水泥稳定基层的裂缝成因及防治

维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年第１期　西部探矿工程　１８５　水泥稳定基层的裂缝成因及防治　董　波　（武警交通第二总队，新疆乌鲁木齐８３００２３）　摘要：水泥稳定基层易产生各种裂缝，结合工程实际情况，对裂缝形成的原因进行分析，提出防治措　施及裂缝产生后的处理措施。　关键词：水泥稳定基层；裂缝；措施　中图分类号：Ｕ４１６．２１６文献标识码：Ｂ文章编号：１ＯＯ４—５７１６（２ＯＯ８）０１—０１８５—０２　随着我国国民经济的高速发展，国家对公路等基础　设施建设的投入日益加大，为了适应新形势的需求，针　对车辆交通量大、吨位大的问题，公路建设部门积极采　取措施，提高公路等级，推广使用高强度高稳定结构。　公路路面基层现阶段基本上是选用水泥稳定基层，其优　点是强度高、水稳定性好、易操作、抗疲劳能力强、远期　成本低等。随着这种半刚性路面基层结构形式的大量　使用，从使用的情况看，这种路面结构却普遍存在着裂　缝较多的缺点，裂缝的存在不仅影响水泥稳定基层的整　体性，并且必然降低结构层的强度和刚度，铺筑沥青路　面后将使沥青面层出现反射裂缝，造成不同程度的路面　病害，降低了道路的使用质量和耐久性。　１水泥稳定基层的特性　（１）强度高：在基层混合料水泥剂量不超过６　的　情况下，强度能达到５ＭＰａ以上。　（２）水稳性好：这种结构一旦钙化成型，具有水泥　混凝土的一些性质。　（３）易操作：基层混合料易生产，拌和容易。水泥　剂量、含水量在级配一定的情况下，易控制，根据监测情　况随时可以调整。　（４）抗疲劳能力强：因为强度高，比其它结构更稳　定、持久。　（５）远期成本低：使用寿命长，建设成本相应较少。　２裂缝产生的种类　２．１干缩性开裂　为横向裂缝。且为上下贯通，裂缝冬季较大，夏季微小，　裂缝间有一定的间隔，尽管间距不等，但还是比较有规　律。主要原因是由骤升骤降形成温差太大。当气温骤　然升降时，水泥稳定基层的表面温度和水泥稳定基层内　部温度不一致时，产生的收缩量也不一致，当他们之间　的收缩应力大于水泥稳定基层的抗拉强度时，自然而然　地产生了开裂现象。　３裂缝产生的原因　（１）水泥剂量偏大：水泥是干缩性比较大的材料，　用量越多，产生的收缩量也越大，裂缝也会越多。　（２）细料含量过多：细集料主要是填补粗集料的缝　隙的，当细集料过多时，多余的细集料就成为一种游离　状的材料，在行车的辗压下，就容易产生裂缝。　（３）养护不及时：由于水泥在水化时要消耗一部分　水，它在水化过程中产生的热量也会消耗一部分水，加　上自然环境要消耗大量的水，如果不及时补充水分，水　泥不能在混合料中完全水化和水解，发挥不了水泥对土　的稳定作用，影响强度形成，在行车的作用下，容易产生　裂缝。　（４）碾压时混合料含水量偏大：基层含水量偏大，　在水泥硬化时容易产生收缩裂缝。　（５）混合料离析：施工过程中材料的离析也会产生　裂缝。　（６）未及时封层：养护结束后，如果未及时铺筑封　层，使基层暴露时间太长，也容易产生裂缝。　４裂缝的防治措施　４．１对底基层的处理　这种裂缝是基层开裂最常见的，在基层开裂中所占　的比例也是最多的，因此，干缩性开裂成为半刚性水泥　稳定基层的主要病害。它的特征表现为每隔３～１０ｍ　左右形成横向裂缝，也有纵向裂缝及网状裂缝，缝的顶　部开裂宽度为０．５ｍｍ以上的最为危险。　２．２温缩性开裂　温度收缩裂缝发生的较多，比较有规律，绝大部分　水泥稳定基层铺筑前，要充分洒水湿润底基层，这　样既可以降低摩阻系数，减少由于摩阻约束所产生的板　体的拉应力，同时还可防止底基层对混合料中水分的吸　收，保证混合料中有足够的水分供水泥的水化作用，以　促进水泥稳定基层强度的增长。　维普资讯 http://www.cqvip.com

１８６　４．２及时铺筑沥青面层　西部探矿工程　４．６养生　２００８年第ｌ期　水泥稳定基层铺筑完成且养生３ｄ即洒铺透层乳化　沥青后应及时地进行沥青面层的铺筑，避免水泥稳定基　层长时间地在露天下暴晒，防止其过分变干而加剧产生　干缩裂缝。　４．３要有最佳的集料级配　干燥收缩的破坏发生在早期，及时的采用土工布、　麻袋布或薄膜覆盖进行良好的养生，不但可以迅速提高　基层的强度，而且可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裂缝现象。施　工经验证明，如果能保持基层水稳在铺筑沥青路面层前　不开裂，基层就不会先于沥青面层产生干缩裂缝，在条　件允许时，及时的撒铺沥青下封层是减少干缩裂缝的一　严格控制集料的级配使之符合规范要求的级配范　围，尽力控制级配砂砾中的塑性指数应小于９，因水泥　稳定基层的裂缝性质与所用集料中土的塑性指数有关，　土的塑性指数越大，则水泥稳定基层收缩越大，反之则　小，因此，在实际施工时，要选择合适的料场并将料场上　覆盖层清除干净，对于级配不好的天然砂砾，要适当添　加部分塑性指数低于１２的细粒土，使其达到最佳级配，　改善集料的级配将明显提高混合料的强度和耐久性。　４．４严格控制水泥剂量　公路基层的设计强度通常为３～５ＭＰａ，设计强度　愈高，则水泥用量愈大。水泥剂量对于干缩应变的影响　较大，水泥用量超过一定比例，在经济上是不合理的，且　混合料的收缩性就增大，容易产生严重的干缩裂缝。当　水泥剂量不变时，改善集料的级配可以显著提高基层的　强度，反之对不同的材料，水泥的用量有所不同，级配较　好的材料，水泥剂量减少到最低，否则水泥用量则会最　大。设计配合比时，通过水泥剂量分级和调整集料的级　配，来保证基层的设计强度，降低水泥剂量。实践证明，　水泥剂量超过一定数值后，水泥稳定土的裂缝增多，缝　宽也增大。我国规范规定水泥剂量≤６　（美国和日本　也限制在６　，法国限制在５　）。根据试验，水泥稳定　砂砾的水泥剂量在４　～５　时，强度符合要求，其收缩　性最小，因此施工时应严格控制水泥的剂量，使其在　４　～５　之间波动。　４．５混合料含水量的控制　水泥稳定基层干缩应变随混合料的含水量增加而　增大，施工碾压时含水量愈大，结构层愈容易产生干缩　裂缝，且愈严重（裂缝产生的早，缝口宽和缝的间距小）。　即使已铺筑沥青面层，在旱季或冬季基层也可能产生干　燥裂缝，因此施工时严格按照施工配合比控制最佳含水　量（水泥稳定粗粒料碾压时混合料的含水量宜较最佳含　水量大０．５　～１．Ｏ　，对于水泥稳定细集料碾压时混　合料的含水量宜较最佳含水量大１　左右），避免因施　工用水量控制不当而人为造成的干缩裂缝。大量的试　验表明，对同种材料组合，压实度越高，其抗压强度也越　高，因此在实际施工中，派专人负责混合料含水量，及时　调整拌和用水量，以保证混合料的含水量在最佳含水量　范围内，从而提高工程质量。　个切实可行的办法。　５水泥稳定基层预防裂缝技术的创新　（１）在混合料中掺人纤维：实践证明，在水泥稳定　基层中掺人纤维材料，可以提高抗压强度，减少水泥稳　定（底）基层的裂缝，但是成本较高，对特殊地段的水泥　稳定基层可采取掺人纤维的办法。纤维的种类较多，有　钢纤维、塑料纤维，也可采用麻筋等等。　（２）在混合料中加入膨胀剂可以减少水泥稳定基　层的干缩裂缝，同样在水泥稳定粒料中使用减水剂，减　少混合料的含水量，也可以达到减少干缩裂缝的目的。　（３）在基层中添加粉煤灰：粉煤灰减少干缩值的效　果随粘粒含量增加而降低。水泥稳定土中添加粉煤灰　（占集料重量的１Ｏ　～２Ｏ　９／６），可以延缓混合料凝结，增　加混合料的抗冻能力和改善混合料的形变性能。　（４）采用预切缝措施防止和减少裂缝。水泥稳定　基层预切缝的现场试验较多，有的是在切缝内贯人沥青　胶，有的是在切缝上面铺土工布，目前尚无成熟的技术　可供借鉴。　６裂缝的处理措施　（１）对于已经开裂松散的基层材料，要把松散的基　层材料全部挖除清理出去，查明原因，针对原因做相应　的处理后，再用同样的水泥稳定基层料回填压实，并且　做好养生工作。　（２）对开裂不是比较严重，而且缝宽比较细小的　（一般缝宽不超过ｏ．５ｒａｍ），可以考虑先采用沥青灌缝　封闭裂缝，防止水的侵人，然后再做面层。　（３）对于只有开裂现象，而没有松散现象的，表面　开裂缝宽比较宽的，对于高速公路路面可以在上面加上　层沥青碎石，而对于一般等级的公路可以考虑在上面　加上一层级配碎石基层，使之成为组合式基层。　虽然以上各种措施有一定的防治作用，但目前各类　措施的防治效果在定性、定量上很不一致。一方面表明　应对各种措施进行系统的评价；另一方面也表明目前各　种措施的防治效果还不是十分完善。由于水泥稳定基　层开裂所受的各种影响因素比较多，每一项防治措施自　身性能也受到温度等其它因素的影响。