浅谈水稳基层裂缝成因及防治措施

1、浅谈水稳基层裂缝成因及防治措施    摘要：在道路工程中，水稳碎石基层被广泛应用到路面基层。但水泥稳定碎石在施工中很易出现裂缝。文章从裂缝产生的原因进行分析，从而找到防治措施。 关键词：公路工程；水稳碎石；基层裂缝；防治 Abstract: On the road works, water stable macadam base has been widely applied to the pavement base. Cement stabilized crushed stone in the construction is very prone to

2、 cracks. The article analyzed the causes of cracks in order to find preventive measures. Keywords: highway engineering; water stability gravel; base crack; prevention 中图分类号： U495 文献标识码：A 文章编号： 一、裂缝产生原因分析 1.裂缝种类和产生的原因 1.1温缩裂缝形成的原因 混合料中通常是含有5%左右的水泥，正是由于混合料中含有一定比例的水泥成分，所以水泥稳定碎石具有热胀冷缩的性质。当混合料发生硬化时，水泥发生水

3、化作用会释放出相当多的热量，但由于其内部散热缓慢，所以其内部温度会比较高。温度越高，其内部体积膨胀程度就越大，而水泥的外部是很容易遇冷发生收缩，这样其内部不断的膨胀，外部不断的收缩，内外之间就会产生一个比较大的应力。如果其极限抗弯拉强度小于应力的大小，这时就会发生常见的横向分布状的温缩裂缝。 1.2干缩裂缝形成的原因 水泥稳定碎石在干燥的空气中会发生硬化现象，所以水泥稳定碎石中的水分越少，其体积发生收缩变形就越严重，水泥稳定碎石上就会在一定的间隔处产生比较均匀的干缩裂缝。水泥稳定碎石形成干缩裂缝的原因还与其他因素有关系，如水泥的含量、水的多少和碎石集料等有着千丝万缕的联系。由于混合料发生凝结硬

4、化时，水泥和水发生了水化反应，消耗掉了很多水分，这样水泥含量相对就高了。 1.3 网状裂缝形成的原因 网状裂缝是由于其局部的弯沉太大，再加上外力的作用而产生破坏性结构的裂缝，网状裂缝即亦“龟裂”，其裂缝的破坏性一般比较大，且在下雨天容易发生渗水，在外力作用下容易发生翻浆。刚开始的网状裂缝是网状细裂纹，裂纹处的基层内部的水分由于蒸发而逐渐减少，这样，时间一长，裂纹就会慢慢的形成发散状的裂缝。再加上外力作用，基层会逐渐的呈现出塌陷状。 1.4 纵缝形成的原因 如果在施工的早期，水泥稳定碎石基层有纵缝产生，那么就是施工控制方面存在着问题，问题可能是局部的土基压实度不规范，也可能是层压实度不规范。如果

5、在城市道路的基层七天养护期过后，对公路的管理维护没有到位，这时有纵缝的形成。考虑到基层比较厚，所以通常采用分层碾压作业的方式，因为第一层厚度比较薄，当其摊铺碾压成型时，承载能力比较低。所以即使其养护期过后也要加以适当的管理维护。 1.5 路基不均匀沉降产生裂缝 如果水泥稳定碎石基层产生纵向裂缝，多是由于局部土基及底基层压实度达不到规范要求引起，在重车的作用下产生的反射裂缝，有时显弧状分布，且表面形成一定的高度差。 二、根据施工总结裂缝防治 根据施工总结的经验就如何减少水稳碎石基层裂缝的主要环节做简单的介绍如下： 2.1 原材料的选择 碎石应选择含泥量小，颗粒稳定无杂物，其它指标符合技术规范要求

6、，并能够连续生产的料厂作为料源，特别是细集料的含泥量、塑性指数更要严格控制在规范之内。水泥我们采用的是32.5级低标号路用缓凝水泥。28天水泥胶砂抗压强度严格控制在32.5MPa 37.5Mpa之间，水泥初凝时间不小于个5小时,终凝时间8个小时左右，且不大于10小时。这样就减少了因含泥量偏大、水泥强度偏高而产生的裂缝。 2.2 配合比设计 水稳碎石基层的级配要尽可能控制在规范级配范围中值偏下，且在范围以内，水泥采用低标号缓凝水泥。 为了获得较理想的配合比，我们在原材料统一的情况下，同时做了三种不同的级配。一种在规范级配范围中值偏上且在上限以内。另一种尽可能接近中值。再一种就是在规范级配范围中值

7、偏下且在下限以内。针对这三种不同的级配，我们分别进行了不同水泥剂量的击实和无侧限抗压强度试验，最终均取4.5%的水泥剂量为最佳剂量。7天无侧限抗压强度均大于3.5Mpa，且三种级配相差不大；然后我们又以中间级配为标准，用28天水泥胶砂强度为43.2Mpa的普通水泥进行了击实和无侧限抗压试验，发现其4.0%的水泥剂量为最佳剂量，7天强度大于3.5Mpa。 针对以上四种情况，我们均采用4.5%的水泥剂量，分别进行了100米水稳碎石基层试验段的摊铺。并采用了同样的压实工艺和养生措施。观察7天后的结果，发现用早期强度较高的普通水泥做的试验段和级配偏细的用特制水泥做的试验段上均有不同程度的横向线形裂缝，

8、另两种情况未见异常。28天后，对未见异常的两种试验段进行清扫和洒水湿润，发现级配接近中值的试验段表面，局部有轻微的线形水迹，而级配偏粗的试验段则表现良好。 2.3 拌和与摊铺 目前高等级公路路面施工，均采用稳定粒料拌和机进行水稳碎石混合料的生产。正式生产前，先要进行拌和机调试，调试过程中应扣除原材料自身的含水量，以确保混合料的配合比不变。然后绘出各种原材料在一定料门开度下的转速流量曲线，根据混合料配比确定各种原材料配料皮带的转速，进行试生产。当混合料的各项指标均达到目标配比的要求后，再进行正式生产。生产过程中，要根据天气变化及时调整混合料的含水量，使摊平后的含水量均匀且接近最佳含水量。 摊铺机

9、摊铺混合料时，运行速度应与拌和机生产能力相匹配，尽量避免摊铺机停机待料的情况。运输车卸料有专人指挥，视运输车装料多少，控制好卸料间距，以利于摊铺。尽量减少摊铺机收放料斗，在摊铺机前后设专人消除粗细集料离析现象，特别应铲除粗集料窝，然后用新拌混合料填补，以确保配比稳定统一。 2.4碾压 碾压过程按初压、复压、终压三个阶段进行： 初压，采用16J型振动压路机静压一遍，碾压速度控制在5KM/h。 复压，采用一台18J型振动压路机首先轻振一遍，速度控制在5km/h,再重振两遍，速度控制在4km/h,然后用YL20型胶轮压路机碾压两遍，碾压速度不高于6km/h。 终压，采用16J型振动压路机静压至少两遍

10、，碾压速度控制在5km/h,直至无明显轮迹。 碾压过程中的注意要点：及时碾压，碾压时应慢起步缓刹车，由低处向高处重叠1/2轮宽，成阶梯状碾压，不在未压实的路面上转向，而应后退至起点，开始下一步碾压。 2.5压实度控制 碾压结束后，及时进行压实度检测，为保证压实度达到标准， 检查井周围混合料的摊铺厚度可比正常路段薄一些，水泥的含量增加1% 左右，使用小型机具夯实多遍。再配合路面的井圈加固，以保证井圈周围的路面的工作寿命。由于基层材料来源的生产企业规模相对较小，机械化程度不高，石料加工质量普遍不够稳定，存在粒径不均匀现象，骨料时而偏粗，时而偏细。因此水泥稳定碎石混合料的最大干密度呈变化状态。在压实

11、度的检验中，如果采用同一干密度指标作为标准，很容易出现压实度不合格或超过100%的现象。因此施工中采用灌砂法进行压实度检验时，应对集料筛分，以确定粗骨料的含量，分别选用不同的密度标准；水量：水泥稳定碎石是水泥与集料的水化凝结硬化的产物。含水量的控制影响到压实度的保证和裂缝的产生。考虑到混合料在运输、碾压过程中还有水分散失，尤其夏季施工时水分蒸发快，施工过程中对水的含量应控制在比最佳含水量大1% 左右。含水量过小时，基层表层松散，碾压容易起皮，难以压实；含水量过大碾压时粘轮，表面起拱，而且基层成型后水分散失愈多，形成的裂缝愈多。所以施工过程中含水量要控制适宜；施工接头：基层在施工过程中留有接头是

12、难以避免的。但接头处往往是应力的集中区，在温度应力、基层收缩应力和交通荷载的反复作用下，容易诱发为裂缝，从而导致沥青面层产生反射裂缝。 2.6养生 碾压结束后，及时用麻袋或草帘等进行覆盖，由于水分参与了水泥的水化反应，水分的散失将影响其正常的反应，从而影响凝结硬化后形成的强度，特别是夏季施工，气温较高，基层表面的水分蒸发更快，极易产生均匀的裂纹。养护的方法可以采用草袋、麻袋或塑料薄膜覆盖，保证基层不直接暴露在外。冬季施工时，要及时采取防冻措施。因为强度未形成的混合料中的自由水在气温0以下时结冰，体积膨胀，使基层结构变得松散，达不到设计强度要求。我们采用洒水养生7天，始终保持表面湿润。7天后揭除

13、覆盖物，还要继续洒水养生7天，且每天上午、下午至少洒水两次。及时有效的养生也可减少温缩或干缩裂缝。洒水养生期间，严禁其它车辆通行。 2.7外力影响 水泥稳定基层是半刚性路面结构，只有2.53Mpa 的强度，在不铺面层时，严禁超重车辆通行，过早通过超重车辆会使水稳基层的结构强度受到破坏，产生不规则的细小裂缝。车辆超载是造成沥青路面损坏的主要原因，路政管理部门要加重、加大对超载、超重车辆的处罚和监管力度。而设计人员在进行路面结构设计时，要亲自对路线的交通量及车辆组成进行调查，充分考虑到超载车辆的影响，避免出现反射裂缝。 2.8管理维护及施工协调控制 基层摊铺碾压成型到喷洒透层油铺筑沥青面层的这段时间的管理维护工作非常重要。由于各种工程管线相继进场施工，道路的施工作业面将被占用。特别是第一层成型后，一旦现场管理维护不及时，各种工程管线和构件集中堆放在基层上，基层将受到极大的破坏。这时