半刚性基层收缩裂缝的成因与防治

浅谈半刚性基层裂缝形成机理及防治措施摘要半刚性基层在我国高等级公路建设中得到广泛应用，裂缝问题是其主要缺陷。

本文对半刚性基层裂缝形成机理进行了分析，并提出了相应的防治措施。

关键词半刚性基层裂缝形成机理防治措施1．引言由于半刚性基层具有强度高、水稳性和冰冻稳定性好、刚性较大、材料板体性好，利于机械化施工且工程造价低，能适应重交通发展的需要等优点，我国高等级公路建设中越来越多地采用了半刚性材料基层。

国内已建成高速公路使用调查表明，半刚性基层沥青路面通车后一年最迟两年均出现了大量裂缝，裂缝率最高达640m/1000m2面开裂的原因很多，主要分为两大类，即荷载型裂缝和非荷载型裂缝。

非荷载型裂缝又可分为沥青面层自身的温缩裂缝和由基层温缩、干缩、疲劳引起的反射裂缝和对应裂缝。

在上述诸多类型的裂缝中，非荷载型裂缝是最主要的，尤其是由半刚性基层材料温缩和干缩引起的裂缝问题最为严重，所占比例超过50%。

2．半刚性基层裂缝形成机理半刚性基层的裂缝是由其温度收缩、干燥收缩和疲劳荷载作用产生的，而疲劳荷载作用是次要的，主要因素是温度收缩和干燥收缩。

因而，半刚性基层材料的温度收缩机理和干燥收缩机理便构成了半刚性基层裂缝形成的主要机理。

2.1温度收缩机理半刚性基层材料的基本结构是由固相（组成其空间骨架原材料的颗粒和其间的胶结料）、液相（存在于固相表面与空隙中的水和水溶液）、气相（存在于空隙中的气体）组成，因而半刚性基层材料的外观胀缩性是固、液、气三相不同温度收缩性的综合效应，使得基层材料产生体积收缩即温度收缩。

一般气相大部分与大气贯通，在综合效应中影响较小，可以忽略。

就组成固相的矿物颗粒而言，原材料中砂粒以上颗粒温度收缩系数较小，粉粒以下颗粒，特别是粘土矿物的温度收缩性较大。

存在于半刚性基层材料内部大空隙、毛细孔、凝胶孔中的水主要是通过“扩张作用”、“表面张力作用”和“冰冻作用”这三种过程对半刚性材料产生较大影响的。

半刚性材料在干燥和饱水状态下有较小的温度收缩值，而在一般含水量下有较大的温度收缩值。

半刚性基层裂缝原因分析及防治措施1、表现特征半刚性基层产生收缩裂缝，主要表现为温缩、干缩和水泥硬化收缩三种裂缝形式，导致沥青路面产生反射裂缝或对应裂缝。

2、原因分析(1)水泥剂量偏大或水泥稳定性差。

(2)原材料塑性指数高，石料含泥量超过规范规定，细集料、石粉塑性指数超标。

(3)混合料拌合计量不准，含水量偏大，成型后因水分散失出现干缩裂缝。

(4)基层强度形成之前，未按要求进行养生。

(5)养护结束后未及时铺筑封层，水泥稳定碎石强度未达到龄期即开放交通。

(6)高温季节施工因结构内部水分急剧散失，强度升高，导致基层内部产生干缩应力，产生体积收缩应变，从而出现横向收缩裂缝。

(7)压实度不够,基层孔隙率大。

3、防治措施(1)混合料的级配设计宜采用骨架密实结构，在满足设计强度的条件下尽量降低水泥用量。

(2)选择合适的原材料并确保料源稳定，水泥初凝时间、细度、比表面积、凝结时间、安定性、抗压强度等指标必须满足规范要求；碎石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。

(3)严格控制拌和和碾压时的含水量，保证计量的准确，在碾压时混合料含水量宜较试验得出的最佳含水量大0.5%~1%。

(4)压实成形后应及时用透水土工布覆盖，保证在7d内及时洒水保湿养生，严禁在终凝前失水影响强度形成，纵横向施工接缝严格按规范要求进行处理。

(5)严禁车辆在基层强度未达到龄期前通行；在水泥稳定基层养生结束后应及时喷洒透层沥青或做下封层，有条件时应立即铺筑沥青面层。

(6) 地表温度低于2～3℃时不宜施工，严防霜冻。

夏天高温施工时，在摊铺前对下层洒水湿润，摊铺压实施工应连续紧凑。

(8)压实要及时,压实度应满足要求。

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。

半刚性基层收缩裂缝成因分析及防治方新雨,曾辉(江苏恒基路桥总公司,中国常州213002)摘要：半刚性基层早期出现收缩裂缝，是目前尚未很好解决的施工技术问题。

结合沪宁高速公路扩建的施工实践，对基层收缩裂缝的成因机理作了分析，并提出了在施工技术上防治产生裂缝的有效措施。

关键词：半刚性基层;收缩裂缝;成因分析;防治措施Origin analysis and measures on semi-rigid basecrackings of shrinkingFang Xinyu,Zeng Hui(Jiangsu HangJe Road&Bridge Engineering Co.,Ltd,Changzhou213002,China)Abstract:It is a construction technical question not solved well yet that semi-rigid base appears the contraction crack at early time.Based on the construction practice on Huning expressway widen construction,it analyzed the mechanism and the cause of basic unit crackings,meanwhile proposed the effective measures on preventing it as far as construction technology.Key words: Semi-rigid base;Crackings of shrinking;Origin analysis;Preventing measure一、引言半刚性基层，是沥青路面结构的主要承重层。

因其有适宜的结构强度，良好的荷载分布能力，可靠的水稳定性以及较低廉的施工成本，是现代高速公路、高等级路面普遍采取的路面结构型式。

半刚性基层沥青路面反射裂缝的成因与防治近年来，随着交通运输业的快速发展，公路等级越来越高，半刚性路面在高等级公路中的应用也日益广泛，随之而来的是裂缝问题。

调查表明，裂缝中有50%以上为半刚性基层先开裂而导致沥青面层开裂的反射裂缝。

道路反射裂缝是沥青路面普遍存在的一种病害现象。

基层反射裂缝是指半刚基层先于沥青面层开裂，在荷载应力与温度应力的共同作用下，在基层开裂处的面层底部产生应力集中而导致面层底部在上方大体对应的位置开裂，然后逐渐向上或向下扩展而使裂缝贯穿。

反射裂缝的产生，往往是沥青路面损坏加剧的开始，导致雨水沿裂缝下渗软化半刚性基层造成基层刚度不足而形成唧浆、沉陷等病害。

1 路面开裂的类型沥青路面按裂缝成因可将其分为荷载型裂缝和非荷载型裂缝两类。

荷载型裂缝主要指剪切型裂缝，由于行车荷载作用下沥青面层产生较大的剪切应力，当产生剪切强度超过路面材料的极限抗剪强度就会发生剪切开裂，这种裂缝在初始阶段一般是路表纵向开裂，随着荷载的反复作用逐渐发展为网状裂缝。

非荷载型裂缝主要是指温度裂缝，沥青混凝土与其它材料一样也具有热胀冷缩的性质，这种裂缝不仅与荷载作用下产生，而且与环境因素也有很大关系。

一般认为沥青混凝土的低温开裂有两种形式：一种是由于气温骤降造成面层温度收缩，在有约束的沥青层内产生温度应力超过沥青混凝土的抗拉强度时造成的开裂。

此类裂缝多从路表面产生，向下发展。

温度开裂的另一种形式是温度疲劳裂缝，这是由于沥青混凝土经过长时间的温度循环，是沥青混凝土的极限拉伸应力变小，应力松弛性能降低，将在温度应力小于其抗拉强度时产生开裂。

这种裂缝主要发生于温度变化频繁的温和地区，无论是低温荷载裂缝、冻胀裂缝还是反射裂缝都是在外因作用下由于沥青混合料老化所致，而低温缩裂则是温度下降时内部应力所致，属于材料问题。

另外，由于半刚性基层材料本身固有的收缩特性使沥青路面存在着严重的反射裂缝问题，半刚性基层开裂之后，沥青面层与半刚性基层之间存在受力薄弱点，在温度、荷载、外界环境作用下，沥青面层底部出现应力集中现象，面层底部开裂，在荷载反复作用下裂缝向上扩展，直至路表面。

半刚性基层收缩裂缝的成因与防治【摘要】本文主要阐述了水泥稳定粒料基层产生裂缝的原因和防治办法，并说明在实际施工中怎样及早预防此类路面病害的产生并提出了相应的措施。

【关键词】水泥；基层；裂缝；原因；防治0.前言随着我国国民经济的快速发展，人们对道路的要求也越来越高，因此在道路修建的过程中，普遍采用了水泥稳定粒料做为基层，水泥稳定粒料强度高，稳定性好，但由于水泥稳定粒料基层施工经验不足，片面追求基层强度，结果路面出现了大面积裂缝，影响了公路使用质量。

现将产生裂缝的原因及怎样防治做一简要分析。

1.水泥稳定粒料基层产生的裂缝的主要原因分析通过对强度到期后基层损坏情况的调查检测，发现引起水泥稳定粒料基层产生路面裂缝的原因：①设计不完善。

②基层的级配不合理、水泥剂量过高、强度过大。

③温度裂缝和超载车辆过多。

（1）设计不完善。

设计时未考虑水泥碎石基层的切缝处理，如果设计切缝并切缝及时可以减少半刚性基层的干缩和温差裂缝。

（2）基层及级配不合理：1）在施工中不重视级配设计，使用的级配不合理。

级配不合理，水泥稳定粒料强度偏低、偏差系数大、强度不合格。

在通常情况下凡是裂缝最严重的地方，混合料中碎石最大粒径偏小。

2）在施工过程中，为满足强度的需要，不能只用增大水泥剂量的方法来提高强度（水泥剂量不得超过6%），水泥用量过大，造成无侧限7天抗压强度过高（8Mpa以上），强度过高，刚性就大，基层材料与底基层材料的模量比就会增加从而增大基层底面由行车荷载引起的拉应力或拉应变，容易使基层在行车荷载下产生开裂。

另一方面，水泥稳定基层材料的强度高，基层内出现的收缩裂缝的间距就大，裂缝的宽度也大，宽度大的裂缝是荷载能力差，容易促使沥青面层开裂产生裂缝。

（3）温度裂缝。

主要是温度疲劳裂缝，这种裂缝主要发生在太阳照射强烈、日温度大的季节。

白天温度与夜间温度之差很大。

还有夏季施工中含水量不易控制，往往偏高，易干缩，产生干缩裂缝。

半刚性材料基层一般在高温季节修建，成型初期基层内部含水量大，且尚未被沥青面层封闭，基层内部水分必然要蒸发，从而发生由表及里的干燥收缩。

半刚性基层沥青路面裂缝成因分析及防治对策半刚性基层易产生温缩、干缩裂缝，其引起的路面反射裂缝已成为高速公路的主要破坏形式之一，严重影响沥青路面的使用寿命。

半刚性基层沥青路面裂缝主要形成原因如下：1 裂缝类型1.1荷载裂缝荷载裂缝主要是由于行车荷载作用而产生的裂缝，在车轮荷载作用下，半刚性基层的底部产生拉应力，该拉应力大于半刚性基层的抗拉强度时，则底部就很快开裂，在荷载反复作用下，裂缝逐渐扩展到沥青面层，荷载裂缝表现为稠密的，甚至是网状裂缝，严重的会出现车辙或沉陷。

1．2 非荷载因素产生的裂缝①由于沥青层本身产生的温度裂缝。

温度裂缝主要是横向裂缝，横向裂缝会贯通全幅路面，当有中央分隔带时，会贯通半幅，这种裂缝的特点是从路基边缘向路中心过渡，且边缘裂缝宽，路中裂缝窄。

温度裂缝有两种情况，一种是温度收缩裂缝，即随着温度下降，沥青面层开始收缩，当收缩的拉应力大于沥青混合料的抗拉强度时，路面就开始开裂；另一种是温度疲劳裂缝，即气温反复下降回升，昼夜温差比较大时，使沥青路面产生疲劳开裂。

②由于半刚性基层产生的反射裂缝及对应裂缝，造成沥青面层开裂，第一种情况：由于半刚性基层温度收缩开裂引起反射裂缝，在寒冷地区，当半刚性基层上为薄的沥青面层时，由于半刚性基层的温缩裂缝而引起沥青面层产生反射裂缝，尤其是温缩性大的石灰土和水泥土基层上温缩裂缝更为明显。

实践表明，当沥青面层较厚时，对半刚性基层有很好的隔温保护作用，能够明显降低半刚性基层顶面所受负温绝对值，电可以明显减少半刚性基层顶面遭受的温度变化，从而减少甚至避免半刚性基层产生温缩裂缝。

第二种情况，由于半刚性基层干缩开裂引起反射裂缝及对应裂缝。

新铺筑的半刚性基层随着混合料中水分的减少要产生干缩和干缩应力。

水分减少得愈多愈快，产生的干缩应力就愈大，水分减少得慢，干缩应变缓慢产生，干缩应力逐渐增长。

试验表明：干缩能够使水泥稳定土基层表面产生很大的拉应力，其值可达l3lOkPa。

简述半刚性基层路面裂缝成因及防治半刚性基层具有结构强度高、稳定性好、刚度大、荷载分布均匀、水稳性可靠及施工成本低等优点，因此，广泛用于修建高等级路面的基层。

但半刚性基层沥青路面最大的缺陷之一，是随温度和湿度的变化容易产生收缩裂缝，然后自基层向上扩展到沥青表面形成反射裂缝。

反射裂缝是由于受拉疲劳、受拉屈服与剪切屈服单独或联合作用的结果。

在荷载作用特别是重车的反复作用下，使沥青结构层产生拉应力超过材料的疲劳强度，底面先裂并逐渐向上扩展到路表面，当行车通过时，基层裂缝两端之间产生竖向位移，在面层中引起面层剪切搓动和剪切疲劳破坏而导致开裂，随着大面积的使用，人们逐渐发现半刚性基层在强度形成过程中及运营期间容易产生干缩和温缩裂缝进而使沥青面层过早开裂，并引起路面早期破坏。

1.半刚性基层沥青路面裂缝产生原因1.1荷载影响车辆荷载对路面产生的作用力，通过面层传递到半刚性基层，致使基层层底出现拉应力，如果此拉应力超过了基层材料的容许极限拉应力时，基层就会开裂。

1.2环境影响半刚性基层在不同的环境因素作用下，裂缝程度不同。

影响半刚性基层开裂的主要环境因素为温度和湿度。

半刚性基层施工后若未及时养护，基层材料水分大量蒸发，便容易产生干缩裂缝。

如果气温急剧下降，在温度应力作用下基层容易出现温缩裂缝。

半刚性基层产生的收缩裂缝，在车辆荷载和周期变化的环境因素影响下，裂缝顶端会产生较大的应力集中，进而造成基层裂缝延面层底部向上延伸形成反射裂缝。

裂缝的出现为地表水进入面层提供了通道，地表水通过裂缝不断进入路面结构层，由于得不到及时排出而滞留在面层与基层之间，在车辆荷载反复作用下产生的动水压力冲刷基层，致使基层材料脱落松散，基层与面层的粘结力下降，路面结构层承载能力降低，最终导致路面结构层整体损坏。

由此可见，半刚性基层开裂导致的沥青路面开裂是沥青路面破坏的主要原因之一。

因此对半刚性基层裂缝的防治是延长公路使用寿命的关键。

2.1低温收缩裂缝沥青面层缩裂多发生在冬季气温较低的地区或易发生温度骤变的地区、当沥青面层中的平均温度低于其断裂温度时，或者说在降温过程中沥青面层的应力松弛性能降低，所产生的温度应力积聚超过在该温度时的抗拉强度时，沥青面层即发生断裂。

半刚性基层裂缝成因分析及对策摘要：半刚性基层由于具有强度高、承载力大、良好的抗疲劳性能和抗冲刷性等优点，已经成为我国高等级公路沥青路面的主要结构类型。

据统计，我国90%以上的高等级公路沥青路面基层及底基层都是采用半刚性材料。

但半刚性基层材料的缺点是抗变形能力低、脆性大，在温度或湿度变化时易产生开裂，形成路面反射裂缝，这已成为高速公路沥青路面早期损坏的重要原因之一。

考虑到我国作为水泥生产大国，原材料来源广泛且价格低廉，水泥胶结类材料在今后很长一段时间内仍将作为主要的道路建筑材料，因此对半刚性基层裂缝成因进行研究并探索一种新型基层混合料类型以最大程度的限制裂缝成为了公路行业亟待解决的问题。

本文从半刚性基层产生裂缝的原因及对策开始分析，水道渠成的道出了骨架密实型水泥稳定碎石混合料诞生的背景及理论支持。

关键词：半刚性基层裂缝干缩温缩对策骨架密实型一、半刚性基层裂缝形式半刚性基层沥青路面的裂缝形式多种多样，但形成的主要原因可以分为两大类，即荷载型结构性破坏裂缝和非荷载型裂缝。

荷载型结构性破坏裂缝是由汽车动态荷载产生的垂直或水平应力，在基层内部产生超过材料的容许抗拉极限应力的拉应力所造成；非荷载型裂缝则是环境作用的结果，主要是湿度和温度的影响，由干缩、温缩和疲劳作用导致，个别情况下也可能是由于路基不均匀沉陷造成。

此外，在冰冻地区的沥青路面上，还可能发现由路基冻胀引起的裂缝。

对于半刚性基层，裂缝往往不是由交通荷载作用引起的。

由于水分蒸发及温度变化的影响，很容易产生裂纹，在半刚性基层承受荷载之前，就已经存在大量的微细裂纹和孔洞。

因此，实际上它是在带有裂纹的状态下承受交通荷载作用的，半刚性基层的干缩和温缩是引起裂缝的“罪魁祸首”。

二、干缩裂缝和温缩裂缝的成因了解裂缝的成因才能“对症下药”，从根本上限制半刚性基层的裂缝。

（一）干缩裂缝干缩裂缝是指半刚性基层在干燥空气中硬化时，随着水分减少体积收缩变形而产生的较为均匀的裂缝。