水泥稳定碎石基层裂缝成因及预控措施

【摘要】水泥稳定碎石基层是直接位于沥青面层或水泥混凝土面板下方，按照一定比例，将水泥、粗细集料以及水配制形成的路面结构层承重结构，基层可以是一层也可以是两层，具有较高的强度以及良好的抗水损效果。然而若控制不当，则容易有早期裂缝产生。

【关键词】水泥稳定碎石；基层裂缝；形成原因；预控措施；

1 裂缝成因分析

（1）水泥稳定碎石裂缝主要是材料收缩造成的，水稳碎石材料在温度或失水作用下的开裂模式可以直观地理解为在温度或失水作用下产生的收缩应变超过了材料自身所能承受的最大拉应变，水泥稳定碎石基层在外界温度变化时较大的收缩是导致基层裂缝和产生沥青背面层反射裂缝的主要原因。

（2）在集料筛分结果的基层上，设计了A、B、C三种矿料级配，见下表：

3种混合料级配表 表1

三种级配都在规范推荐的级配范围内且最大粒径相近，级配A中4.75mm以下的细集料含量多；级配C中粗集料含量多，4.75mm以下的细集料含量少；级配B接近规范级配范围中限。室内用5%、6%水泥和级配B的集料参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中相关试验方法，分别制备40cm×10cm×10cm的中梁试件，进行干缩和温缩试验。试验结果见图1：

从图1和图2中可以看到：干缩应变随着试件暴露时间的增加而增加，在后期接近风干状态时增加趋缓；随着时间的延续，失水率在不断增加，但在失水初期约一周内增加迅速，之后变化的趋势越来越平缓，这也是水稳碎石施工完成后要进行保温养生的原因；水泥剂量对干缩应变有影响，在干缩应变与时间关系曲线中第5d，2种水泥剂量的试件干缩应变差为23.5×10-6，到第20d增大为169.2×10-6，因此为减少混合料的干缩性，应严格控制水泥剂量。从图3中可以看到：水泥稳定碎石的温缩应变随温度的增加而增大；从总体看，与干缩应变相比，在正温度范围内温度引起的温缩应变要小的多；水泥剂量的变化对水泥稳定碎石温缩的特性影响不明显。

（3）将A、B、C三种矿料级配按照6%的水泥用量拌和后，分别参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中相关试验方法制作试件进行测试，结果见下表：

混合料击实试验结果 表2

可见，材料级配、结合料剂量的差异，使得水稳碎石基层材料的抗裂性能有较大的差异。

在满足规范级配范围和原材料不变的前提下，不同级配的水稳碎石基层的抗裂性能有较大的差异。水泥用量不变的条件下，随着水稳碎石混合料中粗集料的增加，混合料的平均温缩、干缩系数随之减少，材料的温缩指数和干缩指数增大，也就是说材料的抗裂性随着混合料中粗集料的增加而增加；水稳碎石的刚度随着强度的提高而增加，材料的收缩程度也会因强度提高而增大；材料强度的提高可以通过增加水泥用量达到，也可以通过改变混合料中集料的级配达到。

2 预防措施

（1）级配的控制。水泥稳定碎石中集料的级配十分重要，良好的级配有助于减少裂缝的发生，还可以减少水泥用量。规范缩规的级配范围是根据全国各地的实践经验总结而得出的，这个级配范围是很宽泛的，在具体应用中并不是只要在这个范围内的级配就能满足工程要求，要通过抗压强度试验和干缩强度试验综合考虑。选用合理的配合比使基层在满足强度的前提下又具有较好的抗裂性能是防止裂缝的主要途径。

（2）原材料的控制。水泥稳定碎石基层材料主要有粗细集料，水泥和外加剂拌制而成。水泥应选用终凝时间较长，标号较低的产品，不应使用快凝水泥、早强水泥以及受潮变质水泥，以使水泥稳定碎石有足够的时间进行拌和、运输、摊铺、碾压以保证其具有足够的强度，应严格控制水泥剂量。

（3）混合料的含水量控制。混合料含水量偏高，会使干缩裂缝出现的机会增大，而含水量过低则搅拌不均匀，容易出现松散现象，施工质量得不到保障，因此，严格控制混合料的含水量尤为重要，应每天安排专职试验人员在早上、中午、下午分别测定各种集料的含水量，根据施工配合比设计的最佳含水指标，结合当天的气温、湿度、运距和摊铺、碾压时间等情况确定混合料拌和时的用水量。一般拌和时的含水量要比试验确最佳含水量高0.5%―1%。

（4）养生。在温度适宜的条件下，保湿养生的强度要高于空气养生，并且可以防止失水过多，干缩应变加剧，从而过早地产生干缩裂缝。洒水养生的原则是：应始终保持基层表面的潮湿状态，防止暴晒开裂。

（5）预切缝。水泥稳定碎石基层达到一定强度后，纵向没15～20cm切一道横缝，缝宽约4mm，缝深约4cm，缝上粘贴50cm宽的聚酯烧毛土工布，可有效防治不规则裂缝，减少沥青面层反射裂缝的产生。

（6）调整沥青路面铺筑时间。水泥稳定碎石基层完成后，若待等2年春季开始施工沥青混凝土面层，期间定级温度较低，必然会产生收缩裂缝，建议调整当年施工基层次年施工沥青混凝土面层的常规作法，在当年先铺筑沥青砼路面的下面层，可避免或极大地减少基层产生收缩裂缝，减少面层反射裂缝的产生。

3 结语

水泥稳定碎石基层作为沥青砼面层的下承层，其质量的优劣直接影响路面的在其破坏和使用寿命，必须引起高度重视，为确保水泥稳定碎石基层质量，减少裂缝产生，应采取“预防为主，防治结合”的原则，分析研究裂缝产生的原因，采取合理有效的技术和施工措施，防止或最大限度的减少水泥稳定碎石基层裂缝产生。