摘要: 文章分析了混合料干缩和温缩裂缝的影响因素, 在材料选择、配合比设计、施工过程质量控制上严格把关, 采取多种有效措施预防和处理基层开裂, 尽可能减少裂缝的发生,延长沥青路面使用寿命。
　　最近几年, 随着国民经济高速发展, 城市发展迅速, 城区迅速扩大, 许多城市环城道路交通运输量日益增多, 车辆承载力也随之加大, 尤其是经过城市的绕城的环城主干道, 为适应城市经济的发展, 绕城道路的数次外扩, 对道路结构层标准也做了相应的改善, 在市政道路基层中引入水泥稳定碎石结构, 提高路面的承载力； 但由于水稳材料固有的干缩性、温缩性, 表面产生裂缝是不可能完全避免的, 而裂缝一旦形成, 必然会影响到基层的质量, 继而影响路面面层的稳定性, 影响其使用性能。现从水泥稳定碎石裂缝产生的机理着手, 分析混合料干缩和温缩裂缝的影响因素, 在选择材料、配合比设计、施工过程质量控制上严格把关, 采取多种有效措施预防和处理基层开裂, 尽可能减少裂缝的发生, 延长沥青路面的使用寿命。
　　1 水泥稳定碎石作用原理及裂缝产生机理
　　水泥稳定碎石是较为常见的一种半刚性路面的基层材料,水泥硬化后形成板状半刚性体, 可以提高路面的承载力, 具有很高的强度和刚度, 有着良好的使用性能。水泥稳定碎石是以级配碎石作骨料, 采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料的空隙, 按嵌挤作用原理摊铺充分压实, 强度主要依靠碎石间的嵌挤锁结作用原理, 同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙, 形成较高的密实度, 它的初期强度高, 并且强度随龄期而增加很快结成板体, 因而具有较高的强度和稳定性, 抗渗度和抗冻性效果较好。但由于水稳料固有的干缩性、温缩性, 表面容易产生裂缝, 影响到基层本身、路面面层的稳定性, 影响其使用性能。
　　2 水泥稳定碎石混合料材料要求
　　水泥稳定碎石是以级配碎石作骨料, 采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料的空隙水稳材料, 主要由粒料和灰浆体积组成, 粒料为级配碎石, 灰浆体积包括水、水泥和混合材料组成。
　　2.1 水泥
　　水泥作为集料的一种稳定剂, 品种不同的水泥具有程度不同的收缩性, 普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥均可, 快硬早强、受潮变质的水泥不能应用, 水泥的初凝时间应不少于3h, 终凝时间应不小于6h, 水泥强度等级宜选用32.5MPa, 水泥用量由试验确定, 一般4%～6%的水泥用量足够
达到1.5MPa～3.5MPa抗压强度标准。
　　2.2 混合材料
　　混合材料分活性和非活性两大类。活性材料是指粉煤灰等物质, 可与水泥中析出的氧化钙作用。非活性材料是指不具有活性或活性甚低的人工或天然的矿物材料, 对这类材料的品质要求是材料的细度和不含有害的成分。工程所使用的粉煤灰烧失量<8%, 含水量<1%, 三氧化硫含量<3%, 细度(0.08mm筛筛除)<8%, 质量符合标准。
　　2.3 集料
　　选用碎石的规格一般控制在10mm～30mm, 石屑0～10mm,天然河砂, 城市主干道用作底基层时集料的最大粒径不应超过40mm, 用作基层时集料的最大粒径不应超过30mm；必须严格控制集料中细料的含量和塑性指数, 以减少水泥稳定碎石中的黏性成分含量。通过0.075mm 筛孔的颗粒含量宜控制5%以下。细土的塑性指数要尽可能低, 不宜大于4。如果0.075mm以下粒径太多, 则收缩系数增大, 会增加其收缩裂缝。
集料的磨耗值不超过35%, 压碎值不超过30%, 液限(%) 试验结果为26.4, 标准要求小于28, 塑性指数(%) 试验结果为3.2,标准要求小于9。
　　2.4 水
　　普通饮用水, 均可用于拌制和养护。
　　3 水稳混合料配合比设计
　　采用水泥、稳定碎石、砂、石屑等筑路材料作为水泥稳定碎石基层,配合比设计时, 一方面要考虑基层的7d无侧限抗压强度满足设计规范的要求, 另一方面要考虑到基层的干缩温缩裂缝,由于干缩、温缩效应, 路面基层易产生对工程质量极为不利的横向裂缝。
　　(1) 首先, 实验室经过一定数量的原材料试验, 进行配合比设计、击实实验, 确定最大干密度和最佳含水量。然后以此配比制成试件, 试件在规定温度条件下保湿养护6天, 浸水1天后进行无侧限抗压强度实验。
　　(2) 在满足设计强度的基础上限制水泥用量, 水泥剂量从5%增加到6%和7%, 干缩系数增加20%和30%, 所以在保证设计强度的情况应尽量控制水泥剂量, 实际最大水泥剂量不能超过5.5%, 一般水泥剂量应控制在4%～6%之间, 如强度偏差大或达不到, 应通过调整级配和水泥标号品种及严密控制施工过程碾压成型时间来达到要求。
　　(3) 在水泥剂量不变的情况下, 粉煤灰剂量增大5%, 干缩应变增加17%, 干缩系数增加18%。所以粉煤灰应尽量少用, 综合经济效应及强度要求, 粉煤灰用量在8%～10%之间比较合适。
　　(4) 粒料含量增加, 干缩和温缩系数减小, 集料级配越粗, 则干缩系数越小, 配合比时限制细集料、粉料用量, 集料级配中0.075mm 以下颗粒含量不宜大于5%, 级配宜取偏粗限, 合成级配曲线在中值线下方。
　　经实验证明: 采用5%水泥、碎石、石屑组成一定级配的混合料进行配合比设计, 以保证工程量为主, 同时考虑材料供应情况及施工易操作为原则, 经优化配合比实验, 通过试验路段的铺筑, 确定了路面基层的施工配合比为5.5%水泥稳定碎石, 其中集料的掺配比例: 1cm～3cm 碎石∶石屑∶中粗砂=45∶35∶20, 碾压混合料的最佳含水量为6.9%, 最大干容重为2.240g/cm3。实验路段的水泥稳定基层, 具有强度高、裂缝较少, 水稳定性、抗冻性、整体性好等特性, 各项指标满足施工要求。
　　4 减少裂缝的措施
　　根据影响水泥稳定砂砾干缩和温差变形的因素, 从材料选择、配合比设计、施工操作及养生等方面考虑, 减少或削弱裂缝发生发展应做到以下几点。
　　4.1 根据需要选择使用材料,减少结构自身的干缩力
　　4.1.1 水泥的选择及用量宜
　　施工时选用终凝时间较长, 标号较低的水泥如矿渣水泥要比硅酸盐水泥收缩性大。
　　4.1.2 砂砾材料的选择使用
　　级配良好的砂砾可以提高水泥稳定砂砾的抗压强度, 减少水泥用量, 而且应尽量选用开式级配砂砾, 减少细集料用量, 增强基层结构的抗变形能力。
　　4.2 严格控制含水量
　　水泥稳定材料含水量大、施工和易性好, 但强度偏低, 干缩性增大。含水量偏小, 难以碾压成型, 因此, 混合料拌和时应严格控制好最佳含水量, 施工温度高时材料干燥, 水分蒸发快, 应注意增加用水量, 下雨或所进砂砾材料偏湿时应减少用水量。
　　4.3 确定好施工延迟时间
　　施工中从加水拌和到碾压终了的延迟时间不得超过水泥的终凝时间, 否则混合料难以碾压密实, 强度降低, 容易引起干燥开裂; 因此, 施工现场必须合理布置, 各工序衔接必须紧凑。
　　4.4 精心施工, 避免偶然因素增大基层的干缩
　　混合料应拌和均匀, 出现粗细分离现象应在摊铺时清底重新拌和；保证基层湿润, 避免下部混合料水分流失; 分层铺筑的水泥稳定砂砾, 底层养生时间应不小于7 d, 避免因养生不到出现裂缝,在高温季节尤应如此, 为了保证养生效果, 可以覆盖一层5mm 厚左右的砂, 最好是边施工边通车路段, 防止基层直接遭受暴晒。为了减轻养护压力, 养生期一到, 经检测合格的基层应立即洒透层沥青或作下封层, 减少温差对基层的影响, 在养生期间, 进行必要的交通管制。
　　5 裂缝的处治
　　对出现的裂缝进行处治, 减少裂缝对整个路面的危害作用,做到防治结合。
　　(1) 洒透层沥青或作下封层是封闭基层裂缝简单有效的方法, 就截断水源对成基层或土基的影响而言, 作下封层效果要好些, 还可以边施工边通车。
　　(2) 铺设沥青碎石或级配碎石, 或铺设耐高温的土合成材料都可以有效阻断基层裂缝反射到面层。
　　6 结语
　　工程实践表明, 水泥稳定碎石是以级配碎石作骨料, 采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料的空隙, 以其良好的力学性能和板体性、水稳性以及抗冻性等优点,被广泛用于修建各级公路路面基层或底基层。但是施工质量却受到人员、机械、材料、水文、气候、施工工艺等多种因素的综合影响, 施工经验证明, 通过选择材料、规范施工操作、加强养生可有效地减少裂缝的发生发展, 严格要求每一环节, 做到防治结合, 减少裂缝的发生, 从而全面提高施工质量。
韩继平