半刚性材料优缺点及改进措施

浅议半刚性路面的优缺点
道桥1201班 U201215553 唐建一
摘要
半刚性基层具有承载能力强，耐久性好，稳定性高等优点，同时也存在排水能力差，容易使路面产生剥落，松散，坑槽，泛油，车辙等病害。

概述
半刚性基层是用水泥,石灰等无机结合料处治的土或碎砾石及含有水硬性结合料的工业废渣修筑的基层,在前期具有柔性路面的力学性质,后期的强度和刚度均有较大幅度的增长,但是最终的强度和刚度仍远小于水泥混凝,由于这种材料的刚性处于柔件路面与刚性路面之间,因此把这种基层和铺筑在它上面的沥青面层统称为半刚性路面，这种基层称为半刚性基层.
半刚性基层类型
半刚性基层按材料可划分为三种类型即水泥稳定类基层,石灰稳定类基层及综合稳定类基层水泥稳定类基层
水泥稳定类基层主要指在粉碎的土中加入一定数量的水泥和水并按照一定的施工工艺施工形成的具有一定抗压强度的结构层
石灰稳定类基层
石灰稳定类基层主要指在粉碎的土中加入一定数量的石灰和水并按照一定的施工工艺施工形成的具有一定抗压强度的结构层
综合稳定类基层
综合稳定类基层主要指采用水泥石灰工业废渣等无机结合料中的两种或更多种结合料与土,水按照一定比例规范施工并具有一定抗压强度的结构
半刚性基层路面的特点
优点
(1)具有较高的强度和承载能力,后期强度高且具有随龄期不断增长的特性
(2)刚度大, 半刚性基层抗压回弹模量值可高达1800MPa致使沥青面层弯拉应力相应减小,从而提高沥青面层抵抗行车疲劳破坏的能力.
(3)稳定性好, 半刚性基层材料具有较高的水稳性和冰冻稳定性,因此在水以及多次冻融下不影响半刚性材料基层的承载能力.
缺点
近年来,随着我国高等级公路的迅猛发展,半刚性基层的强度刚度愈来愈大,但路面损坏的速度也愈来愈快,其主要表现如下：
抗缩裂性能差
半刚性基层是以水泥,石灰,粉煤灰等为结合料将松散砂石胶结为整体,铺筑而成的基层,虽然板体性强,具有很高的承载能力,但其性脆,抗缩裂性能差
排水性能差
在半刚性基层材料中,胶结材料通常都是细粉状的,碾压成型后具有很好的整体性, 其内部非常致密, 无法形成嵌挤型结构,因此,基本上不透水或渗水性很差, 当外界环境水通过各种途径进入路面并达到基层后,水不能从半刚性基层中迅速排走,而只能沿着沥青层和基层的界面扩散积聚, 这种界面水分的存在不仅改变了,界面连续的边界条件,使路面的受力状态极为不利,而且水对半刚性基层的长期浸泡,会很快破坏半刚性基层的整体结构,使基层底
基层及路基的稳定性也随之恶化,在干湿交替水分冻融循环及重复荷载的作用下,半刚性基层材料的强度模量和整体承载能力将会显著下降.
自愈能力差
半刚性材料是一种脆硬性的材料,特别是在重载交通条件下,半刚性路面对重轴载的作用非常敏感, 若将重载车换算成标准轴载车,对于柔性基层通常是按4次方换算, 而对半刚性基层则是8-12次方的关系,轴载愈重,对半刚性基层的危害也愈大,而且一旦破坏后,其自身没有愈合能力,也无法通过沥青表面维修得到补救,只能挖掉重新修建,因此,路面的维修养护成本很大.
改进措施
（1）力学分析表明,为使路面结构具有良好的力学性能,合理的半刚性材料厚度显得尤为重要。

在半刚性基层上方铺筑沥青碎石层或级配碎石层可很大程度上改善路面的力学性能,考虑施工厚度要求,半刚性底基层厚度为ZOCm较为适宜。

重载敏感性分析表明,沥一青稳定碎石基层沥青路面的重载适应性较强,适合于现阶段我国高等级公路上重载较多的情况。

（2）由于裂缝的存在,原有结构的力学性能发生改变,并且导致结构层内的应力重新分布。

路面开裂且模量未衰减时,为避免进一步的破坏,当荷载不超过15OKN时,基层厚度宜在3Ocm以上;当荷载为150一ZOOKN时,基层厚度宜在35cm以上。

路面开裂并导致模量衰减时,即使基层开裂严重,较厚的基层仍可以使路面结构保持良好的承载能力,减小基层裂缝向上反射的可能性。

（3）对于多雨环境下的半刚性基层沥青路面,设置水泥稳定碎石排水基层有利于使沥青下面层和排水基层成为连续体系,延缓沥青路面出现水损坏,延长沥青路面的使用寿命。

结束语
半刚性面层材料作为一种新型的复合材料, 国内外对它的研究应用尚处于起步阶段,研究成果也相对较少,但从目前的研究成果可以看出它具有满足理想半刚性面层技术要求的可能性和成为理想半刚性面层的前景,与半刚性基层较为匹配,符合刚性路面柔性化,柔性路面刚性化的发展趋势,可以从整体上形成真正意义的半刚性路面,是新型路面结构的发展方向, 因此,半刚性面层材料研究工作的开展对开发使用性能介于传统的柔性面层和刚性面层之间的半刚性面层,为最终实现由半刚性基层与半刚性面层组合成的真正意义上的半刚性路面具有重大的理论意义和实用价值.
参考文献
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