水泥稳定碎石基层裂缝的预防方法

乔艳妮

（西安工业大学建筑工程学院 陕西西安 710041）

【摘要】水泥稳定碎石基层裂缝是路面工程不可忽视的病害，针对此问题本文在分析裂缝产生原因基础上提出了一些切实可行的措施与方法。

【关键词】水稳层；裂缝探讨；预防；处治

一、前言

目前我省城市道路、高等级公路路面基层大部分采用水泥稳定碎石基层，然而水泥稳定碎石料也有其与生俱来的缺点：主要是脆性大，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路面，导致路面强度和使用性能大大降低，这是路面工程不可忽视的病害。

二、裂缝产生的原因

对于道路上的半刚性基层，要求其具有较小的收缩性。半刚性材料的收缩包括二个方面，一是由于水分子减少而产生的干缩，二是由于温度降低而产生的温度收缩。基层材料的干缩和温度收缩是引起基层结构产生横向裂缝的主要原因。对沥青面层的开缝特别是反射裂缝的发生有很大影响，另外一个原因是在车辆荷载作用下产生的裂缝。

（一）干缩性裂缝

干缩性裂缝的情况有两种，一是水泥稳定碎石压实成型到正常养护期（一般为7d）的干缩；二是养护期满后到施工沥青封层或透层、摊铺沥青混凝土面层这段时间的干缩。其机理基本上是一样的，只是其损害的程度有所不同。水泥稳定碎石压实成型到正常养护期（一般为7d）期间，由于混合料本身的水份和养护洒水的水分蒸发以及混合料内部水化作用发生的毛细管作用、分子间吸附作用力和碳化收缩作用等，引起基层混合料体积在一定程度趋于减小而收缩，出现拉裂的现象。如果这段时间天气正常，气温没有太大变化，混合料（基层）从最佳含水量到较干燥的干缩过程可称之为一次性的干缩，其产生的裂缝是有限的。从基层养护期满后到施工沥青封层或透层油、摊铺沥青混凝土面层之间，如果这段时间间隔较长，自然天气从睛到雨，从雨到睛，风吹日晒雨淋，基层料从“较干燥→饱水状态→较干燥→饱水状态”反复循环作用，水分反复的“蒸发、饱和、蒸发、饱和”，多次重复干缩过程，必然会使基层出现较严重的拉裂现象，在薄弱地方就表现为裂缝，这种破坏在多雨的地区特别明显。养生结束后，如其上为沥青面层，应先清扫基层，立即喷洒透层或粘层沥青、在清扫干净的基层上，也可先做下封层，以防止基层干缩开裂。

（二）温缩性裂缝

也就是热胀冷缩产生的裂缝。万物都具有热胀冷缩的性质，水泥稳定碎石基层属半刚性体，也不会例外。在水泥路面设计和施工中，设置伸缩缝的做法规范中已有明确的规定，并且在施工和实际中得到广泛的应用，取得了显着的成效。但长期以来，在水泥稳定碎石基层的设计规范或施工技术规范中却没有提出来，这有待于进一步探索。水泥无机结合料内部的不同矿物颗粒组成的固相、液相和气相体，在温差作用中必然会使其产生热胀冷缩的体积变化，从而引起温缩性裂缝。

（三）荷载性裂缝

荷载性裂缝一般发生在基层的底部，由于车辆荷载的反复作用，裂缝逐渐向上扩展至表面，车轮荷载作用下产生的裂缝反映在面层，往往不是单独的、稀疏的或较有规则的裂缝，而是稠密的，有时是相互联系的。

三、裂缝的预防

（一）严格控制级配和压实度

作为水泥稳定基层用的碎石要求不是很高，规范中只有4 个指标：相对密度、压碎值、有机质含量、硫酸盐含量，因此很多岩矿都可作为基层碎石的料矿。高速公路基层碎石用量是很大的，而一般外购的一个石料场的产量却很小，就必须同时使用几个料场进料，并且由于储料场地不足而又混堆储料，这就产生两个很严重的问题：一是由于不同矿源筛网不同造成同一档料内各粒料数量不同，几档材料混合后，生产配合比经常变化，极易超出上限或下限。二是各料场碎石的密度不同，在确定最大干密度带来很大的困难——无法在几种混合矿料中得到一个最具代表性的最大干密度，最终导致现场无法进行正常压实度检测和控制，压实度经常超过100% 或小于极限值。如果只使用一个岩矿做粗集料的料场，既能保证生产配合比与理论配合比吻合较好，也能保证最大干密度不至于经常变化，有利于压实度的现场控制。事实证明，水泥稳定碎石基层级配和压实度的好坏，不但影响水泥稳定基层的干缩性，而且还影响到水泥稳定基层的耐冻性。所以，控制好级配和压实度可预防裂缝的产生。

（二）严格控制混合料中小于0.075 以下的颗粒（矿粉、粘土）含量小于0.075 以下的颗粒含量增加时，不但增加了水泥的用量，而且基层表面还容易起皮（起砂），严重影响水稳层的质量。同时，当细集料增加时，混合料的温缩系数随温度降低的变化幅度越来越大。温度越低，细粒料对温缩的影响也越大。因此，规范中水稳层的颗粒组成范围规定：集料中0.5mm 以下细粒土有塑性指数时，小于0.075 以下的颗粒含量不应超过5%，细粒土无塑性指数时，小于0.075 以下的颗粒含量不应超过7%。在实际施工控制中，要减小0.075 以下的颗粒（矿粉、粘土）含量采用在储料场过筛方法除去或用水冲洗是很不现实也很费时的。最好的方法是在破碎现场加装水洗装置或者在破碎机的皮带运输机最后一环节上再加装一个可360 度旋转的滚动筛。经过这个工序，小于0.075 以下的颗粒含量将会大大减小。施工时，如果能将塑性指数控制在小于4%，不但可以减小水泥稳定粒料的收缩性，而且还可以提高压力水对基层的抗冲刷能力。

（三）严格控制水泥用量和碾压时的最佳含水量

水泥稳定碎石基层干缩应变随混合料的含水量增加而增大。施工碾压时含水量越大，结构层越易产生干缩性裂缝。即使铺筑了沥青面层，在旱季或冬季也可能产生干燥裂缝。因此在施工时，应根据天气情况适当增加或减少拌和用水量。摊铺完成后，要及时用尼龙布、麻袋布覆盖进行洒水养护，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性裂缝现象。如果在冬天施工温度较低，则可以用一层塑料薄膜再加上二层土工布覆盖保温，不一定需要洒水养护。可能的情况下，养护期结束，立即进行沥青封层或透层油的施工，及时摊铺沥青混凝土面层，这样水稳层裸露在外面风吹日晒雨淋的时间短，能有效地减少“重复干缩”产生的裂缝。这个措施是非常有效的。

（四）选择有利的季节或时间进行水稳基层的施工

水稳基层施工最好选择在年平均气温时期施工。由于此时气温变化不大，结构内温度应力较小，水稳层不易产生热胀冷缩的现象。施工时的气温与一年中最冷或最热时的温差越大，越易产生温缩性裂缝。如果在夏天酷暑条件下施工，最好能选择在早晚的时间，尽可能避开中午时间进行摊铺，并要加强覆盖洒水养护，保证水稳层处于湿润状态。冬天气温低于5℃时，一般不能进行水稳基层的施工。在有冰冻的地区，应在第一次重冰冻（-3 ～ -5℃）到来之前半个月到一个月内完成。

四、结语

本文在参考以往工程中所出现的裂缝现象，以及处理裂缝所采用的方法和技术措施中得出的经验，提出了一些切实可行的预防方法，为以后水泥稳定碎石基层工程施工提供参考。

参考文献

[1] 道路改扩建工程设计与施工技术，北京：人民交通出版社

[2] 中华人民共和国交通部标准. 公路圬工桥涵设计规范（JTGD61-2005）. 人民交通出版社，2005

作者简介：乔艳妮（1978-），女，陕西西安，西安工业大学建

筑工程学院讲师。__