浅析水稳基层裂缝产生及预防措施

摘要:水泥稳定碎石基层的广泛应用，但水稳的主要病害—裂缝，严重影响路面层的使用。本文阐述水稳裂缝的主要成因和防治方法,促进水稳在路面及堆场更好的应用。

关键词:水稳基层; 裂缝;控制

中图分类号：TV543文献标识码： A 文章编号：

引言

水泥稳定碎石属于半刚性板体结构,具有成型快,强度高,水稳定性好,收缩性小,分布荷载大,施工方便等特点。水泥稳定碎石能很好改善沥青面层底面的弯拉应力和土基顶面的压应力,从而使整个结构处于弹性工作阶段,延长面层的使用寿命,以适应重交通的需要;它还具有更优越的水稳性,克服了雨季施工困难,增强了其适应性。但是,经过多年的使用和观测表明：水稳基层由于是脆性大,从而导致对温度和湿度敏感性强,易因温度变化和湿度变化产生裂缝并反射到顶面层,更严重的是顶面层水通过裂缝进入结构层,深入土基,导致路面和堆场强度、使用性能大大降低。因此研究裂缝的产生原因对防止裂缝出现和面层破坏具有重大的意义。

1.裂缝的分类及产生原因

根据裂缝产生的不同原因，水稳裂缝有物理性裂缝和化学收缩性裂缝。干缩性裂缝、温缩裂缝、基层的不均匀沉降引起的裂缝都属于物理性裂缝。化学裂缝主要指水稳中的水泥水化反应引起的体积变化。

1.1底基层的不均匀沉降

修筑在地基承载力小的软土地基上，由于地基的沉降不均匀产生纵向拉伸力大于水稳结构层内部的粘聚力，形成水稳层的整体分裂。面层水通过裂缝进入结构层加速地基的不均匀沉降，造成面层的严重破坏。

1.2原材料方面

水泥作为一种水硬性胶凝材料,加水后,经水化反应形成水泥浆体。由于水化前后反应物和生成物的平均密度不同,造成水泥水化生成物的体积比反应前物质的总体积小,形成水泥浆体的化学收缩。根据有关资料显示,每100g硅酸水泥的收缩量为7～9ml,由此可见,水泥浆体的化学收缩是相当大的。水泥对集料间的粘结力起决定作用,水泥含量少水稳内部的粘结力降低，进而影响基层压实度与强度;水泥含量过高,由于内部水化反应,使水化热增加,从而导致内外温差增大,在基层内产生收缩应力使其产生横向裂缝。

水泥稳定碎石基层的强度主要是依靠碎石本身的强度,石料的嵌挤锁结作用和水泥材料的稳定胶结作用而形成的。石料的强度不足必然要通过掺加高强度的水泥或增加水泥的用量来提高水稳的强度，从而间接导致水稳裂缝的产生。亦或直接导致水稳达不到设计强度，在使用中面层破坏形成贯穿性裂缝。

1.3混合料级配方面

水稳强度的形成主要依靠3个方面:一是水泥的强度,取决于水泥的品质与剂量;二是集料的强度,取决于石料的强度与良好的级配;三是混合料的内在粘聚力,这一点主要通过水这个媒介来产生。

水稳的配合比对水稳的强度起着决定性作用，级配直接影响混合料的密实度,从而影响强度。集料级配好，粗细集料就可以组成密度大的混合料。密度大、孔隙率小，用少量的结合料就可以达到规定的设计强度。细料过少,不足以填充粒料间空隙,粒间接触的面积相对小,形成空洞，不易成型，无法密实难以形成强度。细料过多强度不足。例如，对于天然碎石要用6%~8%的水泥稳定，才能达到规定的设计强度：而添加部分细料使其达到最佳级配后只需要3%~4%的水泥稳定就可以达到设计强度。级配不好，而采用增加水泥用量来达到设计强度要求，混合料的收缩性就大，容易产生裂纹。

含水量的控制：含水量过大出现“弹软”“、波浪”等现象,影响混合料可能达到密度和强度,增大混合料的干缩性,使结构层容易产生干缩裂缝;含水量偏小使混合料容易松散,不易碾压成型,也会影响混合料可能达到的密度和强度。

1.4 施工过程及养护中影响

施工中材料用量不准确、拌合不均、含水量控制不好，造成拌合的水稳配合比严重不符。运输距离过大、现场干燥，未做好防护工作导致水分丢失过多，碾压后未及时撒水养护导致干缩裂缝。摊铺机碾压过程中易产生表面粗、细集料的离析现象，增大混合料的干缩性,使结构层容易产生干缩裂缝。

2. 裂缝的预防措施

裂缝的预防集中在原材料的控制，集料的拌合和施工、养护过程中。对与基层的不均匀沉降控制好底基层的压实度。

2.1 原材料的控制

虽然各类水泥都可用于水泥稳定碎石,但通常情况下,硅酸盐水泥的稳定效果比较好。为使水稳碎石有足够的时间进行拌和、运输、摊铺、碾压以及保证其具有足够的强度,不应使用快凝水泥、早强水泥以及受潮变质水泥。水泥的矿物成分和飞散度对其稳定效果有明显的影响,因此,用于水泥稳定碎石的水泥应选用强度等级较低的水泥,这样才能相对提高水泥剂量,从而提高水泥的飞散性。水泥的用量方面：我们通过严格控制水泥剂量，水泥含量在5~6%.范围内为最佳。

采用强度高的石料,可适量降低水泥用量,有利于控制混合料的收缩性,间接防止裂缝的蔓延。

2.2 集料拌合中的控制

严格的级配和最佳的含水量提高了混合料的施工性能，通过优化配合比设计，最大可能地降低水稳刚性基层的干缩裂缝出现概率。

限制细集料及粉料用量，狠抓原材料质量，级配碎石中粗集料最大粒径不大于26.5 mm,集料压碎值不大于28%,针片状颗粒的含量对于粒量为13.2~26.5 mm档必须小天10%,4.75~13.2 mm档必须小于15%,方解石、软石含量小于5%，粒径小于0.6 mm的细集料的液限小于28%,塑性指数小于9。粒径小于O．075mm颗粒含量不得大于12．5％，采用这种面层石料标准进行控制，良好的级配即可以提高水稳的整体强度还可以增加水稳层的内在粘聚力，有效地防止裂纹的产生；并根据施工的不同时间段适当调整含水量，严格控制拌和料的含水量,施工中可采用拌和时略大于最佳含水量,以弥补拌和料在运输过程中的水分损失,避免了由于初期水分过多在成型后易出现干缩裂缝的缺陷。同时在施工期间避开中午高温时段进行施工，有效地提高了水稳基层的内在质量，减少了后期温缩裂缝的出现概率。

2.3 施工过程中及养护

及时指挥压路机碾压,力求在最佳含水量条件下碾压,尽量避免由于含水量过大出现“弹软”“、波浪”等现象。水稳摊铺中出现表面离析，派工人将离析处挖除，补以级配符合要求的混合料。另外要求摊铺机操作手在料车换料时，少收斗，并使摊铺机刮板上有较多混合料时，下辆料车正好到位倒料，使第二车的混合料与刮板上剩余的混合料通过摊铺机的输送搅拌系统进行二次拌和，从而减少离析现象。

水稳摊铺后及时养生：利用薄膜覆盖养生或土工布养生。土工布养生可视环境的湿度及温度决定洒水量。薄膜易刮破造水分丢失且无法撒水养护。土工布可回收利用，比较经济。其次，土工布干燥后可看出。

3. 结语

水稳裂缝后通常采用在裂缝处铺设玻璃纤维格栅进行处治的方法,能够收到良好的效果。无法从根本上解决水稳裂缝问题。本文从,从材料、级配及混合料控制方面对水泥稳定碎石基层收缩裂缝的防治进行探讨，在一定程度上从根本上解决了水稳的裂缝。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业标准．公路工程路面基层施工技术规范(JTJ 034—2000)．北京：人民交通出版社，2000．

[2]水泥稳定碎石基层沥青路面反射裂缝研究现状 《山西建筑》2008年14期

[3]水泥稳定碎石底基层施工控制要点：《科技传播》2009年第Z1期 作者：丁烨;

[4]水泥稳定碎石基层收缩裂缝防治《企业技术发展》2011年9期