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摘要：当前，随着水泥稳定碎石在公路基层中的大量采用，同时也出现了许多病害问题。本论文结合目前水泥稳定碎石基层使用情况，主要分析影响高速公路水泥稳定碎石基层出现裂缝的因素，并从材料选择、配合比设计、施工过程质量控制以及养护等方面提出防治措施。
关键词：水泥稳定碎石；基层；裂缝；预防措施
一绪论
随着交通量迅速增加和重载车辆日益增多，对路面结构使用性能的要求越来越高。半刚性基层由于具有强度高，承载力大，以及良好的抗疲劳性和冲刷性等优点，在我国高等级公路沥青混凝土路面中普遍采用。水泥稳定碎石作为一种半刚性基层，由于水泥硬化后形成板状半刚性体，具有较高的强度和刚度，能够有效地提高路面承载力，而且可以进行机械化施工，对环境污染少，是高等级公路建设首选的基层材料。但由于水泥稳定碎石基层对施工质量的要求较高，其抗变能力低，温度变化时易出现裂缝。裂缝一旦形成，一方面会降低基层的整体强度，另一方面，进一步发展会形成反射裂缝，使沥青砼路面相应出现横向裂缝、起拱等问题，直接影响路面行车质量和舒适度。
现通过对水泥稳定碎石基层出现裂缝的原因分析，只要在施工过程中充分考虑各种影响因素，采取一些有效的工程措施，减少水泥稳定碎石基层的收缩裂缝是可行的。
二基层收缩裂缝形成机理
（一）产生原因
水泥稳定基层裂缝的产生主要是水泥稳定基层混合料水泥固化及水分散发后使基层表面产生的细微开裂现象，然后向深部和横向扩展，最后贯通整个基层。裂缝的宽度大多数为1～3mm，严重者可达4～5mm，裂缝的产生在一定程度上破坏了基层的板块整体受力状态，而且裂缝的进一步发展会产生反射裂缝，使路面面层也相应产生裂缝或断板。
1.混合料含水量过高。水泥稳定基层干缩应变随混合料的含水量增加而增大，施工碾压时含水量愈大，结构层愈容易产生干缩裂缝，且愈严重（裂缝产生得早，缝口宽和缝的间距小）。
2.不同品种的水泥干缩性有所不同。选用合适的水泥在一定程度上能减少干缩裂缝。
（二）裂缝形成过程
对于半刚性基层，裂缝往往不是由交通荷载作用引起的。水泥稳定碎石基层由于水分蒸发及温度变化的影响，很容易产生裂纹，在承受荷载之前，就已经存在大量的微细裂纹和孔洞。因此，实际上它是在带有裂纹的状态下承受交通荷载作用的，基层的温缩和干缩是引起裂缝的内因。
1.干缩裂缝
干缩裂缝是由于内部含水量发生变化而引起的。水泥稳定碎石混合料硬化过程中，随着水分的减少，体积将收缩变形，产生均匀纵横分布的干缩裂缝。干缩裂缝的产生主要与水泥、水和碎石集料的比重有关。
水泥与水发生水化反应会消耗大量水分，水泥含泥含量越高，则消耗的水分越多。碎石集料表面对水有吸附作用，集料中的细料成分越多，表面吸附的水分越多。基层施工过程中，含水量越大，蒸发散失的水分越多。此外，基层施工时气温太高会引起表面水分的大量散发，这些都可引起干缩裂缝的产生。
干缩性裂缝的情况有两种，一是水泥稳定碎石压实成型到正常养护期（一般为7d）的干缩；二是养护期满后到施工沥青封层或透层、摊铺沥青混凝土面层这段时间的干缩。其机理基本上是一样的，只是其损害的程度有所不同。
水泥稳定碎石压实成型到正常养护期（一般为7d）期间，由于混合料本身的水份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。
三水泥稳定碎石基层收缩裂缝预防措施
作为沥青混凝土面层的下承层，水泥稳定碎石基层具有良好的板体性、水稳性，以及力学强度高、整体承载能力强等优点，在我国高等级公路建设中得到了推广应用。但水泥稳定碎石也有其不足之处：抗变形能力差，在温度和湿度变化及荷载作用下易产生裂缝。长久以来，人们一直对水泥稳定碎石基层存在认识上的误区，认为水泥剂量大，水泥稳定碎石基层的回弹模量越大，整个路面结构层的受力状态会越好。然而，国内外一些研究表明，事实并非如此。水泥稳定碎石基层的模量越高，则基层所受的弯拉应力增大，导致基层有可能在拉应力作用下产生裂缝；水泥剂量越大，则温缩、干缩变形也更大，产生裂缝进而在沥青混凝土面层产生反射裂缝。因此，水泥稳定碎石基层作为路面基层，不应当仅考虑其强度的性能要求。尽管现行规范中对水泥稳定碎石基层的抗收缩性能没有明确的要求，但在配合比设计中应该适当考虑。
（一）材料选择
1.首先是水泥品种的选择
不同品种的水泥干缩性有所不同。因此，选用合适的水泥在一定程度上能减少干缩裂缝。虽然各类水泥都可用于拌合水泥稳定碎石，但通常情况下硅酸盐水泥的稳定效果更好一些。因为它的干缩性很小，而火山灰质硅酸盐水泥次之、矿渣水泥较大。一般采用P.0.32.5级硅酸盐水泥，要求水泥初凝时间大于3小时，终凝时间大于6小时，禁止使用快硬水泥、早强水泥。
此外，抗折强度愈大，混合料抵抗内部温度应力的抗拉强度越大，越不易产生温缩裂缝。因此，检验水泥性能时应重视抗压强度。在水泥剂量与质量的控制方面，应满足以下要求：
（1）不要为追求高强度而过分提高水泥标号和水泥用量，应在保证设计强度的前提下，把水泥剂量控制在4％～5．5％。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，所以规范规定水泥剂量≦6%（美国和日本也限制在6%，法国限制在5%）。
（2）加入缓凝减水剂、缓凝阻裂剂等外加剂，以延长水泥的初凝时间，或减少水化反应的需水量，改善水泥的性能。
2.其次是选用含泥量小、结构致密、吸水率小、弹性模量较大的骨料
在普通骨料范围内，砂岩骨料的收缩最大，石灰岩和石英岩的干缩都较小。掺用质量好、颗粒细的粉煤灰。加入新型外加剂，如能减少混凝土收缩率的外加剂——减缩剂。混凝土减缩剂的化学组成主要为聚醚或聚醚类衍生物，它几乎不存在水泥适应性问题，且与其它外加剂有良好的相容性。
（1）碎石
○1严格控制级配和压实度：作为水泥稳定基层用的碎石要求不是很高，归范中只有4个指标：相对密度、压碎值、有机质含量、硫酸盐含量，因此很多岩矿都可作为基层碎石的料矿。高速公路基层碎石用量是很大的，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。二是各料场碎石的密度不同，在确定最大干密度带来很大的困难——无法在几种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。
如果只使用一个岩矿做粗集料的料场，既能保证生产配合比与理论配合比吻合较好，也能保证最大干密度不至于经常变化，有利于压实度的现场控制。事实证明，水泥稳定碎石基层级配和压实度的好坏，不但影响水泥稳定基层的干缩性，而且还影响到水泥稳定基层的耐冻性。所以，控制好级配和压实度可预防裂缝的产生。
四、结论
水泥稳定碎石基层的质量与原材料、施工工艺水平等密切相关。原材料的质量是基础，施工工艺水平是关键。，只有通过各方面的重视和控制，性能优良的水泥稳定碎石基层才能真正实现。从各方面不断改进，积极应用新技术、新材料，才能充分发挥水泥稳定碎石基层的优势，提高路面的使用性能和延长使用寿命，逐步提高和完善我国的公路建设水平。
参考文献：
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