论文部分内容阅读
摘 要：施工过程中发现的一些基层常见病害的成因分析、并有针对性的提出几点思考供大家探讨，不到之处恳请大家多多批评指正。
关键词：水泥稳定碎石基层；裂缝；成因；防治措施；
中图分类号：TU761.1 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-04-00-01
一、前言
水泥稳定碎石基层有良好的力学性能和板体性，其初期强度高并且强度随龄期增长，其力学强度还可视工程需要进行调整。其特点是：强度高、水稳性好、抗冻性好、耐冲刷，温缩性和干缩性均较小，是一种优良的路面基层材料。然而水泥稳定碎石料也有其与生俱来的缺点：主要是脆性大，从而导致对温度和湿度的敏感性较强，易因温度变化和湿度变化产生裂缝并反射到路面，导致路面强度和使用性能大大降低，这是路面工程不可忽视的病害。
二、水泥稳定基层的裂缝现象
水泥稳定集料基层是将一定级配的集料与水泥和水一起搅拌后，在最佳含水量状态下碾压成型，经过养生达到一定强度的路面基层结构，此基层是一种半刚性结构。水泥稳定基层产生裂缝是影响沥青混凝土面层破坏的关键因素。这种裂缝，一般在基层顶面沿横向开裂多为等间距，呈直线型，缝长不等，缝宽在0.5～3.5mm左右。较早出现裂缝是在水稳层养生过程中开始出现，有的是在沥青混凝土路面通车后在荷载作用下出现，这是由于水稳层出现裂缝并引起沥青混凝土面层产生相对的反射裂缝。
三、水稳基层产生裂缝的危害
基层裂缝的危害主要有两方面：一是降低基层的整体强度；二是发展后会形成反射裂缝，使沥青混凝土路面相应出现有规则的横向裂缝、起拱。出现第二种情况，若不及时处理，雨水从裂缝里向下渗透，沥青混凝土和基层裂缝缝隙处充满自由水，在车辆荷载反复冲击下，就会使沥青混凝土中粘附在碎石表面的沥青剥离，基层的细集料形成泥浆被挤压出路面，沥青混凝土路面出现坑洞、碎裂、松散，造成沥青混凝土早期破坏，影响其使用寿命。基层裂缝的危害较为常见，直接影响了路面行车的速度与安全。
四、水稳基层裂缝产生的原因
（一）水泥稳定碎石压实成型到正常养护期（一般为7天）的干缩：由于混合料本身的水分和养护洒水的水分蒸发以及混合料内部水化作用发生的毛细管作用、分子间吸附作用力和碳化收缩作用等，引起基层混合料体积在一定程度趋于减小而收缩，出现拉裂的现象。如果这段时间天气正常，气温没有太大变化，混合料（基层）从最佳含水量到较干燥的干缩过程可称之为一次性的干缩，其产生的裂缝是有限的。
（二）养护期满后到施工沥青封层或者透层、摊铺沥青混凝土面层这段时间的干缩：如果这段时间间隔较长，自然天气状况下，从晴天到雨天、从雨天到晴天，风吹日晒雨淋，基层料从“较干燥到饱水状态到较干燥到饱水状态”反复循环作用，水分反复的“蒸发、饱和、蒸发、饱和”，多次重复干缩过程，必然会使基层出现较为严重的拉裂现象，在薄弱地方就必然出现裂缝。
（三）温缩裂缝：也就是热胀冷缩产生的裂缝。万物都具有热胀冷缩的性质，水泥稳定碎石基层属于半刚性板体，也不例外。在水泥路面设计施工中，设置伸缩缝的做法规范中已有明确的规定，并且在施工和实际使用中得到广泛的应用，取得了显著的成就。但长期以来，在水泥稳定碎石基层的设计规范或施工技术规范中却没有提出来，这有待进一步探索。
（四）荷载裂缝：一般发生在基层底部，由于车辆荷载的反复作用，裂缝逐渐向上扩展至表面，车轮荷载作用下产生的裂缝反应在面层，往往不是单独的、稀疏的或较有规则的裂缝，而是稠密的，有时是相互联系的。
五、水稳裂缝的预防及处理措施
（一）做好原材料的选取及严格控制级配：
1、水泥：为保证水泥稳定碎石基层施工时有足够的时间运输、摊铺和压实，应对水泥的终凝时间有限制，一般需要6～10h。夏季施工时，气温较高，表面层的凝结硬化速度较快，水泥终凝时间应尽可能达到10h；春秋季施工时水分蒸发较慢，终凝时间可缩短至6h。水泥标号不能太高，最好不要超过32.5R，采用普通硅酸盐水泥。剂量控制范围为5%左右。
2、碎石：高速公路基层碎石的用量是很大的，而一般外购的一个石料场的产量却很小，就必须同时使用几个料场进料，并且由于储料场地不足而又混堆储料，这就产生两个很严重的问题：一是由于不同矿源筛网不同造成同一档料内各类粒料数量不同，几档材料混合后，生产配合比经常变化，极易超出上限或下限。二是各料场碎石密度不同，在确定最大干密度到来很大的困难---无法再集中混合矿料中得到一个最具代表性的最大干密度，最终导致现场无法进行正常压实度检测和控制，压实度经常超过100%或小于极限值。
（二）施工过程控制：
1、压实度：由于基层材料来源的生产企业规模相对较小，机械化程度不高，石料加工质量普遍不够稳定，存在粒径不均匀现象。因此水泥稳定碎石混合料的最大干密度呈变化状态。在压实度的检验中，如果采用同一干密度指标作为标准，很容易出现压实度不合格或者超过100%的现象。因此施工中采用灌砂法进行压实度检验时，应对集料筛分，以确定粗骨料的含量，分别选用不同的密度标准；
2、含水量：水泥稳定碎石是水泥与集料的水化凝结硬化的产物。考虑到混合料在运输、碾压过程中还有水分散失，尤其夏季施工時水分蒸发快，施工过程中对水的含量应控制在比最佳含水量大1%左右。含水量过小时，基层表层松散，碾压容易起皮，难以压实；含水量过大时粘轮，表面起拱，而起基层成型后水分散失愈多，形成的裂缝愈多。所以施工过程中含水量要控制适宜。
六、总结
水泥稳定碎石基层有着许多优点，值得在各等级公路路面工程中推广应用。实践证明，在施工中只要加强对混合料含水量、材料组成比例的控制，有效防止混合料离析，选择合适的压实机械，采取适当的压实工艺，并注意混合料养生，就能够提高工程质量。
水泥稳定碎石基层养生期结束后，应立即喷洒透层或粘层沥青，或者铺设下封层，以防止基层干缩开裂，保护基层免遭施工车辆破坏，确保基层的质量成果。铺设下封层后，宜在10d～30d内开始铺筑沥青混凝土面层的底面层，避免由于基层产生大量的裂缝而导致沥青面层产生反射裂缝或对应裂缝，从而保证路面工程的总体质量。
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准JTJ034-2000.公路路面基层施工技术规范.北京：人民交通出版社，20002.
[2]沙庆林.高等级公路半刚性基层沥青路面.北京：人民交通出版社，19993.
[3]李亚梅.水泥稳定碎石基层裂缝原因分析与防治.交通科技，2003
关键词：水泥稳定碎石基层；裂缝；成因；防治措施；
中图分类号：TU761.1 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-04-00-01
一、前言
水泥稳定碎石基层有良好的力学性能和板体性，其初期强度高并且强度随龄期增长，其力学强度还可视工程需要进行调整。其特点是：强度高、水稳性好、抗冻性好、耐冲刷，温缩性和干缩性均较小，是一种优良的路面基层材料。然而水泥稳定碎石料也有其与生俱来的缺点：主要是脆性大，从而导致对温度和湿度的敏感性较强，易因温度变化和湿度变化产生裂缝并反射到路面，导致路面强度和使用性能大大降低，这是路面工程不可忽视的病害。
二、水泥稳定基层的裂缝现象
水泥稳定集料基层是将一定级配的集料与水泥和水一起搅拌后，在最佳含水量状态下碾压成型，经过养生达到一定强度的路面基层结构，此基层是一种半刚性结构。水泥稳定基层产生裂缝是影响沥青混凝土面层破坏的关键因素。这种裂缝，一般在基层顶面沿横向开裂多为等间距，呈直线型，缝长不等，缝宽在0.5～3.5mm左右。较早出现裂缝是在水稳层养生过程中开始出现，有的是在沥青混凝土路面通车后在荷载作用下出现，这是由于水稳层出现裂缝并引起沥青混凝土面层产生相对的反射裂缝。
三、水稳基层产生裂缝的危害
基层裂缝的危害主要有两方面：一是降低基层的整体强度；二是发展后会形成反射裂缝，使沥青混凝土路面相应出现有规则的横向裂缝、起拱。出现第二种情况，若不及时处理，雨水从裂缝里向下渗透，沥青混凝土和基层裂缝缝隙处充满自由水，在车辆荷载反复冲击下，就会使沥青混凝土中粘附在碎石表面的沥青剥离，基层的细集料形成泥浆被挤压出路面，沥青混凝土路面出现坑洞、碎裂、松散，造成沥青混凝土早期破坏，影响其使用寿命。基层裂缝的危害较为常见，直接影响了路面行车的速度与安全。
四、水稳基层裂缝产生的原因
（一）水泥稳定碎石压实成型到正常养护期（一般为7天）的干缩：由于混合料本身的水分和养护洒水的水分蒸发以及混合料内部水化作用发生的毛细管作用、分子间吸附作用力和碳化收缩作用等，引起基层混合料体积在一定程度趋于减小而收缩，出现拉裂的现象。如果这段时间天气正常，气温没有太大变化，混合料（基层）从最佳含水量到较干燥的干缩过程可称之为一次性的干缩，其产生的裂缝是有限的。
（二）养护期满后到施工沥青封层或者透层、摊铺沥青混凝土面层这段时间的干缩：如果这段时间间隔较长，自然天气状况下，从晴天到雨天、从雨天到晴天，风吹日晒雨淋，基层料从“较干燥到饱水状态到较干燥到饱水状态”反复循环作用，水分反复的“蒸发、饱和、蒸发、饱和”，多次重复干缩过程，必然会使基层出现较为严重的拉裂现象，在薄弱地方就必然出现裂缝。
（三）温缩裂缝：也就是热胀冷缩产生的裂缝。万物都具有热胀冷缩的性质，水泥稳定碎石基层属于半刚性板体，也不例外。在水泥路面设计施工中，设置伸缩缝的做法规范中已有明确的规定，并且在施工和实际使用中得到广泛的应用，取得了显著的成就。但长期以来，在水泥稳定碎石基层的设计规范或施工技术规范中却没有提出来，这有待进一步探索。
（四）荷载裂缝：一般发生在基层底部，由于车辆荷载的反复作用，裂缝逐渐向上扩展至表面，车轮荷载作用下产生的裂缝反应在面层，往往不是单独的、稀疏的或较有规则的裂缝，而是稠密的，有时是相互联系的。
五、水稳裂缝的预防及处理措施
（一）做好原材料的选取及严格控制级配：
1、水泥：为保证水泥稳定碎石基层施工时有足够的时间运输、摊铺和压实，应对水泥的终凝时间有限制，一般需要6～10h。夏季施工时，气温较高，表面层的凝结硬化速度较快，水泥终凝时间应尽可能达到10h；春秋季施工时水分蒸发较慢，终凝时间可缩短至6h。水泥标号不能太高，最好不要超过32.5R，采用普通硅酸盐水泥。剂量控制范围为5%左右。
2、碎石：高速公路基层碎石的用量是很大的，而一般外购的一个石料场的产量却很小，就必须同时使用几个料场进料，并且由于储料场地不足而又混堆储料，这就产生两个很严重的问题：一是由于不同矿源筛网不同造成同一档料内各类粒料数量不同，几档材料混合后，生产配合比经常变化，极易超出上限或下限。二是各料场碎石密度不同，在确定最大干密度到来很大的困难---无法再集中混合矿料中得到一个最具代表性的最大干密度，最终导致现场无法进行正常压实度检测和控制，压实度经常超过100%或小于极限值。
（二）施工过程控制：
1、压实度：由于基层材料来源的生产企业规模相对较小，机械化程度不高，石料加工质量普遍不够稳定，存在粒径不均匀现象。因此水泥稳定碎石混合料的最大干密度呈变化状态。在压实度的检验中，如果采用同一干密度指标作为标准，很容易出现压实度不合格或者超过100%的现象。因此施工中采用灌砂法进行压实度检验时，应对集料筛分，以确定粗骨料的含量，分别选用不同的密度标准；
2、含水量：水泥稳定碎石是水泥与集料的水化凝结硬化的产物。考虑到混合料在运输、碾压过程中还有水分散失，尤其夏季施工時水分蒸发快，施工过程中对水的含量应控制在比最佳含水量大1%左右。含水量过小时，基层表层松散，碾压容易起皮，难以压实；含水量过大时粘轮，表面起拱，而起基层成型后水分散失愈多，形成的裂缝愈多。所以施工过程中含水量要控制适宜。
六、总结
水泥稳定碎石基层有着许多优点，值得在各等级公路路面工程中推广应用。实践证明，在施工中只要加强对混合料含水量、材料组成比例的控制，有效防止混合料离析，选择合适的压实机械，采取适当的压实工艺，并注意混合料养生，就能够提高工程质量。
水泥稳定碎石基层养生期结束后，应立即喷洒透层或粘层沥青，或者铺设下封层，以防止基层干缩开裂，保护基层免遭施工车辆破坏，确保基层的质量成果。铺设下封层后，宜在10d～30d内开始铺筑沥青混凝土面层的底面层，避免由于基层产生大量的裂缝而导致沥青面层产生反射裂缝或对应裂缝，从而保证路面工程的总体质量。
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准JTJ034-2000.公路路面基层施工技术规范.北京：人民交通出版社，20002.
[2]沙庆林.高等级公路半刚性基层沥青路面.北京：人民交通出版社，19993.
[3]李亚梅.水泥稳定碎石基层裂缝原因分析与防治.交通科技，2003