无机结合料基层裂缝问题研究及其解决对策

无机结合料基层裂缝问题研究及其解决对策
摘要：高速公路无机结合料基层出现裂缝质量通病对于基层的质量有很大的影响，特别是对于基层裂缝向沥青面层的反射影响严重，攻克基层裂缝是提高高速公路路用性能和使用寿命的前提。

本文主要对于无机结合料基层裂缝问题进行了分析，并提出了解决对策。

关键词：无机结合料；裂缝；解决对策
一、无机结合料对原材料的技术要求
1、水泥：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做结合料，但应初凝时间3h以上和终凝时间较长(宜在6h以上)的水泥。

2、石灰：石灰质量应符合相关规定的Ⅲ级以上消石灰或生石灰的技术指标。

应检验石灰的有效钙和氧化镁含量。

3、粉煤灰：粉煤灰中Si02、Al2O3和Fe2O3的总含量应大于70%，烧失量不宜大于20%，比表面积宜大于2500cm2/g(或90%通过0.3mm筛孔，70%通过0.075mm筛孔)。

4、集料：集料压碎值除应符合压碎值要求之外，还要满足级配要求的规定。

5、无机结合料稳定细粒土时，细粒土的技术要求应符合表要求。

6、水泥稳定类材料的压实度(按重型击实标准)及7d(在非冰冻区25℃、冰冻区20℃条件下湿养6d、浸水1d)龄期的无侧限抗压强度应满足要求。

7、水泥剂量：水泥剂量应通过配合比设计试验确定，但设计水泥剂量宜按配合试验确定的剂量增加0.5%～1%，对集中厂拌法宜增加0.5%，对路拌法宜增加1%。

当水泥稳定中、粗粒土做基层时，应控制水泥剂量不超过6%。

8、采用水泥稳定碎石土、砾石土或含泥量大的砂、砂砾时，宜掺入一定剂量石灰进行综合稳定，当水泥用量占结合料总量的30%以上时，应按水泥稳定类进行设计，否则按石灰稳定类设计。

9、水泥稳定粒径均匀且不含或细料很少的砂砾、碎石以及不含土的砂时，宜在集料中添加20%～40%的粉煤灰，或添加剂量为10%～12%的石灰土进行综合稳定。

10、石灰粉煤灰稳定类材料的压实度(按重型击实标准)及7d(在非冰冻区25℃、冰冻区20℃条件下湿养6d、浸水1d)龄期的无侧限抗压强度应满足要求。

二、无机结合料路面基层施工的主要类型
无机结合料的分类主要根据所使用材料的不同进行划分。

通常情况下主要有石灰稳定土基层施工、水泥稳定土基层施工以及工业废渣稳定土基层施工等几种类型。

这几种类型经过施工实践的检验发现其基层质量较为可靠。

第一，石灰稳定土层施工的类型所使用的材料主要有石灰稳定土( 石灰土) 、天然砂砾土( 石灰砂砾土) 、天然碎石土( 石灰碎石土) 以及用石灰土稳定级配砂砾( 砂砾中无土) 、级配碎石和矿渣等。

第二，水泥稳定基层的施工的类型也较为广泛，包水泥稳定砂砾、砂砾土、碎石土、未辨别碎石、石屑、土等等。

另外，在进行施工的过程中，一些工业残渣经过适当的工艺加工之后可以获得性能稳定并且质量较好的钢渣和矿渣，这些材料通常也是稳定基层施工的较好选择。

可以用于基层施工的工业废渣类型主要包括石灰粉煤灰、水泥粉煤灰层、石灰煤渣等几种类型。

三、无机结合料基层裂缝产生的原因
1、干缩性裂缝：干缩性裂缝有两种情况，一是水泥稳定碎石压实成型到正常养护期（一般为7 d）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。

基本上其机理是相同的，只是损害程度不相同。

水泥稳定碎石压实成型到正常养护期（通常为7d ）期间，因为混合料自身的水份和养护洒水的水分蒸发及其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，造成在一定程度基层混合料体积趋向减小而收缩，形成拉裂的情况。

这段时间的天气如果是正常的，气温变化不大，可称混合料（基层）从最佳含水量到较干燥的干缩过程为一次性干缩，其形成的裂缝是有限的。

从满基层养护期后到施工沥青封层或透层油、摊铺沥青混凝土面层之间，这段时间如果间隔的比较长，自然天气从睛到雨，从雨到睛，风吹日晒雨淋，基层料从“较干燥→饱水状态→较干燥→饱水状态”反复循环作用，水分反复的“蒸发、饱和、蒸发、饱和”，干缩过程多次重复，一定会造成基层拉裂严重的现象出现，在薄弱地方体现为裂缝，在多雨的地区这种破坏十分明显。

结束养生之后，如果其上为沥青面层，应先对基层进行清扫，及时喷洒透层或粘层沥青、在清扫干净的基层上，也可先做下封层，以避免基层干缩开裂
2、温缩性裂缝：温缩性裂缝也说成是热胀冷缩产生的裂缝。

万物都有热胀冷缩的性质，水泥稳定碎石基层属半刚性体也是。

在水泥路面设计和施工过程中，已明确的规定了伸缩缝设置的做法规范，而且在实际施工中有着十分广泛的应用，成效也较为显著。

然而长时间以来，却没有在水泥稳定碎石基层的设计规范或施工技术规范中提出来，这有待于进一步探索。

水泥无机结合料不同的内部矿物颗粒构成的固相、液相和气相体，在温差作用下定将使其形成热胀冷缩的体积变化，从而产生温缩性裂缝。

三、裂缝的解决对策
（一）选择合格的材料
收缩裂缝是材料自身固有的性质，选择化缩性小的材料是十分关键的。

所以，在设计半刚艇路面的时候，首先基层粉粒应该选用抗冲刷性能好、干缩胃数和温缩系数小的和抗拉强度高的材料，在所有无机结合料材料中水泥稳定粒料和密实式石灰粉煤灰稳定粒米是收缩系数最小的材料，首先应该选用这两种材料作为沥青路面的基层。

（二）无机结合料配合比的调整
1、级配的控制传统型无机结合料级配为悬浮密室型，完成碾压后表面相对比较密实、光滑，然而用水量会增大，且承重能力主要依靠水泥与集料结合的强度。

实践证明，无机结合料基层级配参考利用沥青SMA 骨架密实结构是合理的。

这种结构主要通过粗集料形成嵌挤结构，细集料进行缝隙填充。

其中4.75mm 以上的颗粒组成占70%～75%，细集料占其中的比例较小，这种级配使得整体的需水量减小。

成型以后物理和化学反应引起的水分损失相对较小。

2、水泥剂量的控制。

依据我国当前水泥的生产工艺，特别在2009 年以后普通硅酸盐水泥细度用比表面积法代替筛分法后，水泥细度有了进一步的提高。

水泥越细水泥需水量越大，无机结合料中在符合设计强度的前提下，尽可能减少水泥剂量，不管对经济效益还是工程质量都很必要。

当前无机结合料采用震实成型的方法成型试件，可以很好地模拟现场施工，在要求设计强度为4.5MPa 的无机结合料配合比中，水泥剂量为4.0～4.5%可符合要求。

水泥剂量增大比必将造成用水量增大，自由水分损失后很可能发生基层开裂现象。

水泥品种采用缓凝低标号水泥，强度不宜太高。

3、用水量的控制。

基层裂缝主要是成型后的水分损失和温度变化。

因此在尽量降低的用水量情况下来防止基层裂缝是很好地措施。

无机结合料配合比设计时在符合设计要求的前提下尽可能减少最佳用水量是最重要的课题，通过施工总结中来看，最佳用水量控制在4.3～5.0%为合适的。

（三）出现裂缝后的治理措施
①可采用聚合物加特种水泥压力注入法对水泥稳定粒料的裂缝修补。

②加铺高抗拉强度的聚合物网。

③破损严重的基层，应开挖维修原破损基层整幅，不应横向局部或一个单向车道开挖，以防止板边受力产生的不利影响，通常最小维修长度为6m。

维修半刚性基层所用材料也应是同类半刚性材料。

四、无机结合材料施工的注意事项
拌合无机结合料应该注意相应工具的使用，且具有专业人员的指导与检验。

一般应该采用稳定土拌合机拌合，且技术人员要跟随拌合机。

对于无机结合料拌合过程中出现的情况要科学的进行分析与检验，以备后期使用。

此外，拌合深度应该达到稳定层的底部，这是确保上下层之间粘结质量的关键因素。

一般，这一范围应该保持在侵入下承层的深度应该在5 ～10 mm 之间。

此外，在拌合层底部严禁留有素土夹层，以免留下施工隐患。

直接铺在土基上的拌合层也应避免素
土夹层。

结语
无机结合料路面基层的适用范围越来越广泛，其优势也逐渐显现。

上文对关于减小无机结合料基层裂缝的措施和方法进行了探讨，在实际的施工中必须通过设计和质量的双重保证将裂缝问题降至最低。

参考文献：
[1]王亚利. 无机结合料基层裂缝问题研究及其解决对策[J]. 价值工程,2013,09:48-50.
[2]孔健. 减小无机结合料稳定材料基层沥青路面收缩裂缝的措施和方法[J]. 城市道桥与防洪,2011,01:119-122+11.。