半刚性基层沥青混凝土路面早期横向裂缝成因浅谈

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1、半刚性基层沥青混凝土路面早期横向裂缝成因浅谈摘要：公路建设中采用的半刚性基层沥青路面的早期横向裂缝问题广泛存在。在国、省道建设中广泛采用了水泥碎石、水泥粉煤灰碎石等半刚性基层，取得了良好的社会效益和经济效益，而且施工技术日趋完善。但是，随之而来的早期横向裂缝问题逐渐严重起来，笔者从不同角度对裂缝形成的因素进行了分析。关键词：半刚性基层；横向裂缝；成因；分析1、概述1.1相关概念众所周知，采用无机结合料稳定土铺筑的能结成板体并具有一定抗弯强度的基层称为半刚性基层。横向裂缝是指垂直于路线方向的裂缝，

2、而早期横向裂缝，是指在工程竣工前和竣工一年以内，主要由非荷载原因造成的横向裂缝。1.2早期横向裂缝成因归纳6对于早期横向裂缝产生的原因，各方面已进行了一定程度的研究，归纳起来主要归因于施工和养护过程中没有严格按照规范要求实施，例如没有严格按照配合比施工，养护中没有及时的保水养生等问题。制定的防治措施也主要是集中在对施工质量的控制上。但是一些施工管理严格，养护到位的工程也出现了一定数量的早期横向裂缝，这说明早期横向裂缝的产生不能仅仅从施工方面寻找原因。2早期横向裂缝的理论分析2.1沥青面层温度收缩

3、裂缝沥青面层温度收缩裂缝从上向下开展，沥青混合料铺设在基层上面且与基层粘附在一起。当面层的温度随外界气温降低时，路面材料就会相应地产生收缩变形和收缩应力。如果由此产生的内部拉应力超过沥青混凝土本身的极限抗拉强度时，沥青混凝土就被拉裂。特别是沥青路面一般在一年中最热的季节施工，在冬季来临以后，其全年温差达到50℃以上。这种拉裂主要是由于作为胶结材料的沥青的低温性能不好，延度较低，导致沥青混合料的低温抗裂性能较差，从而引起的开裂。对于一定厚度的路面在低温作用下一般其表面温度比底面温度低，而形成温度梯

4、度差因此，在某一气温条件下，路面上部与下部会产生较大的差动收缩应力，当上部拉应力达到或者超过沥青混凝土的极限抗拉应力时，即产生裂缝，然后逐渐向下扩展。2.2基层干、温缩反射裂缝6基层反射裂缝是由半刚性基层的干缩和温缩而产生，并在荷载作用下逐渐反射到面层的裂缝。其中以干缩应变产生的裂缝为主。干缩的基本原理是由丁水的蒸发和混合料内部发生水化作用导致水分减少而发生的毛细管作用、吸附作用、分子间作用、材料矿物晶体或凝胶体间水的作用、碳化收缩作用等引起的体积收缩。由于基层处于沥青结构层下面，受到沥青面层的

5、阻隔，存在一定的温度梯度，故外界降温对其产生的影响要比沥青面层小许多。2.3路基变形反射裂缝路基变形是产生早期横向裂缝的重要因素。路基和路面是一个共同承担交通荷载的结构总体，路而所能承受的变形能力是有限的。刚成型的路基是不稳定的，特别是在高填方、挖方排水不良地段、软上地段、边坡稳定性较差的路段等较容易出现。半刚性基层材料强度高、刚度大，土基表而的不均匀沉降和不均匀永久变形累积可使半刚性基层板体下处于脱空状态，受力条件是极为不利的。随着变形增大到基层底拉应力大于其极限抗拉应力时，裂缝不可避免，并逐

6、渐向上发展反映至沥青面层。3早期横向裂缝的实践成因3.1水泥含量过高6水泥含量的不断提高，是导致水泥稳定半刚性基层早期横向裂缝的重要因素。半刚性基层作为柔性路面的主要受力层，承受着主要的荷载作用。随着我国最近几年交通量和交通荷载的不断增大，超载车辆的增多，从设计单位到业主在进行路面结构的设计和审查中倾向于提高基层的设计强度，采用设计规范中推荐的上限值，以此来延长公路的适用寿命，但这本身就使得水泥在混合料中的含量不断提高，并直接导致半刚性基层的干缩系数增大。施工单位有时为了保证基层一次性通过强度验

7、收，避免返工，甚至自行增加水泥的含量，造成混合料中的水泥含量严重超出级配的合理范围和设计要求，基层收缩性增大，从而导致了早期横向裂缝的产生。在对一些路段调查中发现，在竣工仅半年的路面上出现了有规律的沥青面层横向裂缝，每20m左右就有一道横贯路面的裂缝。通过对某路段施工人员的询问，施工时的水泥含量甚至已经达到了6%-6.5%。3.2路基含水量的变化6路基含水量的变化，是另一个导致水泥稳定半刚性基层早期横向裂缝的重要原因。由于半刚性基层的强度高刚性大，对于路基变形造成的承载力变化反应就比较明显。对于

8、一些土膨胀性比较大的地区和地下水位较高，土壤含水量较高的地区，路基的设计高度对路面横向裂缝的产生有重要的影响。按照以往的设计观点，对于路基低洼的地区或者尽量抬高设计标高，降低地下水对路基的影响，一般路床要高出原地面1m以上，或者在路基底层铺筑一层40-50cm的块（片）石垫层，作为路基的持力层并避免水分对路基填土的影响。对于第一种情况，由于路基的填土过高，碾压时处在最佳含水量附近的路基土随时间的推移，水分不断减少，含水量不断降低形成路基横向裂缝并反射到沥青面层。第二种情况下，在对原地面进行清表、