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摘要：高速公路无机结合料基层出现裂缝质量通病将影响基层的质量，尤其是严重影响基层裂缝向沥青面层的反射，攻克基层裂缝是提高高速公路路用性能和使用寿命的前提。无机结合料基层的裂缝受诸多因素的影响，确定是那些因素起主导作用，就找到了解决无机结合料基础裂缝问题的钥匙。本文主要对公路无机结合料基层裂缝的原因与对策进行了简单的探讨，以供相关人员参考。
关键词：公路;无机结合料;基层裂缝
1、公路无机结合料基层裂缝的原因
1.1、干缩裂缝
水泥稳定砾石在干燥空气中硬化时，随着水分的减少，体积将收缩变形，每隔一段距离产生均匀的干缩裂缝，水泥稳定砾石产生干缩裂缝的原因与其水泥、水和砾石因为水泥剂量太低，强度难以满足要求;而剂量过高时，混合集料都有很大的关系。一方面混合料在凝结硬化过程中，水泥与水起水化反应，消耗大量的水分。水泥含量越高，则消耗的水分越多。另一方面，砾石集料表面也要吸附水，集料稳定砾石基层的强度、平整度和裂缝的产生。水泥稳定砾石中的细料成分越多，表面吸附的水分就越多。再者，基层施工过程中，含水量越大，蒸发散失的水分就越多。因此就越易产生干缩裂缝。国内有关防止水泥稳定砾石基层抗裂的研究主要集中在干缩和温缩性方面，研究方法主要有利用不同的温度、含水量、结合料、粒料含量和不同水泥剂量等，低剂量水泥稳定砾石方面研究不足，多数研究是局部的、个案的，有关低剂量水泥的研究文献较少，特别是骨架密实方面的研究缺乏，而针对低剂量水泥稳定砾石的研究在半刚性路面基层抗裂方面有重要的意义，需要深入的探索。
1.2、温缩裂缝
水泥稳定砾石由于混合料中有5%左右的水泥，所以具有热胀冷缩的性质，在混合料硬化初期，水泥水化放出较多的热量，但散热较慢，因此其内部温度较高，使内部体积膨胀。而外部如遇气温急剧降低则冷却收缩，内胀外缩相互制约，产生较大的应力。一旦应力超过其极限抗弯拉强度，将产生温缩裂缝，温缩裂缝多数是横向分布。
1.3、网状裂缝
网状裂缝也叫龟裂，它是由于局部弯沉太大，在外力作用下产生结构性破坏的裂缝，它是一种破坏性较大的裂缝，如遇下雨，则渗水，在外力作用下引起翻浆。初期时仅为网状细裂纹，随着时间的推移，裂纹处基层内部的水分继续蒸发，裂纹逐渐发展成为发散形裂缝，在外力作用下，基层呈塌陷状。
1.4、纵缝
纵缝如果水泥稳定砾石基层在施工早期产生纵缝，一定是施工控制方面引起的。其原因应归结为局部土基压实度或基层压实度没有达到规范要求。但城市道路基层7d养护期满后，如果管理维护不到位，也会产生纵缝。由于基层较厚，采用分层碾压作业。第一层摊铺碾压成型时，其厚度较薄，一般在15cm左右，尽管养护期满，但其承载能力较低。
2、无机结合料稳定基层裂缝预防措施
2.1、选取合格的材料
水分变化引起膨胀和收缩时引起基层裂缝的重要因素。无机结合料中对需水量影响最大的是细集料的质量，在相同的配合比下通过试验分析不同液限和塑性指数的细集料对无机结合料最佳含水量影响很大。通过对比，基层用细集料的塑性指数适宜控制到在2.0以下，液限控制到20以下。使用干净含泥量小的石粉以达到尽量减小最佳含水量的目的。
2.2、无机结合料配合比的调整
（1）级配的控制。传统型无机结合料级配为悬浮密室型，碾压完成后表面相对比较密实、光滑，但用水量增大，并且承重能力主要依靠水泥与集料结合的强度。这种结构主要通过粗集料形成嵌挤结构，细集料进行缝隙填充。其中4.75mm以上的颗粒组成占70%～75%，细集料占其中的比例较小，这种级配使得整体的需水量减小。成型以后物理和化学反应引起的水分损失相对较小。
（2）水泥剂量的控制。根据目前我国水泥的生产工艺，尤其在2009年以后普通硅酸盐水泥细度用比表面积法代替筛分法后，水泥细度进一步提高。水泥越细导致水泥需水量增加，无机结合料中在满足设计强度的前提下，尽量减少水泥剂量无论对经济效益还是工程质量都是有必要的。目前无机结合料采用震实成型的方法成型试件，能够更好的模拟现场施工，在要求设计强度为4.5MPa的无机结合料配合比中，水泥剂量为4.0～4.5%能够满足要求。水泥剂量增大必然导致用水量增大，自由水分损失后基层开裂现象很可能发生。水泥品种采用缓凝低标号水泥，强度不宜太高。
（3）用水量的控制。基层裂缝主要诱因是成型后的水分损失和温度变化。所以在用水量尽可能降低的情况下来达到避免基层裂缝是一个有效措施。无机结合料配合比设计时在满足设计要求的前提下尽量减少最佳用水量是最为关键的课题。
2.3、混合料的运输
每天开工前，检查运输车辆完好情况，装料前将车厢清洗干净：装车时，运输车辆应前后移动，按“品”形分多次装料，以减少粗细集料离析现象。尽快将拌成的混合料运到铺筑现场，运输车上的混合料采用帆布严密覆盖，以减少水分损失。如运输车辆中途出现故障，车内水泥稳定混合料不能在初凝时间内运输到工地摊铺现场压实，予以废弃。
2.4、摊铺
为确保水泥稳定碎石基层的平整度，摊铺机应连续摊铺。如果搅拌机的容量较小，则应使用最低速铺设，不允许摊铺机停止等待。摊铺机的摊铺速度一般应在2.5m/min左右，并匀速前进。基层混合料摊铺采用两块相同的摊铺机梯级，同时速度要一致，摊铺厚度一致，摊铺系数松散，路拱坡度一致，摊铺平整度一致施工过程。振动频率相同等。两个机器铺设接缝平整。水泥稳定碎石粗集料含量较大，粗集料的公称粒径较大。铺路过程很容易造成机械条状分离。应采取措施减少隔离事件的发生。摊铺过程中，通过设备改造，现场筛分检测、补充细料等措施消除现场离析现象。根据该项目的实际应用，摊铺机可以安装和操作，减少分配器前挡板的高度，并在前挡板刮板两端安装橡胶挡板，以防止两端混合料自由滚落，将螺旋钻2/3埋入混合料中，螺旋分料器与前挡板刮板和熨平板之间间隙不大于25cm间距超过25cm时加装叶片;同时安排专人沿着侧模处将水泥浆灌入基层边缘混合料中，初压后再次灌浆，保证基层边缘强度。摊铺机后面产生的粗骨料离析带应该用新拌混合细料填补。
2.5、碾压
压实是关键，压实度增加1%，强度增加10%，初压、复压、终压必须在水泥终凝前全部完成。碾压必须及时，碾压应在水泥初凝前完成。碾压采用先边后中、先稳后振、先高后低、先慢后快、轮迹重叠的原则，避免出现推移、起皮和漏压的现象。碾压时，遵循初压（静压）→复压（振压）→稳压（静压）的程序，压至无轮迹为止。初压充分，振压不起浪、不推移。初压、复压和终压作业密切衔接配合、一气呵成，中间不得停顿、等候和拖延，也不得相互干扰，以保证在最短时间内完成全部碾压作业。碾压过程中，随时采用无变形6米铝合金检测平整度。碾压达到规定遍数后，基层表面无明显轮迹和微裂纹。否则，进行及时补压或返工处理。碾压完毕且平整度、压实度、厚度等检查合格后，基层表面即刻覆盖透水无纺土工布并洒水养生。土工布之间搭接不小于50cm，两侧下搭不小于50cm，并用砂袋或其它重物压住。采用的土工布要求白色、重量不小于250g/m2、单幅宽不小于3m。养生用洒水车采用喷雾式喷头，严禁采用高压式喷管，以免破坏基层结构。养生效果以表面基本潮濕为准，养生结束后表面无冲刷、无离析、无松散。
结束语
在采用合格原材料的情况下，配合比的优化就是利用最小的水泥剂量和最少的最佳含水量来满足工程的设计需求。这样对无机结合料裂缝问题的解决起着决定性的作用。当通过调整配合比起不到明显作用时，通过调整施工工艺和养护措施也可以起到明显减少无机结合料裂缝的作用。
参考文献
[1]金平，于越华.路面工程质量通病及防治关键措施研究与分析[J].安徽建筑，2020，27（08）：172-173.
[2]雷宇珍. 无机结合料基层裂缝成因及防治措施[C].2014：173+150.
关键词：公路;无机结合料;基层裂缝
1、公路无机结合料基层裂缝的原因
1.1、干缩裂缝
水泥稳定砾石在干燥空气中硬化时，随着水分的减少，体积将收缩变形，每隔一段距离产生均匀的干缩裂缝，水泥稳定砾石产生干缩裂缝的原因与其水泥、水和砾石因为水泥剂量太低，强度难以满足要求;而剂量过高时，混合集料都有很大的关系。一方面混合料在凝结硬化过程中，水泥与水起水化反应，消耗大量的水分。水泥含量越高，则消耗的水分越多。另一方面，砾石集料表面也要吸附水，集料稳定砾石基层的强度、平整度和裂缝的产生。水泥稳定砾石中的细料成分越多，表面吸附的水分就越多。再者，基层施工过程中，含水量越大，蒸发散失的水分就越多。因此就越易产生干缩裂缝。国内有关防止水泥稳定砾石基层抗裂的研究主要集中在干缩和温缩性方面，研究方法主要有利用不同的温度、含水量、结合料、粒料含量和不同水泥剂量等，低剂量水泥稳定砾石方面研究不足，多数研究是局部的、个案的，有关低剂量水泥的研究文献较少，特别是骨架密实方面的研究缺乏，而针对低剂量水泥稳定砾石的研究在半刚性路面基层抗裂方面有重要的意义，需要深入的探索。
1.2、温缩裂缝
水泥稳定砾石由于混合料中有5%左右的水泥，所以具有热胀冷缩的性质，在混合料硬化初期，水泥水化放出较多的热量，但散热较慢，因此其内部温度较高，使内部体积膨胀。而外部如遇气温急剧降低则冷却收缩，内胀外缩相互制约，产生较大的应力。一旦应力超过其极限抗弯拉强度，将产生温缩裂缝，温缩裂缝多数是横向分布。
1.3、网状裂缝
网状裂缝也叫龟裂，它是由于局部弯沉太大，在外力作用下产生结构性破坏的裂缝，它是一种破坏性较大的裂缝，如遇下雨，则渗水，在外力作用下引起翻浆。初期时仅为网状细裂纹，随着时间的推移，裂纹处基层内部的水分继续蒸发，裂纹逐渐发展成为发散形裂缝，在外力作用下，基层呈塌陷状。
1.4、纵缝
纵缝如果水泥稳定砾石基层在施工早期产生纵缝，一定是施工控制方面引起的。其原因应归结为局部土基压实度或基层压实度没有达到规范要求。但城市道路基层7d养护期满后，如果管理维护不到位，也会产生纵缝。由于基层较厚，采用分层碾压作业。第一层摊铺碾压成型时，其厚度较薄，一般在15cm左右，尽管养护期满，但其承载能力较低。
2、无机结合料稳定基层裂缝预防措施
2.1、选取合格的材料
水分变化引起膨胀和收缩时引起基层裂缝的重要因素。无机结合料中对需水量影响最大的是细集料的质量，在相同的配合比下通过试验分析不同液限和塑性指数的细集料对无机结合料最佳含水量影响很大。通过对比，基层用细集料的塑性指数适宜控制到在2.0以下，液限控制到20以下。使用干净含泥量小的石粉以达到尽量减小最佳含水量的目的。
2.2、无机结合料配合比的调整
（1）级配的控制。传统型无机结合料级配为悬浮密室型，碾压完成后表面相对比较密实、光滑，但用水量增大，并且承重能力主要依靠水泥与集料结合的强度。这种结构主要通过粗集料形成嵌挤结构，细集料进行缝隙填充。其中4.75mm以上的颗粒组成占70%～75%，细集料占其中的比例较小，这种级配使得整体的需水量减小。成型以后物理和化学反应引起的水分损失相对较小。
（2）水泥剂量的控制。根据目前我国水泥的生产工艺，尤其在2009年以后普通硅酸盐水泥细度用比表面积法代替筛分法后，水泥细度进一步提高。水泥越细导致水泥需水量增加，无机结合料中在满足设计强度的前提下，尽量减少水泥剂量无论对经济效益还是工程质量都是有必要的。目前无机结合料采用震实成型的方法成型试件，能够更好的模拟现场施工，在要求设计强度为4.5MPa的无机结合料配合比中，水泥剂量为4.0～4.5%能够满足要求。水泥剂量增大必然导致用水量增大，自由水分损失后基层开裂现象很可能发生。水泥品种采用缓凝低标号水泥，强度不宜太高。
（3）用水量的控制。基层裂缝主要诱因是成型后的水分损失和温度变化。所以在用水量尽可能降低的情况下来达到避免基层裂缝是一个有效措施。无机结合料配合比设计时在满足设计要求的前提下尽量减少最佳用水量是最为关键的课题。
2.3、混合料的运输
每天开工前，检查运输车辆完好情况，装料前将车厢清洗干净：装车时，运输车辆应前后移动，按“品”形分多次装料，以减少粗细集料离析现象。尽快将拌成的混合料运到铺筑现场，运输车上的混合料采用帆布严密覆盖，以减少水分损失。如运输车辆中途出现故障，车内水泥稳定混合料不能在初凝时间内运输到工地摊铺现场压实，予以废弃。
2.4、摊铺
为确保水泥稳定碎石基层的平整度，摊铺机应连续摊铺。如果搅拌机的容量较小，则应使用最低速铺设，不允许摊铺机停止等待。摊铺机的摊铺速度一般应在2.5m/min左右，并匀速前进。基层混合料摊铺采用两块相同的摊铺机梯级，同时速度要一致，摊铺厚度一致，摊铺系数松散，路拱坡度一致，摊铺平整度一致施工过程。振动频率相同等。两个机器铺设接缝平整。水泥稳定碎石粗集料含量较大，粗集料的公称粒径较大。铺路过程很容易造成机械条状分离。应采取措施减少隔离事件的发生。摊铺过程中，通过设备改造，现场筛分检测、补充细料等措施消除现场离析现象。根据该项目的实际应用，摊铺机可以安装和操作，减少分配器前挡板的高度，并在前挡板刮板两端安装橡胶挡板，以防止两端混合料自由滚落，将螺旋钻2/3埋入混合料中，螺旋分料器与前挡板刮板和熨平板之间间隙不大于25cm间距超过25cm时加装叶片;同时安排专人沿着侧模处将水泥浆灌入基层边缘混合料中，初压后再次灌浆，保证基层边缘强度。摊铺机后面产生的粗骨料离析带应该用新拌混合细料填补。
2.5、碾压
压实是关键，压实度增加1%，强度增加10%，初压、复压、终压必须在水泥终凝前全部完成。碾压必须及时，碾压应在水泥初凝前完成。碾压采用先边后中、先稳后振、先高后低、先慢后快、轮迹重叠的原则，避免出现推移、起皮和漏压的现象。碾压时，遵循初压（静压）→复压（振压）→稳压（静压）的程序，压至无轮迹为止。初压充分，振压不起浪、不推移。初压、复压和终压作业密切衔接配合、一气呵成，中间不得停顿、等候和拖延，也不得相互干扰，以保证在最短时间内完成全部碾压作业。碾压过程中，随时采用无变形6米铝合金检测平整度。碾压达到规定遍数后，基层表面无明显轮迹和微裂纹。否则，进行及时补压或返工处理。碾压完毕且平整度、压实度、厚度等检查合格后，基层表面即刻覆盖透水无纺土工布并洒水养生。土工布之间搭接不小于50cm，两侧下搭不小于50cm，并用砂袋或其它重物压住。采用的土工布要求白色、重量不小于250g/m2、单幅宽不小于3m。养生用洒水车采用喷雾式喷头，严禁采用高压式喷管，以免破坏基层结构。养生效果以表面基本潮濕为准，养生结束后表面无冲刷、无离析、无松散。
结束语
在采用合格原材料的情况下，配合比的优化就是利用最小的水泥剂量和最少的最佳含水量来满足工程的设计需求。这样对无机结合料裂缝问题的解决起着决定性的作用。当通过调整配合比起不到明显作用时，通过调整施工工艺和养护措施也可以起到明显减少无机结合料裂缝的作用。
参考文献
[1]金平，于越华.路面工程质量通病及防治关键措施研究与分析[J].安徽建筑，2020，27（08）：172-173.
[2]雷宇珍. 无机结合料基层裂缝成因及防治措施[C].2014：173+150.