浅议水泥稳定碎石基层裂缝成因及防治措施

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1、浅议水泥稳定碎石基层裂缝成因及防治措施周建德苏州交通工程集团有限公司江苏苏州215000［］目前公路路面基层广泛采用水泥稳定碎石，虽然其水稳性等有大幅提高，但是沥青路面往往出现较多的收缩裂缝。文章根据工程实践经验就此进行探讨和提出防治措施。［关键词］水泥稳定碎石；基层；裂缝；防治1概述水泥稳定碎石有良好的力学性能和板体性，其初期强度高且随龄期增长，还可视工程需要进行调整，水稳性好，抗冻性好，耐冲刷；其缺点是：脆性大，对温度和湿度敏感性强，易因温度和湿度变化产牛.裂缝。2裂缝的危害沥青路面基层裂缝的危害主要有二个方面：一

2、是降低了基层的整体强度，二是发展后会形成反射裂缝，使沥青混凝土路面出现比较规则的横向裂缝。一旦出现裂缝，若不及时处治，路表水从裂缝内向下渗透，沥青混凝土和基层裂缝缝隙处充满自由水，在车辆荷载反复冲击下形成动力水，慢慢使沥青混凝土中粘附在碎石表面的沥青剥离，基层的细集料形成泥浆被挤压出路面，沥青混凝土路面出现坑洞、碎裂、松散，造成沥青混凝土路面早期破损，影响其使用寿命。3裂缝产生的原因水泥稳定碎石基层是半刚性基层，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。半刚性基层材

3、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。3.1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下封层、摊铺沥青混凝土面层这段时间的干缩。其机理基木上是一样的，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。如果这段吋间天气正常，气温没

4、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下封层、摊铺沥青混凝上面层之间，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，在清扫干净的基层上，及吋

5、做下封层，以防止基层干缩开裂。3.2温缩性裂缝：也就是热胀冷缩产生的裂缝。万物都具冇热胀冷缩的性质，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。（1）固相矿物不同的胀缩性：碎石原材料矿物（主要为SiO2

6、、AI2O3）组成的热胀冷缩系数为810-6/°C,水泥稳定碎石生成的新胶结矿物主要成分为C-S-H凝胶体，热胀冷缩系数一般为10〜2010-6/1。由于两者组成的固相复合稳定材料的矿物具有不同的热胀冷缩性，在温度变化吋其胀缩值是不相同的。⑵液相（水）的热胀缩性：自由水、毛细水、结构水、结晶水存在于混合料内部的孔隙中和胶体中，水的热胀缩系数为7010-6AC。当温度升高时，可以产生相当大的扩张力使颗粒间距增大而产生膨胀。⑶气相的热胀缩性：混合料毛细孔、内部孔隙充盈着气体。夏天吋水稳层内部结构气体体积受热充分膨胀，结构内

7、的颗粒相应充满扩张力。冬季吋，原膨胀的气体体积收缩，颗粒内的结构应力减小，产生收缩力，体积变小。当扩张力超过临界值吋，水稳层就会产生起拱；当收缩力超过结构拉应力吋，便产生横向裂缝。4裂缝的预防4.1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：一是由于不冋矿

8、源筛网不冋造成冋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，在确定最人干密度带来很人的困难一一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