

（1）基层类型：工程原加铺段的道路基层采用二灰碎石，二灰碎石是以级配碎石为骨料，采用灰浆等填充骨料间的空隙。相比于水泥稳定碎石，二灰碎石成型较慢，形成强度所需周期长，初期强度远低于水泥稳定碎石。通过钻芯取样发现，加铺段二灰碎石存在裂缝，部分二灰碎石存在松散现象，导致基层出现裂缝最终反射至路面。

（2）路基质量：路基的施工质量在一定程度上影响着道路的整体稳定性。当路基的稳定性较差时，在持续的重载之下，路面基层的开裂概率会大幅提升。当基层发生开裂，基层裂缝很快会延伸至道路面层。路基的施工质量直接决定路面结构的稳定性。

（3）含水量：当施工拌合站距离施工地点较远时，运输距离过长，集料运输到施工现场时水分蒸发过多。施工含水量控制出现偏差，未能在最佳含水量进行摊铺压实容易形成干缩裂缝。

（4）接头处理：道路拼接处理不到位会引发路面开裂问题。在长期的车辆荷载作用下，道路承受的拉应力超过其允许值，导致路面出现明显的裂缝。

3 裂缝防治

3.1 原材料选择

3.1.1 水泥用量

水泥稳定碎石是以级配碎石为骨料，采用水泥和水作为结合料经拌合摊铺形成的道路基层。当碎石级配相同的情况下，水泥用量直接影响水泥稳定碎石的强度。当水泥用量超过5%时，水稳基层易形成干缩裂缝，水泥用量宜控制在5%左右。

3.1.2 集料

对于水泥稳定碎石基层，不同集料级配也会对水泥稳定碎石强度造成影响，良好的集料级配能保证混合料的拌合质量。集料粒径越粗，强度和稳定性越好，干缩越小。当集料过粗时，混合料容易松散，集料过细会降低混合料的整体强度。因此，在进行现场施工时要选择合适的集料级配，集料的种类和粒径也要符合相关规范要求。

3.2 含水量控制

在混合料运输过程中，如遇到高温天气或者运输时间较长，混合料中的水分挥发的更多，导致混合料没有在最佳含水量的情况下进行摊铺压实。施工时应结合温度和运输距离，适当增加含水量，合理选择运输方案，尽量避免水分的挥发。从运输到摊铺时间应控制在2 h 以内，避免混合料出现离析等现象。摊铺完成后，应检测其含水量，保证在最佳含水量下进行碾压。压实过程可分为初压、复压及终压三个阶段。在压实过程中混合料出现干燥情况时，应在压路机碾压间隙少量补水。水稳基层应碾压充分，密实的基层能有效提高其抵抗开裂的能力。

3.3 接头处理

水稳基层施工过程中，在接头处常出现应力集中现象。在温度、车辆荷载和应力的作用下，路面接头处会出现反射裂缝。如果路面过宽，在摊铺时宜采用两台摊铺机进行平行摊铺。为了减少接头数量应采用连续铺筑法。在接头处，上下层的接头间距应大于1 m。在压实作业中应进行横向错缝碾压，保证接缝处牢固。

3.4 后期养护

水泥稳定碎石基层作为半刚性基层，强度低于刚性基层，所以在基层施工结束后应保证基层具有足够的养护时间。在养护期内应对其进行覆盖保水，保证基层表面湿润。在面层铺筑完成前应进行交通管控，禁止车辆通行，防止水泥稳定碎石结构强度受到破坏。在炎热地区或者夏季高温天气，基层水分挥发较快，应增加洒水频率。基层养护期结束后，在检测合格后应尽快进行面层施工作业。