吕月丽

（河南省公路工程局集团有限公司，河南 郑州 450000）

1 水泥稳定碎石基层裂缝形成原因

水泥稳定碎石基层是沥青路面常见的一种基层形式，此类基层以级配碎石为骨料，采用一定数量胶凝材料和充足的灰浆体积进行骨料空隙填充。基于嵌挤原理，完成摊铺、碾压一系列施工。水泥稳定碎石基层初期具有较高强度，随着龄期的增长，基层强度也迅速增加，并形成一个板体，其具有强度高、抗渗及抗冻能力良好等特点。当遇到降雨天气，水泥稳定碎石基层仍具有良好的施工效果，表面坚实，是一种良好的路面基层材料。但是长期使用过程中，水泥稳定碎石基层不可避免将会产生干缩、温缩裂缝，甚至向面层反射，形成反射裂缝，从而对路面行车舒适性和安全造成不利影响。为保证采取的裂缝防治措施科学、有效，必须裂缝形成原因有所了解，具体如下：

1）干缩裂缝形成原因。（1）毛细管张力作用。在和外界环境接触的空隙处最易发生水稳碎石基层材料干缩现象，伴随水分蒸发量的不断增加，半刚性基层材料毛细管水面逐步降低，致使毛细管张力增加，进而出现半刚性材料初期体积收缩问题。伴随失水速率的进一步加快，毛细管孔径越来越小，张力逐步增大，则材料干燥收缩率将随之增大，引发裂缝。（2）吸附水及层间水作用。在水分持续降低的情况下，水稳碎石基层材料吸附的水分也将逐步减小，在颗粒表面包裹着的水膜越来越薄，颗粒间距日渐减小，基层材料总体积也随之降低。基于吸附作用影响，体积收缩并不显著，究其根本在于颗粒之间存在分子斥力现象。随着吸附水和分子间斥力作用的降低，层间水将发挥重要作用。一般来讲，在水泥稳定碎石基层当中，集料含泥量内黏土含量的多少，将会严重影响层间水的作用。（3）水泥水化作用。水泥的凝结作用是水泥稳定碎石基层强度的主要来源，水化程度对基层强度起决定作用。一般来讲，水泥可分为初凝、终凝两种形式，水化作用加快，在水化作用下，水化产物逐步形成、生长，微结构持续发展，终凝时期结构密实度慢慢满足要求。硬化过程时间相对较长，无论是在水化过程中，还是在硬化环节，均离不开自由水的作用。因此，水泥掺量的多少将会对失水率造成一定影响，这也是产生干缩的主要原因。

2）温缩裂缝形成原因。由于温度变化而产生的收缩裂缝，一般引发原因可分为2种，即昼夜温差、季节性温差。于水泥稳定碎石基层而言，干缩系数会对基层造成很大影响，同时，温度变化也会产生裂缝。（1）昼夜温差作用。一般多在高温季节铺设基层材料，日照强度大，气温高，但夜间温度相对偏低，昼夜温差作用下，将会导致基层温缩应力增大，并持续积累，这种情况下，基层开裂概率大大增加。若在基层上面覆盖一定厚度基层面层，在温度梯度效应下，按照“由上至下”的温度递减变化规律，基层底面受温缩作用将大幅下降，因此，铺设一定厚度沥青面层，将会降低温缩应力的影响作用，减少基层开裂机会。（2）季节温差作用。于水泥稳定碎石基层而言，季节温度变化对其影响很大，特别是四季分明的北方地区。冬季严寒、气温零度以下，基层极易出现冻害情况，进而加重基层收缩现象。基于面层与底基层的上下约束，基层在面临气温变化时，往往会出现拉应力大幅增长的问题，从而出现基层裂缝。

2 工程概况

某公路工程全长13.4km，原路面结构为4cm沥青罩面+8cm沥青混凝土+15cm二灰碎石+15cm石灰土，由于行车荷载和自然因素的长期作用，路面已出现了较为严重的病害，比如网裂、龟裂、路面变形、坑槽等，经现场勘查可知，路面基层强度不足，为了保证施工质量，对本路段进行18cm冷再生基层调拱，并补强水泥稳定级配碎石（18cm）和沥青混凝土（9cm）。按照室内试验研究结果，在养生2d进行水泥稳定碎石微裂施工，通过抗压回弹模量下降百分率控制现场试验微裂程度。按照所得结果可知，抗压回弹模量下降百分率为抗压强度的1.4～1.6倍，为此，可在30%、40%、50%控制抗压回弹模量下降百分率。为了保证施工质量，需采取具有代表性的路段作为试验段，共400m，分为4段，每段均为100m，其中A、B、C段分别为微裂程度30%、40%、50%，参照路段设为D段，不做微裂施工处治。

3 水泥稳定碎石基层微裂施工技术要点

1）水泥稳定碎石基层微裂技术施工过程。微裂施工中，采取XG6224m-1型振动压路机进行压实，9.5m为路宽，3.185m为压路机宽度，按照既定碾压施工方案，由左至右压路机分3次完成碾压，碾压速度需控制在合理范围内，保证缓慢、匀速前行，一般为3～5km/h，保证碾压无死角，可达到压实度要求。

2）基于落球式弯沉仪的微裂技术过程控制。基层摊铺碾压施工之后，即可进入洒水养生阶段。在养护2d之后，便可按照施工方案进行微裂施工。在整个施工过程中，要实时通过落球式弯沉仪测定其模量。首先要将各个试验路段微裂前的基层模量测定出来，并将其作为基准模量。微裂过程中，振动压路机每振动碾压1遍，便可进行一次回弹模量测定，当模量降低至要求微裂程度之后，便可停止碾压施工，并对微裂情况进行详细观测。4个试验段微裂前模量均为845MPa，碾压遍数和模量测定结果如下：（1）1号段，碾压遍数为4遍，微裂后模量为580MPa，微裂程度为32%；（2）2号段，碾压遍数为5遍，微裂后模量为470MPa，微裂程度为44%；（3）3号段，碾压遍数为6遍，微裂后模量为375MPa，微裂程度为56%；（4）4号段，无碾压，微裂前后模量一致，均为845MPa。

3）微裂施工结果及分析。通过微裂施工之后，可以得出如下结果。（1）1号段，微裂程度为32%时，微裂缝肉眼基本不可见；（2）2号段，微裂程度为44%时，微裂缝大部分肉眼不可见，少数可见；（3）3号段，微裂程度为56%时，微裂缝大部分肉眼可见，呈细而分散的微裂缝网络。

按照微裂技术作用机理规定，当基层微裂处理之后，最佳状态为微裂缝网络呈现大部分肉眼不可见或少数可见，这种情况下，将有效释放材料早期收缩应力，且养生后期大部分裂缝均可自动愈合，对路面结构整体承载力不会造成任何影响。基于此，可认为当微裂程度为40%左右时，裂缝大部分肉眼不可见，少数可见，为最佳状态。

微裂技术主要用于提升水泥稳定碎石基层材料抗裂能力，同时，还可改善及抑制沥青路面反射裂缝。因此，为了全面了解路面抗裂效果，在试验段通车运营1年之后，对路面反射裂缝进行调查分析，经勘查可知，1、2号段均出现了1条非贯穿裂缝，未见贯通裂缝；但是3、4号段则均出现了1条非贯穿裂缝和1条贯穿裂缝。由此可见，相比微裂程度50%和未做微裂处理路段，微裂程度30%、40%路段裂缝数量较少，与此同时，考虑到在对材料后期强度恢复不影响的情况下，微裂程度越大，材料释放收缩应力的效果越佳，最终确定微裂技术可采取养生2d后，40%微裂程度为最佳选择。

4 结束语

综上所述，随着通车运营时间的增长，公路使用过程中，极易发生裂缝、水稳定性不足等情况，尤其是水泥稳定碎石基层开裂病害最为常见。为了解决这一技术难题，提高水泥稳定碎石基层施工质量，必须找出病害原因，采取科学、有效地防治措施，从而促进我国公路建设水平不断进步。