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水泥稳定碎石基层裂缝原因分析与防治

张金华
摘要：随着公路工程建设的不断发展，在各等级公路路面工程，水泥稳定碎石基层已经有了较为广泛的应用。但由于水泥稳定碎石基层的结合料为水泥，如果施工工艺要求跟不上，将会在施工早起就产生一些裂缝，这对于公路工程的建设是非常不利的。基于此，文中笔者就公路沿工程中碎石基层裂缝产生的原因进行分析，并通过水泥级配碎石的组成设
关键词：水泥稳定碎石、基层裂缝、原因、防治
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一、前言
水泥稳定碎石基层裂缝的出现，对于公路工程的建设的非常不利的，这直接影响到路面行车的速度和安全。裂缝产生不但降低了基层的整体强度，使得道路工程中路面的使用寿命大幅缩短，而且裂缝发展到后期还会形成反射裂缝，使沥青混凝土路面相应出现有规则的横向裂缝。因此，做好对水泥稳定碎石基层裂缝的防治工非常重要。
二、裂缝产生的原因
1、颗粒级配不理想，或者级配尽管在级配曲线要求范围之内，但细料较多，容易产生干缩裂缝。
2、水泥用量:水泥稳定碎石基层强度随水泥剂量的增加而增高，但刚度的收缩系数也随着加大。水泥用量过大，造成基层刚度过大，容易产生收缩裂缝。
3、含水量:水泥稳定碎石基层含水量的大小对基层的干缩系数影响较大。当混合料中含水量过小时，混合料中水泥不能完全水化，降低了基层的整体强度；当混合料中含水量过大时，由于水分蒸发，未硬化胶体体积缩小致使路面产生干缩裂缝。
4、施工因素
（1）拌料:施工时混合料拌和不均匀，造成局部区域含水量和水泥含量偏高，收缩系数增大，导致裂缝发生。
（2）碾压:碾压速度过快，使水稳层表面产生推挤剪切作用，造成裂缝发生；水泥在初凝后还在进行碾压施工，由于此时水泥的水化热反应致使半刚性基层板体已开始形成。此时再碾压，就会使基层整体强度下降板体断裂导致整体性强度下降，从而产生贯通裂缝。
（3）养护不良时，对水稳层的强度及收缩裂缝的产生有重要影响。养护不良，会造成水分蒸发过大或干湿不一，造成裂缝的发生。
（4）养护期后长时间不进行沥青封层施工，因自然天气不断变化，基层料从“较干燥－饱水状态－较干燥－饱水状态”反复循环作用，使基层表面出现较严重的拉裂现象，在薄弱地方就会产生裂缝。
三、水泥级配碎石的组成设计
1、碎石材料的组成设计。按照技术标准规定的以及建筑现场的状况，使用三种型号的石料开展配比，就是十毫米到三十毫米的粗骨料占总量百分之二十，十毫米到二十毫米骨料占百分之二十，五毫米到十毫米的骨料占百分之四十，石屑占百分之二十。粗骨料的压碎度要达到百分之四点二符合标准，使用的每种物料的大小筛选划分、含水情况、相对密度、吸水状况和石屑中在零点零七五毫米的颗粒用量、塑性系数以及其他的各项措施系数都要达到标准，配比的曲线成圆滑状，同时在曲线中间，液限系数19.9，塑性系数23，从筛选划分的成果构成来看，符合标准规定。
2、水泥的选用。水泥的选用关系到水泥稳定级配碎石的施工成败的关键，按规范的要求：水泥的终凝时间在6小时以上的标号为P.032.5
级普通硅酸盐水泥。
3、水泥级配碎石的配合比设计
选好搭配的水泥以及碎石之后，根据比例进行搅拌，调配出水泥剂量为百分之四、百分之五、百分之六这三种，调配好之后要开展六天的湿养，第一天放在水中，检测出七天没有侧压抗压强度，按照得到的强度值选择水泥使用的剂量。如果水泥量多，强度就高，形成缝隙的可能性就会越大。所以，建筑时按照七天没有侧压抗压强度值作为选择的标准；使用量少的水泥剂量作为掌控值，在建筑的S242庙洪线中使用的配比是4：96，通过实验得出干密度最大值在二点二四克每立方厘米以及最适宜的含水量在百分之八点一为建筑品质掌控的标准。
四、水泥稳定级配碎石基层的试验段
根据标书标准，在开展建筑前，要先建筑一段实验段；这是必须的，经过对实验段的建筑，能够清楚具有什么不足，在进行处理。根据这个实验段能够建议出一个能够引领大面积路段的建筑方法，进而提升建筑品质、加快建筑速度、建筑配合比能够达到最佳。实验段的任务是检查搅拌、运送、铺设、压实、养生等这些设施是不是可靠，混合骨料的配比是不是符合设计标准以及品质标准，就是设计出各个工程程序的品质掌控技术，得到检测使用的生产配合比以及松铺数据，明确搅拌压实到稳定需要的时间，进而拟定适宜的科学的建筑方法。
五、裂缝的防止
1、严格控制碎石质量和级配。碎石采用花岗岩碎石，该种碎石抗冲刷性好、干缩系数和温缩系数均较小且抗拉强度比较高。各种规格的石料要严格分档、隔离堆放，严禁混堆，确保各种碎石级配相对稳定。每种规格的石料最好为一个石矿厂提供，每种规格的石料级配相对稳定，保证了生产配合比与理论配合比吻合。同时适当增加粗集料的比例，尽可能采用骨架密实型结构，通过级配的优化，适当提高混合料的强度，并达到减少水泥的目的。
2、严格控制混合料中小于0.075mm以下的颗粒(矿粉、黏土)含量:小于0.075mm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)，导致基层强度降低，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。因此，在级配设计时和现场施工过程中，要求0.075mm以下颗粒含量不超过5%。
3、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。为保证混合料含水量稳定，必须保证石料原材料含水量的稳定。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。例如，在夏天施工气温较高，即使在同一天施工，混合料的拌和用水量也应早、中、晚各不相同，还要根据运距远近、运输车辆配置情况不断调整，确保碾压时混合料含水量在最佳含水量范围内。混合料在运输过程中，采用篷布覆盖，以减少水分的散失和混合料含水量不均的现象。
4、采用高性能拌和机进行混合料的拌和，可确保集料级配、水泥误差小，水的流量控制准确，能尽量排除不利因素，确保配合比准确。
5、摊铺后及时进行碾压，根据气温情况，适当调整碾压段落长度，在气温高，混合料水分散发快时，采用20m左右作为一个碾压段，以尽量减少混合料表面水分散失，混合料水分散失过快，会造成混合料难于压实，气温低时，采用50m左右作为一个碾压段。碾压过程中，严格控制水稳层的压实度，确保压实度在最大干密度98%以上，通过提高压实度来保证水稳层的强度，适当降低水泥用量，以提高水稳层荷载抵抗能力，同时能有效预防裂缝的发生。
6、施工后及时进行养生，养生采用无纺透水土工布覆盖进行洒水养护，以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。养生时，洒水车的喷头采用喷雾式，确保洒水均匀，同时能避免破坏基层结构，7天养生期内，必须一直保持水泥稳定碎石基层表面湿润。
7、养护期结束，经检验各项指标合格后，立即进行沥青透层和封层的施工，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。这个措施对防治裂缝产生是非常有效的。
六、结语
综上所述，水泥稳定碎石基层有着非常多的优点，非常值得在各等级公路上做进一步的推广。针对水泥稳定碎石裂缝的产生，我国一定要在施工中做好对混合料含水量以及材料组成比例的控制，以便于防止混合料的离析，对于施工机械的选择也应选择合适的压实机械，并按照相关的规章去操作，最终提高道路工程的质量。
参考文献：
[1] 仰忠富：《水泥稳定碎石基层施工有关问题探讨》，《安徽建筑》，2005年05期
[2] 杨红辉 陈忠达 戴经梁：《掺纤维水泥稳定碎石基层材料配合比研究》，《公路交通科技》，2006年03期
[3] 郝白龙：《水泥稳定碎石基层裂缝的防治》，《公路交通技术》，2006年03期
[4] 徐江萍 黄琪 李焕武：《掺粉煤灰的水泥稳定碎石抗裂性能的研究》，《河南交通科技》，1999年04期

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