公路工程水泥稳定碎石基层裂缝成因与防治

张丽迎 黄勇

摘要：在公路工程中，路面基层常采用水泥稳定碎石混合料。但水泥稳定碎石基层在施工中很容易产生裂缝。为了适应重交通发展的需要，本文在对水泥稳定碎石基层裂缝成因进行分析的基础上，提出了一些预防与防治措施。同时，对这些防治措施的有效性及存在的缺陷进行总结，从而为提高水泥稳碎石基层的抗裂能力奠定坚实基础。

关键词：水泥稳定碎石;基层裂缝;成因;防治措施

研究发现，水泥稳定碎石基层已占我国沥青路面基层的75%～90%。然而，它具有较高的脆性，对温度和湿度的敏感性强，并且容易出现收缩裂缝。在车辆荷载、温度和湿度条件的循环作用下，基层裂缝会向上反射到沥青表面，产生反射裂缝，该比例通常超过50%。同时，沥青路面在温度和行车荷载的共同作用下也会产生表面裂缝，并随着时间的推移逐渐发展为下层结构中相应的裂缝。半刚性路面基层裂缝严重影响路面的使用性能，危及交通安全。因此，深入研究水泥稳定碎石基层裂缝产生的原因及防裂措施，提出合理可行的预防和解决路面裂缝的措施，具有十分重要的意义，有效提高半刚性基层的抗裂性能，使其发挥更好的性能，满足我国公路行业快速发展的需要。

1水泥稳定碎石基层裂缝的成因分析

1.1水泥用量太大

水泥是水泥稳定碎石基层的重要材料之一。水泥用量对水稳碎石材料的强度有重要影响，同时也影响材料的弹性模量、干缩系数等重要参数。一般来说，水泥含量越高，复合材料的强度越高，弹性模量越高，但同时收缩系数增大，容易出现裂缝。因此，在配制水泥稳定碎石基层材料时，应注意，由于水泥含量的增加，收缩应力的增加将大于材料强度的增加。如果水泥含量过高，则意味着更有可能发生收缩裂缝。

据调查统计，水泥稳定碎石基层水泥用量过大的主要原因是成型方法与压实度不匹配。在实际施工中，施工单位减少了压实次数，增加了水泥用量。材料的强度导致最终压实不符合要求。此外，成型方法与施工方法不匹配。主要原因是内部通常受到静压形成，而室外的振动与振动结构不匹配。基层强度的影响不显著，只能通过增加水泥用量来提高强度。最后，存在混合时间有限的普遍原因。通常，连续搅拌装置的时间控制在10秒内。在如此短的时间内，材料很难达到均匀状态。因此，为了确保材料的强度，需要增加水泥用量，用于避免这种情况。

1.2混合不均匀

由于水泥稳定的碎石材料是与各种材料混合的复合材料，因此各种材料的粒径大小不同。如果细粉材料不能均匀地包裹粗骨料，则容易在材料之间引起各种材料。材料的结合强度不足，并且由于干燥，粗骨料的表面也变白。另外，如果混合不充分并且混合不均匀，则在运输或铺路期间可能会发生偏析，从而导致基层开裂。

1.3骨料类型和用量不合理

水稳定的碎石材料的结构强度取决于在聚集颗粒之间产生的摩擦力和结合力。通常，在实践中会形成两个常见的结构。一种是悬浮的致密结构。尽管该结构具有高粘附性，但是由于聚集体之间的接触不足而导致稳定性差，并且容易形成裂纹。另一个是骨架的密集结构。相对而言，细骨料的数量少，既保证了凝聚力，又保证了粗骨料形成有效的包埋力，结构更加稳定。细料的比表面积较大，遇水后变形较大，因此在保证结合力的条件下细料的材料要减少，否则容易产生收缩裂纹。

1.4环境温度影响

耐水碎石基广泛用于公路建设中，不可避免地会受到外部环境的影响。铺设基层后，温度差将导致材料变形。例如，在寒冷地区，温度的大幅下降会导致铺砌的基础材料收缩，内部拉伸应力增加，超过材料本身的拉伸强度，这可能导致基础层破裂。另外，在半刚性基层的施工中，为了减少因材料变形而引起的温差，通常选择在高温环境下工作，但当基层长期承受长期温差时，温度应力也会随着时间而发生，最后归因于疲劳效应并产生裂纹。

2 水泥稳定碎石基层裂缝的防治措施

2.1 加强水泥稳定碎石配合比设计

水泥稳定碎石路面结构，主要使用水泥、碎石及石屑施工作业，融入最佳水分，在均匀搅拌与压实之后，得到高强度的路面结构，其稳定性可以达到预期的施工规定，在此期间将其称为水稳结构。相关研究表明，0.6mm档细集料对水泥稳定碎石基层的干性收缩和温性收缩的影响很大。在配合比设计工作中，根据级配组合要求等实施设计工作，明确颗粒级配，尤其控制0.6mm和0.075mm 的通过率，使之尽量接近低限，通过7d无侧限抗压强度测试，使基层强度处于5.0～7.0MPa范围内，这样既可以保证强度，也可避免因强度过高引起较多的反射裂缝。水泥稳定碎石是在沥青结构下面铺筑的承重层，属于路面与路基的连接纽带，是车辆荷载的承担结构，在实际设计过程中，需针对行车垂直类型荷载内容与分散荷载内容进行合理的分析，积极采用先进的工艺技术，根据施工环境因素对施工方案进行调整。

2.2 减少施工过程中含水量与水泥剂量对施工质量的影响

在质量控制期间，经常出现含水量不均匀和水泥剂量不合理的问题。如果含水量过小，将会导致水泥的水化与水解效率降低，出现强度问题，也会导致压实效果受到一定影响。为了解决以上问题，应及时对含水量及水泥剂量进行检测，利用科学的工作方式提升检测水平，满足施工需求。在检验检测期间，需规避人为因素导致的结果不准确问题，利用合理的管理方式提升检验检测工作水平，及时发现质量管理问题与不确定性因素，采取合理的措施解决出现的问题，保证检测工作水平，具体措施有：

（1）含水量检测须遵循及时性原则。在混合料运输与摊铺时，要做好现场观测与检验工作，一旦发现碾压异常，要检测含水量，将其控制在1%以内。

（2）灰剂量检测试验需现场使用EDTA滴定方式，明确水泥剂量要求并进行严格控制。在此期间，还要利用拌和机对混合料进行搅拌处理，在合理开展试验测定工作的情况下，明确水泥的剂量要求，对检测内容与试验结果等进行严格分析，确保水泥剂量符合规定，增强水泥稳定碎石基层强度。

2.3 加强基层养护工作

水泥稳定碎石基层在强度形成的时候，水分消耗量较大，会出现收缩现象，因此基层养护期要求不少于7d，期间一定要保证水稳基层表面始终处于湿润状态，从而有效避免干缩裂缝的产生。另外，可以对水泥稳定基层表面进行缩缝切割，以消除温缩和干縮裂缝，具体方法是用切割机沿道路纵向每隔一定距离切割一道缩缝，然后在缝内灌以乳化沥青。采取这种办法的机理是，人工提前消除基层所产生的收缩应力，即使基层的收缩应力提前释放，避免基层开裂。

2.4 做好裂缝处理

在公路工程施工项目中，总会碰到一些无法预料的问题，技术人员需要采取合理的方案加以解决。在水泥稳定碎石基层施工过程中，路面容易出现裂缝现象，可采用切割机对道路基层进行纵向切割，然后用混合材料涂补裂缝，如果混合材料出现脱落、松散，则需要组织专业施工人员进行开槽，将混合材料填补到开设槽面中。及时对路面裂缝进行处理，可以延长路面的使用寿命，也能减少路面维护成本，提高道路的使用率。

3 结语

综上所述，作为公路结构的主要承重层，水泥稳定碎石基层对于公路各个结构层以及整体承载质量具有重要影响。公路工程基层施工一定要依照设计要求和相关规范进行，做好各方面的质量控制，确保施工质量，减少裂缝病害的出现，延长公路的使用寿命。

参考文献：

[1]浅析水泥稳定碎石基层施工质量的控制[J].董秀杰，孙建国.黑龙江交通科技. 2010（12）.

[2]水泥稳定碎石基层的质量通病及预防措施探析[J].黄峰.中国高新技术企业. 2017（08）.

[3]基于高速公路水泥稳定碎石基层施工工艺与推广应用分析[J].姚红瑾.中外企业家. 2018（06）.