半刚性基层裂缝成因分析及防治方法

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1、DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2013．02．062半刚性基层裂缝成因分析及防治方法颜昌万1，谭渊1，熊巍2，雷宗建2(1．宜昌市城市投资建设有限公司，湖北宜昌443000；2．湖北省高速公路实业开发有限公司，湖北武汉430051)摘要：分析了半刚性基层材料常见裂缝类型及产生机理，从材料、设计、施工和养护等方面，提出了半刚性基层裂缝的防治措施。关键词：半刚性基层；裂缝；成因分析；防治措施中图分类号：TU755．7文献标志码：B文章编号：1672—4011(2013)02—0131—030

2、前言半刚性基层由于具有强度高、刚度大、成本低、板块性能好等优势，被广泛应用于我国各级公路的基层结构⋯。但是，由于半刚性基层材料具有干缩和温缩特性，在施工后容易产生早期开裂，并在车辆荷载和环境因素综合作用下，裂缝逐渐扩大甚至反射至沥青面层，引起道路自下而上的结构性裂缝，破坏了路面的整体性和连续性。这些裂缝如果不及时处理，雨雪之后水分容易进入路面结构内部，使路面结构强度急剧下降，甚至引发唧浆、沉陷等路面结构性损坏，不仅对行车安全带来威胁，也极大地缩短了道路的服务寿命旺。]。因此，本文分析了半刚性基层材料的裂缝影响因素及

3、成因，总结了半刚性基层材料裂缝的防治措施，为半刚性基层的设计、施工和养护提供参考依据。1半刚性基层裂缝类型及成因分析1．1荷载型裂缝荷载型裂缝是指路面在行车荷载的周期性反复作用下，半刚性基层底部产生拉应力超过半刚性材料的极限抗拉强度而引起基层开裂。这种裂缝通常发生在半刚性基层底部，然后逐渐向上扩展，使沥青面层发生破坏。荷载型裂缝的发生一方面是由于半刚性基层材料设计抗拉强度不足，经车辆重载作用而开裂；另一方面与重载车辆较多、车辆超载严重也有很大的关系。另外，在路面使用末期，半刚性基层因车辆反复作用而发生疲劳损伤，抗拉

4、强度降低，在较低的荷载作用下就开裂产生荷载疲劳裂缝。1．2干缩裂缝干缩裂缝是由于半刚性基层材料中水分散失过快或过多，发生毛细管、吸附、分子间力的作用、矿物晶体或凝胶体问层间水的作用以及碳化收缩作用等，导致半刚性材料体积收缩变形过大而产生的裂缝。干缩裂缝可能发生在沥青面层铺筑之前或之后，以横向裂缝的形式最为突出，也有少数纵向裂缝。干缩裂缝产生的原因主要有：①粉料(<0．075mm)含量偏多，特别是2．36mm粒径之下的细料含有大量的山坡作者简介：颜昌万(1972一)，男，本科，高级工程师。主要从事道路施工及管理工作。

5、土和软弱夹层废料时，粉料的含量越多、含泥量越大，塑性指数偏高，强度越低，水泥碎石基层的收缩越大，越易产生裂缝；②半刚性混合料中含水量过大，导致施工后水分更易散失，半刚性基层收缩应变过大而开裂；③施工控制不严格，导致施工过程中压实不充分，混合料中空隙率过大，水分损失过快而材料收缩开裂；④养生不及时或不到位，使得压实后的半刚性材料因水化反应或蒸发散失的水分不能得到及时的补充，水分散失严重而收缩变形过大，基层失水开裂。1．3温缩裂缝半刚性基层单层厚度通常为15—20cm，基层表面温度与底面温度存在一定的差异，温度低的部分

6、会产生收缩应力，当收缩应力一旦大于某一薄弱点的抗拉强度时，该点就会开裂。这种由于基层温度的变化而产生的裂缝，称温缩裂缝。温缩裂缝包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝。低温收缩裂缝是由于冬季气温大幅下降时，基层材料的收缩受到路面结构的约束，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且具有等间距性。温度疲劳裂缝主要发生在日照强烈、日温差大的地区，由于昼夜温差大而在基层中产生较大的温度应力，这种周期性的温度应力使基层产生疲劳开裂

7、。2半刚性基层裂缝防治措施2．1选择合理的半刚性材料半刚性基层材料主要有水、水泥、石灰、粉煤灰、碎石、粉料、土等组成，材料的种类和品质是决定半刚性混合料性能最为直接的因素。因此，必须选择合理的半刚性基层原材料，严格控制材料质量。首先，必须严格控制水泥等无机结合料的品质和质量。实践证明，混合料中强度越高，收缩作用越大，基层越易产生裂缝；而水泥抗折强度越大，混合料抵抗内部温度应力的抗拉强度越大，越不容易产生温缩裂缝。当水泥、石灰等无机结合料的安定性差时，在水化过程中也容易产生结构裂纹。所以应选择安定性好、抗压强度较低、

8、抗折强度较高的水泥作为半刚性基层材料。有研究表明，稳定土类基层材料比稳定粒料类基层材料更容易产生收缩裂缝。另外，粉料的含量过多，塑性指数偏高，强度越低，水泥碎石基层的收缩越大，越易产生裂缝。所以，应避免采用稳定土类材料作为高等级公路的基层，且严格控制粒料类基层石料中的粉料含量。此外，石料的筛分和质量也对半刚性材料的抗裂性有较大影响。由于我国对石料生产的筛分和