初探公路水泥稳定碎石基层裂缝成因及防治策略

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1、初探公路水泥稳定碎石基层裂缝成因及防治策略　　摘要：水泥稳定碎石基层作为半刚性基层，具有整体性好、刚度大、水稳性好、早期强度高等优良路用性能，在水泥稳定碎石混合料中掺入适量的缓凝防裂剂，能延长水泥的终凝时间与减少横向收缩裂缝，随着运输车辆吨位的增加，对路面的承重能力的要求也就越来越高。基层是路面工程的主要承重层，起着至关重要的作用。而水稳碎石基层在施工过程中出现裂缝是一个普遍存在的问题。本文根据多年现场施工管理经验，分析裂缝产生的原因及提出减少水稳碎石基层裂缝的策略。　　关键词：水稳碎石；公路；基层裂缝；成因分析；防治策略　　一、水泥稳定碎石基层施工

2、过程中裂缝产生的原因分析　　根据裂缝形成机理，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、集料或粉料的含量、粉料的矿物成分、环境温度和养生情况有密切联系。结合现场调查检测情况，该段水稳基层裂缝形成主要原因有：　　1.干缩作用。　　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

3、，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.温缩作用。　　水稳碎石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。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.养生不及时。　　适宜的温度、湿度养生可减少水稳基层的干缩作用。但是当养生不及时，水化反应的水化热会使水稳基层固体表面的吸附水开始蒸发，使表面水膜减薄，颗粒间分子力增大，导致相邻的颗粒不断紧靠，引起收缩变形。　　4.离析现象。造成离析的原

4、因有很多，水稳混合料在搅拌过程中发生的放料离析，在运输过程中发生颠簸离析，在卸料过程中发生卸料离析，在摊铺过程中发生摊铺离析，在找平过程中发生找平离析等。从在开裂路段取芯情况及室内试验结果来看，水泥稳定碎石抗压强度均大于设计值，只有个别细集料偏多的芯样强度较其他芯样低，易产生离析。　　5.其它原因。从基层裂缝段和正常段落现场调查情况看，裂缝段水稳基层芯样成型情况稳定性稍差，变异性较大，其原因主要是秋冬季节施工时水分蒸发较慢，水泥终凝时间缩短；摊铺时没有根据天气情况适当调整水泥用量和拌和用水量。施工碾压时含水量越大，结构层越易产生干缩性裂缝，应确保碾压

5、时混合料含水量在最佳含水量范围内。另一方面，施工时应严格控制灰剂量，灰剂量越高越容易产生收缩裂纹。　　二、水泥稳定碎石基层施工过程中裂缝预防策略　　根据水稳碎石基层的非荷载作用开裂机理分析，为减少裂缝产生，施工时要在原材料控制、水泥稳定碎石的养生、压实度控制等方面采取策略，具体如下：　　1.原材料控制。　　为保证水泥稳定碎石基层施工时有足够的时间运输、摊铺和压实，应对水泥的终凝时间有限制，一般需要6～10h。因为水泥剂量太低，强度难以满足要求；而剂量过高时，混合料的收缩系数增大，裂缝增加。故水泥剂量一定要经过试配并结合现场调试合适之后确定。　　另外，

6、石料的粗细直接影响水泥稳定碎石基层的强度、平整度和裂缝的产生。水泥稳定碎石的粒料越粗，强度越高，稳定性越好，预防温缩、干缩裂缝的能力越强。但粒料过于粗糙，则粒料间的粘接力不足，一旦车辆上路，表面层极易跑散，使得基层的平整度难以达到验收标准要求。如果粒料偏细，基层强度难以合格。而且石粉含量偏多时，水泥稳定碎石的收缩性增大，裂缝也就增多。因此，施工现场对于集料的级配控制一定要把好关，严格控制粉料（粒径小于0.075mm）的含量。　　2.铺摊及压实。摊铺机摊铺混合料时，运行速度应与拌和机生产能力相匹配，尽量避免摊铺机停机待料的情况。运输车卸料有专人指挥，视

7、运输车装料多少，控制好卸料间距，以利于摊铺。尽量减少摊铺机收放料斗，在摊铺机前后设专人消除粗细集料离析现象，特别应铲除粗集料窝，然后用新拌混合料填补，以确保配比稳定统一。由于石料加工质量普遍不够稳定，存在粒径不均匀现象，骨料时而偏粗，时而偏细。因此水泥稳定碎石混合料的最大干密度呈变化状态。在压实度的检验中，如果采用同一干密度指标作为标准，很容易出现压实度不合格或超过100%的现象。因此施工中采用灌砂法进行压实度检验时，应对集料筛分，以确定粗骨料的含量，分别选用不同的密度标准。　　3.养生控制。水泥稳定碎石是水硬性材料，碾压完成后要及时养生，保持混合料

8、的含水量不受损失，决不能让基层曝晒变干裂缝。有资料表明在同期内通过养生的水泥稳定碎石是不养生的水稳碎石强度的