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6
半刚性基层沥青路面病害分析
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。 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 度也随之愈来愈快，其原因主要有以下几方面：
1 温度敏感性 2 干湿缩裂性 3 不透水性
7
病害分析——温度敏感性
量的变化从1MPa一6MPa范围内浮动，可以适应不 同条件下的不同要求
5ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
半刚性基层沥青路面早期病害
据调查，我国高速公路沥青路面的主要破坏形式为车 辙、水损坏和和半刚性基层引起的反射裂缝。
主要表现： 1、由于半刚性基层具有较高强度和刚度，存在发生 较大干缩和温缩的可能性，半刚性基层容易开裂，并且半 刚性基层与沥青层接触条件差，存在层间滑移的隐患。 2、半刚性基层的开裂可能引起路面结构内出现应力 集中，在水分的共同作用下，导致层间接触条恶化，经车 辆荷载和温度循环的反复作用，路面结构出现反射裂缝， 从而导致了严重的路面开裂、车辙和水损坏的发生。
9
病害分析——干湿缩裂性
从半刚性基层材料干燥收缩过程来看，初始 时，材料的含水率较大，随着水分的蒸发，干缩 系数逐渐增大，当达到最高值后又会迅速减小。 这一现象表明，材料中结合水的蒸发，特别是吸 附水、层间水的蒸发，对其收缩有着重要的影响。 除外，干缩系数 还与半刚性基层材料的龄期有关， 通过对不同龄期半刚性材料的干缩试验表明，随 着龄期的增长，干缩系数会逐渐减小，初期下降 较快，随后逐渐缓慢，这说明结构强度的形成对 材料的干缩有一定的制约作用。
10
病害分析——不透水性
在半刚性基层材料中胶结材料都是细粉状的， 碾压成型后具有很好的整体性，其内部非常致密， 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到达基层后，水不能从半刚 性基层迅速排走，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 原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。
因此，半刚性基层材料的稳度敏感性是导致高等级公 路早期病害的重要原因。
8
病害分析——干湿缩裂性
半刚性基层是用无机胶结材料将松散砂石胶 结为整体的，其内部分布着无数的孔隙，包括毛 细孔、凝胶孔等。液相的水以不同的结合方式存 在各种孔隙之中，并按一定的顺序依次蒸发。其 中自由水存于粗大孔隙中，毛细水存于毛细孔和 凝胶孔中，表面结合水存于固体表面，层间水存 于晶胞及凝胶物层间，结构水和结晶水存于矿物 晶体结构内部。研究表明，自由水的蒸发通常对 材料的影响不大，而毛细管张力作用，吸附水及 分子间力作用，层间水作用和碳化收缩作用则是 导致半刚性材料干燥收缩的主要原因。
2
半刚性路面在我国应用情况
自20世纪80年代，随着国民经济的迅速发展，我国 高速公路进入了一个以高等级公路为代表的发展阶段。 至2008年底，我国高速公路通车总里程突破6万公里， 居世界第二位。
90％以 上是半 刚性基 层沥青 路面
3
半刚性基层沥青路面
半刚性基层沥青路面成为我国沥青路面结构 的主要型式。该结构是按照重型压实标准，用较 厚的半刚性基层和相对较薄的沥青面层形成“强 基、薄面、稳土基”的结构模式，使路面基层具 有较大的刚度、抗压强度和荷载分布能力。
12
国外研究现状
法国2001年的数据表明，国道网上使用最多的为组合 式基层沥青路面结构，采用这种结构的目的是在充分利用 当地材料的同时，把开裂的可能性降到最低。在南非，一 般在半刚性底基层上设置15cm的级配碎石或粗粒径沥青稳 定基层，以防止半刚性层的裂缝反射和雨水下渗产生半刚 性唧浆。美国的加利福尼州采用厚的沥青层+较薄的半刚 性底基层。
11
国外研究现状
国外在长期的道路使用过程中，形成了较为丰富的沥 青路面结构形式。主要包括：柔性基层沥青路面、组合式 沥青路面、全厚式沥青路面和半刚性基层沥青路面。在高 等级公路中，大多采用前三种结构。而中、轻交通路段使 用半刚性基层沥青路面。在高等级公路中，一些国家和地 区仍然采用半刚性材料作为结构层，将柔性基层与半刚性 底基层组合使用的路面，形成了组合式沥青路面。
半刚性基层路面结构
——早期损坏研究
姓名：凌泽民 学号：3090398 专业：道路与铁道工程
1
半刚性路面定义
用水泥、石灰等无机结合料处治的土或碎石 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 仍远小于水泥混凝土。由于这种材料的刚性处于 柔性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。
目前，我国现行的高等级公路路面基层基本上是水泥 稳定碎(砾)石结构，而且一般都设上、下基层。由于水泥 稳定碎(砾)石基层属半刚性体，它具有热胀冷缩的性质。 通常冬季施工的半刚性基层，由于气温较低，材料的颗粒 处于冷缩状态，它是稳定的，但到了夏季，由于气温的升 高，这些颗粒受热膨胀，结构内产生膨胀应力，当膨胀应 力超过临界值时，半刚性基层横断面便会发生拱起现象。 反之，若是夏季或温度超过年平均气温施工的半刚性基层， 由于结构内部受热充分膨胀，占有了充分的体积，但到了 冬季，由于气温的降低，原来膨胀的颗粒开始收缩，结构 内产生收缩力，当该力超过结构允许拉应力时，便产生横 向收缩裂缝使路面破坏。
半刚性基层沥青路面是由沥青混合料面层和 半刚性基层构成的一种路面结构形式，沥青面层 厚多介于9-23cm之间，半刚性基层、底基层总厚 介于35～80cm。
4
半刚性基层沥青路面优点
强度高: 具有随龄期延长不断增长的特性 整体性好:基层板体性好 稳定性好:有较高的水稳性和冰冻稳定性，不影响半
刚性基层的承载能力 经济性好:可以使用原先不能使用的质量较次的石料 灵活性和适应性好:无侧限抗压强度可以随着水泥剂
半刚性基层沥青路面病害分析
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。 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 度也随之愈来愈快，其原因主要有以下几方面：
1 温度敏感性 2 干湿缩裂性 3 不透水性
7
病害分析——温度敏感性
量的变化从1MPa一6MPa范围内浮动，可以适应不 同条件下的不同要求
5ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
半刚性基层沥青路面早期病害
据调查，我国高速公路沥青路面的主要破坏形式为车 辙、水损坏和和半刚性基层引起的反射裂缝。
主要表现： 1、由于半刚性基层具有较高强度和刚度，存在发生 较大干缩和温缩的可能性，半刚性基层容易开裂，并且半 刚性基层与沥青层接触条件差，存在层间滑移的隐患。 2、半刚性基层的开裂可能引起路面结构内出现应力 集中，在水分的共同作用下，导致层间接触条恶化，经车 辆荷载和温度循环的反复作用，路面结构出现反射裂缝， 从而导致了严重的路面开裂、车辙和水损坏的发生。
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病害分析——干湿缩裂性
从半刚性基层材料干燥收缩过程来看，初始 时，材料的含水率较大，随着水分的蒸发，干缩 系数逐渐增大，当达到最高值后又会迅速减小。 这一现象表明，材料中结合水的蒸发，特别是吸 附水、层间水的蒸发，对其收缩有着重要的影响。 除外，干缩系数 还与半刚性基层材料的龄期有关， 通过对不同龄期半刚性材料的干缩试验表明，随 着龄期的增长，干缩系数会逐渐减小，初期下降 较快，随后逐渐缓慢，这说明结构强度的形成对 材料的干缩有一定的制约作用。
10
病害分析——不透水性
在半刚性基层材料中胶结材料都是细粉状的， 碾压成型后具有很好的整体性，其内部非常致密， 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到达基层后，水不能从半刚 性基层迅速排走，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 原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。
因此，半刚性基层材料的稳度敏感性是导致高等级公 路早期病害的重要原因。
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病害分析——干湿缩裂性
半刚性基层是用无机胶结材料将松散砂石胶 结为整体的，其内部分布着无数的孔隙，包括毛 细孔、凝胶孔等。液相的水以不同的结合方式存 在各种孔隙之中，并按一定的顺序依次蒸发。其 中自由水存于粗大孔隙中，毛细水存于毛细孔和 凝胶孔中，表面结合水存于固体表面，层间水存 于晶胞及凝胶物层间，结构水和结晶水存于矿物 晶体结构内部。研究表明，自由水的蒸发通常对 材料的影响不大，而毛细管张力作用，吸附水及 分子间力作用，层间水作用和碳化收缩作用则是 导致半刚性材料干燥收缩的主要原因。
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半刚性路面在我国应用情况
自20世纪80年代，随着国民经济的迅速发展，我国 高速公路进入了一个以高等级公路为代表的发展阶段。 至2008年底，我国高速公路通车总里程突破6万公里， 居世界第二位。
90％以 上是半 刚性基 层沥青 路面
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半刚性基层沥青路面
半刚性基层沥青路面成为我国沥青路面结构 的主要型式。该结构是按照重型压实标准，用较 厚的半刚性基层和相对较薄的沥青面层形成“强 基、薄面、稳土基”的结构模式，使路面基层具 有较大的刚度、抗压强度和荷载分布能力。
12
国外研究现状
法国2001年的数据表明，国道网上使用最多的为组合 式基层沥青路面结构，采用这种结构的目的是在充分利用 当地材料的同时，把开裂的可能性降到最低。在南非，一 般在半刚性底基层上设置15cm的级配碎石或粗粒径沥青稳 定基层，以防止半刚性层的裂缝反射和雨水下渗产生半刚 性唧浆。美国的加利福尼州采用厚的沥青层+较薄的半刚 性底基层。
11
国外研究现状
国外在长期的道路使用过程中，形成了较为丰富的沥 青路面结构形式。主要包括：柔性基层沥青路面、组合式 沥青路面、全厚式沥青路面和半刚性基层沥青路面。在高 等级公路中，大多采用前三种结构。而中、轻交通路段使 用半刚性基层沥青路面。在高等级公路中，一些国家和地 区仍然采用半刚性材料作为结构层，将柔性基层与半刚性 底基层组合使用的路面，形成了组合式沥青路面。
半刚性基层路面结构
——早期损坏研究
姓名：凌泽民 学号：3090398 专业：道路与铁道工程
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半刚性路面定义
用水泥、石灰等无机结合料处治的土或碎石 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 仍远小于水泥混凝土。由于这种材料的刚性处于 柔性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。
目前，我国现行的高等级公路路面基层基本上是水泥 稳定碎(砾)石结构，而且一般都设上、下基层。由于水泥 稳定碎(砾)石基层属半刚性体，它具有热胀冷缩的性质。 通常冬季施工的半刚性基层，由于气温较低，材料的颗粒 处于冷缩状态，它是稳定的，但到了夏季，由于气温的升 高，这些颗粒受热膨胀，结构内产生膨胀应力，当膨胀应 力超过临界值时，半刚性基层横断面便会发生拱起现象。 反之，若是夏季或温度超过年平均气温施工的半刚性基层， 由于结构内部受热充分膨胀，占有了充分的体积，但到了 冬季，由于气温的降低，原来膨胀的颗粒开始收缩，结构 内产生收缩力，当该力超过结构允许拉应力时，便产生横 向收缩裂缝使路面破坏。
半刚性基层沥青路面是由沥青混合料面层和 半刚性基层构成的一种路面结构形式，沥青面层 厚多介于9-23cm之间，半刚性基层、底基层总厚 介于35～80cm。
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半刚性基层沥青路面优点
强度高: 具有随龄期延长不断增长的特性 整体性好:基层板体性好 稳定性好:有较高的水稳性和冰冻稳定性，不影响半
刚性基层的承载能力 经济性好:可以使用原先不能使用的质量较次的石料 灵活性和适应性好:无侧限抗压强度可以随着水泥剂