1、引言
水泥稳定碎石基层具有较高的强度和承载能力，且板体性和疲劳耐久性能良好等优点。但这种半刚性基层材料同时也存在着一些的突出的缺点，如由于材料质量、水泥用量、养生条件等不满足工程要求以及混合料级配设计不合理等因素，容易导致水稳基层后期出现裂缝病害，进而影响路面使用性能。而抗裂型水泥稳定碎石的出现不仅保留了普通水泥稳定碎石的优点，同时在一定程度上减少了后期裂缝出现的数量。
近年来，抗裂型水泥稳定碎石基层在徐州地区G104、G310、S250等国省干线中已得到广泛应用，并逐渐成为徐州地区大中修养护工程中首选基层结构类型。针对目前徐州地区养护工程中水泥稳定碎石基层在施工中存在的问题与原因进行了分析研究，并提出了合理有效的质量控制措施，为抗裂型水稳基层施工提供参考经验。
2、抗裂型水泥稳定碎石施工过程中常见问题及原因分析
抗裂型水泥稳定碎石基层在施工过程中存在一些问题若处理不当，将会对基层质量产生不良影响，导致路面使用性能大幅降低。因此，本文结合徐州地区某养护工程实际，从材料要求、混合料级配设计、养生条件等方面为切入点，找出存在的问题并对其进行原因分析，无疑具有重要实际工程意义。常见问题主要包括以下几个方面。
2.1 细集料选择不当
抗裂型水泥稳定碎石采用的细集料通常为石灰岩母材加工得到的机制砂，但由于徐州地区石灰岩细集料产量不足、成本费用高等因素，且本地石灰岩细集料质量较差，即0.075mm通过率过高、砂当量过低等。因此，施工单位一般采用辉绿岩、河砂等其他类型细集料进行抗裂型水泥稳定碎石的混合料配合比设计，在一定程度上影响了水稳碎石基层施工质量。
2.2 芯样不完整、孔洞较多
现场取芯检测是抗裂型水泥稳定碎石实体质量检测的最主要方式。通过取芯检测可掌握抗裂水稳的成型情况、芯样完整性、厚度指标等。实际施工检测中通常会出现7天检测芯样不完整、强度不足、芯样表面孔洞较多等现象，具体见图1和图2。造成此现象的原因主要源于以下几个方面。
2.2.1 水泥用量与质量
生产过程中，水泥用量不足，低于设计水泥剂量；水泥储存不当，受潮或储存时间过长造成强度不足；水泥本身质量不佳等问题均是导致芯样不完整、孔洞较多的主要原因。本项目配合比设计采用4%水泥剂量，其7天无侧限抗压强度代表值为5.8MPa；而实际生产过程中的水泥剂量为3%，其7天无侧限抗压强度代表值只有4.2MPa，远小于设计值，这就会引起芯样成型效果不好的现象发生。依照本项目《施工指导意见》要求，采用振动成型的方式，7天无侧限抗压强度代表值应不小于5.5MPa，故3%的水泥剂量不满足要求。具体试验结果见表1。
2.2.2 级配
由于混合料级配较差，19mm筛孔通过率过低，超出了设计级配生产下限；4.75mm、2.36mm筛孔通过率分别为25.1%、16.0%，级配偏粗，导致无细集料填充混合料骨架间空隙，骨料之间不能形成嵌挤作用，造成芯样不完整、孔洞较多现象。而0.075mm筛孔通过率偏上限，小于0.075mm的细颗粒含量偏高对基层强度也会造成较大的影响。具体筛分结果见表2。
2.2.3 碾压
碾压是抗裂型水泥稳定碎石施工过程中最主要的施工工序。现场碾压时，（1）机械设备配备不足；（2）碾压组合方式不当；（3）碾压频率不够；（4）碾压不及时，即未在水泥允许延迟时间内完成碾压等情况均容易造成取芯芯样不完整现象。
2.3 养护后期裂缝较多
在抗裂型水稳的实际施工过程中，出现个别段落养护后期，尤其是15天后较其他正常段落裂缝数量明显增加的现象。结合徐州地区某养护工程，在正常路段和问题路段各选择500m进行水稳基层裂缝调查，具体调查情况见表3。
对表1数据进行分析可看出，问题段落出现裂缝的数量是正常段落的2.83倍，在施工过程中必然存在一些因素导致这些裂缝的出现。
2.3.1 级配
抗裂型水泥稳定碎石采用的原材料含泥量过高或混合料中0.075mm筛孔通过率偏高时，将影响混合料的收缩性能，容易开裂产生裂缝。
2.3.2 含水量
抗裂型水稳施工过程中混合料含水量过高，不仅会导致现场碾压时轮迹甚至弹簧现象的发生，在后期亦会出现因水分大量蒸发引起的收缩裂缝。
2.3.3 水泥剂量
水泥剂量不足容易导致芯样不完整，而水泥剂量过高又会引起裂缝的出现，在正常施工过程中，一般控制水泥剂量不超过设计水泥剂量的0.5%，同时设计抗裂型水稳配合比时的水泥剂量一般不超过5.5%。
2.3.4 养生
刚铺筑好的水稳基层随着混合料含水量的降低而产生干缩应力，当干缩应变超过混合料抗应变能力时，易形成干缩裂缝，并随时间增长，裂缝数量也随之增加。另外，特别是在养护初期，即结构层强度形成期间，重车荷载最容易引起水稳板块开裂形成裂缝。
施工期间，温度的变化对后期裂缝的出现也有着密切的联系。如夏季施工过程中白天温度较高，而夜晚温度偏低，容易出现温缩裂缝。
3、质量控制措施
通过对徐州地区国省干线抗裂型水泥稳定碎石基层施工中出现问题的分析研究，总结出相应的质量控制措施。在后续的抗裂型水泥稳定碎石基层施工中采取这些措施后，可有效地解决现场取芯效果差、裂缝出现频率高等问题，使得沥青路面由于基层原因出现的病害大幅减少，从而增加路面的使用年限。针对以上抗裂型水稳常见问题提出的质量控制措施主要包括以下几点。
3.1 合理选择细集料
针对目前徐州地区石灰岩细集料产量不足的问题，可采用石灰岩细集料与河砂混合掺配，或单独使用辉绿岩细集料的方法来改善细集料短缺的情况。以使用石灰岩细集料的抗裂型水稳作为基准，以同一级配、同一水泥剂量在同一施工水平前提下分别将使用石灰岩细集料与河砂掺配以及单独采用辉绿岩细集料的抗裂型水泥稳定碎石基层与之对比。通过比对分析研究，可得出以下结论：
（1）采用石灰岩与河砂混合掺配的混合料具有良好的施工和易性，7天后现场取芯效果较好，且0.075mm筛孔通过率得到了降低。但由于天然砂的含水量较高，其在施工过程中的含水量控制较难。此外，为预防后期产生较多裂缝，天然砂的掺量不宜超过混合料总量的10%。
（2）单独使用辉绿岩细集料的水稳混合料施工和易性相对较差，7天现场取芯成型效果不佳，且由于辉绿岩本身强度较高，导致芯样表面粗糙、细集料粉碎甚至孔洞等情况出现，但其后期强度较高，故其养护周期较长，一般为15天。
综合以上可看出，在石灰岩细集料不能满足施工需求前提下，可采用石灰岩与河砂混合掺配的方法，但应严格控制河砂的用量以及混合料新加水的用量；在单独使用辉绿岩细集料的情况下，应适当提高水泥用量并延长养护周期。
3.2 控制水泥用量和质量
在生产过程中，应严格控制添加的水泥剂量。（1）一般情况下，水泥剂量较设计水泥剂量高0.5%左右；（2）每天除试验检测混合料中的水泥剂量外，还应按总量统计，计算实际水泥用量；（2）控制水泥材料的来源，优先选择质量可靠、合格的水泥供应商，对水泥指标应按规范要求检测并留样备检。（4）注意避免水泥在运输、储存过程中出现受潮、过期等现象的发生。
3.3 优化设计级配
通过对混合料级配优化，特别是控制好关键筛孔19mm、4.75mm、2.36mm以及0.075mm筛孔的通过率，能有效地增强抗裂型水泥稳定碎石的骨料之间嵌挤摩阻效果，从而提高水稳结构层的强度和稳定性，同时优良的级配更易于现场的碾压。关键筛孔控制范围见表4。
3.3 控制含水量
含水量也是影响水稳基层施工质量的主要因素。结合工程实践经验，混合料拌和含水量一般较最佳含水量提高0.5%～1%，但在温度较高或者运输距离较远等特殊条件下，含水量可比最佳含水量高1%~2%[10]。若要对混合料含水量控制稳定，首先要保证原材料含水量的稳定，特别是细集料，因此拌和站后场应将各档原材料采用大棚覆盖的防雨措施，此外，在生产前应根据各原材料含水情况，及时调整混合料新加水的用量。
3.4 规范碾压工艺
碾压是抗裂型水泥稳定碎石施工的关键环节，合理的机械设备配备以及碾压组合是抗裂型水泥稳定碎石施工成功的必备条件[11~12]。根据徐州地区抗裂型水泥稳定碎石施工工程经验，以路面宽度12m，2台摊铺机摊铺作业为例，推荐的机械设备组合为：配备20t以上的（单钢轮）振动压路机不少于4台、30t或以上胶轮压路机2台。在压实机械配置满足要求的条件下，还应安排专人负责管理压路机的碾压工作，避免压路机振动频率不够、漏压等情况的发生。
3.5 养生及交通管制
抗裂型水泥稳定碎石的养护工作是影响混合料强度形成以及裂缝数量的重要因素。现场碾压工序结束并采用灌砂法的方法检测压实度合格后，应立即开展水泥稳定碎石基层养生工作。
（1）采用覆盖透水无纺土工布的保湿方式进行基层的养生，周期为 7天。特别在高温天气，应洒水湿透后再覆盖塑料薄膜，以确保基层处于湿润状态。
（2）在养生期间，应封闭交通。在养生结束后，限制其他车辆在路面水稳基层上行驶，且车速不得超过30km/h，严禁发生调头、转弯、急刹车等现象。
（3）养生期间的温度问题也是水稳基层出现裂缝的原因，尤其是高温季节，昼夜温差过大会出现温缩裂缝；在低温季节施工时，应做好养护段落的覆盖保温工作，在温度低于5℃状态下应停止施工。
4 结语
本文以徐州地区某国省道干线养护工程抗裂型水泥稳定碎石基层为研究对象，通过对施工过程中存在的问题进行分析，总结出主要问题体现在：（1）细集料选择不当；（2）芯样不完整、孔洞较多；（3）养护后期裂缝较多等三个方面。在此基础上，针对产生原因进行了系统性的研究，并从细集料选择、级配设计、水泥用量与质量、含水量、碾压工序、养生及交通管制等方面，提出合理有效的施工质量控制措施。结合徐州地区某养护工程，对水稳基层施工过程中存在的问题应引起重视，严格按照规范要求，增强对各个关键环节的控制，确保抗裂型水稳基层施工质量，以达到提高路用性能的效果，为公路工程养护部门决策提供借鉴意义。