基于半刚性基层的沥青路面反射裂缝分析与防治

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1、基于半刚性基层的沥青路面反射裂缝分析与防治摘要：通过对半刚性基层沥青路面材料性能、反射裂缝形成机理分析，介绍了该路面结构的3种开裂模式，指出防治反射裂缝应从选择合适的材料和设计合理的结构组合着手，采取有效的技术措施。关键词：沥青路面；无机结合料；反射裂缝；防治措施；要保证汽车的优良性能得到充分发挥，确保汽车在全天候条件下安全、迅速、舒适地运行，必须合理地进行公路平、纵、横组合设计，并充分重视提高路面的承载能力。从路面结构角度来看，传统的单一粒料基层已不能适应重载交通需要，采用以水泥、石灰、粉煤灰为稳定剂的基层路面结构日益增多。基层刚度的提高，使沥青路面结构发生了重

2、大变革，而刚性路面也有向塑性化发展的趋势，刚柔分离的局面正在被打破，刚柔结合的路面结构已成为路面结构发展的方向。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、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。在路面交通荷载重复作用下，半刚性基层的干缩裂缝和收缩裂缝会扩展到沥青路面面层形成反射裂缝而具有弱点。路面裂缝不仅影响路面美观、减低平整度，而且会削弱路面的整体平整度。特别是路面开裂后水份通过裂缝渗到路面基层、低基层甚至土层，削弱基层、土层的强度

3、，从而加剧路面的破坏，缩短路面的使用寿命。因此，探讨反射裂缝的形成机理，并给与足够重视，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，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，使其在技术上更合理、经济上更有效，以适应我国公路事业迅速发展的需要。1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

4、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。1.1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。1.2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，

5、而相对温度又与湿度成反比。因此，半刚性基层的温度收缩与干燥收缩一般同时发生，而且往往产生相反效应。处于平衡含水量状态的半刚性基层材料，随着内部温度的进一步降低，含水量会有所上升。所以其胀缩率是温度与湿度相互作用的综合效应。半刚性基层一般在高温季节中建成，成型初期内部含水量大，且未被沥青面层封闭。此时基层内部的水分必然要蒸发，从而发生由表及里的干燥收缩。同时，环境温度也存在昼夜温差，所以，修建初期的半刚性基层同时受到干燥收缩和由昼夜温差引起的温度胀缩疲劳作用的综合效应，这个阶段是以干燥收缩为主，温度收缩为辅的综合过程。经过一定龄期的养生，半刚性基层铺筑沥青面层后，由

6、于基层内相对湿度增大，使材料的含水量有所回升且趋于平衡，这个时期半刚性基层的收缩主要是温度收缩。对于含土较多的材料以干缩为主，对于含集料较多的材料以温缩为主。1.3疲劳特性半刚性基层材料模量随龄期的增长而不断增长，这种基层早期具有柔性路面的力学特性，当环境适应时，其强度和刚度都会随时间的增长而增强，但其最终抗弯拉强度和弹性模量还是远小于刚性基层。半刚性基层的强度不仅与材料品种有关，而且与试验及养生条件有关。对水泥稳定材料强度主要受级配组成、粉粒含量、粘粒含量、水泥剂量影响；石灰粉煤灰稳定材料主要受土的类别、塑性指数、粒料及配合比影响。半刚性基层结构与柔性路面相比，

7、具有强度高、稳定性好、刚度大、整体性好等优点。其不足之处是脆性大、抗变形能力差。当我们在半刚性基层上铺筑较薄的沥青面层时，由于沥青对温度的敏感性，以及在疲劳荷载作用下，半刚性基层裂缝便反应到面层上形成反射裂缝。2半刚性基层裂缝机理半刚性基层材料的裂缝主要产生于其温度收缩、干燥收缩和疲劳荷载作用。2.1温度收缩机理温度收缩机理半刚性基层的无机结合料稳定料是由固相（组成其空间骨架的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）和气相（存在空隙中的气体）组成。无机结合料温度材料的外观胀缩性是三相在降温过程中相互作用，使无机结合料稳定材料产生体积

8、收缩即温度