水稳基层产生裂缝的原因及预防措施

摘要：水泥稳定基层的初期强度高且随龄期增长、力学强度还可以根据需要进行调整。因此它作为一种半刚性材料，具有良好的稳定性、强度及刚性，加之易于就地取材，施工工艺简单成熟，工程经济等优点，近年来被大量应用。本文主要对公路水泥稳定基层裂缝成因及防治进行了分析探讨。

关键词：公路工程；水泥稳定基层；裂缝成因；防治措施

中图分类号：X734文献标识码： A

引言

目前，在公路修建过程中，水泥基层和沥青路面具有力学性能好、整体性和水稳性能高等优势，广泛应用于公路工程的发展建设中。通过最近几年已建成投入使用的该类型公路的相关调查研究中发现其存在一些裂缝问题，例如明显的干缩裂缝、温缩裂缝、内应力裂缝及后期裂缝，严重影响道路的正常使用和寿命。

一、公路水泥稳定基层裂缝的危害

道路投入运营后，底基层如果有裂缝，裂缝会逐渐反射到路面，使路面的防水性降低，雨水侵入后会对路面性能和耐久性产生不利的影响：（1）雨水如果进入路基土中就会损坏路基的强度，在行车的反复荷载作用下产生汲浆，将基层下面的路基掏空，从而造成路面的损坏。（2）发展后会形成反射裂缝，使沥青混凝土路面相应出现有规则的横向裂缝或者起拱，降低基层的整体强度，造成路面的整体性能降低，一个整体的基层面层由于出现了横向或者纵向及其他结构的裂缝，而被分裂成若干个小块，在车辆的荷载下，对路基的压力也会不均衡，容易造成路面板体形变。（3）沥青面层沿裂缝的损坏，在车辆、水分、霜冻等因素的综合作用下，沥青面层会沿裂缝附近产生骨料和沥青的剥落，会形成坑槽现象。

二、水泥稳定基层施工过程中裂缝产生的原因分析

水泥稳定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、集料或矿料的含量、矿料的矿物成分、环境温度和养生情况有密切联系。

1、水泥稳定强度形成原理

（1）嵌挤作用

由于水泥稳定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。

（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，形成水化碳酸钙、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它矿物质发生硬凝反应和碳酸化反应，增大了水泥稳定碎石的强度。

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，水份会不断减少。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，材料矿物晶体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。根据累积干缩应变可计算出干缩系数。

3、温缩裂缝

组成水泥稳定基层材料的三相，即不同矿物颗粒组成的固相、液相(水)和气相在降温过程中相互作用的结果，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。水泥稳定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，产生的干缩应力愈大，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，尽量在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。

三、公路水泥稳定基层裂缝的预防和防治

1、严格控制混合料级配

道路基层碎石的使用量较大，由此在实际施工中要使用到几个料场，并且同一个料场的不同料场质量并不稳定，在几档材料混合完成后，生产的配合比将经常变化，容易超过施工中所需要的级配上限或者下限。由此水泥稳定基层的级配对水泥稳定基层的干缩特性造成了直接的影响，而良好的混合料级配还将有效减少水泥稳定裂缝的形成。

2、控制混合料的含水量

混合料的拌合现场，应在每天通过专职人员按照实际的规范对各种集料的含水量进行测定，而后根据实际施工的配比设计出符合施工实际的最佳含水量标准，在制定的过程中应综合考虑到施工现场的温度、湿度、材料的运输距离等状况，由此确定混合料拌合过程中的实际用水量。而负责测量压实度的专职人员，要在混合料摊铺整型过程中及时测定混合料的含水量，指挥压路机进行碾压，从而保证在最佳含水量的状况下进行碾压。并且由于含水量偏小，混合料的凝固性不佳，不容易碾压成型，并将对混合料的密度和强度都造成影响，若是混合料的含水量较大，混合料的密实度降低，则容易产生干缩裂缝。

3、控制水泥剂量

水泥的剂量也将对基层裂缝的形成造成影响。水泥剂量偏低，那么水泥稳定碎石的强度也将降低，对道路工程项目的质量造成影响，而水泥剂量偏高，水泥稳定碎石强度过大，将导致基层形成较多裂缝，从而致使沥青表面层形成反射裂缝，由此要在工程项目施工规范的基础之上，尽可能减少水泥的计量，保证道路工程项目的质量。

4、合理设置面层厚度

在面层结构设计过程中应通过修筑试验路段的措施来制定适合区域特征的面层结构模式，并以此确定最佳沥青面层厚度，最终实现结构组合在力上合理，且面层厚度不因过薄而不能抵御繁盛裂缝，也避免面层过后而降低其经济效益。

5、设置中间层

是指在基层内设置少量用稠沥青处置的碎石，也可采用未经处理的碎石对吸收和消弱基层裂隙间断应力和应变以减少和延缓反射裂缝的产生和扩展，而在多面层施工中应在层间铺设土工织物等来补强面层的整体强度，同时可增强面层自身的抗裂能力，并可保证面层功能的完备性以及减弱基层反射裂缝的形成。

6、压实度控制

基层压实度是保证面层最终达到要求的关键因素，施工中应结合工程状况合理组织压实机具，碾压时应坚持先轻后重、先稳后振、先慢后快的方式进行，为确保压实度符合要求，在检查井周围的摊铺厚度可略薄于正常路段，并适当增加1%左右的水泥用量，夯实施工时应尽量采用小型机具以确保压实度合理并避免裂缝的生成。

7、接头控制

基层施工中均会不可避免的出现接头，接头部位在温度应力、基层收缩应力和交通荷载的反复作用下极易生成裂缝，因此对其应严格按照要求处理，在管道埋设部位应严格控制管路回填土质量，避免由于施工中压实不到位而发生沉降引起基层裂缝的产生，必要时可采取加筋措施。

8、养护控制

水泥稳定基层在碾压完成后，要注意洒水养护。水泥与水的水化反应中水份的消失影响了凝结硬化后产生的强度，在气温高的时候，基层表面的水分蒸发的就快，这样就会产生裂纹。那么，养护的办法是：可以运用草袋或是塑料薄膜覆盖，这样基层就不会直接漏在外面。在温度低的时候，要采取防冻措施。

9、裂缝治理

多采用热沥青、乳化沥青、沥青砂捣实的方法灌缝，这些方法具有工艺简单、操作方便、养护费用低的特点，但实践表明，乳化沥青灌入后经过破乳、水分蒸发后，原灌满的裂缝又会出现一定空隙，需反复灌注才能灌满，而且无论是采用热沥青、乳化沥青灌注，还是用沥青砂捣实的方法，其有效使用期最多≯1 年，处理的裂缝又重新开裂，失效率高达 85%。

或用密封胶灌缝后，在密封胶充分冷却并把路面上的碎渣清扫干净后，才能开放交通。一般冷却时间为 15 分钟左右，具体开放交通时间可根据气温情况灵活掌握。如果交通压力较大可以在槽表面撒一些细干沙或用同等宽的薄膜贴上，这样在 5 分钟内就可通车，车轮碾压之后覆盖物也不会影响到路面的整洁。

结束语

水泥稳定碎石是一种优良的路面基层材料，得到了广泛的应用。在水泥稳定碎石基层施工的过程中，受到温度变化和湿度变化的影响会产生裂缝，那么，我们就要对其裂缝产生的原因，采取好防治裂缝的措施，这样才能保证工程的整体质量，为人们出行的安全提供保障。

参考文献

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