半刚性基层
一、概述
1.半刚性基层发展和应用概况
60～70年代：石灰土——经济
70年代：开始应用二灰类，但碎石无级配
80～90年代：大量应用二灰稳定类，悬浮型结构90年代：同时应用二灰稳定类和水泥稳定类
2. 半刚性基层类型
基层类型：
（1）粒料类基层
（2）有机结合料稳定类——沥青稳定类
沥青稳定土
沥青碎石——沥青碎石、沥青贯入
沥青稳定碎石
沥青混凝土
（3）无机结合料稳定类——半刚性基层
此外还有刚性基层——混凝土、贫混凝土基层
半刚性基层类型：
（1）石灰稳定类
（2）水泥稳定类
（3）综合稳定类
（4）工业废渣稳定类
常用半刚性基层类型：
（1）二灰稳定类
二灰稳定碎石、二灰稳定砂砾——基层
二灰土——底基层
（2）水泥稳定类
水泥稳定碎石、水泥稳定砂砾——基层
水泥土——底基层
水泥稳定砂、水泥稳定石屑等，水泥稳定中粒土——低等级公路基层
、高等级公路底基层3. 半刚性基层的特点
（1）优点
①强度高、承载力大、整体性好
②稳定性好（水稳性、冻稳性）
③刚度大
④对地方材料的质量要求较低
⑤就地取材，经济性能好
（2）缺点
①收缩系数较大、抗变形能力差
②透水性差，表面易积水
③破裂后不能愈合
④对荷载大小的敏感性较大
（3）特点
①较大的刚性、抗变形能力差
②弯拉强度控制设计
目前沥青路面设计中，采用劈裂强度
③环境温度和湿度对强度形成有很大的影响
④强度和刚度均随龄期增长、后期衰减并逐渐疲劳
（4）再认识——结论
①裂缝难以解决
②排水性能不好
③强度、模量会不断衰减
④抗车辙能力并不比柔性基层好
⑤对重载、超载交通敏感性大
⑥铺筑过程易提前开裂
⑦维修困难
养生时间长、破坏后无愈合能力，新老基层无法联结
⑧与沥青面层之间难以成为整体
⑨施工中表面处理困难
无法铣创或修补，浮灰难以清除
二、强度形成机理
1. 强度形成机理
（1）石灰稳定类
①离子交换作用
粘土凝聚（初期强度）
②结晶作用
形成含水CaCO3（CaCO3?nH2O），属晶体结构（后期强度）
③碳酸化作用
形成碳酸钙（后期强度）
④火山灰作用
形成含水硅、铝酸钙（主要的作用，中、后期强度）
（2）水泥稳定类
①离子交换作用
②水泥的水化作用和硬化作用
产生水泥石（主导性，全过程）
③水泥水解产物（Ca(OH)2）的作用——碳酸化作用，属次生的。
④化学激发作用
粘土矿物中的部分S i O2和Al2O3活性分子激发出来，与溶液中的Ca2+进行反应，生成新的矿物即铝酸钙系列。
（3）二灰稳定类
主要是火山灰反应，在粉煤灰的表面进行，比较缓慢。
具体表现为：
①石灰与粉煤灰之间的火山灰反应
②石灰在水溶液中的解离作用
③石灰的结晶和碳化（碳酸化）作用
二灰碎石的强度形成
形成二灰稳定碎石混合料强度的另一个必要条件是压实。当混合料加水拌和后，应及时碾压，让上述的化学反应在压实了的混合料中进行，如果不压实，化学反应照常进行，但形不成网络结构，充其量反应后的混合料变为一堆具有一定水稳定性的松散集合体，没有强度，不能形成板体结构。
随着龄期的延长，水化产物在过饱和溶液状态下以微晶体形式析出，并由玻璃体表面伸展到二灰稳定碎石固相间的空隙，互相联生，形成二维的结晶体网状结构，且将固相颗粒联结成一整体，形成了很高的联结强度。火山灰反应是一个缓慢、长期的过程，这是使二灰稳定碎石混合料具有较高后期强度的根本原因。当二灰中的水化硅酸钙胶体析出之后，犹如水泥石一样，能将作为骨料的碎石紧紧地胶接在一起，形成一个坚实的整体，逐渐产生一定的强度。并且强度随着龄期的增长而增大。
2.强度形成过程
反应（作用）新生物凝胶晶体（结晶），这一过程是不断、连续地进行的（且长期的）
在一定时期内，原材料、新生物质凝胶和晶体几乎是同时存在的。
随着时间的延续，结晶体逐渐增多，强度和刚度不断增大。
半刚性材料逐渐由松散状态经过凝胶状态向结晶状态转化。
3. 强度形成过程中半刚性材料的力学特性
（1）强度、刚度和稳定性逐渐增大
（2）极限拉应变逐渐减小，即变形能力逐渐减少
（3）抗冲刷能力逐渐提高
（4）收缩系数逐渐增大
（5）应变控制应力控制状态
（6）抗剪强度逐渐失效
（7）对荷载大小的敏感性逐渐增大
4. 影响路用性能的因素
（1）强度、刚度
石灰稳定类——土质、灰质、石灰剂量、密实度、龄期、养生条件、温度（气温）
二灰稳定碎石
——骨架密实结构，强度的构成一般来自于3个方面：
①石灰和粉煤灰在水的作用下形成凝胶物质
②骨料的嵌锁（挤）作用
③结晶、凝胶物质
——悬浮型结构，强度来自于两个方面：
①结晶、凝胶物质
②结晶、凝胶与粘质和固定作用
影响因素：
①石灰和粉煤灰的比例
②石灰粉煤灰的总含量（结合料的用量）
③骨料的用量
④骨料的级配
（2）冲刷性能
①0.075mm以下颗粒的含量
②结合料用量
③结合料类型和性质
④混合料强度
⑤养生温度和湿度
⑥养生龄期
⑦浸水时间
⑧延迟压实、接触压力等
（3）疲劳特性
①初期强度
②细集料、粗集料、石灰、粉煤灰所占比例
③集料级配
（4）收缩性能
干缩随集料含量的增大而减小，但温缩有所增大。当集料含量为75％时，混合料收缩最小。
因此，集料含量为70～80％的半刚性基层，具有良好的耐温抗裂性和耐温抗裂性。
三、半刚性基层的结构类型
1. 无机结合料稳定细粒土
其结构型式属于密实型
（1）粘性大的土——石灰稳定
（2）粘性较小的土——水泥或二灰稳定
特点：
（1）强度主要由结合料及其与土之间的相互作用的新生物质形成；强度形成受环境因素的影响大
（2）无侧限抗压强度大，收缩系数大，抗裂性能差，抗冲刷能力低
（3）可就地取材，但结合料用量大
（4）适用于作高等级公路的底基层或垫层
2. 无机结合料稳定粗集料
（1）悬浮型
粗集料＜70％
特点：
①密实、无侧限抗压强度及抗拉强度高、刚度大
②收缩系数比较大，抗裂性能较差
③透水性差，抗冲刷能力差
④施工较容易
⑤常用于高等级下基层或上底基层
（2）骨架密实型
粗集料多于70～80％
特点：
①侧限抗压强度及抗拉强度略低，但嵌挤能力强，整体性好
②收缩系数较小，抗裂性较好
③透水性较大
④施工中易发生离析
⑤适合作高等级公路的基层和底基层
（3）骨架空隙型
特点：
①以粗集料为主体（＞90％）的开级配碎石
②渗透系数应大于300ml/d
③水泥剂量相对要多些，7d强度大于3～4MPa
④强度高、收缩系数小，耐冲刷
⑤适用于作排水基层，其厚度通常为8～15cm
必须用水泥来稳定。
四、无机结合料稳定土基层特性
无机结合料稳定土基层的特性与其组成材料有关。具有以下特性：
1.强度高、承载力大、整体性好
无机结合料与土的物理、化学作用下无机结合料稳定土基层逐渐形成整体，具有较高的强度和较大的承载力，特别是水泥稳定土和二灰稳定土，在高等级公路路面结构中起承重层。能适应重交通量和高等级公路路面基层的需要。但后期强度会衰减并逐渐疲劳。
2.稳定性好
无机结合料稳定土基层具有较好的水稳定性、冻稳定性。有时可用作垫层，改善路基的水温状况。
3.就地取材，经济性能好
对地方材料的质量要求较低，一般来说，当地的材料都可以用无机结合料来稳定，特别是水泥除高塑性粘土和有机质较多的土外，几乎能稳定所有的土。而且粉煤灰等工业废渣的使用既变废为宝，又减少了环境污染，有很好的社会效益，有利于可持续发展。
4.对荷载的敏感性较大
由于无机结合料稳定土基层刚度大，在荷载作用下基层层底会产生较大的拉应力，特别是荷载的小量增大，会使层底拉应力有较大的增大。重载、超载交通对无机结合料稳定土基层的影响较大，极易形起破坏。
5.收缩系数较大、抗变形能力差
强度逐渐增大的同时，极限拉应变逐渐减小，即变形能力逐渐减少。温度的降低、湿度的减小，会形起无机结合料稳定土基层的收缩变形，进而导致其开裂，并反射到沥青面层，形成反射裂缝。
6.耐磨性能差
在行车荷载的作用下，无机结合料稳定土基层不耐磨，因而无机结合料稳定土不宜用作面层。在低等级道路上使用，也必须加铺一层沥青表面处治磨耗层。
7.维修困难
无机结合料稳定土基层养生时间长，一定程度上会影响工程进度和开放交通。而且破坏后无愈合能力，新老基层无法联结。
此外，无机结合料稳定土基层与沥青面层之间难以结合成为整体，半刚性基层沥青路面的抗车辙能力并不比柔性基层沥青路面强。
石灰稳定土一般可以用于各类路面的基层或底基层，但石灰稳定土因其水稳定性较差不应做二级及二级以上公路基层和底基层，在冰冻地区的潮湿路段以及其他地区的过湿路段，也不宜采用石灰稳定土做基层和底基层；水泥稳定土、二灰稳定土可以用于各级公路路面的基层和底基层，但水泥土、二灰土禁止作为高速公路或一级公路沥青路面的基层，只能用做底基层，也不宜作水泥混凝土路面的基层。
五、对半刚性基层的基本要求
1. 足够的强度
适宜的刚度
2. 足够的水稳性和冻稳性
水稳性和冻稳性的评价方法：
常采用软化系数来表示材料的水稳性或耐水性：
软化系数＝极限抗压强度
材料在未饱水状态下的限抗压强度材料在饱水状态下的极 在每一龄期将半刚性基层材料成型二组平行试件，一组浸水24h ，一组不浸水，测试它们的无侧限饱水抗压强度。
将试件在-15℃冰箱中冻6h ，然后在20℃水浴中融18h 为一循环。采用不同龄期的试件经5次冻融循环后的无侧限抗压强度R 冻与冻前无侧限饱水抗压强度
R c 之比的耐冻系数K 冻来表征材料的抗冻性，即冻稳性。
耐冻系数＝压强度
材料未经冻融的饱水抗压强度材料在冻融循环后的抗 3. 足够的抗冲刷能力
冲刷能力的评价：
预冲刷
预冲刷时间限定在3min ，即将冲刷试验的前3min 作为预冲刷，其冲刷量应在总冲刷量中扣除，从而使半刚性基层材料抗冲刷性能的评价更加合理。
4. 良好的抗裂性能
5. 良好的耐久性能（抗疲劳性能）
骨架密实结构与悬浮密实结构的路用性能比较：
骨架密实型半刚性基层材料由于集料形成骨架结构互相嵌挤而具有较大的内摩擦角，结合料密实填充而具有较大的内聚力，因此具有高的强度及抗压模量；
由于集料紧密嵌挤，因此集料颗粒之间“富余”砂浆含量少，这使得温度与湿度变化对此种结构的半刚性基层材料的收缩影响小，从而具有好的抗裂性；
骨架密实结构的内摩擦角对强度贡献较大，而内摩擦角对水的作用及冻融作用不敏感，因此具有好的水稳定性和冻稳定性。
半刚性基层材料粗集料含量多，细集料含量少。而冲刷损失主要由细集料所引起。因此骨架密实型半刚性基层材料具有好的抗冲刷能力。
骨架密实型半刚性基层材料结合料含量由理论计算确定，
兼顾填充与最大密
实原则，因此混合料内部微空隙与裂缝较少，从而骨架密实型半刚性基层材料具有较好的抗疲劳能力。
六、半刚性基层防裂措施
1. 降低刚度、提高抗裂能力——混合料组成
（1）控制结合料剂量、混合料中细料的含量及其塑性指数
（2）掺加增韧剂（如聚合物、乳化沥青）
（3）掺加加筋纤维
（4）掺加膨胀剂
2. 结构措施
（1）设置应力消减层，如橡胶沥青封层、土工格栅等
（2）级配碎石过渡层
（3）混合式基层（半刚性基层下放）
（4）加厚沥青面层
（5）切缝——被动措施
采用骨架密实型结构可有效减少半刚性基层的收缩
有关机理：以二灰稳定碎石为例加以说明
3. 施工工艺
（1）切缝
（2）施工季节
（3）立即铺面层
（4）充分压实
（5）适当控制碾压含水量
因此，要使二灰碎石的收缩变形量减小，必须尽可能地使二灰存在于集料框架内，而集料是否能较好地形成框架，框架是否稳定，是否具有足够地抵抗收缩变形能力，就成为减少二灰碎石收缩变形的先决条件。
在选择和确定集料级配的基础上，应考虑进行二灰结合料和集料比例的设计。目标是：既要使二灰碎石充分发挥骨架作用，又要使混合料在保证强度的条件下，“富余”二灰尽可能地少，从而使二灰碎石混合料同时具有良好的抗裂性能。
工程师考试试题专栏 公路监理师试题 半刚性基层和粒料类基层的实测项目有哪些差别？为什么？ 差别有：半刚性基层有强度检查项目，而粒料类基层没有。 原因为：半刚性基层材料为整体性材料，配合比设计时，以无侧限抗压强度为控制指标，为此，施工质量控制时，对应地应检测无侧限抗压强度。由于粒料类基层材料为松散性材料，无法测定抗压强度，原“评定标准”用弯沉指标控制其承载能力。“评定标准”认为当压实度、厚度满足要求后，弯沉一般也能满足要求，故对于粒料类基层，目前既不检测强度，也不检测弯沉。 2、基层施工前，监理工程师应检查的内容？ （1）施工机械设备。主要指摊铺设备，压实机械及其它机械设备的数量、型号、生产能力等。（2）混合料拌和场的位置，拌和设备以及运输车辆能否满足质量要求及连续施工的要求。（3）路用原材料。（4）混合料配合比设计试验报告。（5）试验路段施工与总结报告。 3、沥青混合料的压实工艺及质量要求。 沥青混合料的压实工艺及质量要求。 （1）沥青混合料的压实应按衬压、复压、终压三个阶段进行。 （2）初压应采用钢轮压路机或关闭振动的振动压路机。初压后检查平整度和路拱，必要时应予以修整。复后采用重型轮胎压路机，也可采用振动压路机或钢筒式压路机。终压可选用双钢筒式压路机或关闭振动的振动压路机。 （3）初压应在混合料摊铺后较高温度下进行，并不得产生摊移，发裂，压路机应从外侧向中心碾压，碾压时将驱动轮面向摊铺机，碾压路线及碾压方向不应突然改变而导致混合料产生摊移。 （4）碾压作业时混合料的温度；初压温度不应低于110℃；碾压终了温度钢轮压路机不得低于70℃，轮胎压路机不得低于80℃，振动压路机不得低于65℃。 （5）碾压时，压路机不得中途停留，转向或制动。当压路机来回交错碾压时，前后两次停留地点应相距10m以上；并应使出压实起始线3m以外。 （6）在压路机压不到的其他地方，应采用振动夯板，热的手夯或机夯把混合料充分压实。已经完成碾压的路面，不得修补表皮。 4、简述桥面铺装的一般要求和混凝土桥面铺装的具体要求。 1、一般要求
半刚性基层 一、概述 1.半刚性基层发展和应用概况 60～70年代：石灰土——经济 70年代：开始应用二灰类，但碎石无级配 80～90年代：大量应用二灰稳定类，悬浮型结构90年代：同时应用二灰稳定类和水泥稳定类 2. 半刚性基层类型 基层类型： （1）粒料类基层 （2）有机结合料稳定类——沥青稳定类 沥青稳定土 沥青碎石——沥青碎石、沥青贯入 沥青稳定碎石 沥青混凝土 （3）无机结合料稳定类——半刚性基层 此外还有刚性基层——混凝土、贫混凝土基层 半刚性基层类型： （1）石灰稳定类 （2）水泥稳定类 （3）综合稳定类 （4）工业废渣稳定类 常用半刚性基层类型： （1）二灰稳定类 二灰稳定碎石、二灰稳定砂砾——基层 二灰土——底基层 （2）水泥稳定类 水泥稳定碎石、水泥稳定砂砾——基层 水泥土——底基层
水泥稳定砂、水泥稳定石屑等，水泥稳定中粒土——低等级公路基层 、高等级公路底基层3. 半刚性基层的特点 （1）优点 ①强度高、承载力大、整体性好 ②稳定性好（水稳性、冻稳性） ③刚度大 ④对地方材料的质量要求较低 ⑤就地取材，经济性能好 （2）缺点 ①收缩系数较大、抗变形能力差 ②透水性差，表面易积水 ③破裂后不能愈合 ④对荷载大小的敏感性较大 （3）特点 ①较大的刚性、抗变形能力差 ②弯拉强度控制设计 目前沥青路面设计中，采用劈裂强度 ③环境温度和湿度对强度形成有很大的影响 ④强度和刚度均随龄期增长、后期衰减并逐渐疲劳 （4）再认识——结论 ①裂缝难以解决 ②排水性能不好 ③强度、模量会不断衰减 ④抗车辙能力并不比柔性基层好 ⑤对重载、超载交通敏感性大 ⑥铺筑过程易提前开裂 ⑦维修困难 养生时间长、破坏后无愈合能力，新老基层无法联结
半刚性基层材料的强度形成和缩裂特性 半刚性基层材料的强度形成和缩裂特性 摘要：通过分析半刚性基层材料包括石灰稳定类材料、水泥稳定类材料、综合稳定类材料的强度形成和缩裂特性，充分认识沥青路面裂缝的产生原因，提出对裂缝的预防和处理措施。 关键词：半刚性基层材料强度形成缩裂特性 中图分类号： U416.223 文献标识码： A 文章编号： 近年来，我区的公路建设迅猛发展。由于独特的地理环境，新建的无论是一般公路、还是高速公路，90%以上都采用半刚性基层。这种结构形式具有较高的强度、承载力和使用性能，为实现“强基薄面”结构提供了可靠保证，使得其在全区公路路面建设中得以广泛应用。但与此同时，随着半刚性基层的大量采用，这种结构形式存在的难以克服的缺点也日益显现，导致路面使用质量和寿命达不到应有的水平。因此，充分认识半刚性基层材料的强度形成和缩裂特性，有针对性的进行研究和利用，对进一步改善路面实际使用效果具有非常重要的现实意义。 一、半刚性基层材料的强度形成 半刚性基层材料的强度由于稳定材料与土石材料在掺配、拌和、压实过程中发生了一系列的物理、化学反应而形成。 石灰稳定类材料的强度形成。其强度形成主要是石灰与细粒土的相互作用。土中掺人石灰，石灰与土发生强烈的相互作用，从而使土的工程性质发生变化。初期表现为土的结团、塑性降低、最佳合水量增大和最大密实度减小等;后期变化主要表观在结晶结构的形成，从而提高土的强度与稳定性。影响石灰土强度与稳定性的主要因素有:土质、石灰的质量与剂量、养生条件与龄期等。各种成因的亚砂土、亚粘土、粉土类土和粘士类土都可以用石灰来稳定。各种化学组成的石灰均可用于稳定土。但白云石石灰的稳定效果优于方解石石灰。石灰剂量是按消石灰占干土重的百分率计。石灰剂量较低时(小于
案例10 半刚性基层和底基层强度评定 【技术规范】《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2004）附录G。 【学习任务】请验算本案例，达到理解《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2004）附录G的学习目的。 某高速公路水泥稳定碎石基层的设计强度Rd=3.0 MPa，现场按规定频率取样，按工地预定达到的压实度制备试件，测规定温度下保湿养生6 d、浸水1 d后的7 d无侧限抗压强度（MPa，共13个数据）为7.5、6.4、7.0、6.9、6.6、7.1、7.2、6.6、7.9、7.0、7.8、6.2、6.0，请按《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2004）的附录G对该水泥稳定碎石基层的无侧限抗压强度进行质量评定。（用Excel计算，见案例表50） 解：（1）《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2004）附录G规定“每2 000 m2或每工作班制备1组试件：不论稳定细粒土、中粒土或粗粒土，当多次偏差系数Cv≤10%时，可为6个试件；Cv＝10%～15%时，可为9个试件；Cv>15%时，则需13个试件。” 由13个强度实测值计算，得到平均强度R=6.9 MPa，标准差S=0.58 MPa。 偏差系数 % 4.8 % 100 9.6 58 .0 % 100 v = ? = ? = R S C Cv越大，则要求的试件数越多，在本案例中Cv=8.4%，可为6个试件，而实际试件为13个，能满足试验精度要求。 （2） ） （MPa 3.5 8.4% 1.645 -1 3.0 1 v α d= ? = -C Z R 因为R≥Rd/（1-），所以该水泥稳定碎石基层的强度满足要求，按百分制打分，该实测项目为100分。 案例表50半刚性基层和底基层材料强度评定 无侧限抗压强度/MPa 1 / 1
柔性基层与半刚性基层沥青路面重载适应性分析摘要：论文以路面力学软件bisar3.0为计算工具，分析标准轴载、超载50%、超载100%的情形下对这两种不同基层沥青路面的力学响应，对比研究其路表弯沉、路面结构各层次（面层、基层、底基层）的力学特性。结果表明，柔性基层沥青路面与半刚性基层沥青路面的重载适应性存在明显差异。只有对其合理优化组合，才能实现这两种路面结构的优势互补。 关键词:柔性基层；半刚性基层；重载适应性 abstract: the paper to pavement mechanics for computing tools bisar3.0 software, analysis standard axle load, overload, overload 100% 50% of cases of the two different the mechanical response of the asphalt pavement, the contrast of the way the table deflection, pavement structure all levels (surface, basic level, subbase) mechanical properties. the results show that the asphalt pavement and flexible grassroots semi-rigid base of the asphalt pavement overloaded adaptability differences. only for the rational optimized combination, can realize the two complementary advantages of pavement structure. keywords: flexible grassroots; semi-rigid base; overloaded adaptability 中图分类号：u416.217文献标识码：a 文章编号：
半刚性基层和柔性基层路面运营期养护对比分析 半刚性基层和柔性基层路面运营期养护对比分析 摘要：公路半刚性基层和柔性基层路面由于力学性能的不同， 在运营期间会出现不同的路面病害，通过对公路运营期间养护的对比分析，为公路改建和新建沥青路面方案比选提供参考意义。结合安徽省宣城市S322水仙路宣城至泾县段的运营期养护工作，从半刚性基 层路面和柔性基层路面受力特性、路面病害类型、养护对策和费用等方面进行了对比分析，全面阐述了半刚性基层和柔性基层路面的优缺点。 关键词：半刚性基层；柔性基层；路面养护；对比 Abstract: The highway semi-rigid and flexible base pavement due to the different mechanical properties, during the operation period will appear different pavement distress, through comparative analysis of highway maintenance operation period, for the highway reconstruction and new asphalt pavement scheme selection of reference significance. Unifies the Anhui province Xuancheng city Xuancheng road to Jingxian County S322 Narcissus operation maintenance work, are compared and analyzed from the semi-rigid base pavement and flexible base pavement stress characteristics, pavement type, maintenance and cost etc, a comprehensive exposition of the advantages and disadvantages of semi-rigid base and flexible base pavement. Key words: semi-rigid base; flexible base pavement maintenance; comparison; 中图分类号：U415 一、前言 我市升级改造后国省干线公路绝大部分都采用半刚性基层沥青 混凝土路面，半刚性基层具有一定的抗拉强度、抗疲劳强度、良好的水稳定特性。这些都符合路面基层的要求，使得路面基层受力性能良
半刚性路基材料 郜宇晨 21813109在道路工程这门课上我们初步了解了半刚性路基是刚性路面在下,柔性路面在上的一种路基，现在通过查阅资料对它进行更进一步的认识。 一、路面基层的分类 路面基层大的分为三类：刚性基层、半刚性基层、柔性基层，底基层材料和基层差不多，主要是水泥、石灰含量低一些或者选用的是粒径小一些的土、砂砾之类。 刚性基层是指采用普通混凝土、碾压式混凝土、贫混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土等材料铺筑的路面基层。 半刚性基层又分为三类：水泥稳定类；石灰稳定类；工业废渣稳定类，具体对应有水泥稳定碎石、水泥稳定砂砾、水泥稳定细粒土；石灰稳定碎石、石灰稳定砂砾、石灰稳定细粒土；石灰粉煤灰、石灰粉煤灰土、石灰粉煤灰砂、石灰粉煤灰砂砾、石灰粉煤灰碎石、石灰粉煤灰矿渣、石灰粉煤灰煤矸石。 柔性基层有沥青稳定类和粒料类。沥青稳定类包括密级配沥青稳定碎石（ATB）、开级配排水式沥青碎石基层(ATPB)、半开级配沥青碎石(AM)。粒料类一般即碎砾石基层，又可以分为两类嵌挤型和密实型，嵌挤型包括泥结碎石、泥灰结碎石、填隙碎石，密实型包括级配碎石、级配砾石。 二、半刚性基层的概述 半刚性基层是采用水硬性材料(又称无机结合料)稳定的各种集料和土类,并具有一定强度和厚度的路面基层结构;在半刚性基层上铺筑一定厚度沥青混合料面层的结构称为半刚性基层沥青路面。半刚性基层沥青路面具有强度和刚度较高、路面平整度好、噪音低、行车舒适、易于就地取材、施工工艺简单、使用周期长、工程投资较低、养护维修方便等优点,因此在国内外公路建设中被广泛应用。 半刚性基层，包括水泥稳定粒料类及二灰稳定粒料类等，均具有较高的抗压强度和抗压回弹模量值（介于500～4000MPa），并具有一定的抗弯拉强度，因此半刚性基层沥青路面具有较小的弯沉和较强的荷载分布能力。另外，由于半刚性基层刚度大，使得其上的沥青面层弯拉应力相对减少，从而提高了沥青面层抵抗行车的疲劳破坏能力。因此，半刚性基层具有很好的力学性能、较好的板体性及整体性，设计优良的半刚性基层能满足高等级公路“足够的强度、适宜的刚度和耐久性、较小的变形”的技术要求。由于半刚性基层沥青路面结构有其技术和经济的优点，在我国已建成的高速公路中，半刚性基层沥青混凝土路面约占90%以上，成为我国高等级公路的主要结构型式。这类路面通常由半刚性材料垫层、底基层、半刚性材料基层和沥青面层构成。其中垫层承担排水或隔水、防污、路基补强等作用；半刚性基层作为路面的主要承重层，半刚性底基层是路面的辅助承重层，这两个结构层可提供半刚性路面所需的承载能力，而沥青面层主要承担抗滑、平整、防水等功能性作用。 三、半刚性基层材料结构类型划分 随着对基层材料应用要求的提高和对基层材料性能认识的深人,研究和工程 应用中均显现出集料在混合料中的分布状态对材料性能影响的重要性,有必要在
文章编号:100926825(2005)1920147202 半刚性基层材料疲劳试验概述 收稿日期:2005206207 作者简介:李小刚(19792),男,长安大学道路与铁道工程专业在读硕士研究生,陕西西安 710054 宋 曼(19792),女,1999年毕业于河南交通学校汽车应用工程专业,助工,河南新野县县乡公路管理所,河南新野 473500熊小新(19762),女,1997年毕业于河南交通学校交通工程专业,助工,河南新野县县乡公路管理所,河南新野 473500 李小刚 宋 曼 熊小新 摘 要:结合半刚性基层疲劳研究的现状,总结概述了半刚性基层材料疲劳试验的方法,并提出试验中应注意的要点,为 半刚性基层材料疲劳试验和疲劳特性的研究提供指导。关键词:半刚性,疲劳,试验中图分类号:U414文献标识码:A 在我国高等级公路中,半刚性基层沥青路面占90%以上,而 半刚性基层材料的疲劳寿命是半刚性基层沥青路面设计的主要控制因素,疲劳试验又是研究疲劳寿命的主要手段,因此有必要对半刚性基层材料的疲劳试验加以研究概括。 1 疲劳的基本概念 1)疲劳:对于弹性状态的路面材料承受重复应力作用时,可 能在低于静载一次作用下的极限应力值时出现破坏,同时导致材料强度降低[1]。 2)疲劳破坏:在循环荷载的作用下,结构或者构件发生破坏的现象叫疲劳破坏[2]。 3)疲劳寿命:在循环荷载作用下,结构或者构件产生疲劳破坏的应力循环次数或者应变循环次数。疲劳寿命的大小取决于应力水平的大小。 4)应力水平(应力比):重复应力与一次加载得出的极限应力之比。 5)高低应力比(荷载循环特征值):作用在试件中最小荷载和 最大荷载的比值。 2 疲劳试验2.1 试验方法 室内小型疲劳试验方法主要有:重复弯曲试验、直接拉伸试验、间接拉伸试验、支撑弯曲试验、耗散能试验、断裂力学试验、重复拉伸和拉压试验、重复三轴拉压试验、弹性基础上的弯曲试验、室内轮辙试验、室内轮载试验等等。各种试验方法各有利弊,得出的结果也相差很大。因此做疲劳试验前应该根据试验目的和对现场情况的模拟情况、试验结果的可应用性、试验方法的简单可行性等选择一种试验方法,现在应用比较多的是间接拉伸疲劳试验和重复弯曲疲劳试验[3]。 2.2 试件成型 疲劳试验试件成型的方法主要有:静压成型、马歇尔击实成型、搓揉压实成型、旋转压实成型、轮碾压实成型等,可以说每种方 国有抗冻要求的地区,可以掺用适量的粉煤灰、矿渣粉料代替水泥,但同时应掺用引气剂提高混凝土的抗冻性能。粉煤灰或矿渣粉料掺量较多时,对引气作用的负面影响过大。经验表明,粉煤灰的掺量低于胶结材料总量的30%时,对抗冻性影响不大。因而从耐久性等多方面考虑,单独粉煤灰掺量不宜多于胶结材料总量的30%。矿渣微粉的作用类似粉煤灰,因而单独矿渣微粉的掺量也不宜多于30%。同时掺入粉煤灰、矿渣微粉时,掺合料的掺量同样不宜多于30%。 5.5 有抗冻要求的混凝土还应掺入适量的引气剂 拌和新混凝土,从抗冻性能方面考虑,在掺粉煤灰或矿渣微 粉的同时,应掺入适量的引气剂。因为引气作用可以显著地提高混凝土的抗冻性,用引气作用补偿因掺粉煤灰或矿渣微粉对混凝土抗冻性的不利影响。 5.6 粉煤灰的质量要求 配制耐久混凝土的粉煤灰,可选用Ⅰ,Ⅱ级低钙粉煤灰,对于预应力混凝土和引气混凝土,应选用Ⅰ级粉煤灰。 6 在新拌混凝土中加减水剂 在保持混凝土和易性的前提下加减水剂,可减少拌合水,降低水灰比。减水剂可以改善混凝土的孔结构,增高混凝土的密实度,降低透水性,从而提高了混凝土的抗渗、抗冻、抗腐蚀能力。 7 在新拌混凝土中加膨胀剂 加入膨胀剂的目的是使龄期短、强度较小时的混凝土膨胀,并使混凝土不产生拉应力。这种混凝土的抗渗性、耐久性都较好。 8 开发利用海砂 我国河砂资源已近枯竭,开发利用海砂应列入研究之中。对于耐久性混凝土,海砂不能直接使用,但经过处理后的海砂是可以使用的。预应力混凝土一般不得使用海砂。参考文献: [1]高琼英.建筑材料[M ].武汉:武汉理工大学出版社,2002. [2]谭家利.大掺量粉煤灰混凝土的试验研究[J ].中外建筑,2001 (3):78279. Major means on compounding durable concrete DING Yu 2ping Abstract :It illustrates major measures on compounding durable concrete from selecting good durability cement 、limiting quantities of cement 、selecting reasonable coarse aggregate 、compounding air 2leading concrete ,which is based on summarizing experiences and research.K ey w ords :concrete ,durability ,coarse aggregate ? 741? 第31卷第19期2005年10月 山西建 筑SHANXI ARCHITECTURE Vol.31No.19Oct. 2005
长期以来，我国习惯于注重对硬件的引进，全国公路部门花了大量的外汇进口了很多筑路机械、施工设备、试验仪器设备，以及大量的沥青材料，可是偏偏没有在引进国外的技术上花功夫。我们习惯于立足“自力更生”，强调我国的“国情”与国外的情况不同，特别看重自己的研究成果。这本来无可厚非，但如果民族自尊心变成了虚荣心，盲目地排外，也就很容易产生轻视学习国外先进技术的另一种倾向，这种情况已经影响到公路领域。 引进成熟技术的必要性我国沥青路面（水泥混凝土路面也有类似情况）的结构和设计就是一个典型，我们的许多做法与国际上通行的做法不同，并没有取得良好的效果。国际上绝大部分国家早在20世纪70年代起，就采用柔性基层沥青路面、全厚式路面作为重载交通路段的常用的路面结构，而惟有我国千篇一律地采用半刚性基层沥青路面，甚至于结构层的厚度都差不多。对沥青路面的力学模式，国际上都采用沥青层的弯拉应变和土基模量作为设计指标，惟有我国钟情于表面弯沉这个指标，其他指标实际上都没有作用。其他还有许许多多与国际上不一致的地方，遗憾的是多半多被自己认为是最先进的。
我国最早修建的京津塘高速公路，当时基本上是参照国际上的路面结构和沥青混合料的级配做的，广深珠高速公路也吸收了国外的结构，这2条高速公路使用10余年来，情 况基本良好。京津塘高速公路的外国监理在我国开了一个严格执行“菲迪克条款”的先例，实行了动态质量管理，取得了良好的效果，成为我国质量最好的高速公路之一。然而，自此以后的工程就“本土化”了，监理的素质明显下降，开始了具有我国特点的“评分、评奖、评优”质量检验评定和验收管理办法。施工质量数据弄虚作假已经成了公开的秘密。表面上“像模像样”，实际上“沆瀣一气”一起造假，其结果是工程验收的分数都快接近100分了，优质工程比比皆是，经常是奖状到手，路也坏了。 我国是世界上第一个采用弹性层状体系进行路面结构 计算的国家，这一点始终处于世界的最先进水平。可是，“先进的方法、落后的参数”并没有对设计起多少作用。设计参数都是“想当然”地自由取值，脑子里想什么结构，想多少厚度，都能计算成什么结构，多少厚度，实际上还是拍脑袋。其结果是“天下设计一大抄”，路面设计成为“数学游戏”。全国都千篇一律地使用几乎相同的较薄沥青面层的半刚性基层沥青路面结构。
浅议半刚性路面的优缺点 道桥1201班 U201215553 唐建一 摘要 半刚性基层具有承载能力强，耐久性好，稳定性高等优点，同时也存在排水能力差，容易使路面产生剥落，松散，坑槽，泛油，车辙等病害。 概述 半刚性基层是用水泥,石灰等无机结合料处治的土或碎砾石及含有水硬性结合料的工业废渣修筑的基层,在前期具有柔性路面的力学性质,后期的强度和刚度均有较大幅度的增长,但是最终的强度和刚度仍远小于水泥混凝,由于这种材料的刚性处于柔件路面与刚性路面之间,因此把这种基层和铺筑在它上面的沥青面层统称为半刚性路面，这种基层称为半刚性基层. 半刚性基层类型 半刚性基层按材料可划分为三种类型即水泥稳定类基层,石灰稳定类基层及综合稳定类基层水泥稳定类基层 水泥稳定类基层主要指在粉碎的土中加入一定数量的水泥和水并按照一定的施工工艺施工形成的具有一定抗压强度的结构层 石灰稳定类基层 石灰稳定类基层主要指在粉碎的土中加入一定数量的石灰和水并按照一定的施工工艺施工形成的具有一定抗压强度的结构层 综合稳定类基层 综合稳定类基层主要指采用水泥石灰工业废渣等无机结合料中的两种或更多种结合料与土,水按照一定比例规范施工并具有一定抗压强度的结构
半刚性基层路面的特点 优点 (1)具有较高的强度和承载能力,后期强度高且具有随龄期不断增长的特性 (2)刚度大, 半刚性基层抗压回弹模量值可高达1800MPa致使沥青面层弯拉应力相应减小,从而提高沥青面层抵抗行车疲劳破坏的能力. (3)稳定性好, 半刚性基层材料具有较高的水稳性和冰冻稳定性,因此在水以及多次冻融下不影响半刚性材料基层的承载能力. 缺点 近年来,随着我国高等级公路的迅猛发展,半刚性基层的强度刚度愈来愈大,但路面损坏的速度也愈来愈快,其主要表现如下： 抗缩裂性能差 半刚性基层是以水泥,石灰,粉煤灰等为结合料将松散砂石胶结为整体,铺筑而成的基层,虽然板体性强,具有很高的承载能力,但其性脆,抗缩裂性能差 排水性能差 在半刚性基层材料中,胶结材料通常都是细粉状的,碾压成型后具有很好的整体性, 其内部非常致密, 无法形成嵌挤型结构,因此,基本上不透水或渗水性很差, 当外界环境水通过各种途径进入路面并达到基层后,水不能从半刚性基层中迅速排走,而只能沿着沥青层和基层的界面扩散积聚, 这种界面水分的存在不仅改变了,界面连续的边界条件,使路面的受力状态极为不利,而且水对半刚性基层的长期浸泡,会很快破坏半刚性基层的整体结构,使基层底 基层及路基的稳定性也随之恶化,在干湿交替水分冻融循环及重复荷载的作用下,半刚性基层材料的强度模量和整体承载能力将会显著下降. 自愈能力差 半刚性材料是一种脆硬性的材料,特别是在重载交通条件下,半刚性路面对重轴载的作用非常敏感, 若将重载车换算成标准轴载车,对于柔性基层通常是按4次方换算, 而对半刚性基层则是8-12次方的关系,轴载愈重,对半刚性基层的危害也愈大,而且一旦破坏后,其自身没有愈合能力,也无法通过沥青表面维修得到补救,只能挖掉重新修建,因此,路面的维修养护成本很大.
基层是柔性路面和半刚性路面的主要承重层。对于沥青路面和水泥混凝土路面，影响其使用性能和寿命的最关键因素是基层的材料和质量。在任何公路路面工程基层施工过程中，施工质量控制流程从原材料选取、混合料配合比设计抓起，并进行混合料含水量、水泥剂量、强度和压实度等指标的现场检测，最后做好养生和交通管制工作。 一般认为，基层要有足够的强度、刚度、平整度，还应有足够的水稳性、冰冻稳定性和抗冲刷能力，同时，要求其收缩性小，并与面层结合良好。为此，需要做好以下几个方面工作。 1 原材料选取 1.1 材料种类及要求 水泥稳定碎石基层施工时，为使混凝土有足够的时间进行搅拌、运输、摊铺、振捣等工序，要求水泥的初凝时间不能过短；在振捣工作结束后，则要求能尽早凝结并硬化，故水泥的终凝时间不宜过早。水泥的终结时间一般要求6h～10h，其中，夏季施工时，气温很高，表面层的凝结硬化速度很快，水泥终凝时间应尽可能达到10h左右；春秋季施工时水分蒸发缓慢，终凝时间可缩短至6h左右。因此，宜选用初凝时间3h以上和终凝时间较长（宜在6h以上）的水泥，不可使用快硬、早强以及已受潮变质的水泥。同时水泥标号不应太高，宜为32.5。 一般情况，不宜轻易更改、掺混原材料，特别是粗、细集料。若选取多处料源将增加拌合场地面积，增大配合比工作量，并加大现场施工、检测费用。因此，要找准开采量大、质量高的矿口，以破碎出稳定的高质量的粗细集料。 1.2 集料 料源的稳定是混合料获得良好级配的基本保证。相对于沥青面层的料源来讲，基层的料源由于规模相对偏小，机械化程度不高，因面造成石料加工质量普遍不够稳定。存在着最大粒径超标现象以及石屑加工偏粗的问题，这两方面都对基层的施工质量造成很大的影响。集料最大粒径越大，则摊铺的平整度越难以达到，且容易出现分层离析现象，摊铺机也易损
半刚性基层
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半刚性基层 一、概述 1.半刚性基层发展和应用概况 ６0~70年代：石灰土——经济 7０年代：开始应用二灰类,但碎石无级配 80~９0年代：大量应用二灰稳定类,悬浮型结构 90年代：同时应用二灰稳定类和水泥稳定类２. 半刚性基层类型 基层类型: （1）粒料类基层 (２)有机结合料稳定类——沥青稳定类 沥青稳定土 沥青碎石——沥青碎石、沥青贯入 沥青稳定碎石 沥青混凝土 （３）无机结合料稳定类——半刚性基层 此外还有刚性基层——混凝土、贫混凝土基层 半刚性基层类型： （1）石灰稳定类 （2）水泥稳定类 (３）综合稳定类 (４)工业废渣稳定类 常用半刚性基层类型: (1)二灰稳定类 二灰稳定碎石、二灰稳定砂砾——基层 二灰土——底基层(２）水泥稳定类 水泥稳定碎石、水泥稳定砂砾——基层 水泥土——底基层
水泥稳定砂、水泥稳定石屑等,水泥稳定中粒土——低等级公路基层 、高等级公路底基层３. 半刚性基层的特点 （1）优点 ①强度高、承载力大、整体性好 ②稳定性好(水稳性、冻稳性) ③刚度大 ④对地方材料的质量要求较低 ⑤就地取材，经济性能好 (2）缺点 ①收缩系数较大、抗变形能力差 ②透水性差，表面易积水 ③破裂后不能愈合 ④对荷载大小的敏感性较大 (3)特点 ①较大的刚性、抗变形能力差 ②弯拉强度控制设计 目前沥青路面设计中，采用劈裂强度 ③环境温度和湿度对强度形成有很大的影响 ④强度和刚度均随龄期增长、后期衰减并逐渐疲劳 （4）再认识——结论 ①裂缝难以解决 ②排水性能不好 ③强度、模量会不断衰减 ④抗车辙能力并不比柔性基层好 ⑤对重载、超载交通敏感性大 ⑥铺筑过程易提前开裂 ⑦维修困难 养生时间长、破坏后无愈合能力，新老基层无法联结
授课内容项目十一：半刚性基层和底基层材料检测（3） 任务3：无机结合料稳定土无侧限抗压强度试验 授课时数 2 授课方法讲授、讨论与练习相结合授课时间教学手段PPT、工作页、规范规程、录像授课班级教学地点多媒体教室 【知识目标】1.熟悉无机结合料稳定材料试件制作方法（圆柱形）。 2.熟悉无机结合料稳定材料养生试验方法。 3熟悉无机结合料稳定材料无侧限抗压强度试验方法。4熟悉半刚性基层和底基层强度评定方法。 【能力目标】 1.会做半刚性基层和底基层强度评定。 【素质目标】养成自觉按《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）完成试验检测的习惯和能力。 【教学重点】无机结合料稳定材料试件制作、无机结合料稳定材料养生、无侧限抗压强度试验、半刚性基层和底基层强度评定 【教学难点】半刚性基层和底基层强度评定 【教学内容】时间：（45分钟）一、无机结合料稳定材料试件制作方法（圆柱形） 1.试模的选择 试模：细粒土，试模的直径×高=φ50 mm×50 mm；中粒土，试模 的直径x高=φ100 mm×100 mm；粗粒土，试模的直径×高=φ150 mm×150 mm。适用于下列不同土的试模尺寸如图T0843-1所示。 注：H11/C10表示垫块和试模的配合精度。 图T 0843-1 圆柱形试件和垫块设计尺寸（尺寸单位：mm） 2.计算各材料用量 根据确定的最佳含水量和最大干密度拌制水泥稳定碎石混合料，采 用静压法按压实度（98%）成型无侧限抗压强度试件，试件的制作方法 见《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51—2009）“T 0843 —2009 无机结合料稳定材料试件制作方法（圆柱形）”。本案例是水泥 稳定粗粒土，试件的直径×高=150 mm×150 mm，则试件的体积为 3 2cm 72 . 650 2 15 4 15 π= ? ÷ ?。每个水泥剂量制作9个试件，单个试件 1.讲授 试模的 选择。 2.案例 教学法 学习各 材料质 量计算。
半刚性基层沥青路面结构和材料特性分析 ——水损坏的特性、原因及防治措施 [摘要]：水损坏是当前影响高速公路路况，造成高速公路沥青路面破坏的重要因素。本文分析了水损坏产生的机理和原因，并提出沥青路面防治水损坏的措施。 [Abstract]:Damage of water is the main factor that affects the pavement and the damage of asphalt pavement in expressway. This paper analyzes the mechanism and the cause of water damage, and puts forward the measures of preventing water damage from asphalt pavement. [关键词]：沥青路面水损坏作用机理特点原因防治措施 [前言：随着高速公路沥青路面的快速发展与建设，沥青的水损坏问题也变得越来越重要，道路工作者也对其越来越重视。做好对沥青路面水损坏的防治，不仅有利于行车的安全性与舒适感，还能延长沥青的适用寿命，节约经济。 沥青的水损坏指沥青路面在存在水的条件下经受交通荷载和温度胀缩的反复作用，一方面水分逐步浸入到沥青与集料的界面上，同时由于水动力的作用，沥青膜渐渐地从集料表面剥落，并导致集料之间的粘结力丧失而路面破坏的过程[1]。水损坏的发展是一个自下而上的过程，即由沥青层底部逐渐向上扩展，最终贯穿整个沥青面层造成破坏。这个发展规律与地表下的湿度分布密切相关。地下水在蒸发压和毛细作用下，在地下水位较高的条件下，毛细水可以到达沥青面层底部造成该部位的侵蚀。从沥青层的缝隙侵入的外界水也容易在较长时间内积存于沥青层底部。所以沥青剥落一般从沥青层底部发生并逐渐向上发展[2]。 1 沥青路面水损坏的特点及形式 沥青路面水损坏具有以下特点：①损坏发生在雨季，特别是梅雨季节；②多发生在行车道，尤其是重车道比其他车道严重；③发生水损坏的地方一般透水比较严重，排水不通畅； ④破坏之初一般先有小块的网裂、冒白浆，然后松散成坑洞[3]。 形式： 唧浆网裂
半刚性基层施工的几点建议 在进行大面积施工以前（正式开工前至少一个月），修筑一定长度的试验路段很有必要。目前在我国高等级公路基层实践中，许多施工单位通过修筑试验路段来进行施工优化组合，把主要问题找出来并加以解决，由此提出标准施工法用以指导大面积施工，从而使整个工程的施工质量提高，施工进度加快，取得了显著的经济效益。在修筑试验路段中，承包人应应向监理工程师担供用于试验路段的原材料、混合料、组成设计以及备料、拌合、摊铺、碾压、养护设备一览表和施工程序。施工工艺及操作计划等详细说明，并由监理工程师审核批准。 修筑试验路段的目的是，检验拌合、运输、摊铺、碾压、养生等计划投入使用设备的可靠性。检验混合料的组成设计是否符合质量要求及各道工序的质量控制措施。但运用于大面积施工的材料配合比及松铺系数确定每一作业段的合适长度和一次铺筑的合理厚度，提出标准施工方法。据介绍，在每次开工前施工队都会先修筑一段长100m的试验段，并从中发现了不少问题，及时的调整了混合料的含水量，使之趋于最佳值。摊铺拌合遍数、深度等，使用权路段通过星的验收，并作为整个路段的一部分铺筑了进去。标准施工方法内容包括：集料与结合料数量的控制；摊铺方法。合适的拌合方法、拌合速度、拌合深度与遍数，混合料最佳含水量的控制方法，整平和整型的合适机具与方法，压实检查方法及每一作业段的最小检查数数量等。 试验路段经监理工程师验收后，便可以进行半刚性基层的大面积施工了。本单位所采用的路拌法施工，半刚性基层场拌法施工主要工序为：备料----安装拌合楼----拌和----运料----摊铺----测量----整平与碾压成型----初期养护。下承层的准备与施工测量早以完成，施工前对