半刚性基层裂缝成因分析及防治措施

措施
关键 词：半 刚性基Байду номын сангаас 裂缝产生原 践证 明， 拌制混合料时 ， 含水量宜略大于
因 防治
最佳含水量 ，一般可控制大于 ｌ ％一２ ％
左右 ，使混合料运到现场摊铺后碾压时 低一 定水 泥剂 量 的情 况下 也 能 够达 到设
一
、
引言
的含水量不小于最佳含水量 （ 控制不大 计强度。 因此 ， 不能为追求强度而盲 目地
基 层 裂缝 的预 防提 出 了相 应 的对 策 和 方 混合料压不实 。 另外 ， 混合料大量蒸发散 大 ， 宽度大的裂缝传荷能力差 ， 容易使沥
法。
失水分 ， 也容易产生严重的干缩裂缝。 实 青面层产生反射裂缝。 （ ） － 通过改善级配来降低水泥剂量 实践证明 ，良好 的混合料级配在降
不 均匀 的裂纹 。 三 、 刚性 基层 裂 缝的 预 防措 施 半 （ ） 水 泥稳 定基 层 材料 的 强度 一 限制
展，半 刚性路 面基层这种结构形式被越 来越 多地应用到公路建设 中。 但是 ， 刚 半
性基层的裂缝 问题却 一直 困扰着施工单 度和干缩应变有很大影 响。 含水量过小 ，
半刚性路面基层具有强度高 、承载 于最佳含水量 的 １ ％为宜 ） 。水泥稳定碎 增加水泥剂量 ，要在混合料级配上进行 对原材料规格进行分级， 尽 力强 、 水稳性好 、 抗冻性 强 、 冲刷等特 石基层干缩应变随混合料 的含水量增加 改善和优化 ， 耐 点， 在我国高等级公路施工中得到普遍的 而增大。 施工碾压 时含水量越大 ， 结构层 量细分， 材料分级越多就越容易掺配， 才 推广和应用。 然而， 多年来的实践表明， 尽 越易产生干缩性裂缝 。即使铺 筑了沥青 能得到最佳的配合比。通过改善级配提 从 降低 很多， 使用范 面层 ，在 旱季 或 冬季 也 可 能产 生 干 燥 裂 高混合料的密实性 ， 而保证强度 ， 围很广， 但也暴露出一些不容忽视的缺陷 缝 。 因此 ， 施 工 时 ， 根 据天 气 情 况适 水泥用量 ，减小因水泥用量大而产生裂 在 应 和不足。半刚性基层最致命的缺点是收 当增加或减少拌和用水量。 缩系数大 、 抗变形能力低 ， 自身的干缩 、 在 （ 混合料 ≤０ ７ ｍｍ粉尘含量或 四） ．５ ０ 温缩作用下会产生裂缝并反射到路面， 导 含 泥 量超 标

半刚性基层裂缝处置措施一、主要防治措施：1.加铺土工织物土工织物包括聚丙烯或聚醋织物和聚乙烯、聚丙烯或聚醋无纺织物。

无纺织物厚度为0.4mm-4mm，模量为10MPa-160MPa，临界应力5MPa-20MPa，临界应变40%-140%。

织物的厚度较薄，一般为0.4mm-0.7mm，模量则更高：400MPa-1500MPa，临界应力和应变分别为40MPa-140MPa 和8%-15%。

无纺织物夹层的主要作用与橡胶沥青应力吸收夹层相似，而织物由于模量稍高，可对加铺层起少量加筋作用。

在半刚性基层顶或沥青之间设置各种土工合成材料，可以提高沥青混合料的抗拉强度与抗变形能力。

土工夹层材料对于由于基层水平位移引起的张开型裂缝能起到较好的防裂作用，且能防止路表水下渗，同时土工织物造价低廉、施工工艺简单，但是常用的土工织物抵抗竖向剪切变形的能力较差，抵抗水平向张拉应力的能力也有限。

2.加铺格栅格栅包括聚烯或聚醋土工格栅、玻纤格栅和金属格栅。

土工格栅的厚度为0.8mm-11mm，模量900MPa-2500MPa，临界应力和应变与织物相近。

金属格栅的厚度为2mm-4mm，其模量可达到8000MPa-10000MPa。

刚度大的夹层对于降低加铺层内因温度下降而引起的应力应变的作用不如软夹层，但对于降低荷载产生的应力应变的作用则远大于软夹层，采用复合夹层(下层为应力吸收层，上层为金属格栅)，虽然可以像软夹层那样减少温度引起的反射裂缝，但仍保留了软夹层不能降低加铺层荷载应力的缺点。

因此，不同的材料，不同刚度的夹层所起的作用也有所不同。

从实际的使用效果和经济角度出发，建议采用玻璃纤维格栅，玻璃纤维格栅具有很高的耐热性和优异的耐寒性、强度大、模量高、化学稳定性好、耐腐蚀、膨胀系数低、尺寸稳定性好等优点，能够有效地改善路面结构应力分布，抵抗和延缓路面基层裂缝引起的沥青面层的反射裂缝的发生，但玻纤格栅铺装时，由于其变形受温度变化的影响波动较大，给施工带来诸多不便。

浅谈半刚性基层裂缝形成机理及防治措施摘要半刚性基层在我国高等级公路建设中得到广泛应用，裂缝问题是其主要缺陷。

本文对半刚性基层裂缝形成机理进行了分析，并提出了相应的防治措施。

关键词半刚性基层裂缝形成机理防治措施1．引言由于半刚性基层具有强度高、水稳性和冰冻稳定性好、刚性较大、材料板体性好，利于机械化施工且工程造价低，能适应重交通发展的需要等优点，我国高等级公路建设中越来越多地采用了半刚性材料基层。

国内已建成高速公路使用调查表明，半刚性基层沥青路面通车后一年最迟两年均出现了大量裂缝，裂缝率最高达640m/1000m2面开裂的原因很多，主要分为两大类，即荷载型裂缝和非荷载型裂缝。

非荷载型裂缝又可分为沥青面层自身的温缩裂缝和由基层温缩、干缩、疲劳引起的反射裂缝和对应裂缝。

在上述诸多类型的裂缝中，非荷载型裂缝是最主要的，尤其是由半刚性基层材料温缩和干缩引起的裂缝问题最为严重，所占比例超过50%。

2．半刚性基层裂缝形成机理半刚性基层的裂缝是由其温度收缩、干燥收缩和疲劳荷载作用产生的，而疲劳荷载作用是次要的，主要因素是温度收缩和干燥收缩。

因而，半刚性基层材料的温度收缩机理和干燥收缩机理便构成了半刚性基层裂缝形成的主要机理。

2.1温度收缩机理半刚性基层材料的基本结构是由固相（组成其空间骨架原材料的颗粒和其间的胶结料）、液相（存在于固相表面与空隙中的水和水溶液）、气相（存在于空隙中的气体）组成，因而半刚性基层材料的外观胀缩性是固、液、气三相不同温度收缩性的综合效应，使得基层材料产生体积收缩即温度收缩。

一般气相大部分与大气贯通，在综合效应中影响较小，可以忽略。

就组成固相的矿物颗粒而言，原材料中砂粒以上颗粒温度收缩系数较小，粉粒以下颗粒，特别是粘土矿物的温度收缩性较大。

存在于半刚性基层材料内部大空隙、毛细孔、凝胶孔中的水主要是通过“扩张作用”、“表面张力作用”和“冰冻作用”这三种过程对半刚性材料产生较大影响的。

半刚性材料在干燥和饱水状态下有较小的温度收缩值，而在一般含水量下有较大的温度收缩值。

沥青路面开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的。影响裂缝的主 要原因有：沥青和沥青混合料的性质、基层材料的性质、气候条件、交 通量和车载类型以及施工因素等。作为半刚性基层沥青路面其面层开裂 的原因 大致可分为三 种：
1疲劳裂缝 如车辙—样，沥青路面的疲劳开裂同样是由于重复荷载的作用在 行车道出现的一种破坏。疲劳开裂的早期现象是路面在纵横向出现间断 的裂缝，之后，路面出现更多的变形。这种疲劳开裂有时被称为“龟 裂”，因为路面的破坏形状类似于龟的背部形状。对一些极端的情况， 疲劳 开裂 的最 终结 果是 路面 出现 坑槽 。 沥青混合料如果具有较高刚度，路面结构在荷载作用下的变形较 小，则路面的疲劳开裂较小。柔的材料，高的变形，高的应力水平，则 路面的疲劳寿命较低。因此，路面的疲劳开裂的机理很容易被了解，但 产生的原因却不十分容易被说明。它不能简单地说是材料的问题，疲劳 开裂一般由多种原因引起，很明显，必须有重复的疲劳荷载作用。一些 其他的原固如差的路基排水将导致路面强度减弱、弯沉增大，路面出现 疲劳开裂。差的设计、差的施工赁量同样可导致路面出现疲劳开裂。因
此，弱的路面结构、高的路面弯沉和重复荷载将很容易产生路面疲劳开 裂。在许多情况下，重复荷载作用下的路面结构出现疲劳开裂没有很多 初期迹象，因此，必须加强路面的评价与养护。当路面在短于设j 十年限 的时 间内 出现 开裂 ，可 能是 路面 受到 重的 荷载 。
—般克服路面过早出现疲劳开裂有以下途径：1) 充分考虑路面设 计年限内 的重载交通；2) 利用隔水措施，保 证路面土基干燥 ；3) 用 厚的路面；4)利用的路面材料在水 的作用下不致出现多的减弱；5) 路面 材料有 一定 的刚度 。
l I {( 土黼) 类为沥基青层；、路沥面青混； 凝裂土缝为；面措层施的丰刚性路面被大量用于高等级岔璐路面。

第44卷第13期•150 • 2 0 1 8 年 5 月山西建筑SHANXI ARCHITECTURE Vol.44 No.13May.2018文章编号：1009-6825 (2018) 13-0150-02半刚性基层裂缝形成的原因及防治王晋津(山西远方路桥（集团）有限责任公司，山西大同037005)摘要:通过对半刚性基层裂缝形成的原因进行分析，指出了半刚性基层裂缝形成的原因是由混合料的设计和施工综合因素造成 的。

对半刚性基层裂缝的防治应从以下三个方面控制:原材料的质量、配合比设计、施工的过程控制。

这样可以有效提高半刚性 基层的施工质量。

关键词:基层，裂缝，防治措施中图分类号:U416.1半刚性基层在国内使用的频率越来越高，这是一种常见的路 面结构设计。

由于其强度高，耐久性较好，半刚性基层被广泛使 用。

在广泛使用的基础上，也发现半刚性基层存在问题，半刚性 基层的裂缝一直是半刚性基层的致命缺点。

但是水稳碎石刚度 大，对温度的敏感性以及湿度的敏感性非常强，非常容易因温度 以及湿度的变化而产生裂缝，降低道路的强度和使用性能[1]。

为 了提高基层的质量必须对裂缝产生的原因进行分析。

1半刚性基层裂缝产生的原因半刚性基层裂缝一般分为三种类型:温缩裂缝、干缩裂缝、纵置。

摊铺施工后，要检测虚铺厚度以达到保证路面压实厚度的目 的。

集料中的粗“窝”“带”进行及时的处理需要安排专门人员。

摊铺机的时快时慢和中途停止都会影响工程的质量。

现场应至 少配备如下碾压设备:2台25 t以上轮胎压路机、2台22 t以上振 动压路机、1台13 t以上双钢轮压路机、1台小型振动压路机（边 部碾压）。

碾压进行分为:1)初压:25 t轮胎压路机，静压1遍~2遍，时速1.5 km/h~ 2. 0 km/h(紧跟摊铺机阶梯行驶）；2)复压: 先采用25 t以上振动压路机按以下要求进行碾压:静压1遍~2遍，高频低幅（弱振）2遍，高幅低频（强振）2遍~4遍，时速 2 km/h~3 km/h;然后采用轮胎压路机碾压1遍~2遍，时速1.5 km/h~2.0 km/h;3)终压:双钢轮压路机静压1遍~2遍，时 速2 km/h~3 km/h。

半刚性基层裂缝成因分析与防治对策摘要：鉴于半刚性基层裂缝是造成路面早期损坏的主要原因之一，从裂缝的类型入手，着重对裂缝产生的机理和内在原因进行了分析，并针对配合比设计、水泥用量、混合料含水量等关键因素提出防治对策。

关键词：基层裂缝成因分析配合比设计施工控制引言半刚性基层沥青砼路面结构在我国各等级公路建设中得到广泛应用，但是路面裂缝确是困扰公路建设与养护的顽症之一。

路面裂缝多属于基层反射裂缝，一般缝距在20～50米不等，严重者在10米左右。

表面水通过裂缝进入路面结构内部，在行车作用下形成内部动水压力，是造成路面唧泥、坑槽、龟网裂、沉陷等早期破坏的主要原因。

因此对半刚性基层裂缝的成因进行分析研究，提出解决对策具有一定的现实意义。

1、裂缝类型半刚性基层材料的裂缝是由收缩变形引起的收缩裂缝，主要表现为因温度变化而造成的温度收缩、因含水量变化而造成的干燥收缩和因水泥水化作用引起的硬化收缩三种形式。

2 、机理分析水是影响材料温缩的最主要因素，特别是在非饱水状态时影响较大，研究表明，当温度在t＝0～-10℃时，在最佳含水量附近总出现最大的温缩系数。

干缩的基本原理是由于水的蒸发而发生的毛细管作用，吸附作用及分子间的作用和材料矿物品体或凝胶体间水的作用，碳化收缩作用等而引起的整体宏观体积变化。

集料龄期增加，强度提高，干缩降低，可见初期养生不良或含水量太大必将导致很大的干缩变形。

3、裂缝的成因分析3.1 混合料的级配设计规范规定的级配范围太宽，且多数为悬浮密实结构，细集料含量偏高。

片面追求强度指标，增加保险系数，造成水泥掺量偏多。

试件成型采用静压法，室内试验与现场施工条件不匹配。

3.2 原材料塑性指数高原材料生产加工不规范，石料含泥量太大。

特别是细集料、石粉塑性指数严重超标。

3.3 混合料含水量偏大混合料在拌和生产通过水的流速和时间计量加水数量的方法不科学，导致混合料含水量偏大，成型后因水分散失出现干缩裂缝。

3.4 养生养生工作重视程度不够，基层强度形成之前，养生洒水过多造成浸泡或表面忽干忽湿。

浅析水泥稳定碎石基层裂缝成因及防治措施由于水泥稳定碎石基层有其良好的力学性能和板体性等优势，且料源广泛，便于原材料采集加工和混合料的拌合，水泥稳定碎石半刚性基层已成为国内高等级公路所广泛采用的路面基层之一。

据对我单位所建成的黑大线、沈营线等路段的调查表明，水泥稳定碎石基层易开裂，裂缝间距一般为70—90cm，病害严重路段为l5—25 cm，裂缝宽度约在1一 10mm间。

在工程实践中，如何发挥水稳半刚性基层的优势，克服其抗变形能力低的弱点，在此就自己的认识对其开裂成因进行浅显的分析探讨宜采取的防治措施。

一、水泥稳定碎石基层的特点水泥稳定碎石基层是指以水泥作为主要的胶结材料，以碎石为骨料，加人适量的水，经拌和而形成混合料，再经摊铺、碾压成型的一种道路基层，是一种半刚性基层。

由于有骨料，有胶结材料，碾压成型后的水泥稳定碎石基层具板块性，具有轻度高、早期强度形成快承载力大的特点，是路面结构的主要承重层。

因其水泥含量一般在5％左右，水泥含量低，集料以碎石为主，级配差。

所形成的基层抗折强度低，抵抗变形的能力弱小，易产生剪切变形。

同时水泥的品质、水泥含量、集料的含水量、掺入的水量、骨料的材料与质量、拌和的时间与均匀性、碾压工艺、摊铺的厚度、施工时的天气情况、开放交通的时间等因素，均对其混合料形成的强度的高低有其直接的影响。

二、开裂成因分析根据对发生裂缝病害路段的相关检测与调查，较早出现裂缝是在水稳层养生过程中开始出现，一般在基层顶面沿横向开裂且多为等间距，成直线型，缝长不等，主要是由于基层材料的干缩和温度收缩而引起，这对沥青路面面层的裂缝的形成特别是反射裂缝的发生有很大影响；开放交通后在车辆荷载作用下也不同程度地存在开裂现象。

究其机理，一般为温度裂缝、收缩裂缝与荷载裂缝三类。

三、防治措施通过对水稳基层裂缝产生的原因分析，水稳基层裂缝的产生是难以避免的，但采取一定的措施后，可以减少裂缝的出现和减轻开裂所造成的病害。

位移 ， 面层 中 引起面 层剪 切搓 动和 剪切 疲 劳破坏 而 导致 分 的减 少而 产生干缩 和干 缩应力 。 在 干缩 应力 的大 小 与水分 开 裂 ， 着 大面 积 的 使用 ， 们逐 渐 发 现 半刚 性基 层 在 强 损 失 的多 少快慢 成 正 比。在 初 期 ， 随 人 由于基 层 混合 料 的抗 拉 度 形 成 过程 中及 运 营 期 间容 易 产生 干缩 和 温 缩 裂缝 进 而 强度 还 不大 ， 若 养生 不 利 ， 如 就会 在 较 短 的时 间 内 形成 较 使 沥青 面层过 早开 裂 ， 引起路 面早 期破 坏。 并 大 的干缩 应 力 ， 以 此 时很容 易 引 起开 裂 ， 期 裂 缝一 般 所 初 １ 实例 分析 较 细 ： 强 度形 成后 及运 营过 程 中 ， 在 随着 水 分的继 续减 少 ，
某 路面 工程 ， 稳碎 石基层 设计厚 度 ２ ｃ ， 水 ０ ｍ 设计 强度 干缩 应力 增 大 ， 上运 营 时 产生 的 附加 应力 ， 缝 会继 续 加 裂 ３０ ａ ７ 。ＭＰ （ ｄ无侧 限抗 压强 度 ）水 泥计 量 ４０ ， 铺 机摊 发展 ， 长 增宽 直至 完全 断开 。② 任 何材 料 都存 在温 度 收 ， ．％ 摊 增 铺 ， 型振动压 路机 ＋大 Ⅱ 位胶 轮压路 机组 合碾压 。 当天 缩 的性 能 ， 刚性基 层材 料也 是如 此。 重 屯 半 基层 铺筑 后 ， 未采 如 或遇 到 大 幅降 温 天气 ， 上 述 工程 实 如 施 工 温度 为 １ ６～２ ℃ ， ０ 采用 薄膜 养生 ； 周后 施工 透 层和 取很 好 的保 温 措施 ， 一 基 改性 乳 化 沥青 稀 浆封 层 ， 层厚 ５ 封 ｍｍ， 渗 水试 验 ， 做 满足 例所 述 ， 层材 料 中 的拉 应力 和拉 应 变会 急剧增 大 。 当拉 规范 要 求 ；二周 后温 度下 降 １ ｏ ０ Ｃ，低 温天 气持 续一 个 星 应力 或拉 应 变增 大 到超 过材 料本 身所 能承 受 的极 限值 时 ，

较 大， 实后 混合 料密 度 、强度 不均 匀， 压 收缩 不一 致而 开裂 。通 过试验 ， 骨架 密 实结 构 能显著 减少 半 刚性 基层 的收 缩量 ， 大其 抗裂 系数 。这种 方 法不但 增
不增 加 公路 建 设费 用， 而且 抗裂 效 果显 著， 因而 它具 有非 常 大 的实用 价值 。 ２ 稳定 剂剂量 ． 稳定 剂剂 量对 半刚 性基 层 的抗裂 性有 较大 的影 响 。比如 ， 对于 水泥 稳定 类， 水泥 剂 量存 在一 个 最佳 值， 当高 于这 个最 佳值 ， 定 料的 收缩 较大 。 稳 ３ 含 水量 ． 含 水量 过大 可 导致水 泥 在混合 料 中分 布不 均匀 ， 粗集 料表 面裹 覆 水泥较 少， 时还 可 能造 成水 泥量 损 失 、加剧 离 析等 。过 少 的含 水量 ， 能保 证 水 有 不 泥的 有 效水 化， 会导 致 半 刚性基 层 的 抗裂 性下 降 。 这 ４ 养 护条件 及龄 期 ． 半 刚性基 层施 工过程 中及 施工完 毕后 进行 有效养 护是 保证半 刚性 基层不 出现或 少 出现早 期开 裂的必 要手 段 。由于养 生不善 ， 水分蒸 发过 大， 者时干 或 时湿， 至长 时间暴 晒 都会 导致 半 刚性 基 层 的早 期开 裂 。 甚 ３延缓 反射 裂 缝形 成 半 刚性基 层 的开裂 是必 然的， 是或 早或迟 ， 多或少 。面对 半刚 性基层 只 或 的开裂 ， 们 并不是 无 能为力 ， 我 而是可 以采用 有效 措施 减缓 甚至在 某种 程度上 防止半 刚性 基层裂 缝 向面层 反射 。延缓 反射 裂缝 形成 的措施 归纳起 来主 要有 以下几 种 。 ３ １ 半刚性 基层 预切 缝 对基层 进行预 锯缝处理 的 目的 ： 一是减 少面层 反射 裂缝 的产生 或者说延 长 裂 缝 间距 ： 二是 减 少沥 青 面 层龟 裂 、 网裂 、 坑槽 等病 害 。这是 因 为 基层 预 锯缝 缝隙 处若预加 处理 （ 如填缝 并铺设 一定长度 的带条 土工 布织物） 那么可 以 ， 防 止基层 锯缝 反射 到沥青 面层 上来 ： 即使基 层预锯 缝反 射到 沥青 面层上 来， 反 射裂 缝也 比 由于基层 自由开裂 而产 生 的面层反 射裂 缝规 则 。而 规则 的裂缝 边 缘在行 车荷载 的作用 下不容 易碎裂 ， 但是 因 自由开 裂而产 生的不规 则裂 缝边缘 在行 车荷 载 的作用 下 容易 损伤 ， 以 由此而 产生 的龟 裂 、网裂 、坑槽 等病 害 所 现象要 较 自由开 裂状 态下 而引起 的这 些病 害现 象较 小。其 中确定 基层 预锯缝 的最大 缩缝 间距 是基 层预锯 缝 措施 的主要 内容 。预锯缝 间距 越小， 缝越 多， 接 不仅增加 施工 的复杂性 ， 同时如 果对基 层预锯缝 处理 不当还 容易使面 层产 生反 射 裂缝 ， 从而 影响 路面 的整体 强度 。但 是基 层预 锯缝 过长 也会带 来一些 问题 ，

因 其 结 构 强 度 较
裂 不 可 避 免 ．但 可 以 通 过 深 入 分 析 半 间 ， 结 构 水 和 结 晶 水 存 于 矿 物 晶 体 结 刚 性基 层 病 害 产 生 的机 理 ，并 通 过 对 水
构 内 部 。 研 究 表 明 ， 自 由 水 的 增 发 通
高 ，荷 载 分 布 能 力 良好 ，水 稳 性 可 靠
收 缩 裂缝 ．不 仅 成 为一 种 外 观 质 量 上 的
缺 陷 ，而 且还 极 易 引起 沥 青 路 面 结 构 性
破坏 。
的 。 由于 水泥 稳 定 碎 石基 层 是 半 刚性 基 别 是 吸 附 水 、层 间 水 的 蒸 发 对 其 收
层 材 料 ，它 具 有热 胀 冷 缩 的性 质 。通 常 缩 有 着 重 要 的 影 响 。 除 外 ， 干 缩 系 数 冬 季 施 工 的 半 刚 性 基层 ，由于 气 温 较 低 还 与 半 刚 性 基 层 的 龄 期 有 关 ．通 过 对 材 料 处 于 稳 定 的 冷 缩 状 态 ， 到 次 年 夏 不 同 龄 期 半 刚 性 基 层 材 料 的 干 缩 实 验
研究 柔 性基 层 。但 半刚 性基层 具 有 的
经 济 性 好 等 优 点 确 是 柔 性 基 层 所 不 可 毛 细 孔 和 凝 胶 孔 中 ，表 面 结 合 水 存 于
１ ２４ Ｔ Ｒ ＡＮ Ｓ Ｐ ０ Ｗ０ Ｒ Ｌ Ｄ ２ ０ １ ４ Ｎ Ｏ ２ ８（ Ｏ ｃ ｔ ）
性基 层 已不 适应 当前 我 国公路 发展 的
湿 度影响
半 刚 性 基 层 是 用 无 机 材 料 将 松 散 砂 石 胶 结 为 整 体 的 ， 其 内 分 布 着 无
疲 劳破坏

半刚性基层裂缝形成机理及防治摘要：半刚性基层材料具有刚度大、强度高、水稳性和冰冻性好等优点，我国大多数公路都采用此材料作为基层材料，但是他的抗裂性能较差，基于以上背景，本文分析了半刚性基层材料裂缝产生的机理主要是干缩和温缩，并依据裂缝产生机理提出半刚性基层材料的防裂措施。

关键词：半刚性基层; 裂缝; 机理; 干缩; 防治措施纵观我国高速公路路面现状，主要以半刚性基层路面结构为主，目前我国90%以上的高速公路路面基层和底层采用了半刚性材料。

虽然半刚性基层材料具有诸多优点和广阔的使用前景，但是半刚性材料的裂缝问题已经成为该结构的主要缺陷。

1 半刚性基层裂缝形成机理半刚性基层开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的。

影响裂缝轻重程度的主要因素有：基层材料的性质，气候条件（特别是冬季气温及其变化）、交通量和车辆类型以及施工因素等。

但就基层材料的主要原因而论，主要是由于基层温缩、干缩、疲劳引起的面层开裂。

1.1温度收缩机理组成半刚性材料的三个相，即不同矿物颗粒组成的固相、液相（水）和气相在降温过程中相互作用的结果，使半刚性材料产生体积收缩，及温度收缩。

就组成固相的矿物颗粒而言，原材料中沙粒以上颗粒的温宿收缩系数较小；粉粒以下颗粒，特别是粘土矿物的温度收缩性较大。

粘土及其他交替颗粒的温度收缩性的大小与扩散厚度成正比。

半刚性基层材料中的固相颗粒大部分为结晶体及部分为非结晶体，其热学性质由质点间的键性和热运动以及结构组成所决定。

组成晶体的质点在空间是很有规律地排列着，质点的热运动只是在其平衡位置附近的热震荡。

由于组成固相复合材料的各矿物有不同热胀缩性，但又是胶结为整体的材料，所以其热胀缩性是各组成单元体间相互作用的“综合效应”。

半刚性材料中胶结物各矿料也有较大的温度收缩性，存在于半刚性基层材料内部大孔隙、毛细孔和凝胶孔中的水主要是通过“扩张作用”、“表面张力作用”和“冰冻作用”三个作用过程，对半刚性材料的温度收缩性质产生较大的影响，使半刚性材料在干燥和饱和水状态下有较小的温度收缩值，而在一般含水量下有较大是的收缩值。

结束语


随着我国高等级公路的高速发展，半刚性基层 的裂缝及防治已经成为当前我们面临的一个重 要问题。 半刚性基层裂缝的出现是由各种因素综合作用 所导致的，并且该裂缝的出现是可以减少但无 法避免的， 所以有裂缝的产生并不代表工程出 现严重的质量问题，只要在各个工序的施工过 程中严格按要求进行，有效地控制由于材料、 施工技术、施工工艺、人为操作失误等因素造 成的基层的开裂，把裂缝出现的数量控制到最 低值，裂缝出现后及时进行有效的处理，就不 会影响基层本身的使用功能，也能减少裂缝对 路面质量的影响。
半刚性基层裂缝的出现是由各种因素综合作用所导致的并且该裂缝的出现是可以减少但无法避免的所以有裂缝的产生并不代表工程出现严重的质量问题只要在各个工序的施工过程中严格按要求进行有效地控制由于材料施工技术施工工艺人为操作失误等因素造成的基层的开裂把裂缝出现的数量控制到最低值裂缝出现后及时进行有效的处理就不会影响基层本身的使用功能也能减少裂缝对路面质量的影响
其他原因引起的裂缝

原材料不合格 下承层标高失控、不平整、板结性差 基层混合料的配合比不当 施工工艺不当 大规模施工过程中其他因素的干扰
基层裂缝的形式
1.横向裂缝 横向裂缝是半刚性基层裂缝的主要形式，随着时间的推移，这类裂 缝都会通裂，当横缝较密集时，还会伴随出现纵向裂缝。给后续工程带 来很大的质量隐患。 2.纵向裂缝 纵向裂缝一般都发生在高填方、桥梁过渡段及软土路基上。主要原 因是填方的不均匀性，以及填方密实度达不到设计要求。经过一段时间 的自然沉降，特别是经过雨水浸泡后，路基强度有所下降，沿边坡部分 路基承载力也下降，就会出现纵向裂缝。纵向裂缝必须及时处理，否则 将造成较大的路面损害。 3.局部网裂 造成半刚性基层局部网裂的原因很多，例如路基的不均匀沉降，基 层混合料质量有问题，外界原因如污染、腐蚀等等。这种局部网裂将对 该路段路面使用功能及寿命造成极大危害。

河南科技上裂缝分析与防治青路面我国高等级公路经过十几年的建设,积累了丰富的经验,在路面结构方面形成了一种主流模式———半刚性基层沥青路面,但半刚性材料之一沥青材料对温度和湿度变化比较敏感,在其强度形成过程中以营运期间会产生干缩裂缝和低温收缩裂缝。

因此,探讨反射裂缝的形成机理,对采用优质的路面材料、合理的结构层次,压缩沥青路面面层厚度,采取切实有效的技术措施防止或延缓沥青路面开裂的产生,并对已发生的裂缝进行治理是十分必要的。

使半刚性基层沥青路面真正体现“优面强基稳定土层”的路面结构组合原则,以适应我国公路事业迅速发展的需要。

一、半刚性基层材料的性能用水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定土或处治碎(砾)石以及用各种水硬性材料结合料的工业废渣修筑的基层叫半刚性基层。

通常包括石灰土、石灰粉煤灰(简称二灰)、石灰粉煤灰(简称二灰土)、水泥土等以细颗粒组成的材料和以石灰土、石灰粉煤灰、水泥等结合料组成的材料。

1.热胀特性。

半刚性基层材料的宏观热胀性是其固、液、气三相热学性质相互作用综合效应的外观表现。

原材料除粉土矿物外,一般具有较小的胀缩系数,而新生胶结合物具有较大的热胀系数。

各种形式的水通过扩张作用,毛细管压力作用和冰冻作用,对其冻胀性产生相当大的影响。

当含水量接近最佳含水量时,半刚性基层材料的温度收缩系数呈现最大值。

2.干燥特性。

半刚性基层材料的干燥收缩主要是通过毛细管张力作用,吸附水及分子间力作用、层间水作用和硫化作用4个过程而引起整体宏观的收缩。

半刚性基层材料处于相对湿度和温度不断变化的环境,而相对温度又与湿度成反比。

因此,半刚性基层的李强1崔艳晓2( 1.许昌市交通局交通工程定额质量监督站;2.许昌市公路局第二工程处)R7与地电位连通,V O =0V 。

总之,V A 限定在+0.7V ～+5.7V 之间,经过D3的+0.7V 压差补偿后,V O 输出限定在0～5V 之间,即称为用于单片机单极性调理电路。

科技信 及防治措旋 生
濮 阳 市通 达路桥 工 程有 限公 司 王卫平
［ 摘 要］ 本文分析 了半刚性基层裂缝成 因， 并提 出 了减少路 面结构 裂缝的措施。
［ 关键词 ］ 半刚性基层 裂缝 成 因 防治措 施
１ 裂 缝对 道 路 的 危 害 、 半 刚性基层沥青路面以其 高强度， 良好的平整度和抗疲 劳性 能好等 特点， 已成为 目前我国高等级公路路 面结 构的主要形式 ， 然而随着这种 结构的大量应用 ， 发现其存 在着严 重的裂缝问题 ， 已成为该结构 的主 并 要缺陷， 沥青路面裂缝的存 在不仅使车辆行驶质量下降 ， 而且也破坏 了 路 面结构整体性和连续 性并 在一定程度上 导致 结构强度 的削弱 （ 如裂 缝 处弯沉增大 ， 回弹模 量降低等 ） 。 道路 出现裂缝要及 时治理 ， 否则灌进 雨雪水冬天冻融后 ， 对道路的 破坏将非常严重。 进水后道路病害破坏的发展一般可分 为三个 阶段 。 第 阶段 ， 初期表现为裂缝部位鼓胀 ， 裂缝逐 渐形成微量冻融松散灰土 沿 粉化 ， 材料密度降低 ， 面层材料拱起 ， 将 出现驴脊 背现象 ； 第二阶段为沿 裂缝灌入雨雪水 ， 于水泥碎 石与沥青路 面的结合层之间 ， 存 由于行车碾 压推挤摩擦作用 ， 将水 泥和微粒材料 同雨雪 水在行 车的压 力使 用唧出 。 如遇连 阴雨天气水泥碎石层 以上灌人的雨雪水使 路面出现严重 推挤 ， 将 沥青粒 料和水泥碎石粒料磨 成浆状物唧 出， 及通 常所说 的“ 唧浆” 病 害。 经过两到三年 的裂缝开闭 ， 口沥青混凝土在冻融和行车的作用下 缝 密度降低 ， 虽然进入冬季 ， 一般从路面看不见裂缝 。 第三 阶段 ， 形成病害 后 由于一年四季在雨雪水作用下长期 出现唧浆 ， 面出现坑凹 ， 路 甚至出 现搓板路 ， 随时间的推移 ， 将导致龟裂病 害的发生。严重时路面粒料被 行车推挤 带走， 出现路表面开裂性坑槽。 道路纵向裂缝如治理不及时 ， 长时间雨雪水 的灌入 ， 以外 部分 ２米 滑动加快 ， 车道在重载车 的作用 下 ， ３ ４米部 位出现第二道 裂缝 ， 行 在 — 这时第一道 与第二道裂缝之间形成一个板块 ， 这一板块开始 下沉 ， 出现 顺行车道区一个 Ｕ型路面带 ， 严重时对路 面发生条块形碎裂 ， 对行 车的 影响非常大。 这些 病害 ， 如得不到及 时治理 ， 对社会 车辆形成一种潜在 的危害 ， 也极大地缩短道路的服务寿命 。设计服务 １ ５年的高速公路 ， 可能使用 几年就将需要大修 ， 国家造成极 大的经济损失 。 给 ２ 裂缝类型 、 裂缝产生的原因多种多样 ， 裂缝按其成因大致可分为两类 ： 荷载型 裂缝 和非 荷 载 型 裂 缝 （ 结构 裂缝 ） 。 ２１ 载 型 裂 缝 ．荷 主要产生于路面使用年 限末期 ， 在行 车荷载作 用下 ， 半刚性基层底 部产生拉应力 ， 当此拉应力超过材料 的抗拉 强度 时 ， 半刚性基层底部发 生开裂 ， 裂缝会逐渐扩 展到上部 ， 并使沥青面层也开裂破坏。 ２２非荷载型裂缝 （ ． 结构裂缝 ） 结构裂缝则出现于路 面正 常使用期 内 ，主要是 由于半 刚性材料形 成强度过程中产生的干缩 ， 以及温度应力等引起的裂缝 。 如果能保持半 刚性基层在铺筑沥青面层前不 开裂，较厚沥青 面层铺 筑后 使其 失水变 得相 当困难 ， 一般情况下半刚性基层不会先于沥青 面层产生干缩 裂缝 。 因此 ， 非荷载裂缝 主要是温度裂缝 ， 而温度裂缝包括低 温收缩 裂缝 和温 度疲劳裂缝 ， 温收缩裂缝是 由于冬季随着温度下 降， 低 基层材料 开始收 缩 ， 由于基层 在路 面结构 中受 到约束 ， 而 当气温大 幅度下降时 ， 基层材 料 中的拉 应 力或 拉 应 变 一 旦 超 过 材 料 的 抗 拉 强 度 或 极 限抗 拉 应 变 而 引 起基层 的开 裂， 由于一般道路基层 宽度 都不很大 ， 收缩所 受约束小 ， 所 以温度收缩裂缝主要是横向的 ，而温度疲劳裂缝主要发生在太 阳照射 强烈 、 日温差大 的地 区 ， 这种地 区， 基层 白天温度与夜 间温度之差相 当 大， 在基层 中产生较大温度应力 ， 这种温度应力 目复一 日地反复作用在 基层中， 使基层产生疲劳开裂 ， 由此产生 的裂缝称为温度疲劳 裂缝 。 据 资料 显示 ， 在保定至 天津的高速公路上 ， 刚性基层进 入 ｌ 月 半 １ 份气温到了 ＋ 以下后开始收缩 ， ５ 在气温降到最低 温度一２ ℃左右收 Ｏ 缩到极值 ， 产生 ２５厘米左右裂缝 。 ． 新建公路高填方路基不 均匀沉 陷导致的路 面断裂 ，也属非荷载型 裂缝 ， 但它的起因不在路 面而在于路基 ， 本文不加讨论 。 施工质量低劣的半 刚性路 面不 会产 生结构 裂缝。因为半刚性基层 松散 、 结合料未发生水化反应 ， 基层未形成板体结构 ， 也就不产生 收缩 ， 无法形成横缝或不规则裂缝 。 调查检测结果表 明，多数半刚性基层沥青路 面在 正常使用 阶段 产 生的结构裂缝 主要是横缝 ， 间距 ５ ３ ｍ， 的路段无横缝 而产生严重 的 －０ 有 不 规 则 裂缝 。 调查观察结果还表 明 ， 这些结构裂缝两侧不 啃边 、 不产生破 碎带 ， 板块间也不产生错 台。日常养护中， 养护单位一般将这些结构裂缝浇注 沥青 ， 有时撤少量石屑 ， 防止路表水渗入路面 ， 实践证明效果 良好 。 产生 横缝的路面 ， 由于横缝 间距 较大 ， 一般 为 ５ ２ ｍ 横 缝对路面 的使用品 －０ ， 质影响不大 。产生严重不规 则裂缝 的路 面 ， 裂缝率较大 ， 浇注沥青后裂 缝清晰地显现于路 面， 很不美 观 ， 但并不显著 降低路面的使用 品质（ 平 整度 、 命 等 ） 寿 。 ’ ３ 影响半 刚性基层结构裂缝产 生的主要 因素 、

半刚性基层沥青路面裂缝成因分析及防治对策半刚性基层易产生温缩、干缩裂缝，其引起的路面反射裂缝已成为高速公路的主要破坏形式之一，严重影响沥青路面的使用寿命。

半刚性基层沥青路面裂缝主要形成原因如下：1 裂缝类型1.1荷载裂缝荷载裂缝主要是由于行车荷载作用而产生的裂缝，在车轮荷载作用下，半刚性基层的底部产生拉应力，该拉应力大于半刚性基层的抗拉强度时，则底部就很快开裂，在荷载反复作用下，裂缝逐渐扩展到沥青面层，荷载裂缝表现为稠密的，甚至是网状裂缝，严重的会出现车辙或沉陷。

1．2 非荷载因素产生的裂缝①由于沥青层本身产生的温度裂缝。

温度裂缝主要是横向裂缝，横向裂缝会贯通全幅路面，当有中央分隔带时，会贯通半幅，这种裂缝的特点是从路基边缘向路中心过渡，且边缘裂缝宽，路中裂缝窄。

温度裂缝有两种情况，一种是温度收缩裂缝，即随着温度下降，沥青面层开始收缩，当收缩的拉应力大于沥青混合料的抗拉强度时，路面就开始开裂；另一种是温度疲劳裂缝，即气温反复下降回升，昼夜温差比较大时，使沥青路面产生疲劳开裂。

②由于半刚性基层产生的反射裂缝及对应裂缝，造成沥青面层开裂，第一种情况：由于半刚性基层温度收缩开裂引起反射裂缝，在寒冷地区，当半刚性基层上为薄的沥青面层时，由于半刚性基层的温缩裂缝而引起沥青面层产生反射裂缝，尤其是温缩性大的石灰土和水泥土基层上温缩裂缝更为明显。

实践表明，当沥青面层较厚时，对半刚性基层有很好的隔温保护作用，能够明显降低半刚性基层顶面所受负温绝对值，电可以明显减少半刚性基层顶面遭受的温度变化，从而减少甚至避免半刚性基层产生温缩裂缝。

第二种情况，由于半刚性基层干缩开裂引起反射裂缝及对应裂缝。

新铺筑的半刚性基层随着混合料中水分的减少要产生干缩和干缩应力。

水分减少得愈多愈快，产生的干缩应力就愈大，水分减少得慢，干缩应变缓慢产生，干缩应力逐渐增长。

试验表明：干缩能够使水泥稳定土基层表面产生很大的拉应力，其值可达l3lOkPa。

半刚性基层裂缝成因分析及对策摘要：半刚性基层由于具有强度高、承载力大、良好的抗疲劳性能和抗冲刷性等优点，已经成为我国高等级公路沥青路面的主要结构类型。

据统计，我国90%以上的高等级公路沥青路面基层及底基层都是采用半刚性材料。

但半刚性基层材料的缺点是抗变形能力低、脆性大，在温度或湿度变化时易产生开裂，形成路面反射裂缝，这已成为高速公路沥青路面早期损坏的重要原因之一。

考虑到我国作为水泥生产大国，原材料来源广泛且价格低廉，水泥胶结类材料在今后很长一段时间内仍将作为主要的道路建筑材料，因此对半刚性基层裂缝成因进行研究并探索一种新型基层混合料类型以最大程度的限制裂缝成为了公路行业亟待解决的问题。

本文从半刚性基层产生裂缝的原因及对策开始分析，水道渠成的道出了骨架密实型水泥稳定碎石混合料诞生的背景及理论支持。

关键词：半刚性基层裂缝干缩温缩对策骨架密实型一、半刚性基层裂缝形式半刚性基层沥青路面的裂缝形式多种多样，但形成的主要原因可以分为两大类，即荷载型结构性破坏裂缝和非荷载型裂缝。

荷载型结构性破坏裂缝是由汽车动态荷载产生的垂直或水平应力，在基层内部产生超过材料的容许抗拉极限应力的拉应力所造成；非荷载型裂缝则是环境作用的结果，主要是湿度和温度的影响，由干缩、温缩和疲劳作用导致，个别情况下也可能是由于路基不均匀沉陷造成。

此外，在冰冻地区的沥青路面上，还可能发现由路基冻胀引起的裂缝。

对于半刚性基层，裂缝往往不是由交通荷载作用引起的。

由于水分蒸发及温度变化的影响，很容易产生裂纹，在半刚性基层承受荷载之前，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，半刚性基层的干缩和温缩是引起裂缝的“罪魁祸首”。

二、干缩裂缝和温缩裂缝的成因了解裂缝的成因才能“对症下药”，从根本上限制半刚性基层的裂缝。

（一）干缩裂缝干缩裂缝是指半刚性基层在干燥空气中硬化时，随着水分减少体积收缩变形而产生的较为均匀的裂缝。

简述半刚性基层路面裂缝成因及防治半刚性基层具有结构强度高、稳定性好、刚度大、荷载分布均匀、水稳性可靠及施工成本低等优点，因此，广泛用于修建高等级路面的基层。

但半刚性基层沥青路面最大的缺陷之一，是随温度和湿度的变化容易产生收缩裂缝，然后自基层向上扩展到沥青表面形成反射裂缝。

反射裂缝是由于受拉疲劳、受拉屈服与剪切屈服单独或联合作用的结果。

在荷载作用特别是重车的反复作用下，使沥青结构层产生拉应力超过材料的疲劳强度，底面先裂并逐渐向上扩展到路表面，当行车通过时，基层裂缝两端之间产生竖向位移，在面层中引起面层剪切搓动和剪切疲劳破坏而导致开裂，随着大面积的使用，人们逐渐发现半刚性基层在强度形成过程中及运营期间容易产生干缩和温缩裂缝进而使沥青面层过早开裂，并引起路面早期破坏。

1.半刚性基层沥青路面裂缝产生原因1.1荷载影响车辆荷载对路面产生的作用力，通过面层传递到半刚性基层，致使基层层底出现拉应力，如果此拉应力超过了基层材料的容许极限拉应力时，基层就会开裂。

1.2环境影响半刚性基层在不同的环境因素作用下，裂缝程度不同。

影响半刚性基层开裂的主要环境因素为温度和湿度。

半刚性基层施工后若未及时养护，基层材料水分大量蒸发，便容易产生干缩裂缝。

如果气温急剧下降，在温度应力作用下基层容易出现温缩裂缝。

半刚性基层产生的收缩裂缝，在车辆荷载和周期变化的环境因素影响下，裂缝顶端会产生较大的应力集中，进而造成基层裂缝延面层底部向上延伸形成反射裂缝。

裂缝的出现为地表水进入面层提供了通道，地表水通过裂缝不断进入路面结构层，由于得不到及时排出而滞留在面层与基层之间，在车辆荷载反复作用下产生的动水压力冲刷基层，致使基层材料脱落松散，基层与面层的粘结力下降，路面结构层承载能力降低，最终导致路面结构层整体损坏。

由此可见，半刚性基层开裂导致的沥青路面开裂是沥青路面破坏的主要原因之一。

因此对半刚性基层裂缝的防治是延长公路使用寿命的关键。

2.1低温收缩裂缝沥青面层缩裂多发生在冬季气温较低的地区或易发生温度骤变的地区、当沥青面层中的平均温度低于其断裂温度时，或者说在降温过程中沥青面层的应力松弛性能降低，所产生的温度应力积聚超过在该温度时的抗拉强度时，沥青面层即发生断裂。