水泥稳定碎石基层裂缝产生的现象、原因、预防对策及处理办法

水泥稳定碎石基层裂缝产生的现象、原因、预防对策及处理

办法

【摘要】通过对水泥稳定碎石基层裂缝形成的危害、原因进行深

入分析，结合水泥混凝土、沥青混凝土路面破损实际状况，提出减

少水泥稳定碎石基层的横向干缩温缩裂缝应采取的相应预防和处

理措施。

【关键字】水泥稳定碎石基层；裂缝；现象；原因；预防；处理

办法

目前，我国高等级公路、高级路面，较多采用半刚性基层，水泥

稳定碎石是较为常见的半刚性路面的基层材料，相对于石灰稳定

类，水泥稳定碎石基层有良好的力学性能和结构整体性能。

其优点是取材方便、成型快，施工速度快，配套设施操作方便，

材料来源丰富，价格低廉，是一种优良路面基层材料；同时水泥稳

定类粒料早期强度高，可以大大缩短施工周期；如有早期通车要求，

因其承载能力大，效果要好于石灰稳定类粒料基层；水稳定性好，

抗冻性好，耐冲刷，目前在我国高等级公路建设中广泛应用。

但是随着该结构的大量使用，其缺陷也逐步体现出来，尤其因为

水泥硬化时的水化反应和外界温度影响，裂缝问题最为突出。

1、裂缝产生的现象及危害

水泥稳定碎石基层是半刚性结构，处理不好易产生裂缝。一般在

基层顶面沿横向开裂形成裂缝，裂缝大多为等距，缝宽在0.5-3.5mm

之间，缝长不定。较早出现的裂缝是在水稳层养生过程中开始出现，

有的是在路面通车后在行车荷载作用下出现。

水泥稳定碎石基层裂缝的危害主要是：（1）养生过程中出现的反

射裂缝，在行车荷载、温度荷载及降水的综合作用下，裂缝缝隙处

向下渗透自由水，降低水稳基层承载能力。（2）路面通车后在车辆

荷载反复作用下使基层原有细微裂缝逐渐发展扩大，使面层出现与

基层相同的、有规则的反射裂缝。这两种病害均导致路表水通过裂

缝进入路面结构，基层的细集料形成泥浆被行车荷载挤出路面。水

泥混凝土路面因反射裂缝开裂、起拱、碎板；沥青混凝土中粘附在

碎石表面的沥青剥离，路面出现坑洞、碎裂、松散。路面结构强度、

承载能力降低，最终造成影响道路使用寿命。

2、裂缝产生的原因

从水泥、碎石等材料的要求及生产工艺进行分析，主要有以下方

面原因产生裂缝：

（1）配合比设计不合理，或生产配比控制不严，造成混合料偏细。

（2）施工中使用水泥的标号不同、批号不同、品种不同，掺合在

一起使用，因不同的收缩应力易形成收缩裂缝；施工中水泥剂量偏

大和水灰比的加大易造成收缩，当收缩受到约束时，容易形成裂缝。

（3）拌合过程中，含水量控制不好，没有充分考虑天气、运距对

混合料含水量的影响。混合料含水量相对于最佳含水量过低，保证

不了水泥稳定层水化作用所需的足够水份，强度无法形成，也不易

压实；过高，水稳层成型之后有多余的游离水分填充空隙，当其发

挥后，就有可能造成干缩裂缝。

（4）拌合不均或摊铺时离析严重，会产生裂缝。

（5）高温期施工，养生不及时，出现干缩开裂现象。

（6）碎石在加工过程中山皮未剥离干净，导致0-4.751mm的规格

料中，小于0.075mm含量超过5%，塑性指数超过9。

（7）碾压不密实。在进行基层碾压时，有的施工位置未达到要求

的遍数，或含水量未控制好，造成不密实。当承受荷载后，变型过

大，产生裂缝。

（8）过早开放交通。由于沿线有施工运输车辆不能完全断绝交通，

而运料车又是重车，当水温层强度未达到要求就开放交通，就容易

产生裂缝。

3、裂缝的预防

（1）严格控制碎石的加工质量。要求把碎石上附着的风化了的山

皮剥净。在片石投入破碎机之前，使用振动传输上料机，把残土筛

除，同时控制碎石的规格，及时更换锤头，以防不符合规定规格和

针片状的碎石产生。

（2）进场水泥严格检测，其各项指标必须满足规范要求。不合格

水泥严禁使用。一般的水泥稳定碎石基层，其设计强度通常为

3-5mpa。设计强度越高，所需水泥用量越大。基层刚性越大，越易

产生干缩性裂缝，缝宽也越大，所以规范规定水泥用量≤6%，控制

好水泥剂量在±0.5%的范围之间，不能超过5.5%。

（3）加强检测生产配合比，使其满足设计配合比。强化拌合站操

作人员的质量意识，各料仓上料及时，并派专人负责，防止有料仓

出料口堵塞现象。严禁料仓缺料或堵塞时，继续上料。

（4）拌合料中含水量的控制，应使其在到达现场摊铺时略高于最

佳含水量1%-2%左右。水泥稳定碎石基层需要足够的水分才能满足

水泥水化的需要，但在施工中如果含水量过大，在碾压时就容易出

现车辙，并且细料及水泥浆会随水分一起上浮至表面，使之产生干

缩性裂缝。因此施工时，应根据天气情况适当增加或减少拌合用水

量，确保碾压时混合料含水量在最佳含水量范围内。

（5）水稳碎石基层施工最好选择在气温变化不大时期施工，使结

构内部温度应力较小，水稳层不易产生热胀冷缩现象，防止施工时

因气温相差大产生温缩性裂缝。

酷暑条件下施工，应选择在早晚时间，尽可能避开中午时间进行

摊铺。要加强覆盖洒水养护，保证水稳层处在湿润状态。

（6）严格控制集料级配，减少混合料中细集料含量；通过碾压控

制好结构层压实度。结构层压实度越高，强度与刚度越高，干缩性

就会降低。所以，控制好级配和压实度可预防裂缝产生。碾压及时，

确保在水泥初凝前压实成型，最好从拌合到碾压完毕，控制在2h

内。碾压完毕检测压实度必须达到98%以上。

（7）摊铺完成、成型之后及时覆盖养生，及时用草袋、麻袋覆盖

进行洒水养护，防止基层因混合料内部发生水化作用和水分过度蒸

发引起表面的干缩性裂缝。如果在冬天施工温度较低，则可用一层

塑料薄膜再加上二层土工布覆盖保温，不一定需要洒水养护。

（8）由于基层分两层摊铺，应尽量缩短两层的施工间隔时间，以

7-15h为宜。上基层摊铺完，也要加强养生，封闭交通。养生7d之

后，尽快做好预拌碎石封层。一个月之内严禁载重运输车在上行走，

一个月之后也只允许适度开放交通，要求限速在20km/h以内。

（9）及时实行交通管制。7h之内严禁任何车辆通行。

4、裂缝的处理

（1）针对已产生的裂缝，为防治其继续扩散和反射到面层上，避

免雨水侵蚀，阻止水分渗入，防止病害的进一步扩展和蔓延，必须

对裂缝进行处理。可用改性乳化沥青来灌缝。改性乳化沥青在常温

和低温时均有着较高的弹性，可随着裂缝的胀缩而发生弹性变形，

始终保持其密封作用，可长期、有效地封闭水稳层的裂缝。在灌缝

之前，首先要用切缝机对裂缝进行切缝处理，当裂缝宽度超过3mm

时，都应进行切缝，然后把裂缝周围用鼓风机吹干净，再用喷洒车

的喷枪来灌缝，当改性沥青破乳之后形成粘结状态。

（2）对较小的裂纹，直接喷灌；对于宽度1-2mm的缝，喷灌后加

铺自粘式玻璃纤维格栅（网格尺寸为1×1cm）；对于大于2mm的缝，

先沿缝切成上口v形槽，吹扫干净之后灌缝，也须加铺自粘式网格

尺寸为1×1cm的玻璃纤维格栅。

（3）裂缝处理完之后，必须尽快做好封层，施工完封层才允许开

放交通。

5、结束语

为了保证高等级路面使用功能、减少破损、延长使用寿命。水泥

稳定碎石基层施工过程中要控制好施工配合比、水泥剂量、施工最

佳含水量、碾压时间、结构层压实度；做好草、麻袋保湿覆盖、洒

水养护工作，尽量减少、防止裂缝的发生。同时，基层裂缝出现后

要采取有效措施及时处治，防止发生反射裂缝。

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