浅谈常用公路基层材料及半刚性基层材的应用

浅谈常用公路基层材料及半刚性基层材的应用

作者：陈冬良

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第36期

【摘要】随着我国经济的高速发展，对交通工程的质量提出更高的要求，半刚性基层材料的研究使用也进入了它的春天。目前我国高速公路沥青路面绝大部分采用半刚性基层，但是半刚性材料有其明显的特点。本文分析了常用的公路基层材料，并对常用的半刚性材料分析和研究，对公路建设中使用材料进行了详细分析，同时对半刚性材料的抗压强度进行了分析及煤油的沥青参配进行了研究。对公路建设材料的选择进行讨论和探索，为公路材料的选择提供了一定的依据。

【关键词】公路基层材料；半刚性；分析

公路建筑因为长期在露天的恶劣环境下工作，并且还要长期的经过车辆的压碾，这都对公路材料提出了更高的要求，公路铺设材料的好坏直接关系到公路的寿命，车辆的行车安全。其耐久性、耐久度等技术要求，都是现代公路建筑设计师首先关心注意的指标。

半刚性材料基层通常具有板体性强、材料强度高等优点，所以国内外的许多高级公路的公路基层材料都无一例外的选择了半刚性材料。近年来，随着国内经济的不断发展进步，国内车辆的激增，公路交通运输量的不断加大，国内公路里程的不断增加，所以半刚性材料的研究也越来越受到重视。

一、常用公路基层材料的分类

1 碎石基层

碎石基层一般需要对大块的石头进行粉碎，选取尺寸均匀的碎石作为基本材料，再以石屑、粘土或石灰石作为粘合剂，经压实而成的结构层。碎石层的结构强度，主要靠碎石颗粒间的嵌挤作用以及填充结合料的粘结作用。

2 级配碎石基层

粗、细碎石料和石屑各占一定比例的混合料，当其颗粒组成符合密实级时，称为级配碎石。级配碎石基层强度因为有碎石本身强度及碎石颗粒间的嵌挤力，所以广泛用于各等级公路的基层和底基层。级配碎石有时用作较薄沥青面层与半刚性基层间的中间层，不仅具有减缓半刚性沥青路面反射裂缝的作用，同时也具有较好的抗疲劳能力。

3 水泥类基层

水泥稳定类基层是在粉碎的土中，掺入适量的水泥和水，按照技术要求给定的比例配方，经搅拌，在最佳含水量下压实成型，保证其抗压强度符合规定要求，以此修建的路面基层称为水泥稳定类基层。用水泥和土制成的材料，成为水泥土，当用水泥和砂砾配比成的成为水泥砂。因为水泥是水硬性结合料，所以土和水泥能良好的结合，当其按照一定比例配比以后，就可以有稳定的物理力学性能，能广泛用于各种不同的气候条件与水文地质条件。水泥稳定类基层具有良好的整体性、足够的力学性能、水稳定性和抗冻性。并且拥有特别长的寿命，并且随着时间的增加，车辆的压碾，其强度不断增强。但是其不能拥有良好的耐磨性能，所以一般水泥稳定土可用于路面结构的基层和底基层，但是在高速公路和一级公路上一般把其作为基层材料。

4 石灰类基层

石灰类基层的配制一般是采用粉碎的土，再掺合适量石灰，按照特定的比例，搅拌以后，然后晾干，压实得到的材料。土中掺加石灰石后会产生一系列的物理、化学变化，其能改变土的性质，通常情况下可以发生以下化学反应：离子交换作用、结晶硬化作用等。但是其缺点是石灰稳定土有良好的扳体性，但其水稳性、抗冻性以及早期强度不如水泥稳定土。石灰稳定土的干缩和温缩特性十分明显，且都会导致裂缝。所以一般其严格禁止用于高等级路面的基层，只能用作高级路面的底基层。

二、半刚性基层材料的使用及其细节

半刚性基层指的是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。半刚性基层通常分为三种类型，即上述的水泥类基层、石灰稳定基层和综合稳定基层。半刚性材料因为其造价低、取材方便，所以其在我国的应用及其广泛，通常作为我国的传统基层材料，但是因为我国南北温差大，地域条件、气候复杂，所以在以后的发展中，我们应该积极的研究新型的、适合当地地域的路基材料。

1 半刚性基层的优缺点

1.1半刚性基层具有较高的刚度，具备较强的荷载扩散能力，板体性强，刚度强，且具有一定的抗拉强度、抗疲劳强度、良好的水稳定及收缩裂缝小等特性。近几年被作为高等级公路的基层得到了一定的应用。半刚性基层能有效的承载路面的载荷，具有较高的强度和承载能力，其后期的强度会随着时间的增加而不断的增强。并且半刚性基层具有较高的水稳定能力，使得其在冰冻条件下，也能良好的发挥其作用。

1.2但是其内部的胶结材料通常都是细小的粉末状，使得其碾压后形成的材料具有很好的整体性，内部非常密实，无法形成嵌挤型结构，所以其不透水或渗水性很差，水从各种途径进入路面并到达基层后，不能从基层迅速排走，只能沿沥青面和基层的分界面扩散、积累。半刚性基层沥青路面的内部排水性能差是其致命的弱点。另外半刚性材料不耐磨，不能做面层。路面由于车辆载荷的作用，会产生摩擦，半刚性材料不耐磨，不能适应路面面层的要求。半刚性

基层有很好的整体性，但是在使用过程中，半刚性基层材料的强度、模量会由于干湿和冻融循环以及反复荷载的作用下因疲劳而逐渐衰减。这就会使得其不断的碎化，最终导致路面的损坏。另外半刚性基层沥青路面在损坏以后就难以恢复，难以进行修补，基层一旦破坏，便无法恢复，除了挖掉重建，别无他法，这将对沥青路面的维修养护造成很大的困难。

2 半刚性基层路面在施工过程中需要注意的问题

首先在半刚性基层路面的铺设过程中，需要注意其材料的质量控制，严格把控施工工艺，要严格把控煤油和沥青的掺配比例，因为掺配比例的不同会导致年度和渗透深度的参数发生巨大的变化，掺入煤油可以降低沥青的粘度，有利于沥青的渗透，但是煤油含量过多会影响透层的粘结作用和防水作用。另外会污染施工区域的环境，以及造成施工成本的急剧增加。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及运营期间会产生干缩裂缝和低温收缩裂缝。所以在修建半刚性基层路面的时候要预留缝，并且要在施工中注意湿治养护并及时做封层处理以防止基层初期破坏和干缩裂缝，及由于其早期强度低，摊铺碾压成型后，在一定时间内施工车辆在其上行驶，可导致其表面起毛、松散，甚至破坏，影响正常施工和使用质量。尤其是在低温季节，早期强度更低，限制了该结构的广泛推广应用。因此，提高半刚性基层材料早期强度逐渐引起了人们的重视。

结语：我国的公路建设任重而道远，在公路修建过程中，半刚性基层因为其材料选择容易，优越的整体性，承载能力强，所以得到了大力的发展。但是其容易开裂，与面层的粘接性能差。经过多年的设计，我国的高速公路上绝大多数的基层结构都是半刚性材料，通过合理的采用半刚性材料及其它材料的使用材料的组合从而增强其抗压性强度，从而能满足长寿命路面对基层的功能要求，在合适的地方使用半刚性材料，它明显的可以提高路面基层的使用寿命。从而才能有效的发挥其作用，同时为未来公路材料选材提供示范。

参考文献

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