高等级公路水稳碎石基层裂缝防治措施分析与探讨

摘要：高等级公路水稳碎石基层具有温缩和干缩特性，在收缩应力作用下易产生基层裂缝，从而产生质量缺陷。本文结合工程实例，详细阐述了水稳碎石基层施工过程中产生温缩和干缩裂缝的原因，并从多方面对施工过程中的裂缝预防控制与处理措施进行了深入探讨和总结。

关键词：高等级公路；水稳碎石基层；干缩；温缩；裂缝处理

Abstract: the water stability of high grade highway macadam with temperature shrinkage and dry shrinkage properties, in the shrinking stress cracks under the action of the easy generation, which causes the quality defects. Combining with the project examples, expounds the water stability macadam produced in construction process temperature shrinkage and dry crack reasons, and from various face the construction process of crack prevention and control and treatment measures are discussed and summarized in this paper.

Keywords: high grade highway; The water stability macadam; Dry shrinkage; Temperature shrinkage; Crack processing

中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：

1引言

水稳碎石基层作为半刚性基层，具有整体性好、刚度大、水稳性好、早期强度高等优良路用性能，在水泥稳定碎石混合料中掺入适量的混凝防裂剂，能延长水泥的终凝时间与减少横向收缩裂缝，目前水泥稳定碎石广泛应用于高等级公路的基层。

尽管水泥稳定碎石具有良好的力学性能，优点很多，使用范围也比较广泛，但是若对其特点了解不足，施工过程中质量控制不好，易出现干缩、温缩裂缝，大大降低路基的强度。因此，如何对高等级公路水稳碎石基层施工过程中的裂缝进行合理有效控制是广大技术人员不断探讨的重要课题。

2工程概况

东莞市环莞快速路市政工程第八标段，全长为3.258km。主线设计行车速度为100km/h，路基宽度为46m 。

其路面基层自上而下设计为：基层采用5%水泥稳定碎石36cm；底基层采用4%水泥稳定碎石20cm组成，面层为沥青砼路面厚20cm；下封层1cm乳化沥青稀浆，水泥稳定碎石基层于2004年4月15日开工，下面着重对基层裂缝成因与防治进行分析探讨。

3水稳碎石基层施工过程中裂缝产生的原因分析

水稳碎石半刚性基层在非荷载作用下产生裂缝的主要原因是干缩和温缩。影响半刚性材料干缩和温缩的主要因素与含水量、水泥剂量、集料或粉料的含量、粉料的矿物质成分、环境温度和养生情况有密切联系。

3.1 水稳碎石强度形成原理

3.1.1嵌挤作用

由于水稳碎石中碎石按级配规律，小颗粒填补大颗粒空隙的一级填充一级的原则进行排列组合。它在外力（碾压）的作用下，级配碎石能紧密地嵌固在一起，依靠颗粒之间的嵌挤和摩阻作用而形成的内摩阻力具有一定的强度和稳定性。

3.1.2水泥硬化反应

水泥矿物质与水发生强烈的水解和水化反应，形成水花碳酸钙、水化硅酸钙等水化物，水泥的各种水化物生成后，有的自行继续硬化，形成水泥石骨架，有的则与碎石中的其他矿物质发生硬凝反映和碳酸化反应，增大了水稳碎石的强度。

3.2干缩裂缝

水泥与各种集料和水经拌和压实后，由于蒸发和混合料内部发生水化作用，水分会不断减少。由于水的减少而发生的毛细管作用、吸附作用、分子间力的作用，材料矿物晶或凝胶体间的水化作用和碳化收缩作用等都会引起水泥稳定碎石材料产生体积的干缩，其收缩的程度与水泥、碎石粒料的含量。混合料中小于0.075mm的细颗粒的含量和塑性指数等相关。根据累计干缩应变可计算出干缩系数ad：

ad=Σεdi / Σεwi （式1）

式中：

Σεdi——累计干缩应变

Σεwi——失水量。

3.3温缩裂缝

相互作用的结果，使半刚性材料产生体积收缩，即温缩。就组成固相的矿物颗粒而言，原材料中碎石的温度收缩系数较小；粉粒以下颗粒，特别是粘土矿物的温度收缩性较大，半刚性材料中胶结物有较大的温度收缩性。温度系数at，计算公式如下：

at =Σεt /（Ti+1-T0）（式2）

式中：

Σεt——累计温缩应变，取1.0×106；

Ti+1——当前温度，℃；

T0——起始温度。

通过以上分析可以看出：水稳碎石基层随混合料水分减少产生干缩和温缩应力，水分减少的愈多愈快，产生的干缩应力越大，水分减少愈慢，干缩应变愈慢。因此半刚性基层施工时应合理安排工序，金铃子环境温度适宜时施工，以减小干缩、温缩裂缝对质量造成不良影响。

4水稳碎石基层施工过程中预防与控制干缩、温缩裂缝的具体措施

根据水稳碎石基层的非荷载作用开裂机理分析，为减少裂缝产生，施工时要在配比设计、含水量控制、水泥剂量控制、水泥稳定碎石的养生、压实度控制等方面采取措施，具体如下：

4.1严格控制施工配合比

混合料配合比正确与否是影响碎石半刚性基层开裂的一个因素。根据部颁《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）要求，水泥稳定碎石配合比设计中，碎石应占80%-85%（混合料为密实式稳定粒料）。根据技术规范要求，采用3种规格石料进行掺配，即10~30mm粗集粒、5~10mm中集粒、5mm一下的石屑细集料。有关资料表明0.5mm及其以下档细集料对水泥稳定基层的干、温缩的影响很大，所以在进行混合料配合比设计师应严格控制集料0.5mm和0.075mm档的通过率，使之尽量靠低限。其粗集料的压碎值、各种料的颗粒筛分、含水量、相对密度、吸水率以及石屑中小于0.075mm以下的颗粒含量和塑性指数等多项指标必须满足技术规范要求，其级配曲线应在规范要求的范围之内。所采用的碎石的压碎值应不大于30%，坚固性不大于8%，针片状不大于20%，0.075mm以下颗粒含量小于7%，液限小于25，塑性指数小于6，单级配范围应符合混合料级配范围要求，并保持稳定。以减少基层材料的收缩性和减轻基层裂缝，集料中不宜含有缩性指数的土。液限为19，塑性指数为0，小于0.075mm的颗粒含量为5.15%。表中：A为10~30mm碎石，B为5~10mm碎石，C为5mm一下石屑，A:B:C=45:28:27。从筛选结果组成设计来看满足规范要求。其中碎石的级配为骨架密实结构，采用上述配合比和级配施工的基层早期强度，7d强度都较高，基本克服了横向贯穿裂缝现象。

4.2选择适宜季节施工

水稳碎石基层施工最佳季节是春末和夏初，气温相对变化不大且风又小，若在秋末冬初施工，由于温差较大，基层强度增长缓慢，温缩裂缝也会产生；若工期紧张，必须在这个季节施工时，可采取保温措施，避免基层受冻。保温措施可采用料薄膜加麻袋的方法。