高等筑路材料课程小论文_智能交通课程小论文

高等筑路材料课程小论文由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“智能交通课程小论文”。

浅谈半刚性基层沥青路面收缩裂缝成因及

防治对策

21110134刁天逸

摘要: 无机结合料稳定材料基层被称为半刚性基层，其性能优良，为我国目前使用最广泛的路面基层类型。但半刚性基层存在一个较大的缺点：因其本身容易产生收缩裂缝，故使路面形成反射裂缝。防治基层产生收缩裂缝对提高沥青路面品质十分重要，本文通过分析半刚性材料收缩裂缝的成因，提出防治对策，为实际工程作参考。

关键字：半刚性基层；收缩裂缝；成因；防治；发展趋势

正文：

随着我国高速公路建设事业的飞速发展，路面设计的结构和形式也呈多样化。半刚性基层由于其有承载能力强、稳定性好、刚度大、路面平整度好、行车舒适、施工工艺容易控制等优点，在高速公路的路面结构中占据极大比例。而半刚性基层材料以水泥稳定级配集料和石灰粉煤灰稳定级配集料为主要类型，这两类半刚性材料的干缩和温缩特性决定了在半刚性基层内部温度梯度和失水梯度存在的情况下，不可避免地产生大的收缩变形，使半刚性基层产生收缩裂缝，并最终导致沥青混凝土面层开裂，从而大大地缩短沥青混凝土路面的使用寿命

裂缝是沥青混凝土路面最普遍，也是最主要的病害类型之一。初期产生的裂缝对沥青路面的使用性能无明显影响，但随着表面雨水和雪水的入侵，裂缝附近的土基含水量的加大甚至饱和，路面强度明显降低，在大量行车荷载反复作用下，使裂缝两侧的沥青面碎裂，影响沥青路面的使用性能，并加速沥青路面的破坏，严重甚至导致路面产生结构性裂缝。如何最大限度地减少沥青路面裂缝，提高道路的使用寿命和使用质量，是目前道路工作者所面临的共性问题。

一、半刚性沥青路面收缩裂缝产生的原因

大量观察表明，沥青面层上的裂缝，是与下卧层水泥碎石、水泥砾石基层上的裂缝密切相关的，是由基层上的裂缝反射到沥青面层上来的。就半刚性基层来

讲，这种收缩裂缝可来自几个方面:

（1）化学收缩。它类似于混凝土的水泥集料在硬化成型期间所发生的体积收缩。一般在浇筑后的头一个月内这种反应比较明显。

（2）材料原因。沥青混合材料过细，其结合料过少(即油石比过低)；炒制过火。沥青混合料中集料级配不佳，石料偏少。沥青材料配合比不正确。沥青原材料低温延性差或沥青混合料粘结力低，造成路面早期裂缝。

（3）干湿收缩。水泥集料在水分蒸发期间所出现的干缩，它与养护条件的好坏大有关系。混凝土的干缩线收缩一般在0.00015～0.0002之间，试验表明，暴露于大气中的水泥稳定土，在浇筑的初期，会产生很大的干缩应力，其值可以高达1.3MPa，随后干缩应力会渐趋降低。所以，这一期间的养护非常重要，使其在保持湿度的条件下，尽快加速强度的增长，以防止裂缝发生。再从水泥级配碎石、水泥级配碎石基层内在的材料结构分析，规范要求混合料7d无侧限抗压强度不小于3MPa。施工单位为达到此要求，实地铺筑的强度又往往超过3MPa，河北段一般在3.2～5.3MPa，水泥用量也超出设计用量4%，每立方米水泥用量约合100～120kg，这应接近于100号的贫混凝土了，具有了混凝土路面收缩裂缝的性质。

（4）温度收缩。由于热胀冷缩，水泥稳定土在低温时就要发生收缩。当温度应力超过材料的极限抗拉强度时，产生裂缝。沥青面层也存在一个温度收缩的问题。但是，由于沥青材料自身所具有的粘结、延展等方面的感温特性，致使沥青混凝土具备了一种柔性、可恢复性的结构特点。仅仅是在冬季低温情况下，才会出现温度收缩。而以上的柔性特点，在一定程度上又可以减弱这种温度收缩程度。此外，由于沥青面层是粘结在基层上面的，它们在层次之间并非是自由滑动的，因而，沥青面层的收缩裂缝往往是通过基层上那些已经开裂的薄弱部位而发展起来的。

（5）半刚性路面内部排水性差，半刚性材料对水破坏敏感。半刚性基层材料致密、透水性差，而且由于降水、水分冻融循环和各种人为因素，沥青面层渗水是不可避免的。水从沥青面层到达半刚性基层后，由于不能从基层迅速及时地排走，只能沿沥青面层和半刚性基层之间的界面滞留、积聚和扩散，在高速行车荷载的作用下产生很大的动水压力，冲刷基层表面，长期作用下去，则造成基层与

面层的连接丧失，基层支持力下降。同时由于部分水可能通过基层裂缝继续向下入渗，软化土基，以及路面各结构层本身受到水的破坏，导致路面的整体承载能力显著降低，产生网裂等路面病害。

（6）荷载原因。由于基层开裂，铺筑在其上的沥青面层在裂缝处产生应力集中。汽车驶经裂缝的过程中时，在车辆荷载作用的过程中，面层受到两次剪切一次弯拉，当行车荷载的反复作用使裂缝处面层底部所受应力超过材料的强度极限后，面层裂缝便随之产生并逐 由于超载车辆引起累计轴次的增大，从而引起设计弯沉值减小。由于超载造成正常设计的路面基层或底基层抗拉强度不足，使其提前在层底产生拉裂，加之车辆的振动冲击作用，可将路面压坏，即一次性破坏作用。车辆在上下坡、刹车时将加速沥青路面层的剪切破坏

二、减少无机结合料收缩裂缝的措施和方法

针对基层材料本身的抗裂措施，实际上就是采取措施减小半刚性材料的收缩性能，增强其抗拉性能。可以通过掺加添加剂或者是加筋材料来限制其收缩，也可以通过改善半刚性基层材料各组成成分的性能来增强基层的抗裂性能。在半刚性基层材料中掺入短纤维可有效地提高稳定土的抗裂性能，苏州科技学院的董苏波等人对玻璃纤维二灰稳定碎石的强度和刚度进行了试验，结果表明，玻璃纤维可提高二灰碎石半刚性基层的强度，降低其刚度，并且可有效改善二灰碎石基层的韧性。长沙交通学院的陈晔在试验的基础上探讨了聚丙烯短纤维增强二灰稳定土的性能，而徐剑则通过在水泥稳定土中掺加格网碎片来增强基层的抗裂性能。在日本，用水泥和特殊沥青乳剂综合稳定使水泥与沥青混合以防水分的蒸发，而沥青乳剂中的水分则供给水泥硬化，使收缩系数随沥青剂量的增加而减小。长安大学的戴经梁和蒋应军等通过大量试验认为，改善半刚性材料的级配，采用骨架密实结构能显著减小半刚性基层的收缩量，增强基层的抗裂性。对于组成半刚性基层的材料来说，诸多的研究都表明，在满足设计强度的基础上限制水泥用量，并且尽量选用低标号、水化熟小、干缩性小的水泥，适当加入缓凝减水剂、缓凝阻裂剂、减缩剂等外加剂,为提高后期强度，减少收缩裂缝可用粉煤灰代替部分水泥剂量等。在我国高等级公路基层稳定材料中，二灰稳定粒料要比水泥稳定粒料抗收缩开裂能力强，而且，能大量利用工业废料（粉煤灰），经济性好，因而应用非常广泛。但是，由于二灰稳定粒料早期强度低，施工进度受到限制，且表

在基层施工中所

采取的一个重要的防止裂缝产生的措施就是对基层采取“预裂”措施，在沥青面层铺筑之前，人为地制造规则的裂缝或不规则的裂纹网。德国1986年新规范规定，当沥青罩面层的厚度小于或等于14cm时，不管基层厚度多大，只要基层抗压强度超过12MPa，基层必须预先切纵缝和横缝。前苏联有关规范指出，为了减少裂缝的破坏作用，避免薄沥青面层下水泥稳定土基层产生不规则的裂缝反射到沥青面层上，建议基层每隔8-12m做一假缝，缝深6-8cm，缝宽10-12mm，锯缝后立即用沥青马蹄脂填缝，并对沥青面层产生的规则且较整齐反射裂缝也采用沥青马蹄脂填缝。目前，在我国该工艺已得到广泛应用，许多实际应用的工程实例都表明此项工艺对防治半刚性基层的收缩裂缝确有成效。许多研究者针对不同半刚性材料基层设置预锯缝的计算以及具体工艺过程都进行了一定的研究探讨。国外很多学者认为微细裂缝的传荷能力好，会大大减轻甚至完全消除宽缝的出现，如捷克斯洛伐克在水泥稳定材料硬结过程中，用反复碾压的方法人为地创造微细裂缝网，科威特在新铺的水泥土基层上用重型钢轮压路机碾压，故意使水泥土基层预先开裂。基层的施工质量是决定基层是否开裂的关键，要保证基层有足够的压实度，严格控制基层的含水量，并且为降低温差适当安排基层施工的季节和时间。

根据国内外研究成果，本着经济实用的原则，从结构设计和施工工的角度，可以归纳总结为以下几个措施：

（1）在进行半刚性路面设计时，首先应该选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小的和抗拉强度高的材料做基层。

（2）在采用水泥或石灰粉煤灰稳定粒料(土)做沥青路面的基层时，应尽量采用不含塑性细土的级配粒料。

（3）保证粗集料含量。

（4）在温差较大季节施工的半刚性基层会出现温度收缩裂缝，为保证收缩裂缝不呈现最大值，应尽可能考虑在温差较小的条件下施工半刚性基层。

（5）计量准确。无机结合料的用量越大，半刚性基层的收缩性越大。所以，基层施工中必须严格按试验确定的结合料剂量进行控制，计量一定准确。

（6）拌和均匀。

（7）施工中要严格控制压实含水量，不允许洒水车在工作面上停车或调头，防止洒水不匀。

（8）采用乳化沥青封层保湿养生。

（9）作好半刚性基层的初期养护。

（10）设预留缝。在半刚性基层中每隔一段距离设一道收缩缝(基层成型后，用混凝土切缝机切割即可)，能起到较好的止裂作用，缝的间距将随所用半刚性材料类型、沥青质量和当地气温条件而变，具体需要通过试验路确定。

三、半刚性基层沥青路面的发展展望

半刚性基层沥青路面构组合优化设计针对半刚性基层沥青路面的破坏特点，结合我国现阶段道路重载交通的状况，提出路面结构优化设计思路。优化设计的途径及主要解决的问题为：（1）设计过程考虑实际交通量及车辆超载，使路面结构承载力满足大交通量和重载交通的要求；（2）参考长寿命沥青路面设计理念，按功能合理设置路面结构，解决路面的反射裂缝和车辙问题；（3）解决路面防水及结构内部的排水问题，尽量减少水进入路面结构内同时也使进入路面结构内的水能迅速排走，避免水侵蚀半刚性基层及下渗至路基破坏土基的稳定性；（4）加强结构层之间的连接处理，保证各层完全连续。基于以上设计思路，参考近年来国内外研究成果和实践经验，同时出于经济考虑，对我国常用的半刚性基层沥青路面结构进行改良。对于重载交通道路，建议采用排水沥青处治基层（或抗疲劳层）与半刚性材料层相结合的组合式基层结构形式。具体结构组合为，沥青面层+大粒径沥青碎石排水基层+沥青抗疲劳层+半刚性基层及底基层，或沥青层+大粒径沥青碎石排水基层+下封层+半刚性基层及底基层。

在结构中设置疲劳层是根据路面结构的受力特点而提出的。在沥青路面结构中沥青层底受到的拉应变是造成沥青路面疲劳破坏的重要原因，因此在路面结构的最大拉应变发生区域设置抗疲劳的沥青混合料，能延长路面的使用寿命。特别是沥青层下面有半刚性下卧层的结构，由于半刚性材料的收缩开裂是不可避免的，因此疲劳层还起到阻止半刚性基层反射裂缝向沥青层传播的作用。

设置LSM层或抗疲劳层的结构组合设计思路与近年国际工程界提出的长寿命沥青路面设计理念是一致的。长寿命沥青路面结构的技术核心是按功能合理设

置路面结构层，要求路面结构的面层具有抗车辙、抗磨耗、不透水的能力，中间层具有良好的抗车辙和耐久性，基层具有抗疲劳和耐久能力。

结语：半刚性基层沥青路面承载能力，抗车辙能力强，但存在较多的反射裂缝等早期病害。半刚性基层沥青路面经过几十年的发展，未来重点在于解决其早期病害的问题，并且优化其结构形式。在重载交通条件下其设计思想是采用强度较高的半刚性基层来提高承载能力和抗疲劳性能。

参考文献：

孔健，减少无机结合料稳定材料基层沥青路面收缩裂缝的方法和措施，南昌市城市规划设计研究总院，2011

沙庆林，国外半刚性基层沥青路面的现状，北京：人民交通出版社，2010 赵琳 浅谈半刚性基层沥青路面产生反射裂缝的原因与防治 河南科技，2005 高等级公路半刚性基层沥青路面开裂的机理分析及防治，程英伟，汤捷，武汉理工大学交通学院，2004

章学祥，柳新根，半刚性基层收缩裂缝的成因与防治，人民长江，2008 王长虎，半刚性基层收缩裂缝的成因与防止措施，北方交通，2006