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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。
半刚性基层裂缝原因分析及防治措施1、表现特征半刚性基层产生收缩裂缝，主要表现为温缩、干缩和水泥硬化收缩三种裂缝形式，导致沥青路面产生反射裂缝或对应裂缝。
2、原因分析(1)水泥剂量偏大或水泥稳定性差。
(2)原材料塑性指数高，石料含泥量超过规范规定，细集料、石粉塑性指数超标。
(3)混合料拌合计量不准，含水量偏大，成型后因水分散失出现干缩裂缝。
(4)基层强度形成之前，未按要求进行养生。
(5)养护结束后未及时铺筑封层，水泥稳定碎石强度未达到龄期即开放交通。
(6)高温季节施工因结构内部水分急剧散失，强度升高，导致基层内部产生干缩应力，产生体积收缩应变，从而出现横向收缩裂缝。
(7)压实度不够,基层孔隙率大。
3、防治措施(1)混合料的级配设计宜采用骨架密实结构，在满足设计强度的条件下尽量降低水泥用量。
(2)选择合适的原材料并确保料源稳定，水泥初凝时间、细度、比表面积、凝结时间、安定性、抗压强度等指标必须满足规范要求；碎石材料加工生产的同时必须配备振动预筛和除尘装置，以减少集料的含泥量。
(3)严格控制拌和和碾压时的含水量，保证计量的准确，在碾压时混合料含水量宜较试验得出的最佳含水量大0.5%~1%。
(4)压实成形后应及时用透水土工布覆盖，保证在7d内及时洒水保湿养生，严禁在终凝前失水影响强度形成，纵横向施工接缝严格按规范要求进行处理。
(5)严禁车辆在基层强度未达到龄期前通行；在水泥稳定基层养生结束后应及时喷洒透层沥青或做下封层，有条件时应立即铺筑沥青面层。
(6) 地表温度低于2～3℃时不宜施工，严防霜冻。
夏天高温施工时，在摊铺前对下层洒水湿润，摊铺压实施工应连续紧凑。
(8)压实要及时,压实度应满足要求。
半刚性基层沥青路面开裂原因及防治措施时代发展推动了物流业发展，人们生活水平的提高，也使私家车保有量增长，人们对交通的关注度越来越高，这也就给公路建设提出了更高的质量目标。
随着我国高等级公路不断增加，各种路面问题严重影响了人们交通出行，阻碍了区域经济健康发展。
要想保证公路质量，则需要在施工流程中做好技术控制，确保公路整体通行效果。
在公路建设过程中，多数公路路面均是采用了半刚性基层沥青路面技术，这种施工技术，能够有效保障公路行车安全、全面延长公路使用寿命。
只有全面做好对半刚性基层沥青路面质量控制与管理，才能有效避免出现公路路面病害，确保通行安全。
文章主要通过对半刚性基层沥青路面施工中影响路面质量的问题进行分析，全面提出治理半刚性基层沥青路面开裂的措施与方法，以此提升公路使用效果。
标签：半刚性基层沥青路面；开裂原因；防治措施经济发展建设，推动了物流行业迅猛发展，同时私家车拥有量的成倍增加，给现在交通带来巨大压力，交通运输安全性得不到保障。
为了全面满足日益增长的交通需求，则需要不断提高公路施工质量，建成高等级标准公路，提升公路容载客量，公路施工质量对使用质量有着重要的影响，只有不断强化管理，提高路面承载能力，才能确保公路交通安全稳定，公路路面施工中主要采用强度、刚度及稳定性良好的半刚性沥青路面，这是当前使用较多的一种施工技术方法，在施工过程中，需要有效管理与控制，全面保证材料对湿度、温度抗性的需要，才能保证公路路面不出现开裂，损坏等问题，全面提升路面安全能力，实现优质交通环境。
1 半刚性基层沥青路面开裂原因分析当前，半刚性基层沥青路面施工是最为常见的一种施工技术，在公路建设中广泛得到应用，但是，这种施工技术也存在一些问题，比如说裂缝现象，就对交通安全产生影响，路面出现裂缝的成因多种多样，形态各异，不同的因素诱导下，出现的裂缝也不一致，一般来讲，公路裂缝有结构性裂缝、疲劳裂缝、收缩裂缝及反射裂缝四种情况。
半刚性基层裂缝成因分析及防治措施半刚性基层作为沥青路面结构的主要承重层，在目前高速公路及高等级路面中普遍应用。
而半刚性基层的裂缝成为沥青路面早期破坏的主要原因，因此分析半刚性基层开裂原因及寻求有效防治措施十分必要。
标签：半刚性基层收缩裂缝成因分析防治措施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 实例分析某路面工程，水稳碎石基层设计厚度20cm，设计强度3.0MPa（7d无侧限抗压强度），水泥计量4.0%，摊铺机摊铺，重型振动压路机+大吨位胶轮压路机组合碾压。
当天施工温度为16～20℃，采用薄膜养生；一周后施工透层和改性乳化沥青稀浆封层，封层厚5mm，做渗水试验，满足规范要求；二周后温度下降10℃，低温天气持续一个星期。
裂缝调查：1道/30米（封层施工前），1道/20米（封层施工两周后），所有裂缝均为横向裂缝。
相关参数如下表：■上述实例表明：水稳碎石基层在施工后一周内已出现了收缩裂缝，主要表现形式是基层顶面出现规则的横向裂缝；封层施工后，随着气温骤降，裂缝数量增多，并继续发展，已反射到封层上。
2 半刚性基层裂缝成因机理分析半刚性基层形成裂缝的直接原因是：材料收缩产生收缩应力，当收缩应力大于材料的抗拉强度时出现裂缝。
半刚性基层沥青路面反射裂缝的成因与防治措施摘要：半刚性基层沥青路面在我国公路建设中得到了广泛的运用，但半性基层在运营期间易产生干缩裂缝和低温收缩裂缝，在交通荷载和温度荷载的重复作用下，半刚性基层的这种收缩裂缝很容易扩展到沥青面层而形成反射裂缝。
反射裂缝大大的缩短了路面的使用寿命。
关键词：沥青路面半刚性基层反射裂缝1、前言近年来，随着交通运输业的快速发展，公路等级越来越高，半刚性路面在高等级公路中的应用也日益广泛[1]，随之而来的是裂缝问题。
调查表明，裂缝中有50%以上为半刚性基层先开裂而导致沥青面层开裂的反射裂缝。
道路反射裂缝是沥青路面普遍存在的一种病害现象。
基层反射裂缝是指半刚基层先于沥青面层开裂，在荷载应力与温度应力的共同作用下，在基层开裂处的面层底部产生应力集中而导致面层底部在上方大体对应的位置开裂，然后逐渐向上或向下扩展而使裂缝贯穿。
反射裂缝的产生，往往是沥青路面损坏加剧的开始，导致雨水沿裂缝下渗软化半刚性基层造成基层刚度不足而形成唧浆、沉陷等病害。
2、沥青路面半刚性基层特点半刚性基层指无机结合料稳定类基层，其结合料一般采用水泥、石灰、工业废渣等材料，具有承载力大、刚度大、压缩模量高、板体性能强、弯沉小等优点，但这种材料温缩、干缩变形大，易开裂，属于脆性材料。
由于半刚性基层材料温缩和干缩特性和本身的脆性，所以不可避免地会产生反射裂缝。
首先，当车轮从裂缝的一侧经过到达裂缝的另一侧时，路面所受应力产生突变，并在路面裂缝处产生较大的应力集中，同时在温度应力的反复作用下，导致面层疲劳而产生反射裂缝；再者，由于界面上水的存在改变了层间接触条件，路基路面结构间不再连续，成为半连续甚至光滑接触模式，沥青层底在荷载作用下将出现超过极限拉应力状态，导致沥青面层开裂，承载力降低，产生车辙等病害。
半刚性基层路面的破坏一般从半刚性基层的缩裂开始，然后破坏由基层向面层及向路基延伸，最终发展为整个路面结构的破坏，因此这种路面破坏模式属于路面的结构性破坏，一旦损坏很难进行维修。
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。
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。
3.5 气候温度
高温季节施工容易造成强度升高过快，结构内部水分急剧散失，温缩裂缝表现严重。
4、裂缝的防治对策
4.1 混合料级配设计
混合料的级配设计采用骨架密实型，试件采用振动试验方法成型，并以振动成型试件的最大干密度作为标准密度。
在借鉴其他成功经验和《公路沥青路面设计规范》（jtg d-2006）的基础上，提出混合料级配和技术性能要求。
见表1和表2。
（1）合成级配以4.75mm、19.5mm为关键控制筛孔，级配范围变窄。
同时为减少混合料离析，增加了9.5-19.5mm的颗粒含量。
（2）提高4.75mm筛孔的通过率，按照沥青砼路面设计规范提供级配的上限控制。
（3）为增强基层抗裂和抗冲刷能力，减少0.075mm筛孔的通过率，采取措施控制石料0.075mm筛孔通过率不超过3%。
4.2 混合料配合比设计
按照规范要求以无侧限抗压强度试验方法进行混合料配合比设计。
设计过程中应特别注意控制以下三点。
（1）在满足设计强度的条件下限制水泥用量；在合成级配满足要求的同时限制细集料、粉料用量；根据施工时的气候条件限制混合料的含水量。
（2）在规定的水泥剂量范围内，如强度达不到设计要求，应采取调整级配或更换料源等综合措施，不得单纯采用提高水泥剂量的方法。
（3）生产配合比调试时，应考虑根据施工时的气候条件和每天早中晚的气温差别，通过试验确定混合料的拌和用水量。
4.3 原材料控制
（1）材料基本要求
水泥采用p.c 32.5级水泥，初凝时间宜大于4h，细度、凝结时间、安定性、抗压强度等指标必须满足规范要求。
采用反击式破碎机轧制的碎石，进场后按照标准化工地要求将集料分别堆放。
集料级配、压碎值、针片状指标应满足要求。
（2）材料洁净度控制
材料加工生产的同时必须配备振动预筛和除尘装置，以减少集料的含泥量。
各档材料的0.075mm以下的颗粒含量应在规范允许范围内，特别是0-2.36mm细集料中0.075mm以下的颗粒含量，经验表明宜控制在10-15%之内，否则合成级配很难满足要求。
4.4 含水量控制
现有的稳定土拌和机向拌锅内加水的做法是人工旋转水箱阀门，由水泵泵送至拌和锅，阀门开启的大小靠经验控制。
结果导致混合料含水量忽高忽低不稳定。
在水箱处安装流量计，按流量大小控制，就能将混合料含水量控制在高出最佳含水量的1-2％。
另外原材料含水量控制也非常关键，要采取必要的覆盖措施，特别是细集料，加强每天开机前的原材料含水量检测。
4.5 养生
基层碾压成型后，建议覆盖潮湿的再生棉洒水养生。
24h后采用小型洒水车适时洒水，以层面始终保持湿润为原则，不宜洒大水养生。
养生期满后仍要适时洒水，保持表面湿润，并及早进行下道工
序，减少基层暴露时间及水分散失。
近几年也有很多工程在碾压成型表面稍干后洒布透层沥青，利用透层沥青养生的做法，实施效果也不错。
4.6 施工工艺控制
采用流水作业法，各工序紧密衔接，特别是缩短从拌和到完成碾压的时间。
综合考虑施工机械、运输车辆的效率、数量和机械手熟练程度，合理确定每一作业段施工长度，尽量减少接缝。
4.7 采取预防措施
在基层强度形成后，沥青面层铺筑前，在基层表面每500m切割一条横向切缝，并用液体沥青填充饱满，随后在切缝上加铺一层玻纤格栅，对克服温缩裂缝可以起到有效作用。
5、结语
通过对路面裂缝的成因分析和研究，在施工中只要采用骨架密实型结构设计，严格将混合料中0.075mm以下的细集料控制在3%以内，限制水泥用量，严格控制混合料的含水量，加强施工工艺控制，采取必要的预防措施，半刚性基层出现裂缝的机率将会大大降低。
参考文献：
[1] jtg d50-2006. 公路沥青路面设计规范[s].
[2] jtg d40-2004. 公路沥青路面施工技术规范[s].
[3] 陈建荣等. 半刚性基层振动成型法设计与施工技术[j]. 公路2009（2）.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以pdf格式阅
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