高速公路水泥稳定碎石基层沥青路面裂缝问题分析

1、    高速公路水泥稳定碎石基层沥青路面裂缝问题分析    孙含玉摘 要：水泥稳定碎石基层具有良好的耐用性和稳定性，在属性上是半刚性质的路面基层结构，由于其优越性所以被广泛应用于高速公路的建设当中，但其也有很多的缺陷。文章基于此对高速公路水泥稳定碎石基层沥青路面裂缝问题进行了系统的分析。有一定的借鉴价值。关键词：高速公路；水泥碎石；基层沥青；路面裂缝水泥稳定碎石基层在高速公路和城市道路建设上运用广泛，也是我国公路建设中最为重要的半刚性基层材料。然而水泥稳定碎石除具有耐用性和稳定性外还有一定的局限性，水泥稳定碎石基层受其属性影响抗变形能力差且脆性大，这就使

2、其在受力较大或是温度变化较大时产生裂缝，从而使沥青路面强度和耐用性降低，并使路面上出现不平整现象，这些直接就影响了行车安全和舒适性。所以对高速公路水泥稳定碎石基层所产生的裂缝问题进行研究，找出裂缝解决方法有其重要意义。1 水泥稳定碎石基层产生裂缝的原因水泥稳定碎石基层是半刚性基层，引起半刚性基层沥青路面出现裂缝的原因有很多，主要就是车辆重复性荷载，这是一个重要的外部原因；内部原因主要有三种：（1）水泥稳定碎石基层底面本身的性能不良；（2）因为面层和基层的相互作用引起裂纹的出现，进而导致裂缝形成；（3）受温度变化影响基层温缩和干缩开裂，后反射到沥青路面层产生裂缝。1.1 车辆重复性荷载引发裂缝一

3、般情况下，车辆重复性荷载都发生在水泥稳定碎石基层的底部。其发生机理是：车辆反复荷载使水泥稳定碎石基层底部发生连续集中的拉应力，当拉应力达到一定的程度时就会破坏水泥稳定碎石基层底部的材料，致使裂缝的出现。其中，拉应力极限程度是由基层面底部所用材料的强度决定的。底部裂缝产生后，在车辆荷载持续的释放中，水泥稳定碎石基层底部的裂缝会继续扩大直至延伸到道路表面的沥青路面，致使沥青路面出现裂缝。1.2 材料温度胀缩性导致裂缝水泥稳定碎石基层是一种由集料、胶凝剂和水混合而成的半刚性材料，一般情况下半刚性材料的脆性都很大，所以其对温度都具有很好的敏感度，这也就导致其受温度影响易产生裂缝。其产生机理是由于周围温

4、度的变化，使水泥稳定基石材料产生收缩与膨胀反映，这样就使其本身属性发生改变，然后导致其外部形状的变化，从而导致温度型裂缝的出现。除此之外还有很多原因，在下文进行系统的论述。1.3 水泥稳定碎石基层沥青路面裂缝形成过程分析水泥稳定碎石基层在性质上是半刚性基层，其出现裂缝现象一般都不是因为交通车辆荷载引起的。水泥稳定碎石基层受温度变化和水分蒸发影响都会产生裂纹，之后再受车辆荷载的影响才形成裂缝。所以，实际上水泥稳定碎石基层是先受本身属性影响形成裂纹，交通荷载只是在此基础上扩大了裂纹而形成裂缝，所以引起裂缝的根本原因是基层的干缩和温缩。2 影响路面裂缝的主要因素和解决方法影响水泥稳定碎石基层沥青路面

5、裂缝的主要因素包括：施工因素、车辆类型、交通量、气候条件、材料结构类型和组成情况、基层材料的性质以及沥青混合料的性质等。在高速公路水泥稳定碎石基层沥青道路建设中，最为重要的影响因素就是施工水平以及基层材料的性质及其组成；要保证水泥稳定碎石基层沥青路面在早期不出现荷载性裂缝就必须保证工程设计的合理可行性以及良好的施工。在高速公路建设领域，国内外在防治水泥稳定碎石基层沥青路面这种半刚性路面裂缝工作上，都进行了系统而全面的研究，开发并采用了很多的防治裂缝措施，这些措施都起到了一定的作用，但是并没有完全的解决沥青路面裂缝这一问题。在防裂与抗裂性能措施的研究主要分为以下三方面内容：（1）对半刚性基层防裂

6、措施和提高其防裂性能进行研究；（2）对基层之间的抗裂性能与相互作用原理进行研究；（3）对水泥稳定碎石基层本身的抗裂性能进行研究。我国现代高速公路建设发达，在借鉴外国经验的同时也对沥青路面防裂进行了系统的研究，特别是在防治反射裂缝方面。目前在防治反射裂缝方面的研究主要包括以下三个部分：（1）设置应力，应变消减中间层：采用级配碎石中间层、粘接间断层、土工格栅、土工织物以及sami等消减抵抗应力；（2）在水泥稳定碎石基层材料的构成上，选择抗拉强度高、温缩系数小、干缩系数低和冲刷性好的半刚性材料；（3）通过使用该性沥青、加筋罩面层和增加沥青层厚度等方式，对水泥稳定碎石基层沥青混凝土路面的性能进行改善。

7、一般情况下，防治反射裂缝措施的机理都是通过借助其他材料减少外界因素影响和提高材料自身的各种性能。具体是实现方式就是通过与相关材料结合提高基层材料的应变能力，增强基层材料的强度特性，从而达到防水和消除温度应力集中和荷载应力集中的目的。然而对与一项先进科学的技术措施来说其作用不能仅仅在实验和理论上得到体现，还应该在具体高速公路水泥稳定碎石基层沥青路面施工中得到验证，这就需要考虑到施工的实际因素以及工程施工的经济因素，做到理论与实践相结合才能达到其应有的防裂缝效果。3 水泥稳定碎石基层收缩裂缝的防治措施3.1 施工控制经过实践证明：高速公路现场施工对水泥稳定碎石基层开裂的几率和程度有一定的影响，所以

8、说施工工艺水平和施工现场组织管理对水泥稳定碎石基层后期的开裂情况有间接的影响。所以必须在保证前期施工质量的情况下，后期所采用的各种防治、缩减措施才能起到良好的效果，基于此必须对施工进行控制。高速公路水泥稳定碎石基层沥青路面施工的控制主要包括控制碾压层的含水量和厚度、保持基层材料的均匀性和强度、保证集料级配和实验室要求配合比相符，确保水泥剂量使用准确，这样才能提高基层的整体稳定性和压实度。另外，还有许多高速公路沥青路面出现裂缝是由于后期的养生不当造成的，主要为公路长时间暴晒，水分蒸发量较大，使其在强度形成初期缺少应消耗的水分，致使材料自身抗拉强度降低，提高裂缝出现的几率，所以最后还要注意高速公路

9、工程的养生工作。3.2 材料组成设计首先是对原材料进行选择：选用细度较细、so3含量小、c3a含量大且石膏含量少的水泥；选用弹性模量大、结构紧密、吸水率小且含泥量少的骨料；另外尽量减少减缩剂的使用，控制0.075mm以下的用量。然后就要进行合理的材料配合比设计，通过对级配进行科学合理的调整来降低单方用水量和水泥含量，在结构上尽量采用骨架密实型结构，根据实际施工情况调整粗骨料的相对含量。4 结语采用水泥稳定碎石基层比较符合我国的半刚性路面的结构特点，而且随着高速公路建设的发展这种方法应用越来越广泛。要保证水泥稳定碎石基层沥青路面工程的质量，就必须对其裂缝问题进行研究，就必须彻底消除半刚性基层裂缝，当然这是一个非常麻烦的过程，这就需要