第一篇：半剛性基層瀝青路面結構特性分析

半剛性基層瀝青路面結構特性分析

王明遠（鄭州市市政工程總公司，鄭州450007）

摘要：針對高速公路半剛性基層瀝青路面的早期損壞，從路面結構層層間狀態、路面抗裂、路面荷載特性、路面耐水性、路面養護特性等方面分析了半剛性基層瀝青路面結構特點，提出防止路面早期損壞的措施.關鍵詞：道路工程；半剛性基層瀝青路面；路面養護；早期損壞 中圖分類號：U416.01 文獻標識碼：A 我國的高速公路半剛性基層瀝青路面是公路發展的歷史性產物.長期以來人們普遍認為這種路面具有以下優點：①板體性強，承載能力和抗變形能力高；②抗凍性好，能有效治理季節性冰凍地區的翻漿；③可以充分利用地方性材料，造價低.然而與國外的高速公路瀝青路面早期損害相比，我國的路面損壞出現得更早，而且出現的損壞現象與設計控制的損壞有所不同.因此，必須針對我國高速公路瀝青路面結構，深層次地剖析高速公路半剛性基層瀝青路面的特點.1路面結構層層間狀態特性

現行公路瀝青路面設計規范在進行半剛性基層瀝青路面理論計算時，其中一個重要假定是層間接觸條件為完全連續，即在設計結構厚度和驗算瀝青層底的拉應力時，假設路面各層之間的界面處于完全連續的狀態.實際上瀝青層與基層之間、瀝青層各層之間、基層各層之間，都有可能是部分連續或者滑動的，完全連續的界面條件僅僅是開放交通初期層間尚未受任何影響時的一種理想狀態.交通部公路所進行的加速加載試驗顯示：在表面輪跡帶上出現縱向裂縫停止加載后，通過開挖發現，表面的縱向裂縫只產生在較薄的瀝青層內，下面水泥穩定基層并沒有發生疲勞破壞；但是水泥穩定基層頂面出現了磨蝕，表明在荷載作用下瀝青層和半剛性基層處于滑動狀態[1].為了分析層間接觸條件變化對路面結構受力狀態的影響，利用彈性層狀體系理論計算了基層與瀝青層之間不同界面條件下的應力分布，見圖1.結果表明：基層與瀝青層之間由連續變為滑動時，路表、路基彎沉增大，但是與荷載影響相比，層間聯結狀態對彎沉值的影響很小，即彎沉指標對界面條件的變化不敏感；當界面條件由完全連續狀態變為完全滑動狀態時，在100kN和300kN作用下，最大拉應力分別增加了29％，97％，最大剪應力分別增加了22％，63％；在滑動情況下，結構最大剪應力出現在荷載圓圓心下方，且隨著荷載的增大，出現深度加深[1].曾夢瀾等[2]分析了瀝青面層與基層間接觸條件對半剛性瀝青混凝土路面極限軸載的影響.計算顯示：接觸條件由連續到滑動，可以導致極限軸載降低大約40％；在不同的接觸條件下，所討論路面結構的極限軸載在183～399kN之間變化，路面極限軸載與現實超載車輛軸載處于同一量級.文獻［3］計算分析表明：當面層與基層完全連續時，路面剪應力從上至下逐漸減小，主要集中在面層內，傳至基層頂面已經很小；面層與基層發生相對滑動后，面層內最大剪應力出現在面層中部，同時，基層頂面也形成兩部分剪應力集中區域.以上力學分析表明，當層間界面條件由連續變為滑動時，路面結構的剪應力和拉應力將發生很大的變化.因此，可以說路面結構的剪應力、拉應力對邊界條件和荷載具有很強的敏感性.瀝青層之間不能成為整體，瀝青層與基層不連續，有可能使瀝青路面的使用壽命縮短，成為早期損壞的根源.一般情況下，基層材料的抗剪能力遠低于瀝青混凝土，所以面層與基層發生相對滑動對基層的受力很不利，過大剪應力使基層表面部分容易發生變形甚至破碎，從而在路表形成車轍、網裂和坑槽等早期破壞現象.而事實表明各層間的聯結是路面結構中比較薄弱的地方，尤其是瀝青混凝土面層與半剛性基層之間的聯結.導致瀝青面層和基層層間界面條件發生變化的因素見圖2.排除非規范施工因素外，水的存在是結構層層間界面條件發生變化的主要誘因.由于我國的半剛性基層特別致密，水無法通過基層排走，滯留在基層表面的水使基層軟化并形成泥漿.在荷載的作用下，瀝青層和基層之間的界面至少在局部地方將從理想中的連續狀態變為滑動狀態或半滑動狀態；而基層表面容易破壞成為灰漿，通過裂縫泵吸到路面上產生唧漿.同時，路面結構將產生較大的剪應力和拉應力，在較大的剪應力、拉應力的共同作用下造成路面提前破壞，而車輛的超載又加劇了這種破壞的發展

2路面抗裂特性

瀝青路面出現裂縫是不可避免的，而半剛性基層瀝青路面的開裂更加嚴重.路面存在裂縫，一方面使路面荷載變化不再連續，從而降低路面的傳遞荷載能力；另一方面為水提供了進入路面結構層的途徑.圖3對早期非荷載裂縫的成因做了簡要概括.目前為止，瀝青路面產生的溫縮裂縫，尚無法避免和根治.因此從這個意義上講，溫度裂縫不能算是瀝青路面的早期損壞，是屬于一種正常的力學行為，但對于其帶來的影響，需通過養護工作采取一定的措施加以彌補.半剛性基層瀝青路面反射裂縫指沿開裂基層向上方擴展到瀝青面層而形成的裂縫.很顯然，反射裂縫的產生首先歸因于半剛性基層的開裂，然后再經行車或溫度、濕度變化引起瀝青面層開裂.根據開裂原因半剛性基層開裂可以分為兩大類：荷載型裂縫和非荷載型裂縫.正常條件下，我們更關注半剛性基層的非荷載型開裂.半剛性基層非荷載型裂縫包括：溫縮裂縫和干縮裂縫.在基層開裂過程中，如果水進入路面結構內，雖然水和水泥穩定材料中的細顆粒在開裂破碎后能形成膠液，對開裂有一定重愈合作用；但在交通荷載作用下，由于壓力水的滲透，水泥穩定材料的開裂也可能被加速.因為橫向開裂，使半剛性基層成為被裂.縫隔開的板結構.板塊之間的剪應力靠裂縫表面嚙合實現，其傳遞隨時間、年平均溫度以及溫度梯度而變化，從而使基層中對應產生不同的應力分布.當傳荷能力很小時，一旦裂縫表面處拉應力消失，垂直于裂縫的拉應變就比板中間大得多.同時，在開裂處路基垂直應力增加，使得路面受力狀態更加不利.在基層出現裂縫的位置，汽車荷載及溫度荷載在裂縫對應的上方造成應力集中，從而導致瀝青面層產生反射裂縫.3路面耐水特性

瀝青路面的水損壞已經成為瀝青路面早期損壞的一種主要模式.整個水損壞過程包括：靜水損害和動 水損害兩個方面.大量研究表明[4-6]，動水壓力作用是引發高速公路瀝青路面水損害的重要原因，動水壓力與行車速度的平方成正比，隨行車速度呈級數增長，而超載又加速了損壞進程.根據實地調查我國半剛性基層瀝青路面水損壞從發生的形式上主要分為兩種類型：自上而下的路面水損壞和自下而上的水損壞.自上而下的路面水損壞表現形式主要是表面松散和坑槽.它的形成條件是水能夠滲入表面層，但繼續往下滲透比較困難，同時存在外力作用的環境.據國內外的研究認定，瀝青路面的空隙率小于8％時，瀝青層中的水在混合料內部以毛細水的形式存在，在荷載作用下一般不會產生大的動水壓力，不容易造成水損壞；而對于排水性瀝青路面空隙率大于15％時，水能夠在空隙中自由流動，也不容易造成水損壞.當路面實際空隙率在8％～15％的范圍內時，水容易進入并滯留在混合料內部，在荷載作用下產生很大的毛細壓力成為動力水，造成瀝青混合料的水損壞.該類水損壞的進程與荷載的大小、頻度有關.在初始階段：集料與集料之間發生剪切滑移，伴有瀝青膜移動和脫落；剪切應力超過瀝青與集料的粘附力導致附著力喪失，但這個過程很短.在這個階段，它往往局限于表面層發生松散和坑槽，如果及時修補，路面性能可以很快恢復；但是如果不及時維修，損壞面積將擴散很快.所以對該類水損壞要在其發生的初始階段，盡快維修遏制其發展速度，盡量減小對路面的損壞.當半剛性基層瀝青路面的瀝青層較薄時，路面的水損壞經常是自下而上發展的.此類水損壞主要由于半剛性基層本身的強度較高，細料含量又多，非常致密，透水性差，同時又存在一定的裂縫.水從各種途徑進入路面并到達基層后，不能從基層迅速排走，只能沿瀝青層和基層的界面擴散、積聚.瀝青層和基層之間的界面條件將從想象中的連續狀態變為滑動狀態或半連續半滑動狀態.瀝青層底部的彎拉應變將可能成為控制指標，在交通荷載作用下，下面層將有可能早于基層首先發生彎拉開裂，并逐漸向上擴展.而且由于半剛性材料本身的微裂，導致水在半剛性基層內流動，使得半剛性基層不斷松散.這種類型的水損壞基本過程見圖4，且主要發生在雨季或梅雨季節以及季節性冰凍地區的春融季節，損壞之初一般都先有小塊的網裂、唧漿，然后松散形成坑槽，發生水損壞的地方一般是透水較嚴重且排水不暢的部位.4路面荷載特性

公路瀝青路面設計規范中，進行半剛性基層層底拉應力驗算時，軸載換算系數取8，標準設計軸載為100kN.下面做一個 簡單的比較，當軸載從100kN增至300kN時，不計其他因素的影響只考慮換算指數變化得到的軸載換算值，見表1.表中結果直觀顯示，在相同的換算系數等于8條件下，隨著軸載的增加換算成的標準軸載數值增長驚人，更不要說軸載超過l30kN時，變化換算系數的影響。高速公路“渠化交通”明顯，各車道具有事實上的明確分工.在通車運營階段，超車道承受的重軸載以及軸載次數很少，行車道或重車道承擔了絕大部分的軸載作用次數及重或超重軸載.超車道和行車道路面實際上成為了2個明顯不同的路面.從養護角度，宏觀上應把高速公路不同車道作為不同的路面來看待，分別進行養護檢測和養護方案設計.盡管路面在橫向是一個完整均勻的路面結構，但由于不同車道路面的使用性能和承擔的軸載差別巨大，理論上已構成完全不同的路面，在養護中應當分別采取有針對性的、不同的維修措施.5路面養護特性

瀝青路面的損壞可分為兩類：結構性損壞和功能性損壞.路面的初期損壞為功能性破壞，損壞發生于路面面層內，此時路面的整體強度（彎沉）依然很高，損壞原因不是結構整體強度不足，而是局部抗力不足.病害由局部瀝青混凝土結構薄弱處產生，并逐步向周圍發展，導致上面層產生細小裂縫，裂縫的出現使得水有機可乘，進而加速中面層、下面層的破壞，瀝青層的有效厚度逐步減小，面層整體抗力亦逐步降低.隨著病害繼續向深層發展，路面結構組合抗力效應降低，導致破壞速度加快，而破壞速度加快反過來使結構組合抗力效應加速降低，最終導致路面破壞速度越來越快.對于結構性病害，為恢復和維護半剛性材料層的“板體性”，必需進行基層修復或補強設計.而半剛性基層損壞后沒有愈合能力，且無法進行修補，給瀝青路面的維修養護造成很大的困難.半剛性基層“補強”設計在理論上成立，在現實中卻很難實現.對于非結構性病害，則只需進行瀝青混凝土面層維修恢復路面使用功能，同時起到保護基層的作用.許多路面在損壞初期開挖基層往往是完好的，彎沉并不大；但在路面損壞后開挖，基層結構可能已經松散.因此，當瀝青混凝土面層發生早期非結構性病害時，要盡早維修以保護基層不受氣候與軸載侵害，避免發展為結構性病害.6路面結構特性討論

結合前面分析總結半剛性基層瀝青路面結構特性見圖5.根據圖中內容逐項分析不難發現：

1）通過對半剛性基層瀝青路面水損壞的分析，可以發現半剛性基層瀝青路面的內部排水性能差是其致 命的弱點.在多雨潮濕地區和季節性冰凍地區，來自瀝青路面的自由水很容易從裂縫、瀝青混合料離析及較大的空隙率進入路面結構內.而在冰凍地區，由于雪融、冰融形成的自由水和游離水也不可避免地進入路面結構.所以對于半剛性基層瀝青路面，如果能夠很好做到封水、排水，不讓水滯留在路面結構層內將會有效地改善路面水損壞的程度。第27卷第6期河南科學

2）半剛性基層特別致密，水無法通過基層排走，因此排除非規范施工因素，水是結構層層間界面條件發生變化的主要誘因.在荷載的作用下，瀝青層和基層之間的界面至少在局部地方從理想中的連續狀態變為滑動狀態或半滑動狀態.路面的設計壽命是建立在一定假設條件下的，而實際上這種假設不是一直成立的，所以這應該是造成路面使用壽命縮短的設計原因.3）路面裂縫是客觀存在的，其表現形式可能是從路表面產生，向下發展，也可能是上、下面對應產生，或者由下向上延伸.除了荷載的影響外，不同的地區路面主導裂縫不同.在北方寒冷地區，以溫縮裂縫為主，由于基層的開裂使路面溫縮裂縫的程度加重或提早發生.而在溫暖地區，則主要是半剛性基層開裂引起的反射縫，瀝青層的溫度收縮加劇基層裂縫向上擴展.裂縫的防治是比較困難的，但關鍵是出現裂縫后如何對待，這一點對養護工作至關重要.4）半剛性基層瀝青路面對大交通量及重載交通的敏感性大，而超限超載現象在我國又是客觀存在，且比較嚴重.因此，要防止路面早期損壞，必須首先治理超限超載車輛.5）半剛性基層損壞后沒有愈合能力，且無法進行修補，給瀝青路面的維修養護造成很大的困難.當瀝青混凝土面層發生早期非結構性病害時，要盡早維修以保護基層不受氣候與軸載侵害，避免發展為結構性病害.因此，半剛性基層瀝青路面的結構特性決定了整個路面使用壽命主要取決于半剛性基層的使用壽命.為保證路面使用壽命必須采取相應的措施盡力確保設計條件的成立，避免半剛性基層非正常損壞.6）針對半剛性基層瀝青路面結構的特性，為防止路面早期損壞避免大、中修養護的提前到來，必須根據路況特點有針對性地實施路面預防性養護.參考文獻: ［1］沈金安，李福普，陳景．高速公路瀝青路面早期損壞分析與防治對策［M］．人民交通出版社，2004：69－84。

2］曾夢瀾．面—基層間接觸條件對半剛性瀝青混凝土路面極限軸載的影響［J］．公路，2005（1）：25－30.［3］嚴二虎，沈金安．半剛性基層與瀝青層之間界面條件對結構性能的影響［J］．公路交通科技，2004（21）：15－18.［4］李福普．高速公路瀝青路面的早期損壞與預防性養護［J］．石油瀝青，2005（1）：1－6．

［5］王笑風．高速公路半剛性基層瀝青路面預防性養護體系研究［D］.西安：長安大學，2007． ［6］羅志剛，周志剛，鄭健龍，等．瀝青路面水損害分析［J］.長沙交通學院學報，2005，21（3）：23－26。

AnalysisontheStructurePerformanceofthe Semi-RigidBaseAsphaltPavement WangMingyuan（ZhengzhouMunicipalEngineeringParentCompany，Zhengzhou450007，China）

Abstract:Aimedattheprematuredamageofsemi-rigidbaseasphaltpa

vement，thepaperanalyzesthecharacteristicsofthesemi-rigidbaseasphaltexpresswayinChinafromseveralaspectsoftheinterfacestateofdifferentstructurallayers，thepavementcracking，theload-bearingabilityofthepavement，thepavementmoisturedamageandthe pavementmaintenance，andputsforwardsomepreventivemeasurestopreventtheprematuredamageofsemi-rigidbaseasphaltpavement．

Keywords:roadengineering；semi-rigidbaseasphaltpavement；pavementmaintenance；thepremature damage。

第二篇：半剛性基層瀝青路面裂縫防治

半剛性基層瀝青路面裂縫防治

[摘要] 隨著我國公路建設的發展，半剛性基層瀝青路面這種結構形式被越來越多地應用到公路建設中，但是半剛性基層瀝青路面的裂縫問題一至困擾著施工和養護單位，現就其裂縫產生的原因進行分析并提出防治措施，供同行參考。

關鍵詞：半剛性基層；瀝青路面；裂縫防治 引言

我國高速公路目前多采用二灰碎石、水泥穩定級配碎石等半剛性基層，作為高速公路瀝青路面的基層。半剛性基層具有較高的強度、剛度和穩定性, 使用年限長，承載能力高的特點，但半剛性基層最致命的缺點是收縮系數大，抗變形能力低，在自身的干縮、溫縮及車輛荷載的反復作用下會產生裂縫，并將裂縫反射到瀝青面層，另外瀝青面層自身的溫縮和行車荷載作用下的疲勞裂縫，成為瀝青路面裂縫形成的兩種主要原因。

1.裂縫類型 1.1橫向裂縫

橫向裂縫是與路面中線近于垂直的裂縫，縫寬不一，通常貫通整個路幅，沿路面大致呈均勻分布。橫向裂縫通常不是由于荷載作用引起的，一般是由于基層或瀝青路面的溫縮引起。瀝青混凝土和半剛性基層多在高溫夏季和常溫時施工，入冬后溫度驟降，收縮過程中產生收縮應力（拉應力）如果收縮應力大于當時混合料的極限抗拉強度時，就會產生第一批溫度收縮裂縫，路面開裂后應力重新分布，如果此時溫度應力仍超過混合料的抗拉強度，則又產生第二批裂縫，應力再重新分布，直至溫度應力小于或等于混合料極限抗拉強度時，裂縫的數量即停止發展。

1.2縱向裂縫

縱向裂縫是平行于行車方向的裂縫，縱向裂縫一般由基層反射、半填半挖路段路基差異沉降、面層施工左右幅攤鋪冷熱接縫引起縱向裂縫。

1.3網狀裂縫

網裂是縱橫交錯的網狀裂縫，相互交錯的裂縫形成一系列多邊形小塊，縫寬 1 mm以上，縫距40cm以下，1m2以上。路面結構設計不合理，瀝青混合料配合比不當孔隙率大，路面水滲入面層引起的水損壞，或瀝青混合料在拌和、攤鋪過程中不均勻，粗細集

料離析，使瀝青與石料粘結性差形成網裂。

1.4龜裂

路基、路面總體強度不足，損壞初期形成網裂，在車輛荷載的反復碾壓和剪切沖擊作用下，瀝青面層老化，縫距縮小形成龜裂。

2.裂縫的防治措施 2.1設計方面

2.1.1選用優質瀝青做面層，保證瀝青的針入度、延度等指標，在缺少優質瀝青的情況下，應采用改性瀝青，如瀝青瑪蹄脂碎石（SMA）混合料，SMA混合料具有良好的高溫穩定性，低溫抗裂性，使用壽命長等特點，是防裂路面設計時應選用的一項新技術。2.1.2選擇合適的瀝青層厚度，當瀝青面層較厚時，對半剛性基層有很好的保護作用，能夠明顯降低半剛性基層頂面遭受的溫度變化，從而減少甚至避免半剛性基層產生溫縮裂縫。

2.1.3采用密實型瀝青混凝土面層，空隙率對面層的疲勞壽命有很大影響，密實型瀝青混合料在使用中瀝青老化緩慢，并可防止路面水的滲入，延緩裂縫的開裂。

2.1.4瀝青混合料的集料應選用表面粗糙、石質堅硬、耐磨性強、嵌擠作用好、與瀝青粘附性好的堿性石料。如所用集料呈酸性，則應填加一定數量的抗剝落劑或石灰粉，確保混合料的抗剝落性能。并盡可能使用人工砂代替天然砂。

2.1.5選用抗沖刷能力好，干縮、溫縮系數小、抗拉能力高的材料作基層料。并應有合理的級配，在規范范圍內，適當增加粗集料用量，減少細集料用量，尤其是0.075mm以下細料含量，這類細料比表面積大，遇水膨脹,失水后收縮變形大,是造成裂縫的關健之一。并通過加強碾壓方式以達到嵌擠密實型水泥穩定基層，增加基層的抗壓和抗折強度。2.1.6一般選用初凝時間3h以上和終凝時間5h以上低水化熱的32.5級普通硅酸鹽水泥，不得使用快硬水泥和早強水泥。在滿足設計強度的情況下，盡量減少水泥用量，可適當加入有助于提高早期性能的外加劑，減少水泥用量，水泥用量不應大于6%。水泥穩定無機結合料中水泥含量越大，其強度越大，但強度和剛性越大的混合料，收縮性能也越大，就越容易開裂。

2.2施工方面

2.2.1 路基填筑引起的縱橫向裂縫，填筑時填料應盡可能用砂性土，路基應分層填筑，分層壓實，同一水平層用同一種填料，邊部應超寬填筑30cm，同一斷面全幅路段應同步

施工。半填半挖路段填方橫斷面坡度大于1：5時應挖成臺階，臺階寬度不小于2米，填方路基應密實、穩定，壓實度應達到設計要求。

2.2.2瀝青混合料拌合時應控制好加熱時間和加熱溫度，不使瀝青老化，并適當增加碾壓遍數，碾壓時應配備雙鋼輪壓路機和大噸位膠輪壓路機搓揉擠壓，使瀝青混合料達到規定的壓實度。

2.2.3瀝青各層之間施工應盡可能連續，如施工不連續，各層間應灑粘層油，保證上下之間有良好的連接。另外應注意上、下層的施工縱縫應錯開15cm以上。

2.2.4 施工時要嚴格控制攤鋪機的攤鋪質量，在一定程度上減少瀝青混合料的縱、橫向裂縫。瀝青面層較窄時施工宜采用全路幅一次攤鋪，如面層較寬分幅攤鋪時，應使用新舊一致，型號一致的攤鋪機梯隊作業，確保熱接縫。前后幅相接處為冷接縫時，應先將已施工壓實完的邊緣坍斜部分切除，切線須順直，側壁要垂直，清除碎料后，宜用熱混合料敷貼接縫處，使其預熱軟化，然后鏟除敷貼料，并對側壁涂刷0.3-0.6kg/m2粘層瀝青，再攤鋪相臨路幅。攤鋪時控制好松鋪系數，使壓實后的接縫結合緊密、平整。2.2.5嚴格控制基層含水量，根據天氣和溫度情況嚴格控制半剛性基層施工碾壓時含水量,混合料的含水量不能超過壓實需要的最佳含水量。水泥穩定碎石基層干縮應變隨混合料的含水量增加而增大，施工碾壓時含水量越大，結構層越易產生干縮性裂縫。因此在施工時，應根據天氣、運距遠近、運輸車輛配置情況適當增加或減少拌和用水量。確保碾壓時混合料含水量在最佳含水量范圍內。

2.2.6半剛性基層碾壓完畢，要及時養生，比較理想的養生方法是采用透水土工布覆蓋養生，如基層在養生期得到了良好保水，始終保持濕潤基層的質量穩定，裂縫將在一段時間內很少發生。

2.2.7做好透層和下封層（防水層）。基層養生結束后，將土工布收走，應及時灑布透層油，并在灑布透層油的基礎上撒布3～8mm的碎石作為瀝青下封層（防水層）。此時基層未受到污染，滲透效果較好，能使基層和面層形成一個整體，這樣既能起到了很好的防水的作用，防止路面水滲入基層導致唧漿，又防止后期半剛性基層干縮和溫縮裂縫的產生，避免裂縫在層與層之間傳遞，提高整個路面結構的疲勞壽命。透層和下封層作完后，應盡快鋪筑瀝青面層。

2.2.8切割橫向預裂縫。在7天養生結束后，進行橫向預裂縫的切割，每隔15m設置一條，切割深度為6cm-7cm，縫寬≯5mm。切割完后清洗余漿，晾干后立即用瀝青灌縫，防止雨水的入侵。在瀝青面層攤鋪前，對切割的預裂縫頂面用1m寬的土工布進行覆蓋，進一步預防裂縫的反射。

2.2.9基層料拌合控制。目前基層料拌合均采用大功率為連續式拌和站拌合，其產量的增加只是單純地增加了拌和電機的功率來實現的，拌和時間并沒有相應增加，宜將拌和站的產量設定為額定產量的80%進行生產，以便有效地控制混合料的拌和均勻性，減少混合料成型后因不均勻性造成內部受力不一致而產生裂縫。同時，還應定期對水泥控制系統和水量控制系統進行專項檢查和校核，防止出現水泥含量和含水量不穩定。2.2.10選擇有利的季節或時間進行基層施工，冬天氣溫低于5℃，一般不能進行基層的施工，施工最好選擇在年平均氣溫時進行，此時氣溫變化不大，結構內溫度應力較小，基層不易發生熱脹冷縮現象。

3.結束語

半剛性基層損壞后沒有愈合的能力，且無法進行修補，除了挖掉重建，別無他法，這將對瀝青路面的維修養護造成很大的困難。只能在早期設計和施工中加以防治從而消除或減少來自基層的反射和瀝青面層自身的裂縫數量，延長路面使用壽命、提高路面服務水平。參考文獻：

交通部公路科學研究所.《公路路面基層施工技術規范》(JTJ034-2000).人民交通出版社,2008,6 作者簡介：姓名：徐仲赟 單位：平涼公路總段高等級公路養護管理中心

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第三篇：半剛性路面基層施工

半剛性路面基層施工

交通工程12級1班 1201031101 白金磊

摘要：近幾年來，隨著我國公路行業發展腳步的不斷加快，半剛性基層路基憑借著自身施工方便、水穩性好以及適宜的工作性能等諸多優勢在公路施工中得到了廣泛應用。無機結合料穩定路面具有穩定性好、抗凍性能強、結構本身自成板體等特點，但具耐磨性差，因此廣泛用于修筑路面結構的基層和底基層。由于無機結合料穩定材料的剛度介于柔性路面材料和剛性路面材料之間，常稱之為半剛性材料。以此修筑的基層或底基層亦稱為半剛性基層或半剛性底基層為了能夠更好地將半剛性基層路基的優勢發揮出來，促進我國公路建設的可持續發展，相關部門就必須對其施工技術進行不斷完善。本文主要是在介紹半剛性基層原理的基礎上，探討半剛性基層的施工技術，以此來為今后半剛性路面基層的施工提供一定的參考依據。

關鍵詞：半剛性 基層路基 施工技術

隨著我國城市建設發展腳步的不斷加快，公路工程項目建設也得到相關部門的高度關注。半剛性基層路基作為目前應用最廣泛的一種路基形式，如何確保其施工質量也成為了相關部門所面臨的一項重要工作。由于公路工程半剛性路面基層對強度和平整度均有較高要求，因此，在對其進行施工的時候，應該首先從以上兩個方面出發，采取科學合理的施工方法，以此來確保整個工程的施工質量。1 半剛性基層原理 1.1 材料強度的形成原理

在任何工程的施工過程中，是否能夠對材料進行科學合理的加工直接影響到工程的整體質量，半剛性路面基層施工也不例外。通常情況下，材料強度的形成與材料的摻配、拌和以及壓實具有密切的聯系，在以上幾項操作中，材料自身會發生一系列的物理和化學反應，而材料的強度則是在反應之后形成的。半剛性基層施工過程中所涉及的材料主要是石灰穩定類材料，包括石灰土、石灰砂礫土和石灰碎石等，其強度的形成主要是石灰與細粒土的相互作用，從而使土的工程性質發生變化，這種變化可以分為兩個階段，第一個階段表現為土的結團、本身的塑性降低，最佳含水量增大，最大密實度變小等。第二階段就是結晶結構的形成，在這種情況下，土的整體強度和穩定性都會有所提高。從我國目前半剛性基層的施工現狀來看，對于材料強度的影響因素主要包括石灰、土質的質量與劑量，同時，材料的養生條件如何也會在一定程度上影響到材料的強度和穩定性。1.2 材料縮裂特性

雖然半剛性基層施工所選用材料的強度能夠在一定程度上滿足工程的建設需求，但是，也同樣存在著一些不足之處，比如說材料的縮裂特性。通常情況下，這種縮裂特性都是由于材料本身抗變形能力低導致的，材料本身如果沒有較強的抗變形能力，那么當材料所處環境的溫度或濕度發生變化的時候，就容易產生開裂。此外，當瀝青面層較薄的時候，也容易形成反向裂縫，從而嚴重影響了工程的整體質量。因此，工程人員在進行半剛性基層施工之前，一定要對材料的縮裂規律進行全面系統的分析，從而科學合理的對材料進行選擇，以此來盡可能避免裂縫的出現。2 半剛性基層施工技術 2.1 鋪筑試驗路

通常情況下，為了確保公路施工的整體質量，在進行大規模施工之前，都要先鋪筑一條試驗路，在試驗路的施工過程中，施工人員可以按照原計劃的公路施工方法進行施工，并在施工的過程中對出現的問題進行處理。施工單位可以根據試驗路鋪筑的實際情況，對施工組織設計進行科學合理的制定，與此同時，還要根據試驗路的實際操作情況對混合料的配合比進行確定，在檢驗鋪筑的半剛性基層質量是否符合設計和規范要求的基礎上，提出相應的質量控制措施。在確保試驗路的施工效果達到相關要求之后，再進行大面積施工作業，這樣不僅能夠避免由于施工誤操作而引起的質量問題，而且還能夠對拌和、運輸、碾壓、養生等施工設備的可靠性進行檢驗，從而大大降低反復施工給施工單位帶來的經濟損失。2.2 廠拌法施工

廠拌法施工是目前進行公路半剛性路面基層施工過程中采用的最廣泛的一種方法。為了確保施工的連續性和最終質量的穩定性，在進行具體施工操作之前，相關工作人員首先要對施工中所涉及到的設備進行調試，確保其處于最良好的狀態。此外，拌和之前還要進行必要的試拌工作，以此來確保大批量的拌和符合工程的根本需求。通常情況下，采用廠拌法進行施工，要充分注意混合料的拌和、攤鋪和碾壓。

2.2.1 下承層準備與施工放樣

由于半剛性基層施工的特殊性，其對下承層的要求也較高，不僅需要下承層平整、密實，而且還要確保其沒有松散和“彈簧”的不良現象。因此，在進行施工之前，相關工作人員應該按照相關的施工標準對下承層進行檢查驗收，驗收合格后才能夠進行具體施工。施工放樣主要是對路中線進行恢復，每隔一段距離設置一個中樁，并在每個樁上明顯標記出基層的邊緣設計標高和松鋪的厚度的位置。2.2.2 備料

原材料的質量如何直接關系到工程的整體質量，因此，對于施工中的原材料的質量，一定要確保其符合工程的施工需求。同時還要做好必要的防護工作，比如說對于水泥應該做好防雨防潮工作，對于石灰應該做好必要的灑水工作，在潮濕多雨的季節里，還要采取有效的措施確保細粒土和結合料不會受到雨淋。2.2.3 拌和與攤鋪

在對混合料進行拌和的時候，首先應該嚴格按照相關規范對其配合比進行準確測定，使其無論是從級配還是劑量上，都能夠符合工程的要求。其次，要將混合料的含水量控制在最佳的程度，一般來說，水泥穩定類混合料的含水量可比最佳含水量大1-2個百分點，而石灰穩定類的混合料則剛好相反。對于混合料的攤鋪應該掌握好攤鋪時間，最好是在運送到施工場地之后，第一時間進行攤鋪，并碾壓成型。2.2.4 碾壓

碾壓是半剛性基層施工中最重要的一個環節，碾壓過程中，施工人員要控制好每個層的厚度，最小分層一般不能小于10cm。此外，碾壓的時候還應該嚴格按照先輕后重的次序對各個類型的壓路機進行安排，以此來對公路路面進行逐步壓實。3 結語

綜上所述，隨著我國公路建設的飛速發展，半剛性基層施工的整體質量也必然會得到相關部門的高度重視。通過本文的介紹我們能夠得知，如果想使半剛性基層的施工取得預期的效果，相關工作人員就要對原材料、拌和以及施工養生等多個環節進行嚴格控制，與此同時，還要注意對施工環境、材料拌和時間以及養生期進行嚴格控制。只有這樣，才能夠從根本上確保工程的整體質量，從而促進我國公路行業的可持續發展。參考文獻：

[1]于井和.半剛性基層施工工藝及常見問題處理方法研究[j].交通世界，2011（02）.[2]許建設.高速公路半剛性基層分析[j].安徽職業技術學院學報，2006（01）.[3]匡厚誠.半剛性基層路基施工技術研究[j].中國高薪技術企業，2009（24）.

第四篇：半剛性基層材料的強度形成和縮裂特性

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半剛性基層材料的強度形成和縮裂特性

半剛性基層材料的強度形成和縮裂特性

摘要 ：通過分析半剛性基層材料包括石灰穩定類材料、水泥穩定類材料、綜合穩定類材料的強度形成和縮裂特性，充分認識瀝青路面裂縫的產生原因，提出對裂縫的預防和處理措施。

關鍵詞：半剛性基層材料 強度形成 縮裂特性

中圖分類號： U416.223 文獻標識碼： A 文章編號：

近年來，我區的公路建設迅猛發展。由于獨特的地理環境，新建的無論是一般公路、還是高速公路，90%以上都采用半剛性基層。這種結構形式具有較高的強度、承載力和使用性能，為實現“強基薄面”結構提供了可靠保證，使得其在全區公路路面建設中得以廣泛應用。但與此同時，隨著半剛性基層的大量采用，這種結構形式存在的難以克服的缺點也日益顯現，導致路面使用質量和壽命達不到應有的水平。因此，充分認識半剛性基層材料的強度形成和縮裂特性，有針對性的進行研究和利用，對進一步改善路面實際使用效果具有非常重要的現實意義。

一、半剛性基層材料的強度形成

半剛性基層材料的強度由于穩定材料與土石材料在摻配、拌和、壓實過程中發生了一系列的物理、化學反應而形成。

石灰穩定類材料的強度形成。其強度形成主要是石灰與細粒土的相互作用。土中摻人石灰，石灰與土發生強烈的相互作用，從而使土的工程性質發生變化。初期表現為土的結團、塑性降低、最佳合水量增大和最大密實度減小等;后期變化主要表觀在結晶結構的形成，從而提高土的強度與穩定性。影響石灰土強度與穩定性的主要因素有:土質、石灰的質量與劑量、養生條件與齡期等。各種成因的亞砂土、亞粘土、粉土類土和粘士類土都可以用石灰來穩定。各種化學組成的石灰均可用于穩定土。但白云石石灰的穩定效果優于方解石石灰。石灰劑量是按消石灰占干土重的百分率計。石灰劑量較低時(小于

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3%-4%)，石灰主要起穩定作用，使土的塑性、膨脹性、吸水量降低，具有一定的水穩定性。隨著石灰劑量的增加，石灰土的強度和穩定性提高，但當劑量超過一定范圍，過多的石灰在空隙中以自由灰存在，將導致石灰土的強度下降。石灰土的最佳劑量隨土質的不同而異，土的分散度越高則最佳劑量越大。最佳石灰劑量也與養生齡期有關，在28d內，最佳石灰劑量隨著齡期的增長而增大，28d后基本趨于穩定。石灰土的強度形成需要一定的溫度和濕度。高溫和適當的濕度對石灰強度的形成是有利的，這是因為濕度高可使反應過程加快，但濕度過大(濕砂養生)會影響新生物的膠凝結晶硬化，從而影響石灰土強度的形成。石灰土的強度隨齡期的增長大體符合指數規律。

水泥穩定類材料的強度形成。其強度形成主要是水泥與細粒土相互作用。影響水泥穩定土強度與穩定性的主要因素有土質、水泥成份與劑量、水等。土的礦物成分對水泥穩定土的性質有重要影響，除有機質或硫酸鹽含量高的土外，各種砂礫上、砂土、粉土和粘土均可用水泥穩定。要達到規定的強度，水泥劑量隨粉粒和粘粒合量的增加而增高。實踐證明，用水泥穩定級配良好的土，既可節約水泥，又能取得滿意的穩定效果。水泥的成分和劑量對水泥穩定土的強度有重要影響。通常認為，各種類型的水泥都可用于穩定土。實踐證明，對于同一種土，水泥礦物成分是決定水泥穩定土強度的主導因素。一般情況下，硅酸鹽水泥的穩定效果好，而鋁酸鹽水泥則較差。當水泥的礦物成分相同時，水泥穩定土的強度隨著水泥比表面和活性的增大而提高。水泥穩定土的強度隨水泥劑量的增加而增加，但考慮到水泥穩定土的抗溫縮與抗干縮以及經濟性，應有一個合理的水泥用量范圍。含水量對水泥穩定土的強度有重大影響。當混合料于合水量不足時，水泥就要與土爭水，若土對水有較大的親和力，就不能保證水泥完成水化和水解作用。水泥穩定土需要濕法養生，以滿足水泥水化的需要。水泥劑量大、養生溫度高時，其增長速率大。水泥穩定土的強度隨齡期的增長而增長，二者之間大致呈指數關系。

綜合穩定類材料的強度形成。綜合穩定類材料是以石灰或水泥為主要結合劑、外摻少量活性物質或其他材料，以提高和改善土的技術性質。單純用石灰穩定砂性土效果一般較差，而采用二灰綜合穩定則

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效果顯著提高。粉煤灰是一種火山灰物質，它含有活性的氧化硅和氧化鋁，在石灰的堿性激發及相互作用下生成含水的硅鋁酸鈣。這些新生的膠凝物質晶體具有較強的膠結能力和穩定性。由于粉煤灰系空心球體，所以摻人粉煤灰后，石灰土的最佳含水量增大、最大干密度減少。盡管如此，其強度、剛度及穩定性均有不同程度提高，尤其是抗凍性有較顯著的改善，而溫度收縮系數比石灰土有所減少，這對抗裂有重要意義。粉煤灰是一種緩凝物質，由于表面能低，難于在水中溶解，導致二灰混合料體系中火山灰反應相當緩慢，這是二灰穩定類后期強度高，平期強度低的根本原因。為了改善水泥在土中的硬化條件，提高水泥穩定效果，常常在摻加水泥的同時摻加少量其他添加劑。石灰是水泥穩定土產最常用的添加劑之一。在水泥穩定之前，先往土中摻加少量的石灰，使之與土粒之間進行離子交換和化學反應，為水泥在土于的水解和硬化創造良好的條件，從而加速水泥的硬化過程，并可減少水泥用量。摻加石灰還可擴大水泥穩定土的適用范圍，一些不適于單獨用水泥穩定的土(如酸性粘土、重亞粘土等)，若先用石灰處理，可加速水泥土結構物的形成。此外，由于石灰可吸收部分水分改變土的塑性性質，故用水泥穩定過濕土(比最佳合水量高4%-6%)時，先用石灰處理，能獲得良好的穩定效果。

二、半剛性基層材料的縮裂特性

半剛性基層材料的缺點是抗變形能力低，在溫度或濕度變化時易產生開裂，當瀝青面層較薄時，易形成反向裂縫，進而嚴重影響路面的使用性能。了解各種半剛性基層材料的縮裂特性，有利于技術人員科學地進行路面處理，從而把裂縫減少到最低程度。

半剛性基層材料的收縮開裂及由此引起瀝青路面的反射性裂縫輕重不同地存在。在國外，普遍采取對裂縫進行封縫，而在交通量繁重或者高速公路上，這種封縫工作十分困難，嚴重影響交通，也不安全。而在我國，目前根本就沒有發現裂縫就進行瀝青封縫的習慣，因而開裂得不到有效的處理。裂縫的存在導致兩種后果，首先是裂縫中進水，導致瀝青層和基層界面條件的變化，使基層、底基層、路基的水分狀況惡化，承載能力迅速降低，表面產生水力沖刷，出現灰漿，并形成裂縫處唧漿、坑槽；其次是車輪從裂縫的一側經過到達裂縫的最新【精品】范文 參考文獻

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另一側時，荷載變化不再連續，使路面裂縫兩側發生大的應力突變，會形成很大的上下剪切和表面受拉。

半剛性基層非常致密，它基本上是不透水或者滲水性很差的材料。水從各種途徑進入路面并到達基層后，不能從基層迅速排走，只能沿瀝青層和基層的界面擴散、積聚。水進入路面的途徑，除了降雨、降雪、化雪的表面水外，還有多種來源，如冬季由于冰凍引起的水分積聚和春融期間產生的積水；超限超載車輛為了降溫需要向輪轂不斷噴水，以保持汽車的剎車性能，使路面常年處于潮濕狀態；中央分隔帶的綠化澆水、挖方路段的裂隙水、路面鋪筑過程沖洗的水等等。可以說，水進入瀝青路面是不可避免的，如果不能及時排走就將造成危害。界面上水的存在改變了界面連續的邊界條件，使路面的受力狀態變得十分不利，成為導致路面破壞的直接原因。

半剛性基層有很好的整體性，但是受水的影響敏感，在長期浸水條件下，板體結構會逐漸破壞，反映為路面彎沉，瀝青路面開始出現破損，彎沉迅速增大，并導致結構性破損。現在許多高速公路竣工驗收階段的彎沉很小，以后逐步變大。許多路面在損壞初期開挖可見基層往往是完好的，彎沉并不大。這說明，除了少數確實是因為基層施工不好的原因外，大部分基層發生結構性損壞，是發生在瀝青面層損壞之后。

半剛性基層很難跨施工，無論是直接暴露還是鋪上一層讓下面層過冬，都避免不了發生橫向收縮裂縫，從而為瀝青路面的橫向裂縫埋下隱患。甚至在冬天就從縫中進水(融雪)、半剛性基層暴露的還可能凍疏，影響強度的形成。

用一句話來概括就是：開裂和進水且難以排走是半剛性基層瀝青路面結構的致命缺點。

半剛性基層材料的收縮分為溫縮與干縮兩種。研究表明:若以最佳含水量狀態下各種半剛性基層按溫縮系數的大小排序是:石灰土>石灰砂礫>二灰>水泥砂礫>二友砂礫;按其干縮系數的大小排序為:石灰土>石灰砂礫>二灰>二灰砂礫>水泥砂礫。半剛性基層的收縮開裂，對于含土較多材料以干縮為主，對于含粗集料較多的材料以溫縮為主。半剛性基層的干縮主要發生在竣工后初期階段，當基層上鋪筑瀝

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青面層以后，基層的含水量一般變化不大，此時半剛性基層的收縮轉化為以溫縮為主。

半剛性基層材料的抗裂性能是以溫縮抗裂系數與干縮抗裂系數來評價的。抗裂系數愈大，表明材料的抗裂性能愈強，在同樣條件下，能承受較大的溫度或濕度的變化而不裂。按半剛性材料的溫縮抗裂系數的大小(均按最佳狀態)排序為:二灰砂礫>二灰>石灰砂礫>水泥砂礫>石灰土。按干縮抗裂系數的太小排序為:二灰>二灰砂礫>水泥砂礫>石灰砂礫>石灰土。

半剛性基層材料的類型與配合比的選擇，應根據當地的自然條件與基層所處的環境來確定。在條件可能時，應優先用二灰穩定類基層，二灰砂礫類集料含量約75%時，抗干縮與溫縮能力均較強，可適用于不同地區，主要是解決早強不足的問題。水泥砂礫類，水泥含量約為5%時，具有較強的抗干縮能力，適用于溫差不大的地區。石灰砂礫類，抗干縮和溫縮能力卻較差，宜采用水泥石灰綜合穩定，以部分水泥代替部分石灰，提高其抗干縮能力，減輕縮裂。

從目前的實踐看，早期修建的半剛性基層瀝青路面，很多已進入路面大修，由于采用半剛性基層，目前的大修方案基本都采用“開膛破肚”法，然后對路基進行補強，再重鋪路面結構層。這種方法費時費力費資金。因此，在做好半剛性基層路面管護，盡可能延長路面使用期限的同時，要不斷更新路面基層設計理念。為了提高路面整體的抗變形能力，將原來的半剛性基層安排在柔性基層下做路面的底基層，以期綜合利用柔性基層和半剛性基層的優點，克服柔性基層抗變形能力差和半剛性基層反射裂縫的缺點，能夠有效地消減瀝青路面的反射裂縫，減少水損害的發生，改善路面的長期使用性能和適應環境的能力。

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第五篇：淺議半剛性基層的透層與下封層

淺議半剛性基層的透層與下封層

山東金茂建設工程有限責任公司

蘇玉剛 廣饒鹽化工業建筑安裝公司

張光云

長期以來，我國在使用下封層與透層中常常混淆，無論設計單位還是施工企業，此種現象屢見不鮮，這是我們的技術人員對兩種材料的概念不清，對要求的功能和起到的作用不明確所導致。根據我們多年來的做法和自己的粗淺看法與廣大同行交流。

一、透層與下封層的區別

透層與下封層的區別是很嚴格的。

透層油要求滲透到一定深度，一般不小于5mm，目的在于使瀝青下面層與半剛性基層結合良好。下封層的目的在于封閉表面，不一定要求透下去。

透層的主要作用：⑴透入基層表面空隙，增強基層與下封層間的粘結；⑵有助于結合基層表面集中的細料；⑶減少基層養生費用，提高養生質量；⑷滲透成型的基層，表面開口空隙被填充，從而得到一個滲透深度上的防水層。

下封層的主要作用：⑴與下面層成為一個整體，與透層配合，使下面層與基層有效連為一體；⑵增強路面的防水能力；⑶增加層間連續性，更有效傳遞荷載；⑷基層與下面層間產生了阻止移動的摩阻力、粘結力，承擔著剛柔之間的粘結和過度任務，一起抵抗荷載作用，提高路面的整體強度。

目前，在市政工程道路施工時，有些施工單位的某些技術人員，只看到在固化的半剛性基層上灑布透層油不好，而有些工程改作下封層，但是它根本不能代替透層油。如果它擋不住半剛性基層開裂的反射縫，仍不能解決水的滲入，逐漸引起界面分離的問題。不能透入基層的油，只在基層表面形成了一層油膜或油皮，并不能起到固結、穩定、聯結、防水等作用，不是真正意義上的透層油，這層油皮很容易在施工過程中被運料車車輪及攤鋪機履帶捻起、推掉。由于油層太薄，在路面使用過程中，很容易與基層脫開或被下面層的粗集料刺破，因而一定要明確，即使鋪設下封層的基層也不能省卻噴灑透層瀝青。

二、材料的規格和用量不同

透層乳化瀝青的用量，規范規定：PC-2和PA-2均為0.7—1.5L/㎡，是指包括水分在內的乳化瀝青的總量。乳化瀝青中的殘留物含量是以50%為基準的，如果濃度不一樣需進行換算。在半剛性基層上灑布時要進一步稀釋。

透層油一般不需撒石屑或砂，有的工程為了保護透層不被運輸車破壞，通常在噴灑后一破乳立即撒2m3/1000㎡的石屑保護，這并非下封層。

下封層采用單層式層鋪法表面處治或稀漿封層兩種方法。層鋪法多采用乳化瀝青，蒸發殘留物含量60%時按1.0—1.2Kg/㎡灑布，瀝青含量不同時另行折算。撒布S12（5-10mm）或S14（3-5mm）的碎石，用量5-8 m3/1000㎡。

稀漿封層，采用慢裂或中裂的乳化瀝青或改性瀝青做結合料，厚度不小于6mm。所用石料要堅硬、粗糙、耐磨、潔凈、呈堿性，并有一定的級配。

三、施工時機不同

透層的灑布時間，交通部JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術規范》和住建部CJJ1-2008《城鎮道路工程施工與質量驗收規范》都統一要求，“宜”緊接在基層施工結束表面稍干后澆灑。交通部規范還強調“有些工程在施工養生一周后噴灑這是錯誤的做法”，半剛性基層在水泥尚未結硬時噴灑透層，原因是經過養生，將逐漸產生強度，內部結構越來越緊密，難以下透。

下封層是鋪筑基層后，不能及時鋪筑面層而需通行車輛時，在噴灑透層后才鋪筑的，或者是在鋪筑底面層之前，鋪筑稀漿封層。