骨架密实型水稳基层的应用初探

摘要：通过公路常用的水泥稳定砂砾基层施工后期出现裂缝的成因进行分析、探讨，结合星星峡至哈密段路面工程中水稳基层骨架密实型结构的应用，探讨工程施工的具体方法及控制要点。

Abstract: The causes of the cracks in the late construction phase of cement stabilized gravel base commonly used by road construction are analyzed and explored, combined with the application of water grass-roots stable framework dense structure from the stars Gap to Hamilton section project, the specific method of construction and the control points are discussed.

关键词：水稳基层；骨架密实型；应用初探

Key words: water stable base；skeleton dense；application exploration

中图分类号：TU34 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）36-0078-01

1水泥稳定基层裂缝形成的原因

1.1 温缩和干缩产生的裂缝新疆昼夜温差大，日蒸发量高，水泥稳定基层铺筑后，顶面温度高，在温度的梯度应力作用下导致顶面承受弯拉应力，而地面受到路基的摩擦作用，变形受到约束，在两者的作用下基层表面产生细微开裂现象，然后向深部和横向扩展，最后贯通整个基层。

水泥与各种骨料加水拌合并经过摊铺机碾压成型后，水分的蒸发及混合料内部发生水化作用，使原本较为潮湿的到达密实状态的基层粒料结构逐渐通过水泥的固化作用趋于干燥。由于混合料水分的减少而发生的毛细管作用、吸附作用、分子间力的作用和碳化收缩作用等引起基层材料体积在一定程度上趋于减少而收缩，收缩量偏大会使基层出现较严重的拉裂现象直至产生裂缝。

1.2 水泥稳定基层粗集料成窝产生的裂缝在粗集料成窝的部位，由于其粒料间无黏结力，板块在外界温度的作用下，应力将向该薄弱处集中，薄弱处相对于板块可看做一点，其应力释放有向四周发散的趋势。另外，该位置因养护水的渗透会使承载能力降低。板块在车荷载的作用下会加剧先前出现的放射性裂纹，从而导致产生裂缝。

1.3 施工不当产生的裂缝混合料在运输过程中含水量容易损失，混合料长时间放置，影响碾压密实度和强度，不适合的施工期等都是容易产生裂缝的原因。

2水泥稳定基层裂缝的危害

水泥稳定基层混合料表面产生的细微开裂现象，然后向深部和横向扩展，最后贯通整个基层。裂缝的宽度大多为1~3mm，严重者可达4~5mm，裂缝的产生在一定程度上破坏了基层的板块整体受力状态，而且裂缝的进一步发展会产生反射裂缝，使路面面层也相应产生裂缝或断板。

若对基层的裂缝处理不当，路面雨雪水会通过两层的裂缝进入路面结构层内，使基层裂缝中充满自由水。在行车荷载的作用下，路面结构层内或基层材料中的自由水会产生相当大的水压力，这种有压力的水将冲刷基层材料中的细料。经行车荷载的反复多次冲刷，就会积少成多，在裂缝中形成细料浆被逐渐压挤出裂缝。一旦灰浆被挤出，沥青面层就会沿裂缝产生下陷现象，同时在裂缝两侧引起新裂缝产生，甚至破碎，导致沥青面层形成局部变形，甚至坑洞，促使沥青面层的进一步破坏。这样不但降低了路面的使用寿命，而且直接影响路面的行车安全和舒适性。

3骨架密实型结构在施工中的应用

连霍国道主干线星星峡至哈密段公路建设工程，为国道主干线的重要组成部分，交通量较大，路线所经区域为典型大陆性干旱性气候，夏季炎热，冬季寒冷，气温日差较大，干燥少雨雪，春夏季多风。本工程按高速公路标准建设，路面基层为30cm水泥稳定砂砾基层，采用骨架密实型结构。

3.1 充分重视原材料的选用及配合比设计①根据当地的材料情况确定相应的配合比，通过试验室进行配合比设计及优化，保证实际使用的材料符合规定的技术要求，使路面结构技术可行、经济合理。②水泥剂量与级配：路面基层的设计强度通常为3~5MPa。本项目采用骨架密实型结构，设计强度为3MPa，水泥剂量对干缩应变的影响较大，水泥剂量偏大，容易产生严重的干缩裂缝。设计配合比时，通过水泥剂量分级和调整集料的级配，在保证基层的设计强度前提下，尽量降低水泥剂量。③根据设计文件要求和料场筛分结果，确定天然级配砂砾的掺配比例，基层施工采用拌合站集中拌合、陕西中大1600摊铺机30cm厚一次全幅全厚摊铺，32T振动压路机碾压成型的施工工艺。骨架密实型结构在我区高等级公路设计中首次采用，13m宽30cm厚一次全副全厚摊铺的施工工艺目前在疆内也不多见，在大面积施工前，为保证工程质量和取得基础数据共进行了三次试验段铺筑，通过三次试验路段的铺筑，最终确定配比为：（0～5mm）26%、（5～20mm）52%、（20～30mm）22%,并保证施工中20～30mm的骨料掺配不得少于20%，同时还应控制好4.75mm及0.075mm筛孔的通过率，确定施工水泥剂量为4.5%，这些数据对施工起到关键作用。在施工过程中还应重点控制原材料的分级掺配、混合料的含水量、水泥用量等，并根据气温进行微调含水量，确保出场混合料质量；通过钻芯取样，30cm水稳芯样完整，表面光洁，满足了骨架密实型结构的质量要求，确保了水稳基层的施工质量，全幅全厚一次摊铺的工艺取得成功。④控制含水量。水泥稳定基层干缩应变随混合料的含水量增加而增大，施工碾压时含水量愈大，结构层愈容易产生干缩裂缝，且愈严重（裂缝产生得早，缝口宽和缝的间距小）。施工时严格按照施工配合比控制最佳含水量，避免因施工用水量控制不当造成干缩裂缝。

连霍国道主干线星星峡至哈密段路面工程施工前，在最佳含水量和最大干密度条件下做延迟时间对混合料强度影响试验。

按照技术规范要求强度大于3MPa的要求，结合拌合场与摊铺现场的实际距离，我们选用延迟时间为3~3.5h，在施工中严格确定延迟时间，合理进行组织施工，从检测结果来看，平整度和压实度都能达到规范要求。

3.2 选择合适的施工时间和加强基层养生①选择合适的时间摊铺：基层收缩性包括两个方面，一是由于水分减少而产生的干缩；二是由于温度降低而产生的温度收缩。因此基层施工时应尽量避开午间高温时期，降低温差。②干燥收缩的破坏发生在早期，及时的采用土工布、麻布或薄膜覆盖进行良好的养生不但可以迅速提高强度，而且可以防止基层因混合料内部发生水化作用和水分的过分蒸发引起表面的干缩裂缝现象。施工实践证明，在哈密干燥环境下，若保持水稳基层在铺筑沥青路面前不开裂，在条件允许时，及时的铺筑沥青面层是减少干缩裂缝的一个切实可行的办法。

4结束语

连霍国道主干线星星峡至哈密段路面工程，基层施工完工六个月后，通过检查没有发现明显裂纹，取得了较好的工程实际效果。综上所述，骨架密实型结构及新工艺的应用对改善路面基层的早期裂缝有显著成效。