水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫產(chǎn)生的原因及預(yù)防方法

陳俊峰

摘? 要：水泥穩(wěn)定碎石基層擁有非常好的穩(wěn)定性、耐用性等特點(diǎn)，常常應(yīng)用于在各級公路路面工程中。但是若水泥穩(wěn)定碎石基層的溫度和濕度發(fā)生改變，基層會(huì)因?yàn)榭棺冃文芰ψ內(nèi)醵a(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫，裂縫不僅會(huì)影響路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時(shí)也影響行車安全性和舒適性。本文從原材料、配合比、施工、養(yǎng)生及交通管制等方面分析了原因，并從中提出有效預(yù)防裂縫產(chǎn)生的方法。

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石基層? 裂縫? 原因分析? 預(yù)防方法

中圖分類號：U416.214? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）07（b）-0016-03

Abstract： Cement stabilized crushed stone base has very good stability， durability and other characteristics， and is often used in highway pavement projects at all levels. However， if the temperature and humidity of the cement stabilized crushed stone base are changed， the base will have structural cracks due to the weakening of the deformation resistance. The cracks will not only affect the pavement structural strength， but also affect the driving safety and comfort. This paper analyzes the reasons from the aspects of raw materials， mix ratio， construction， health maintenance and traffic control， and puts forward effective methods for preventing cracks.

Key Words： Cement stabilized crushed stone base; Cracks; Cause analysis; Prevention methods

1? 水泥穩(wěn)定碎石基層產(chǎn)生裂縫的原因分析

1.1 原材料原因

1.1.1 水泥

（1）水泥穩(wěn)定碎石基層施工過程中，水泥用量很大，當(dāng)水泥供應(yīng)不及時(shí)時(shí)，導(dǎo)致水泥進(jìn)場后直接就用于基層施工中，水泥在水化過程中產(chǎn)生水化熱，使混合料內(nèi)部與外部環(huán)境溫度形成溫差，溫差較大時(shí)就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。

（2）不同種類的水泥其收縮性能也不一樣，比如硅酸鹽水泥收縮性比礦渣水泥收縮性小，標(biāo)號低的比標(biāo)號高的收縮性小。

（3）刻意追求高強(qiáng)度，人為增加水泥劑量，基層混合料收縮作用就會(huì)越大，更易形成裂縫。

1.1.2 集料

（1）水泥穩(wěn)定碎石基層集料含泥量超標(biāo)、雜質(zhì)較多，集料中含泥量偏高也容易造成基層開裂。

（2）不同粒徑的集料干縮性也不同，細(xì)集料相比于粗集料干縮性大。

（3）集料儲存方式不當(dāng)，不同規(guī)格粒徑的集料未設(shè)置隔離措施，出現(xiàn)混料、串料現(xiàn)象;集料存放未按要求每層鋪放，形成錐體大料滾落，造成集料不均勻現(xiàn)象。

1.2 水泥穩(wěn)定碎石配合比原因

（1）水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計(jì)不合理，混合料的合成級配曲線在標(biāo)準(zhǔn)曲線上方，造成混合料偏細(xì)。

（2）配合比設(shè)計(jì)中，管理人員思想保守，為了追趕工期，保證基層強(qiáng)度，人為增加水泥劑量，沒有按照施工配合比水泥用量參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。

（3）細(xì)集料含量?；鶎踊旌狭现屑?xì)集料含量控制尤為關(guān)鍵，細(xì)集料過多，各顆粒的表面積就越大，吸收的水分也越多，后期碾壓后極易因干縮原因造成裂縫。因此，要加強(qiáng)對進(jìn)場細(xì)集料材料質(zhì)量的檢查和驗(yàn)收，若達(dá)不到設(shè)計(jì)和規(guī)范等相關(guān)要求，堅(jiān)決禁止用于基層混合料生產(chǎn)中。

（4）粉料含量。粉料主要指混合料中0.075mm以下含量，在混合料中起填充作用，使空隙率適中。0.075mm以下顆粒用量適中時(shí)。①既可以增加混和料的強(qiáng)度;②通過壓實(shí)使顆粒間緊密接觸，適當(dāng)減少空隙;③使水泥硬化時(shí)混合料能夠有效膠結(jié)在一起，形成強(qiáng)度。當(dāng)混合料中0.075mm以下顆粒含量多或者含泥量偏大時(shí)，會(huì)直接導(dǎo)致基層半剛性體干縮應(yīng)變系數(shù)偏大，產(chǎn)生裂縫的機(jī)率變大。

1.3 施工原因

（1）采用的基層拌和機(jī)、攤鋪設(shè)備性能差或時(shí)常出故障，造成拌和質(zhì)量不高，影響混合料的穩(wěn)定性，各集料參數(shù)計(jì)量不準(zhǔn)確，集料的級配就不能穩(wěn)定。

（2）拌合站管理人員對水泥和水用量控制不嚴(yán)肅，人為隨意地改動(dòng)基層料配合比設(shè)計(jì)參數(shù)，每盤料差異太大;拌和時(shí)間達(dá)不到配合比設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)間要求、拌和不均勻，易出現(xiàn)粗細(xì)集料集中造成離析現(xiàn)象。

（3）基層混合料運(yùn)輸車未設(shè)置覆蓋措施，混合料水分蒸發(fā)過快;攤鋪?zhàn)鳂I(yè)不連續(xù)、速度不穩(wěn)定;壓路機(jī)壓實(shí)效果較差，造成基層壓實(shí)度不夠，孔隙率偏大，抵抗干縮溫縮拉應(yīng)力的能力就不足。

（4）施工時(shí)間安排不當(dāng)，基層施工選擇在高溫、干燥的夏天中午，使混合料中水分蒸發(fā)過快。

（5）水泥穩(wěn)定碎石基層施工過程中，碾壓段落長度過長，碾壓時(shí)間超過了水泥的初凝和終凝時(shí)間，容易造成水泥穩(wěn)定碎石基層開裂。

1.4 養(yǎng)生原因

主要原因在于管理人員思想上不重視、忽視基層養(yǎng)生，操作人員在落實(shí)上存在敷衍了事的現(xiàn)象?；鶎邮┕そY(jié)束后，沒有立即進(jìn)行養(yǎng)生和定期養(yǎng)生，造成基層長期暴曬，基層混合料失水嚴(yán)重，形成干縮裂縫。

1.5 未進(jìn)行交通管制，車輛來回碾壓

基層底部會(huì)在外力荷載作用下產(chǎn)生裂縫?；鶎釉谕饬奢d作用下，底部會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，如果拉應(yīng)力超過基層材料本身的抗拉能力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫往往不是單獨(dú)的、有規(guī)則的裂縫，而是稠密的、雜亂無序的裂縫。

此外，水泥穩(wěn)定碎石基層的下承層如果強(qiáng)度不足或者太軟，在此位置容易出現(xiàn)反射裂縫。

2? 預(yù)防水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的方法

2.1 原材料控制措施

2.1.1 水泥

（1）選擇收縮性較小、標(biāo)號較低的硅酸鹽水泥。為保證施工時(shí)有足夠時(shí)間運(yùn)輸、攤鋪、壓實(shí)，應(yīng)對水泥的初凝時(shí)間和終凝時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)規(guī)定。

（2）嚴(yán)格配合比設(shè)計(jì)，基層強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求時(shí)，水泥范圍用量選下限值。

（3）水泥存放期要符合要求，以便于減少拌和過程中的水化熱量。

2.1.2 集料

（1）嚴(yán)格控制基層混合料中細(xì)集料的含量，對集成混合料的收縮特性有明顯影響，也就是級配中4.75mm和0.075mm的通過量。

（2）水泥穩(wěn)定碎石基層集料應(yīng)選用雜質(zhì)少、含泥量符合規(guī)范要求的材料。

（3）保證合格穩(wěn)定的原材料是避免出現(xiàn)離析現(xiàn)象的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。材料供應(yīng)商最好是固定的一家，而且供應(yīng)商對材料進(jìn)行加工的機(jī)器型號、方式等都要有一致性，在購買集料前，要派專人到材料生產(chǎn)場地實(shí)地考察，并對材料取樣帶回進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。經(jīng)試驗(yàn)合格批準(zhǔn)后方可大量進(jìn)場。

（4）不同規(guī)格粒徑集料之間設(shè)置磚墻等隔離措施，每種集料按要求層層水平鋪放，防止形成錐體造成集料離析，混合料中細(xì)集料含量過多，容易造成裂縫。

2.2 水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計(jì)

（1）水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計(jì)應(yīng)科學(xué)合理，合成級配曲線保持在中直線下方，在基層配合比設(shè)計(jì)中，嚴(yán)格控制4.75mm和0.075mm細(xì)料過篩通過率，在保證基層混合料各檢測指標(biāo)數(shù)據(jù)正常范圍內(nèi)，細(xì)集料用量選用下限值，盡量減少細(xì)集料過多造成水穩(wěn)基層干縮和溫縮的影響效果。

（2）在基層強(qiáng)度符合要求范圍內(nèi)，水泥用量盡可能選用低值。

（3）管理人員嚴(yán)格按照施工配合比設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，嚴(yán)格開盤單簽認(rèn)制度，不得人為隨意改變配合比設(shè)計(jì)參數(shù)。在基層施工前、后，設(shè)置專人對混合料進(jìn)行試驗(yàn)檢測，及時(shí)對比糾偏，保證基層混合料的生產(chǎn)質(zhì)量和穩(wěn)定性。

2.3 施工過程控制措施

（1）嚴(yán)格執(zhí)行開盤單簽認(rèn)制度，嚴(yán)格控制拌和時(shí)間，保證混合料拌合均勻。運(yùn)輸車按“前、后、中”順序分次裝料，防止集料成錐體滾落離析。

（2）根據(jù)施工時(shí)氣候條件控制含水量，運(yùn)輸車基層混合料采用覆蓋篷布等遮陽措施減少水分蒸發(fā)，基層拌和場站和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)人員要定時(shí)檢測混合料含水量，當(dāng)現(xiàn)場的含水量與最佳含水量相差較大時(shí)，要及時(shí)通知拌合站管理人員調(diào)整含水量。

（3）采用合適的機(jī)械組合攤鋪、壓實(shí)基層混合料，攤鋪機(jī)應(yīng)勻速連續(xù)不間斷攤鋪，壓路機(jī)按照“緊跟、慢壓、高頻、低幅”原則進(jìn)行碾壓，嚴(yán)格控制壓實(shí)遍數(shù)和壓實(shí)質(zhì)量，實(shí)時(shí)檢測壓實(shí)度。

（4）水穩(wěn)基層施工應(yīng)避開夏季中午高溫時(shí)間段，宜在早上、下午時(shí)間段進(jìn)行施工;當(dāng)施工氣溫過低時(shí)，也不宜進(jìn)行施工。

（5）氣溫如果過高，基層混合料水分散失就會(huì)越快，這個(gè)時(shí)候必須要縮短壓實(shí)段落長度，壓實(shí)工作要在水泥初凝前完成。壓路機(jī)壓實(shí)效果越好，抵抗收縮的能力就越強(qiáng)，體積收縮就越小。但過度碾壓會(huì)形成基層表面水泥漿收縮裂縫。

（6）施工縫接頭處：基層每天的施工長度是有限的，這就與后續(xù)施工的基層之間產(chǎn)生橫向接縫，這個(gè)位置應(yīng)力相對集中，在外力作用下更容易導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

2.4 養(yǎng)生方面措施

目前普遍采用的養(yǎng)生方式是基層表面在潮濕狀態(tài)均勻撒布瀝青透層油（見圖1），透層油能讓基層混合料與外界隔離，阻止基層混合料內(nèi)水分蒸發(fā)，減少干縮裂縫。若現(xiàn)場存在透層油不能及時(shí)撒布情況，可以用噴淋養(yǎng)生代替（見圖2），養(yǎng)生時(shí)間不小于7d，每天不小于3遍，保持基層表面保持濕潤，以免基層因暴曬失水開裂。

2.5 交通管制方面措施

基層攤鋪碾壓后，及時(shí)養(yǎng)生，始終保持表面處于濕潤狀態(tài)，及時(shí)對該段落進(jìn)行交通管制，防止車輛行駛在基層面上，避免車輛來回碾壓出現(xiàn)的裂縫。

2.6 及早鋪筑瀝青路面

基層施工結(jié)束后，為了保證基層混合料結(jié)構(gòu)不再繼續(xù)散失水分，減少干縮裂縫的產(chǎn)生，在養(yǎng)生期滿且基層強(qiáng)度等相關(guān)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求時(shí)，應(yīng)盡快用瀝青面層鋪筑覆蓋。

3? 結(jié)語

水泥穩(wěn)定碎石基層作為半剛性基層的一種，目前普遍應(yīng)用于各種道路路面結(jié)構(gòu)，但是其脆性大、容易出現(xiàn)裂縫的特點(diǎn)嚴(yán)重影響公路的耐久性和舒適性，為減少水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的產(chǎn)生，需要管理人員思想上重視，選擇優(yōu)良的原材料和性能優(yōu)良的機(jī)械設(shè)備，科學(xué)合理的基層配合比設(shè)計(jì)，并且在施工中認(rèn)真落實(shí)裂縫產(chǎn)生的預(yù)防措施。

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