水稳碎石基层裂缝成因及防治

摘要：水泥稳定碎石基层在各等级公路路面工程中已广泛应用，但由于其结合料为水泥，施工工艺要求较高，极易产生早期裂缝。文章通过在大碱线在铺筑水稳碎石后产生不同程度的的裂缝，来分析裂缝产生的原因，及提出了综合的防治措施，以保证公路路面的正常使用。

关键词：水稳碎石；基层；裂缝成因；防治

中图分类号：D267文献标识码： A

水泥稳定碎石作为基层它起着承上启下的作用，但要让它达到应有的效果，必须严格控制施工程序，保证工程质量，特别是要把好原材料关。水泥作为唯一的稳定剂，要控制好它的质量和用量，并保证混合料自搅拌至摊铺完成不超过 3h。 集料的级配、含泥量以及混合料的含水量都是影响水稳质量的敏感因素，施工中要从严控制，做到集料级配满足规范要求，含泥量不超标，保证混合料在最佳含水量下充分压实，这样水稳基层的强度就能得到保证。

一、水泥稳定碎石基层特点

水泥稳定碎石是把有水泥、级配碎石、石屑和水等材料按照一定比例进行拌合,经过摊铺碾压等工序后形成的一种结构层，被广泛地应用于城市道路的路面结构中， 它具有良好的板体性和水稳性，具有较高的强度和刚度，是车辆荷载的主要承担者。

二、裂缝产生原因分析

1、干缩裂缝

水泥稳定碎石在干燥空气中硬化时，随着水分的减少，体积将收缩变形，每隔一段距离产生均匀的干缩裂缝。水泥稳定碎石产生干缩裂缝的原因与其水泥、水和碎石集料都有很大的关系。一方面混合料在凝结硬化过程中，水泥与水起水化反应，消耗大量的水分。水泥含量越高，则消耗的水分越多。另一方面，碎石集料表面也要吸附水，集料中的细料成分越多，表面吸附的水分就越多。再者， 基层施工过程中，含水量越大，蒸发散失的水分就越多。因此就越易产生干缩裂缝。

2、温缩裂缝

水泥稳定碎石由于混合料中有5%左右的水泥，所以具有热胀冷缩的性质，在混合料硬化初期，水泥水化放出较多的热量，但散热较慢，因此其内部温度较高，使内部体积膨胀。而外部如遇气温急剧降低则冷却收缩，内胀外缩相互制约，产生较大的应力。一旦应力超过其极限抗弯拉强度，将产生温缩裂缝。温缩裂缝多数是横向分布。

3、网状裂缝

网状裂缝也叫“龟裂”，它是由于局部弯沉太大，在外力作用下产生结构性破坏的裂缝，其是一种破坏性较大的裂缝，如遇下雨，则渗水，在外力作用下引起翻浆。初期时仅为网状细裂纹，随着时间的推移，裂纹处基层内部的水分继续蒸发，裂纹逐渐发展成为发散形裂缝。在外力作用下，基层呈塌陷状。

4、纵缝

如果水泥稳定碎石基层在施工早期产生纵缝，一定是施工控制方面引起的。其原因应归结为局部土基压实度或基层压实度没有达到规范要求。但城市道路基层7d养护期满后，如果管理维护不到位，也会产生纵缝。由于基层较厚，采用分层碾压作业。第一层摊铺碾压成型时，其厚度较薄，一般在15cm左右，尽管养护期满，但其承载能力较低。

5、路基不均匀沉降产生裂缝

如果水泥稳定碎石基层产生纵向裂缝，多是由于局部土基及底基层压实度达不到规范要求引起，在重车的作用下产生的反射裂缝，有时显弧状分布，且表面形成一定的高度差。

三、裂缝防治措施

1、基层裂缝的防治

（1）原材料的选择与控制

①严格选择水泥品种及水泥强度等级,一般选用普通水泥,矿渣水泥和火山灰水泥,水泥强度等级一般为 32.5MPa,因为水泥活性成分过多或强度等级过高,会产生大量的水化热,从而导致裂缝。应在保证设计强度的前提下,把水泥剂量控制在 4%-5.5%，可加入缓凝剂,以延长水泥的初凝时间,或减少水化反应的需水量,改善水泥的性能。

②集料:水泥稳定碎石基层所用碎石的压碎值不大于 35%,一般采用级配碎石,通过 0.075mm 筛孔的碎石含量在 0%-7%,塑性指数最好为零,且含泥量必须满足要求。 含泥量大,细集料的塑性指数大，则收缩性大,易出现”弹簧”现象,出现裂缝的可能性越大。

（2）配合比设计控制

对于水泥稳定碎石的配合比设计，应选做多组设计,精心选材,在利用当地原材料的同时,尽量选用压碎值小的粗集料；洁净,塑性指数小的细集料；初凝时间长,干缩小的水泥。 优化水泥稳定碎石级配,要控制好关键筛孔的通过率,选用合适的含水量,设计出抗压强度大,不易裂缝的水泥稳定碎石。

（3）控制含水量

碾压含水量不宜超过最佳含水量的 1%，因含水量越大，则水泥稳定碎石蒸发散失的水分越多，形成的裂缝就越大。

（4）养护控制

由于水分参与了水泥的水化反应, 水分的散失将影响其正常的反应,从而影响凝结硬化后强度的形成。

（5）适当分割水泥稳定碎石基层

对水泥稳定碎石基层表面进行缩缝切割的办法， 人工提前消除基层所产生的收缩应力，从而使基层的收缩应力提前释放，以消除温缩和干缩裂缝的形成。

2、离析

（1)离析

水泥稳定碎石基层经常发生离析现象，分析其原因：①水稳混合料在搅拌过程中发生的放料离析；

②运输过程中发生的颠簸离析；

③卸料过程中发生的卸料离析；

④摊铺过程中发生的摊铺离析；

⑤找平过程中发生的找平离析。

（2）离析的防治

①水稳混合料在搅拌站输出时，应尽量降低出料高度，成品仓应设置搅拌装置，并能间歇放料。

②成品仓放料口距运料车厢的垂直距离不宜大于 2m，运料车应及时移动前后位置， 保证均匀装料， 以降低每次装料的堆体高度。

③运料车辆在运输过程中，应匀速行驶，起步刹车要平稳，路况差时应慢行，避免强烈的颠簸振动。

④运料车辆在向摊铺机受料斗卸料时， 应缓慢均匀地提升车厢，切忌速度太快。

⑤摊铺过程中， 摊铺机的螺旋布料器应有三分之二埋入混合料中，应使螺旋布料器均匀地运转，切忌或快或慢。 在摊铺机后面应设专人消除细集料离析现象，特别应该铲除局部粗集料“窝”，并用新拌混合料填补。

3、平整度差

（1）平整度差的现象及原因是水泥稳定碎石基层表面高低不平， 凸凹起伏现象， 其原因有：

①下承层或路基的平整度差， 水稳基层铺装后会反射至基层表面。

②碾压方法有问题,没有按照规范的程序进行碾压。

③找平次数少，或找平质量差。 摊铺过程中不能保证连续均匀摊铺。

④养护不到位，使基层表面出现松散、坑槽现象。

⑤未能控制施工车辆的通行，而出现基层表面的跑飞现象。

⑥接头处理不好,采用横向,直口,平缝形式的接头,出现高低不平现象。

（2）防治措施

①水稳基层的下承层或路基必须达到规定的平整度要求后，才能进行水稳基层的摊铺。

②水稳基层应当采用摊铺机进行铺装。 采取半幅路施工时同时应配置自动找平的控制装置，如非接触式平衡梁，而且应在摊铺机两侧挂设基准标高线进行标高控制。

③水稳基层的碾压非常重要， 碾压宜在水泥终凝前及试验确定的延迟时间内完成， 并达到要求的压实度， 同时没有明显的轮迹。 一般采取先静压后振压，先轻压后重压，先稳压后复压的碾压程序进行。 稳压用 6-8t 双钢轮压路机或关闭振动的 30t 压路机进行，每次错轮为钢轮的 1/2 宽，一般碾压 1-2 遍。稳压后开始找平，找平完毕后稳压 1-2 遍，如平整度没有问题，即开始复压。 复压用 30t 或以上压路机振动碾压，错轮为前轮宽的 1/3，一般碾压 4―6 遍。压路机停止前应先关闭振动，否则会形成碾压起终点的波浪。 摊铺过程中因故停机超过 2 小时，要按工作缝（接头）处理。 接头一律为垂直衔接，或用方木进行端头处理，或碾压后挂线直接挖除至标准断面，用三米直尺进行检验，以确认接头处理是否到位。

④人工找平时，应选择有丰富找平经验的师傅负责找平，同时要配备 6m 左右的直尺辅助检查不平整处。

⑤摊铺机铺装过程中，应保证连续均匀地摊铺，摊铺机前方应有运料车辆在等候卸料，否则摊铺机经常停顿会影响平整度。

⑥水稳基层应加强养护， 使基层表面尽快形成强度一般情况下水泥稳定碎石作业完成 24 小时后才可以安装道牙、平石。

结语：

水泥稳定碎石基层有着许多优点，值得在各等级公路路面工程中推广应用。通过对大碱线水稳碎石裂缝的分析，我们得知在施工中只要加强对混合料含水量、材料组成比例的控制，有效防止混合料离析，选择合适的压实机械，采取适当的压实工艺，并注意混合料养生，就能够提高工程质量

参考文献：

[1]. 冯娜娜. 水泥稳定碎石基层裂缝的成因及防治措施[J]. 黑龙江交通科技,2011,09

[2]. 董燕云. 浅谈水稳碎石基层裂缝的成因及控制措施[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊),2011,10

[3]. 江苏省高速公路水泥稳定碎石基层施工指导意见[Z].