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[摘 要]在公路建设中水泥稳定基层被广泛地应用于各等级公路的路面基层或底基层，通过对水稳基层裂缝形成的机理、产生裂缝的原因及危害进行分析，采取有效的预防措施，从而减少或避免水稳基层产生裂缝。
[关键词]水泥稳定基层；产生裂缝；原因及预防措施
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0051-01
1、绪论
在公路建设中水泥稳定基层以其良好的力学性能、水稳性以及抗冻性等优点被广泛地应用于各等级公路的路面基层或底基层，特别是高等级公路的基层或底基层取得了良好的技术效果。尽管水稳基层优点明显，使用范围也比较广泛，但若不了解它的特性，对原材料不加优选，施工质量控制不好，也很难发挥它的长处和优良性能。这种材料的主要弱点是抗变形能力低，在温度或湿度变化时易产生开裂。若对基层的裂缝处理不当，路面雨水就会通过面层的裂缝和其它多种途径进入沥青路面结构层内，使裂缝附近的基层材料过分潮湿，特别是面层裂缝下基层也开裂的情况，基层裂缝中往往充满自由水。在行车荷载作用下，路面结构层内或基层材料中的自由水会产生相当大的水压力，这种有压力的水会冲刷基层材料中的细料。一次冲刷的量是很小的，但行车荷载的反复多次冲刷，就会积少成多，在裂缝中形成细料浆被逐渐挤压出裂缝。一旦灰浆被挤出，沥青面层就会沿裂缝产生下陷现象。同时在裂缝两侧引起新裂缝产生，甚至碎裂，导致沥青面层形成局部低洼，甚至坑洞，促使沥青面层的进一步破坏。这样不但减少了路面的使用寿命，而且直接影响路面的行车质量和舒适度。
为此，有必要对水稳基层产生的裂缝进行研究和分析，并采取极有效的预防措施，确保基层具有良好的路用性能和使用品质。
2、水稳基层裂缝形成的机理
水泥稳定类材料属半刚性基层结构，而半刚性基层材料的主要缺点是抗裂性能差，易产生收缩裂缝。分析其裂缝形成的过程，大致分为收缩裂缝、内应力裂缝、荷载外力裂缝、温缩裂缝等。
2.1 收缩裂缝
此种裂缝是工程上发生比较普遍的裂缝，其产生主要是由于压实后的水稳基层水不断蒸发和水泥水化作用使水分不断减少，产生吸附作用、毛细管作用、材料矿物晶体、凝胶体层间水的作用以及碳化收缩作用等，使水泥稳定基层压实体积收缩，从而形成裂缝。这种缝一般在水稳定层完工后20d左右产生，缝宽多为1-3mm，横向贯通或半贯通。
2.2内应力裂缝
内应力裂缝产生是由于水稳基层自身材料干缩和温差应变胀缩产生的拉应力超过自身的极限抗拉强度，导致水稳基层从强度薄弱断面处断裂而产生裂缝，它是工程上发生最多的裂缝。对于含土或含矿料的细粉料较多的材料产生的裂缝主要以干缩为主；对于含集料较多的材料产生的裂缝主要以温缩为主。
2.3 荷載外力裂缝
内应力裂缝基本形成后，随着路面使用时间的延长及受自然因素变化的影响，横向裂缝在不断增加，缝宽在不断增大。同时，横向裂缝在不断附生纵向裂缝的产生，最终形成网裂片区。在车辆荷载作用下，水稳定基层板块不断产生断裂，且裂缝发展速度快，宽度大，进而发展到结构性破坏。并可反射到面层，将严重影响到路面的使用功能。
2.4 温缩裂缝
基层材料内部的不同的矿物颗粒组成的固相、液相和气相在降温变化过程中相互作用的结果，使基层材料产生体积收缩。
3 导致水稳基层产生裂缝的因素
3.1 施工因素影响
3.2 混合料的运输、摊铺。混合料拌和后，未能及时运至施工现场，或者因运输距离长、混合料在运输过程中未采取覆盖措施，使混合料的水分散失；以及摊铺段过长使混合料的水分蒸发过大，都可造成水稳基层表面失水干燥产生干缩裂缝。
3.3 养生的影响
水稳基层需保湿养生，使水泥充分水化，保证水稳强度不断增长，防止因失水过快而产生干缩裂缝。如不及时养生或养生期不足，则会发生混合料失水过快，水泥水化反应所需要的水分不足，而产生干缩裂缝。干缩裂缝多少与混合料失水量的大小有直接关系。
除上述影响因素外，路基的强度、稳定性及冻融作用对水稳基层的裂缝产生也有一定影响，在此不详述。
4. 预防对策
水稳基层产生裂缝的防治应遵循“预防为主”的原则。在设计和施工过程中，通过合理设计，提高施工工艺等办法进行有效预防，最大限度地减少裂缝产生的概率。
4.1 全面提高设计质量
在路面设计中，对水稳结构层的料源调查和选择至关重要，既要调查料源的储存数量，又要调查料源的质量，必要时对材料进行有关试验鉴定后，方能确定是否采用。
4.2 合理确定压实段长度，避免过振碾压
混合料一经摊铺成型，就应在含水量等于或略大于最佳含水量时进行碾压。但碾压段长度的确定要根据天气情况进行，气温高时，水分蒸发快，就应缩短碾压段长度；反之，可适当延长碾压段长度，以防止表面失水干燥而产生裂缝。如果水稳基层表面水分蒸发过快，应及时撒少量的水，并且碾压宜在水泥初凝前完成。在施工前应铺试验段确定出最佳碾压遍数，坚决避免过振碾压。
4.3 施工时间的选择对预防裂缝起重要作用
选择合适的时间摊铺：基层收缩性包括两个方面，一是由于水分减少而产生的干缩；二是由温度降低而产生的温度收缩，因此基层施工时的温度与冬季温度之间的温差愈大，基层就越容易产生温缩裂缝，在夏季高温到来之前施工的基层不但强度高，而且可以减少由于气温降低而产生的收缩裂缝；夏季施工基层虽然具有很高的强度，但是夏季与冬季温差过大，容易产生温缩裂缝。]
5 水泥稳定基层预防裂缝技术的创新
5.1 在混合料中掺入纤维：
实践证明，在水泥稳定碎石中掺入纤维材料，可以提高抗压强度，减少水泥稳定碎石（底）基层的裂缝，但是成本较高，对特殊地段的水泥稳定碎石可采取掺入纤维的办法。纤维的种类较多，有钢纤维、塑料纤维，也可采用麻筋等等。 5.2 在混合料中掺入添加剂：
DenKa CsA为一膨胀活性剂，将其加入硅酸盐水泥中（常见比例为1：10），可减少水泥稳定基层的干缩。因此DenKa CsA对水泥处治高质量碎石的效果非常好。
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，也要以达到减少干缩裂缝的目的。
5.3 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10%～20%），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。
采用预切缝措施防止和减少裂缝。水泥稳定碎石基層预切缝的现场试验较多，有的是在切缝内贯入沥青胶，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 巩固措施
进入冬季，基层裂缝自然减少，更不便于发现基层施工质量问题，因此相关技术和管理人员必须严格按照防治水泥稳定碎石基层施工裂缝的总结措施组织施工生产：由项目总工负责经常性的组织基层裂缝宽度、长度、间隔的检测，对于返弹现象及时处理。
7 结束语
导致水稳基层产生裂缝的因素很多，各种因素间又进行相互作用，成因较复杂。但是只要认真分析裂缝的形成机理和产生裂缝的原因，从工程设计到施工过程中的每一个环节，都能按规范要求并结合实际去做，就能减少或避免裂缝产生，从而保证水泥稳定基层的强度、稳定性及耐久性，确保水稳基层的使用品质。
参考文献：
[1] 《公路路面施工技术规范》（JTJ034-2000）.
[2] 《公路路基施工技术规范》（JTGD30-2004）.
[3] 《公路工程技术标准》 （JTGB01-2003）.
[4] 《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD402002）.
[5] 《公路水泥混凝土路基施工技术规范》（JTGF33-2003）.
[6] 《公路基层施工技术规范》（JTJ033—95）.
[7] 梁富权.《路基路面工程》 人民交通出版社：1996年5月.
[8] 邓有左.半刚性基层沥青路面开裂原因及预防措施。《公路》2001年6期.
[9] 傅智. 水泥混凝土路面路基、基层及封层的检查与修整。《公路》2003年7月.
[关键词]水泥稳定基层；产生裂缝；原因及预防措施
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0051-01
1、绪论
在公路建设中水泥稳定基层以其良好的力学性能、水稳性以及抗冻性等优点被广泛地应用于各等级公路的路面基层或底基层，特别是高等级公路的基层或底基层取得了良好的技术效果。尽管水稳基层优点明显，使用范围也比较广泛，但若不了解它的特性，对原材料不加优选，施工质量控制不好，也很难发挥它的长处和优良性能。这种材料的主要弱点是抗变形能力低，在温度或湿度变化时易产生开裂。若对基层的裂缝处理不当，路面雨水就会通过面层的裂缝和其它多种途径进入沥青路面结构层内，使裂缝附近的基层材料过分潮湿，特别是面层裂缝下基层也开裂的情况，基层裂缝中往往充满自由水。在行车荷载作用下，路面结构层内或基层材料中的自由水会产生相当大的水压力，这种有压力的水会冲刷基层材料中的细料。一次冲刷的量是很小的，但行车荷载的反复多次冲刷，就会积少成多，在裂缝中形成细料浆被逐渐挤压出裂缝。一旦灰浆被挤出，沥青面层就会沿裂缝产生下陷现象。同时在裂缝两侧引起新裂缝产生，甚至碎裂，导致沥青面层形成局部低洼，甚至坑洞，促使沥青面层的进一步破坏。这样不但减少了路面的使用寿命，而且直接影响路面的行车质量和舒适度。
为此，有必要对水稳基层产生的裂缝进行研究和分析，并采取极有效的预防措施，确保基层具有良好的路用性能和使用品质。
2、水稳基层裂缝形成的机理
水泥稳定类材料属半刚性基层结构，而半刚性基层材料的主要缺点是抗裂性能差，易产生收缩裂缝。分析其裂缝形成的过程，大致分为收缩裂缝、内应力裂缝、荷载外力裂缝、温缩裂缝等。
2.1 收缩裂缝
此种裂缝是工程上发生比较普遍的裂缝，其产生主要是由于压实后的水稳基层水不断蒸发和水泥水化作用使水分不断减少，产生吸附作用、毛细管作用、材料矿物晶体、凝胶体层间水的作用以及碳化收缩作用等，使水泥稳定基层压实体积收缩，从而形成裂缝。这种缝一般在水稳定层完工后20d左右产生，缝宽多为1-3mm，横向贯通或半贯通。
2.2内应力裂缝
内应力裂缝产生是由于水稳基层自身材料干缩和温差应变胀缩产生的拉应力超过自身的极限抗拉强度，导致水稳基层从强度薄弱断面处断裂而产生裂缝，它是工程上发生最多的裂缝。对于含土或含矿料的细粉料较多的材料产生的裂缝主要以干缩为主；对于含集料较多的材料产生的裂缝主要以温缩为主。
2.3 荷載外力裂缝
内应力裂缝基本形成后，随着路面使用时间的延长及受自然因素变化的影响，横向裂缝在不断增加，缝宽在不断增大。同时，横向裂缝在不断附生纵向裂缝的产生，最终形成网裂片区。在车辆荷载作用下，水稳定基层板块不断产生断裂，且裂缝发展速度快，宽度大，进而发展到结构性破坏。并可反射到面层，将严重影响到路面的使用功能。
2.4 温缩裂缝
基层材料内部的不同的矿物颗粒组成的固相、液相和气相在降温变化过程中相互作用的结果，使基层材料产生体积收缩。
3 导致水稳基层产生裂缝的因素
3.1 施工因素影响
3.2 混合料的运输、摊铺。混合料拌和后，未能及时运至施工现场，或者因运输距离长、混合料在运输过程中未采取覆盖措施，使混合料的水分散失；以及摊铺段过长使混合料的水分蒸发过大，都可造成水稳基层表面失水干燥产生干缩裂缝。
3.3 养生的影响
水稳基层需保湿养生，使水泥充分水化，保证水稳强度不断增长，防止因失水过快而产生干缩裂缝。如不及时养生或养生期不足，则会发生混合料失水过快，水泥水化反应所需要的水分不足，而产生干缩裂缝。干缩裂缝多少与混合料失水量的大小有直接关系。
除上述影响因素外，路基的强度、稳定性及冻融作用对水稳基层的裂缝产生也有一定影响，在此不详述。
4. 预防对策
水稳基层产生裂缝的防治应遵循“预防为主”的原则。在设计和施工过程中，通过合理设计，提高施工工艺等办法进行有效预防，最大限度地减少裂缝产生的概率。
4.1 全面提高设计质量
在路面设计中，对水稳结构层的料源调查和选择至关重要，既要调查料源的储存数量，又要调查料源的质量，必要时对材料进行有关试验鉴定后，方能确定是否采用。
4.2 合理确定压实段长度，避免过振碾压
混合料一经摊铺成型，就应在含水量等于或略大于最佳含水量时进行碾压。但碾压段长度的确定要根据天气情况进行，气温高时，水分蒸发快，就应缩短碾压段长度；反之，可适当延长碾压段长度，以防止表面失水干燥而产生裂缝。如果水稳基层表面水分蒸发过快，应及时撒少量的水，并且碾压宜在水泥初凝前完成。在施工前应铺试验段确定出最佳碾压遍数，坚决避免过振碾压。
4.3 施工时间的选择对预防裂缝起重要作用
选择合适的时间摊铺：基层收缩性包括两个方面，一是由于水分减少而产生的干缩；二是由温度降低而产生的温度收缩，因此基层施工时的温度与冬季温度之间的温差愈大，基层就越容易产生温缩裂缝，在夏季高温到来之前施工的基层不但强度高，而且可以减少由于气温降低而产生的收缩裂缝；夏季施工基层虽然具有很高的强度，但是夏季与冬季温差过大，容易产生温缩裂缝。]
5 水泥稳定基层预防裂缝技术的创新
5.1 在混合料中掺入纤维：
实践证明，在水泥稳定碎石中掺入纤维材料，可以提高抗压强度，减少水泥稳定碎石（底）基层的裂缝，但是成本较高，对特殊地段的水泥稳定碎石可采取掺入纤维的办法。纤维的种类较多，有钢纤维、塑料纤维，也可采用麻筋等等。 5.2 在混合料中掺入添加剂：
DenKa CsA为一膨胀活性剂，将其加入硅酸盐水泥中（常见比例为1：10），可减少水泥稳定基层的干缩。因此DenKa CsA对水泥处治高质量碎石的效果非常好。
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，也要以达到减少干缩裂缝的目的。
5.3 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10%～20%），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。
采用预切缝措施防止和减少裂缝。水泥稳定碎石基層预切缝的现场试验较多，有的是在切缝内贯入沥青胶，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 巩固措施
进入冬季，基层裂缝自然减少，更不便于发现基层施工质量问题，因此相关技术和管理人员必须严格按照防治水泥稳定碎石基层施工裂缝的总结措施组织施工生产：由项目总工负责经常性的组织基层裂缝宽度、长度、间隔的检测，对于返弹现象及时处理。
7 结束语
导致水稳基层产生裂缝的因素很多，各种因素间又进行相互作用，成因较复杂。但是只要认真分析裂缝的形成机理和产生裂缝的原因，从工程设计到施工过程中的每一个环节，都能按规范要求并结合实际去做，就能减少或避免裂缝产生，从而保证水泥稳定基层的强度、稳定性及耐久性，确保水稳基层的使用品质。
参考文献：
[1] 《公路路面施工技术规范》（JTJ034-2000）.
[2] 《公路路基施工技术规范》（JTGD30-2004）.
[3] 《公路工程技术标准》 （JTGB01-2003）.
[4] 《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD402002）.
[5] 《公路水泥混凝土路基施工技术规范》（JTGF33-2003）.
[6] 《公路基层施工技术规范》（JTJ033—95）.
[7] 梁富权.《路基路面工程》 人民交通出版社：1996年5月.
[8] 邓有左.半刚性基层沥青路面开裂原因及预防措施。《公路》2001年6期.
[9] 傅智. 水泥混凝土路面路基、基层及封层的检查与修整。《公路》2003年7月.