浅谈道路水泥稳定碎石路面基层产生裂缝的原因及防治

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摘要：半刚性路面反射裂缝是道路施工中的通病，它既影响路面美观，又影响道路使用质量并缩短其使用寿命，应引起高度重视并应开展专题研究，积极采取有效的处治措施。本文对其裂缝产生的原因及防治进行了分析探讨。

关键词：水稳基层；裂缝；成因；防治方法

中图分类号：TV42文献标识码： A

一、裂缝产生的原因和表现形式

1、裂缝调查

本干线公路新建工程全长54Kg,桩号为K780+000m～K834+000 m,采用水泥稳定碎石作为路面基层，厚度为36mm，分两层施工，两层之间以水泥浆黏合。针对施工后水稳产生裂缝现象，业主，监理和施工单位经过多次对水稳碎石基层进行调查，并对部分裂纹明显地段进行开挖调查底基层三灰土成型情况。具体调查结果汇总如下:

因K802+500m～K803+080m水稳路段出现裂缝较多，且较为明显，所以对该水稳路段进行了调查.此段落两边原地面均为稻田，路基填方高度约1米左右，水稳施工气候:晴，温度23～29℃，风力3～4级。从外观上看，细料剥落较明显，有运输车辆从该段落行使的痕迹。左右幅共发现68条明显裂缝，其中右幅水稳基层(第一层)施工日期为9．17号，三灰土为8．21号施工.左幅为水稳基层(第二层)施工日期为9．19号，右幅水稳共发现水稳裂缝60条，左幅发现裂缝发现8条。其中两幅相对应的裂缝6条，涵洞、回填及交叉口路段12条。本段落试验数据汇总(见表1):

10.14号由现场办组织联合调查组对该段落的4条裂缝比较宽的地段进行洗刨后再对三灰土取芯，查看三灰土的成型情况，见表2:

10.15日现场办组织对路基1、3标段落进行调查，有明显裂缝段落见表3:

2、成因分析

2.1干缩裂缝

干缩裂缝是由于内部含水量发生变化而引起的。水泥稳定碎石混合料硬化过程中，随着水分的减少，体积将收缩变形，产生均匀纵横分布的干缩裂缝。干缩裂缝的产生主要与水泥、水和碎石集料的比重有关。

水泥与水发生水化反应会消耗大量水分，水泥含量越高，则消耗的水分越多。碎石集料表面对水有吸附作用，集料中的细料成分越多，表面吸附的水分越多。基层施工过程中，含水量越大，蒸发散失的水分越多。此外，基层施工时气温太高会引起表面水分的大量散发，这些都可引起干缩裂缝的产生。现场办抽检的K802+500m～K803+080m段落右幅水稳基层(第一层)混合料级配中，0．075mm筛孔通过率明显偏高，达到6%左右。集料中的细料成分越多，比表面积越大，表面吸附的水分越多，在养护期结束后由于日晒和风干作用，混合料大量失水形成裂缝。同时现场办在检查中也发现养生期间洒水不充分等问题，养生期间的洒水不充分、不均匀均会导致水泥稳定碎石基层干缩裂缝的产生。根据目前调查情况来看，干缩裂缝是该段水稳产生裂缝的主要原因。

2.2温缩裂缝

温缩裂缝是由于结构体内固相、液相、气相的不同温度收缩而产生的。水泥稳定碎石由于混合料中含有4%左右的水泥，同水泥砼一样具有热胀冷缩的性质，容易产生温缩裂缝。根据当时气温条件来看，由气温变化导致的温缩裂缝非该段水稳裂缝产生的主要原因。

2.3沉降裂缝

水泥稳定碎石基层由于局部土基及底基层压实度达不到规范要求，引起路基不均匀沉降，在重车作用下也会产生反射裂缝;另外，填挖交界处及桥涵踏板处多出现横向沉陷裂缝。根据调查情况，该段涵洞、回填及交叉口路段处水稳多出现裂缝，表明沉降型裂缝亦为该段水稳产生裂缝的一个重要原因。

2.4荷载性裂缝

如在水稳养护初期，水稳强度没有完全形成时，对水稳进行车轮荷载重复重载作用，在此条件下亦会产生水稳裂缝。

二、水泥稳定碎石基层裂缝的防治方法

1、裂缝的处理方法

对清理干净的水稳基层表面裂缝进行调查，并对长度、部位、缝宽和形成原因作详细记录。对裂缝两侧各1米范围进行清扫、吹尘和清洗。灌缝:①用森林灭火器吹除裂缝内灰尘;②对小于等于5mm的裂缝灌SBS改性乳化沥青;③对大于5mm的裂缝灌热的重交沥青，裂缝较宽时亦可将裂缝进行切缝处理，宽度约1～2cm左右，再用热沥青灌缝。喷洒透层油。在裂缝二侧各0．75m范围内，按0．5kg/m2沥青用量喷洒透层乳化沥青。布设玻纤网。铺设玻纤格栅:采用自粘式玻纤格栅平铺在裂缝两侧各0．75米范围内，并用带有垫片的钢钉固定，使之与基层牢固粘结在一起。如裂缝不规则发展，宜将玻纤格栅分段铺设，以保证格栅的平整并有效覆盖裂缝;格栅固定用钢钉距离每隔50～100cm左右;格栅铺设不应过早，应在施工上基层或下封层前提前3天左右铺设。洒布粘层油。在裂缝二侧各0．75m范围内按0．3kg/m2沥青用量洒布粘层乳化沥青，待乳化沥青破乳后，按10kg/m2洒布3～5mm石屑，将玻纤网复盖。用于裂缝处理的玻纤格栅技术指标见表4:

2、裂缝的预防措施

加强原材料的控制，特别是对粉尘含量的控制，杜绝不合格的原材料进入场地，严格控制0．075以下含量。水泥使用低标号缓凝水泥，初凝时间大于3小时，终凝时间大于6小时，不能用早强和快硬水泥，同时应有合适的细度、较低的水化热。

通过配合比设计的优化减少基层裂缝，应做到三个限制:在满足设计强度的基础上限制水泥用量;在合成级配满足要求的同时限制细料、粉料用量(合成级配中小于0．075mm颗粒含量宜不大于3%);根据施工时气候条件限制含水量。在进行配合比设计时，可参考以下注意事项:在减少含泥量的同时，施工中要求水泥剂量不应大于5．0%、并且不应超过设计用量+0．5%、合成集料级配中0．075mm以下颗粒含量不宜大于4%。有数据显示当水泥剂量从5%增加到6%和7%，干缩系数增加20%和30%。所以在保证设计强度的情况应尽量控制水泥剂量。粒料含量增加则干缩+温缩系数减小，集料级配越粗，则干缩系数越小。为保证配制出的混合料具有较好的抗裂性能以及施工时减少离析的产生，建议配合比设计时级配曲线按正“S”形调整。4．75mm以上筛孔通过率宜处于级配中值与上限之间，4．75mm以下(含4．75mm)筛孔通过率宜处于级配中值与下限之间，0．075mm筛孔通过率宜在2．5%左右。

在规定的水泥剂量范围内，强度如达不到设计要求，应采取调整级配和更换料源等措施，不得单纯采用提高水泥剂量的方式。不得以提高水泥用量的方式提高路面基层强度。在较高温度下施工时，水泥剂量应用低限，细集料(0．075mm以下料)含量采用中低限，以防止干缩和温缩裂缝;

加强试验室检测力度，特别是含水量的控制，做到随时检测，及时向拌和站反馈检测结果:随时在线检查配比、含水量是否变化。高温作业时，早晚与中午的含水量要有区别，要按温度变化及时调整。施工时应考虑当时的气温状况和后续工序的水分损失，拌和时含水量可适当提高1～2%。运输车采用油布覆盖饱满，缩短运输时间，以减少水分损失。摊铺前在下承层表面洒水湿润，以确保层间联接和水泥稳定碎石混合料的最佳含水量。在作业段的施工缝处应洒水润湿，或涂水泥浆以利于结合，避免产生裂缝;合理控制施工段长度，夏季较高温度下施工时可按30～50米为一碾压段施工，根据现场含水量尽量紧跟碾压，以减少混合料表面水份损失。含水量也不宜过大(＜最佳含水量+3%)，含水量过大，使裂缝出现的机会增大。

控制好下层的压实度、强度指标，当下层较薄弱，而水稳结构层的模量较大时，易产生疲劳裂缝;外观检查中，有松散、严重离析等路段，应进行返工处理。对于裂缝应作相应封闭处理，裂缝严重路段应作返工处理。

提高工作效率，缩短从加水拌和到碾压终了的延迟时间，延迟时间不应超过水泥的初凝时间。延迟时间过长，水稳粒料的强度损失较大，裂缝出现机率增大;在高温环境作业下，要控制结构层的温度，不致造成早、午、晚的温差过大，减少温缩裂缝。

加强现场养护和交通管制的控制，建议正常养护时间由7天延长至10天，并及时充分洒水，应始终保持水泥稳定碎石层表面湿润。防止忽干忽湿，炎热多风天气多洒水及时补足散失水份;在不铺面层时，严禁超重车辆通行，过早通过超重车辆会使水泥稳定基层的结构强度受到破坏，产生不规则的细小裂缝。

结束语

实践表明，通过过程控制能够肉眼看见的横向贯通裂缝数量较少。尽管横向干缩温缩裂缝是不可避免的，只要在施工过程中把好原材料检验关，做好配合比设计，加强施工过程的质量管控，干缩温缩裂缝的数量就会明显减少。

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