论文部分内容阅读
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。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。
一、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、干缩裂缝、温缩裂缝等。
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、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。
3、荷载外力裂缝。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。
4、干缩裂缝。水泥与各种骨料加水拌合并经过摊铺及碾压成型后，水分的蒸发及混合料内部发生水化作用，使原本较潮湿的达到密实状态的基层集料结构逐渐通过水泥的固化作用趋于干燥，由于混合料水分的减少而发生的毛细管作用、吸附作用、分子间力的作用和碳化收縮作用等引起基层材料体积在一定程度上趋于减小而收缩，收缩量偏大则会使基层出现较严重的拉裂现象直至产生裂缝。
5、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。
二、导致水稳基层产生裂缝的因素
导致水稳基层产生裂缝的主要因素有：（1）集料的影响；（2）水泥的品种及剂量影响；（3）施工因素影响，如混合料的拌和，混合料的运输、摊铺，含水量控制不佳以及碾压方法不当，等等；（4）养生的影响。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。
三、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。
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。
2、严格控制含水量。混合料要有足够的水分，以满足压实的要求和水泥水化的需要，这样水稳基层才能达到较高的强度。但含水量过大易产生车辙，平整度降低，增大混合料的干缩性；含水量小，混合料易松散，不易碾压成型。因此水稳基层混合料的最佳含水量必须通过试验来确定。
3、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。
4、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,建议根据当地气候条件合理安排基层、底基层的施工时间，工期条件允许时最好选在夏季高温季节到来之前。若在夏季高温季节施工时，最好选在上午或夜间施工、加强覆盖养生。
5、控制含水量亦是预防裂缝的关键。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%～1.0%,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%～2%），避免因施工用水量控制不当而人为造成的干缩裂缝，从而提高工程质量。
四、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。
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。
（作者单位：合江林业勘察设计院）
一、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、干缩裂缝、温缩裂缝等。
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、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。
3、荷载外力裂缝。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。
4、干缩裂缝。水泥与各种骨料加水拌合并经过摊铺及碾压成型后，水分的蒸发及混合料内部发生水化作用，使原本较潮湿的达到密实状态的基层集料结构逐渐通过水泥的固化作用趋于干燥，由于混合料水分的减少而发生的毛细管作用、吸附作用、分子间力的作用和碳化收縮作用等引起基层材料体积在一定程度上趋于减小而收缩，收缩量偏大则会使基层出现较严重的拉裂现象直至产生裂缝。
5、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。
二、导致水稳基层产生裂缝的因素
导致水稳基层产生裂缝的主要因素有：（1）集料的影响；（2）水泥的品种及剂量影响；（3）施工因素影响，如混合料的拌和，混合料的运输、摊铺，含水量控制不佳以及碾压方法不当，等等；（4）养生的影响。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。
三、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。
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。
2、严格控制含水量。混合料要有足够的水分，以满足压实的要求和水泥水化的需要，这样水稳基层才能达到较高的强度。但含水量过大易产生车辙，平整度降低，增大混合料的干缩性；含水量小，混合料易松散，不易碾压成型。因此水稳基层混合料的最佳含水量必须通过试验来确定。
3、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。
4、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,建议根据当地气候条件合理安排基层、底基层的施工时间，工期条件允许时最好选在夏季高温季节到来之前。若在夏季高温季节施工时，最好选在上午或夜间施工、加强覆盖养生。
5、控制含水量亦是预防裂缝的关键。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%～1.0%,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%～2%），避免因施工用水量控制不当而人为造成的干缩裂缝，从而提高工程质量。
四、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。
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。
（作者单位：合江林业勘察设计院）