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摘要：为了适应重交通发展的需要，在对水泥稳定碎石基层裂缝成因进行分析的基础上，提出了一些预防与防治措施。同时，对这些防治措施的有效性及存在的缺陷进行总结，从而为提高水泥稳碎石基层的抗裂能力奠定坚实基础。
关键词：公路工程；水泥稳定碎石基层；裂缝防治
引言
由于水泥稳定碎石具有早期强度高、水泥稳定性较好的特点，在路面工程中得以大规模应用，其技术工艺成熟，但路面早期易产生温缩裂缝、干缩裂缝和反射裂缝，当雨水通过裂缝进入基层后，在交通荷载作用下，会产生唧浆现象，导致基层强度降低，加速路面破坏。因此，如何预防水泥稳定碎石基层产生裂缝就成为了水泥稳定碎石基层施工的重点。
1水泥稳定碎石基层裂缝类型及产生原因
水泥稳定碎石基层裂缝的分布通常具有一定的规律性，一般都是沿着路线方向分布或贯穿分布，裂缝的数量与外界因素有着直接的关系，比如日照时长、温度变化、使用时间等。随着时间的延长，裂缝会达到稳定状态。裂缝通常分干缩裂缝、温度裂缝、网状裂缝和纵缝等类型。
1.1干缩及温缩
半刚性材料在实际应用过程中，都会受到干缩性和温缩性因素影响。尤其是在初冬阶段，此时，水泥稳定碎石层无论是强度，还是在结合度方面都未达到最高，其结构受温度的影响较大，通常情况下，裂缝的长度约为4.0m，宽度则不会超过4.0mm。
1.2网状裂缝和纵缝
网状裂缝是由于局部弯沉太大，在外力作用下产生的结构性破裂，相比其他裂缝，这是一种破坏性比较大的裂缝，随着时间的推移，在外力作用下会形成塌陷裂缝。水泥稳定碎石基层产生的纵缝，一般与施工质量控制不严格有关，其原因在于局部土基压实度或基层压实度没有达到规范要求，而后期又疏于管理。
2水泥稳定碎石基层裂缝的防治措施
2.1掺入其他材料
由于水泥产生的水化热远大于粉煤灰与水反应产生水化热且粉煤灰具有减水作用，可以减少裂缝危险。此外，粉煤灰中含有大量玻璃体球形颗粒，内部结构致密，几乎没有裂隙，可以有效填充集料间隙，且内比表面积较小，吸附水的能力较低，因而使其干缩性减小，抗裂性提高。掺入一定量的粉煤灰，也可以减少细集料（4.75mm以下）的使用，从而减少收缩裂缝的形成。掺加合成纤维等可以增强基层材料的抗裂性能。此外，纤维材料的热膨胀系数小，对水泥稳定碎石的收缩或膨胀有一定的抵制作用，纤维材料起到支撑集料的作用，从而阻止粗、细骨料因沉降而产生的离析。发生开裂时纤维又起到桥接作用，阻止了裂缝的继续扩展。缺点：掺粉煤灰后早期强度随之降低，从而影响拆模时间和施工进度；添加的纤维种类与基层强度有关，受物理性质、纤维长度和掺量等因素制约，需要控制合理；纤维掺量较少且一般为束状，将纤维添加到水泥稳定碎石混合料中一起进行拌和时，更不易达到均匀性要求，使其使用价值具有一定的折扣，且施工性能也变差。
2.2严控原材料质量
原材料的质量是提高基层抗裂的先决条件，因此为了减少原材料组成的变异性，各地区必须根据当地情况制定统一的规范要求。此外，在混合料拌和前，原材料的所有检测指标都必须符合《公路路面基层施工技术细则》（JTGT F20-2015）要求。
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2.3铺设土工格栅
土工格栅应具有较高的抗拉强度，以及较低延伸率，其在软土地基、路基填挖交界处、高路堤填筑处理中都有着广泛应用。以双向土工格栅的应用为例进行分析。该格栅就是在相互处置的两个方面具有相同大抗拉作用，并且具有荷载应力扩散作用，对其进行应用，能够起到避免不均匀沉降，或者提高路堤承载力作用，很好地弥补了半刚性基层在实际应用过程中，在抗拉能力方面的不足。由此可见，在裂缝区段底基层上部铺设并锚固整幅土工格栅，可以起到抑制裂缝进一步发展的作用。
2.4调整水泥组分及细度
降低水化热及水化热产生速率来保证水化热有足够的时间散发出去，降低早期的温度应力。适当提高水泥中的C2S和C4AF含量可以提高水泥的韧性，降低其脆性。C2S早期强度很低，不宜增加太多，否则影响水泥强度发展。因此，尽可能降低C3A的含量，相应提高C4AF的含量对水泥性能的发挥有好处。水泥细度主要影响水化放热速率。水泥越细，水化放热速率越快，由水化热集中产生的早期温度应力也就越大，早期开裂可能性变大。因此，选用粗磨水泥，降低水泥的比表面积，可以有效地降低水泥早期的水化放热速率，从而改善其抗裂性。缺点：提高C2S和C4AF有必要控制用量；粗水泥的使用会使早期强度降低，影响拆模时间和施工进度，对活性发挥也有一定的影响。
2.5振动搅拌
采用振动搅拌拌和水泥稳定碎石可以有效地减少水泥用量。试验表明，水泥用量在4%时，使用振动搅拌可以使其7d无侧限抗压强度平均值达到4.3MPa，满足公路路面施工技术规范要求，比普通搅拌节约20%水泥用量。振动使难以弥散的水泥、水与细集料充分弥散，并包裹在粗骨料表面，混合料的宏观、微观均匀性良好。在保证强度不会下降的基础上减少水泥和水用量，混合料各组分之间具有一定的黏聚性，使其在摊铺与运输过程中不易出现离析现象；混合料的均匀性使其具有一定的和易性，比较容易压实，压实度提高。缺点：水泥剂量低，基层强度薄弱环节出现可能性越大，需要提高施工均匀性来保证足够的基层强度。
2.6严控基层含水量
要保证基层的压实度，同时要控制基层含水量不能超过压实所需的最佳含水量。含水量过小会影响水泥的水化，进一步影响基层强度的形成，但含水量也不宜超过最佳含水量的1%，水分过多则更容易引起干缩裂缝，同时需要减少不同层深处压实度的差异。
2.7深层压浆处理
在处理水泥稳定碎石基层裂缝过程中，在经过堆载和铺设土工格栅沥沥青层后，如果路段的沉降速率仍然大于5mm/月，并没有明显收敛痕迹，这一现象表明，该路段淤泥填换不彻底，应当做好相应的处理工作。在具体作业过程中，为了避免裂缝反射到沥青层面，要对深层软基处理方法进行合理应用，针对淤泥换填路段进行压浆，为了确保压浆作业可以满足工程的具体要求，应当以梅花型进行压浆孔布置，间隔应当为1.5m，这样做的目的是，对水泥固化作用进行应用，从而使软弱下卧土形成水泥土结合体，使土地的承载力能够形成与复合地基类似的加固体。
结束语
产生裂缝的主要原因是水泥含量大、混合料不均匀导致离析、材料类型选择不合理及细集料用量过大、环境温度变化产生等；严格控制原材料质量、调整水泥组分细度、掺入其他材料如粉煤灰和纤维及选用骨架密实级配，可以有效减轻沥青路面裂缝。
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论文作者:杨波,吴涛
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/11
标签：裂缝论文; 水泥论文; 基层论文; 碎石论文; 水化论文; 稳定论文; 强度论文; 《建筑学研究前沿》2018年第31期论文;