半刚性基层裂缝成因分析与防治对策

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）.

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