黑龙江省有色金属地质勘查七〇三队
通过对我国高等级公路进行分析后可以发现，其半刚性基层多数采用水泥稳定中粒土或者粗粒土。其强度较大、可在路面面层的下承层进行使用。天气、水泥含量以及集料级配等都会对水泥稳定基层造成直接影响，最终引发贯通裂缝问题。裂缝一般是从表面开始，逐步向内部发展，然后破坏整个基层。处理不及时的基层是导致面层出现裂缝以及断板问题的因素之一。这种早期破坏会直接影响到路面行车质量与使用寿命。
一、基层产生裂缝的原因
将集料与水泥和水按照一定的比例拌和，即可制成基层混合料。水泥的固化作用会在摊铺碾压成型后逐步散失，基层水分也是如此，基层体积在整体上呈现出不断收缩的状态，如果出现过大的收缩量，则会导致基层表面出现拉裂现象，最终引发裂缝，这种裂缝最大可达到30mm。很多基层断面会被裂缝整个贯穿。从纵向角度来说，其分布距离均等。一般情况下。集料中的粗骨料含量会在水泥用量或者含水量逐渐提升的背景下不断下降，其级配相对较差，加大裂缝出现的可能性。基层成型后的35天内是裂缝发生的集中时间，这一时间段也是水泥凝结以及基层强度形成最为关键的阶段。后期虽然会发生改变，但是其幅度相当小，不会对工程整体造成破坏性影响。
二、某高等级公路基层施工及裂缝状况
某高等级公路路面结构为15cm天然砂砾底基层与20cm水泥稳定砂砾基层加25cm水泥砼面层。基层施工配合比为0-3.15cm砂砾∶水泥=100∶6，最佳含水量为9.6%，基层与底基层的施工设计强度为5MPa。拌和机械为国产WDB300粒料拌和机，电脑自动计量控制。养生期采用水车洒水，使基层在整个养生期内始终保持湿润。基层集料采用筛分后的天然砂砾，由于受自然条件的限制，集料中细集料含料较高，并含有一定的粒径小于0.075mm的细粒土，塑性指数为7.8，基本满足《公路路面基层施工技术规范》的要求。基层施工养生完毕后，基层顶面每隔15-20m出现一条横向贯通裂缝，且在烈日暴晒下，裂缝宽度扩展较明显。
三、导致裂缝出现的原因
高速公路和一级公路水泥稳定土基层的设计强度一般为7d，浸水抗压强度3-5MPa，相应地，水泥剂量为4%-6%。设计强度值越高，则水泥用量越高；水泥用量越大，裂缝产生的可能性越大，裂缝的数量越多，密度越大。本工程产生裂缝的主要原因如下：
1.集料的合成级配较差。基层采用的级配砂砾细集料的含量高，4.75mm以下颗粒的含量占51%，达到规范所要求的极限，特别是粒径小于0.075mm土的含量为6%，且具有7.8的塑性指数。由于细集料含量高，为达到施工设计强度，水泥用量相对较高，含水量相对较大，水泥稳定料碾压成型后干缩较大，这是导致裂缝产生的最主要原因。
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2.《公路路面基层施工技术规范》规定，高速公路和一级公路水泥稳定土基层的7d浸水抗压强度为3～5MPa，设计累计标准轴次小于12×106的采用低限值，大于12×106的采用中值，主要行驶重载车辆的采用高限值。而该基层施工配合比设计强度采用5.0MPa的高限值，施工中抽样检验的7d浸水抗压强度达7～9MPa，施工设计强度明显偏高，导致水泥含量增加，增大了裂缝出现的可能性。
3.该基层施工时正值炎热的夏季，虽养生期间采用水车洒水养生，使基层在整个养生期内始终保持湿润，但超过7d的养生期后，由于路面面层砼未能及时铺筑，导致基层长时间处在烈日暴晒下，从而加大了裂缝的扩展。
四、防治裂缝的措施与方法
针对裂缝成因，对该工程水泥稳定基层采取如下措施进行调整：
1.改善集料的合成级配。在级配砂砾中掺入一定量的1～3cm碎石，掺配比为砂砾∶碎石=70∶30，从而使4.75mm以下颗粒的含量由51%下降为35.7%，0.075mm粒径以下土的含量由6%下降为4.2%，虽成本有所增加，但大大地改善了基层稳定料的级配。
2.针对基层施工设计强度明显偏高的问题，业主组织设计、监理、施工单位进行了专题讨论，根据工程实际情况及《公路路面基层施工技术规范》的规定，确定基层控制强度为7d浸水抗压强度4.0MPa，以强度为指标控制水泥用量。
3.由于该基层施工时正值炎热的夏季，为防止基层长时间处在烈日暴晒下，要求施工单位调整施工组织计划，确保基层养生完毕且验收合格后立即进行水泥砼面层的铺筑。对确实不能保证按时铺筑路面面层的，在7d养生期结束后应继续保持始终湿润，直至铺筑水泥砼路面。通过采取以上处理措施，有效地防止了基层横向裂缝的发生，确保了基层的整体质量。同时对已产生裂缝的路段，为防止裂缝向上一结构层反射，在铺筑水泥砼面层前，先对裂缝采用热沥青灌缝处理，然后在裂缝两边各50cm范围内洒布热沥青，加铺2层沥青油粘。
五、注意事项
在实际开展水泥稳定土施工配合比设计工作时，必须提高对水泥用量的重视程度，对其进行严格控制。进而保障基层强度不会受到破坏，为在真正意义上实现对水泥用量的有效降低，需要从基层集料级配角度着手。施工的同时需要实现对集料原材料及配的严格控制，将细集料含量控制在最小范围内，尤其是要提高对0.075mm粒径以下土含量的重视程度。克服水泥含量越高以及基层强度越高的错误观点，是开展施工监理质量控制管理工作必须高度重视的内容，利用正确的理论指导开展科学合理的施工工作。基层施工完成后，需要结合工程实际开展养护。确保其强度检验合格后，尽快开展上一层结构层的施工工作，防止因长时间的暴晒而出现开裂问题。横向裂缝问题普遍存在于基层当中，有效采取措施防止裂缝向上一层结构反射是其必须满足的条件，严格控制施工含水量是半刚性基层施工提出的明确要求，比最佳含水量高出1%为最适宜的含水量。
参考文献：
[1]全莉君.水泥稳定土基层裂缝分析与防治措施探讨[J].湖南水利水电，2017(2).
[2]陈朝辉.水泥稳定级配碎石道路半刚性基层裂缝成因分析与防治研究[J].淮北职业技术学院学报，2010，09(3):22-23.
论文作者:孙喜会
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第10期
论文发表时间:2019/11/22
标签：基层论文; 裂缝论文; 水泥论文; 强度论文; 砂砾论文; 面层论文; 含量论文; 《中国西部科技》2019年第10期论文;