本站原创【摘 要】水泥稳定碎石基层是根据水泥、碎石和水按一定比例进行配置的路面结构承重层,是当今国内外使用最普通和一种半刚性材料.具有强度高、水稳性好,承载力大等特点.但由于结合料为水泥,对温度、温度敏感性较强,在强度形成过程中容量形成裂缝.本文结合水泥稳定碎石基层裂缝处理的工程实践.分析了水泥稳定碎石基层横向裂缝形成的原因及防治措施.
【关 键 词 】水泥稳定碎石；基层；横向裂缝；预防；处理措施
前言
水泥稳定碎石具有良好的力学性能和结构整体性能, 其特点是强度高、水稳性好、抗冻性好、耐冲刷, 是一种优良的路面基层材料, 在道路建设中得到了广泛的应用.但与此同时, 水泥稳定碎石基层容易产生裂缝是一个不争的事实, 对于裂缝的处治, 一般有密封胶封缝技术、填灌沥青胶铺设土工布技术等.如果在水泥稳定碎石整个的施工过程中, 从原材料加工就开始逐步进行认真严格的控制, 裂缝是可以预防的,至少可以控制在理想的范围内.我们应该充分认识到裂缝对工程质量的严重危害, 采取相应的措施来减少裂缝的出现, 从而提高水泥稳定碎石基层的成品质量, 带来良好的经济效益.因此,本文结合工程实例对水泥稳定碎石基层横向裂缝形成的原理及控制措施进行探讨.
1 工程概况
无锡锡太路二标工程为城市快速化主干道,道路起点接现状新华路,终点至锡太路锡山段,路基宽度53米.本次实施范围是K7+450～K9+400,全长1950米,设计行车速度为80公里/小时.道路结构为4cm改性沥青（A-13）+6cm中粒式沥青砼（AC-20）+7cm粗粒式沥青砼（AC-25）+34cm水泥稳定碎石+20cm二灰土.
2 裂缝形成原因
分析裂缝形成过程,大致分为初期收缩裂缝,中期内应力裂缝,后期荷载外力裂缝3个阶段.
2.1 初期收缩裂缝
水泥稳定基层完工后30d局部路段产生横向裂纹,缝宽1mm～3mm,横向贯通或半贯通,垂向深度为水泥稳定基层厚度的0.3～0.5倍.初期收缩裂缝主要是由于压实后的水泥稳定基层中的水不断蒸发和水泥水化作用使水份不断减少,产生毛细管作用、吸附作用、分子间力作用以及材料矿物晶体、凝胶体层间水的作用、碳化收缩作用等,使水泥稳定基层压实体发生体积收缩,形成收缩裂缝.
2.2 中期内应力裂缝
沥青砼路面下面层铺筑后90d即有少量反射裂缝产生,水泥稳定基层铺筑后6个月大部分裂缝基本形成,90%的裂缝横向和垂向均已贯通水泥稳定基层和沥青砼面层,水泥稳定基层形成了长度不等的相对独立的受力板块.一般开裂地段裂缝间距在50m～100m之间,严重开裂地段裂缝间距在6m～30m之间,裂缝宽度为1mm～5mm.一年后裂缝有少量增加和扩展,裂缝数量在上年基础上增加5%～8%,缝宽普遍增大,一般为5mm,局部地段增加到10mm.
2.3 后期荷载外力裂缝
中期内应力裂缝基本形成以后,长度不同且相对独立的水泥稳定基层板块,受底基层的支承,支承面强度高的部位形成相对支点,强度低的部位形成相对悬空.用相对悬空系数来反映板的悬空程度,当系数为零时层间完全接触,符合多层弹性体系理论；当系数逐步增大时层间接触力逐步减弱,板处于相对连续的简支板受力体系；当系数增至1时层间接触力完全消失,板底完全悬空,水泥稳定基层板块处于绝对连续简支板受力体系.相对悬空跨度和相对悬空系数的大小与支承面弯沉值的变异系数有关,变异系数越大悬空程度越大,反之越小.当产生中期应裂缝后,裂缝处的路床强度在路面渗水的作用下逐步降低,裂缝两边的水泥稳定基层逐步悬空形成相对悬臂板.
总之,导致半刚性基层沥青路面开裂的因素很多.通过对基层沥青路面的分析研究认为,导致开裂的因素主要有材料特性、车辆荷载与路面结构设计、路基强度及其均匀性、底基层强度及其均匀性、自然环境等.水泥稳定基层矿料的级配、细粉料含量、塑性指数,路面结构组成及其厚度,车辆荷载的大小,路基和底基层的强度及其均匀性,地质土质,水文气象等各方面的因素与半刚性基层沥青路面的开裂都有直接关系.
3 裂缝控制措施
3.1 原材料控制
为了保证混合料的生产配合比准确、稳定,必须要有相对稳定的原材料.
（1）水泥：作为半刚性路在胶凝材料的水泥,应使用早期强度较低,初、终凝时间较长的水泥.使用经试验检测,各项指标均符合规范要求水泥.
（2）碎石：外购材料,5mm～10mm、10mm～30mm的碎石,全部由施工单位购进,拌和站加工,这样能够确保所用碎石的级配稳定.
3.2 混合料配合比控制
（1）配合比设计：在设计配合比时,将水泥剂量控制在5%以内,混合料宜粗不宜细,强度要达到4MPa～5MPa.首先根据集料初步试配情况,将混合料级配分为中（级配范围的中值）、粗（级配范围的下限）两种类型,然后,分别按4.0%、4.5%、5.0%、5.5%的水泥剂量进行试配.通过试验,最终选定的配合比是粗型,水泥剂量为4.5%,试件强度普遍在4.4MPa～5.1MPa范围内,最佳含水量为5.2%,总体比较理想.
（2）生产配合比确定：混合料生产时,使用500型拌和站拌制,各种材料的用量全部由电脑控制.从施工现场抽取混合料,制成试件,部分在试验室标准养护,部分放在现场同步养护.结果显示：水泥剂量为4.5%时,标准养护强度4.2MPa～4.8MPa,现场养护强度为3.9MPa～4.7MPa；水泥剂量为4.8%时,两种强度分别为4.5MPa～5.1MPa和4.3MPa～4.9MPa.于是确定水泥剂量按4.8%控制.
（3）生产配合比控制：拌和站安排专职试验人员,每30min对混合料做一次水泥剂量检测试验,每天上、下午各做一次混合料级配筛分试验,发现异常,立即调整.
3.3 施工控制
（1）严格控制含水量：含水量过大,水泥稳定碎石基层易出现干缩裂缝,因此,在正常天气情况下,我们均以最佳含水量控制,只有中午气温较高时,才适当增加1%～2%.
（2）双摊铺机摊铺：由于所施工的混合料偏粗,用1台摊铺机摊铺时,两边离析较为严重,于是使用2台750型摊铺机前后并行作业,有效地解决了离析问题.
（3）紧跟碾压：混合料摊铺以后,压路机紧跟在后面进行稳压,随后用振动力大的压路机进行振压,最后静压.由于含水量不高,基层表面有局部失水干燥现象,但内部并无质量问题.
3.4 养生与保护
水泥稳定基层碾压结束后,立即用渗水土工布进行覆盖,在土工布表面洒水养护,连续7d,保持湿润.同时实行交通管制,7d之内严禁重车通行,以免对结构层造成损伤；（2）7d以后,如上一结构层仍未施工,土工布不能撤掉,应继续覆盖洒水养护7d,洒水量可适当减少,每天洒水2次～3次.
3.5 质量检验
养生7d后进行钻芯检验,芯样密实、完整,成型良好；（2）开放交通一段时间后,进行清扫、冲洗,除去表面浮浆,基层表面略显粗糙,碎石有外露现象,但不松散,强度均匀,整体成形良好.
4 结语
水泥稳定碎石基层施工时,如能保证原材料稳定,级配选择相对较粗一些,水泥剂量控制在5.0%以下,强度在3MPa～5MPa之间,在最佳含水量状态下施工,及时碾压,加强养生,就能够较好地防止横向裂缝的产生.此外,可以在下基层施工时外掺了5.0%的粉煤灰,效果更佳.