半刚性路面

半刚性路面（精选12篇）

半刚性路面 篇1

1 我国柔性基层, 组合式基层沥青路面结构在高等级公路上的应用

1.1 级配碎石基层的应用回顾

在我国, 20世纪70年代前后, 相当一部分的二级公路是采用的柔性基层, 许多干线公路, 国道以及大量的城市道路主干线, 建筑的是柔性基层沥青路面, 那时的柔性基层的质量是非常差的, 公路和城市道路主要使用天然砂砾, 级配碎石是少数, 甚至根本没有用过真正意义上的级配碎石, 但是一直到21世纪, 这些干线公路和城市道路都在运营, 只不过已经维修了几次, 由于沥青层很薄, 很多路面已发生了网裂。

通过这些工程的研究, 得出:

1.1.1 半刚性沥青路面因半刚性基层干缩,

温缩开裂导致的反射裂缝成为沥青路面的主要病害之一, 而采用级配碎石基层或过渡层对于防止和减少沥青面层裂缝具有较好的效果。

1.1.2 采用级配碎石过渡层结构都没有关于路面抗车辙性能差的报道,

因此至少没有证明因采用了级配碎石而减弱了路面结构的抗车辙性能。

1.1.3 采用级配碎石层结构的沥青路面, 如果沥青层厚度较薄时, 容易产生沥青路面疲劳破坏。

1.1.4 级配碎石的生产必须严格控制原材料碎石的质量。

1.2 厚沥青层路面的应用与问题

在我国有几条高速公路采用了沥青导相对较厚的半刚性沥青路面, 如北京首都机场高速公路, 京津塘高速公路和广深高速公路。这些沥青路面沥青层较厚, 已经不是我国传统意义上的薄沥青层半刚性路面。

1.3 厚沥青层路面的问题调查

1.3.1 采用较厚的沥青层, 没有任何迹象表明这些高速公路结构强度不足。

1.3.2 虽然沥青层较厚, 但是车辙并不大,

特别是京津塘和广深珠高速公路的交通量应该说很大, 这说明了增加沥青层厚度, 并不意味着车辙量的增加, 从广深高速公路的栓测结果看, 在炎热的气候条件下和大交通量的情况下采用较厚的沥青路面, 其车辙量显然并不大。

1.3.3 这些高速路的主要裂缝表现为表面裂缝, 且裂缝深度仅局限在表面层。

2 我国新型沥青路面结构的研究进展

纵观国际上的高速公路和重交通道路, 大量使用的全厚式路面或者柔性基层沥青路面。相反半刚性基层沥青路普遍使用于交通量不很大的公路, 或者往往在半刚性基层下设置一个碎石过渡层, 同样称为半刚性基层的水泥稳定碎石基层。在强度要求, 具体做法上也有许多不同之处, 这引起了我国研究人员的普遍重视, 开始关注对沥青路面结构问题的研究, 希望改变目前单一使用半刚性基层沥青路面的状况, 使不同的路面结构得到合理的使用。

2.1 从2001年起, 交通部公路科学研究院

针对目前高速公路沥青路面早期损坏现象, 充分考察了国际上高速公路普遍采用的结构, 吸取了本国不同沥青路面结构应用的经验, 结合西部研究课题《高速公路早期病害预防措施的研究》以及交通部公司司《沥青稳定碎石与级配碎石结构设计指标》项目的研究, 结合新材料、新结构、新工艺、新技术对柔性基层, 组合式基层沥青路面进行了深入细致研究。在多个省市的高速公路上铺筑了不同结构沥青路面试验路, 并进行了大量研究, 在这些试验路段中, 结构型式主要有柔性路面, 分别采用级配碎石过渡层和较厚沥青层的组合式路面, 同时也试验了一些低强度的半刚性基层沥青路面, 将这些结构和我国高速公路常用的沥青层较薄的半刚性基层沥青路面进行比较。

2.2 江苏省沿江高速公路试验路。沿江高

速公路试验路于2004年7月建成。结构A是正常路段的半刚性基层结构形式, 结构B是采用沥青稳定碎石基层的组合式基层, 结构C是采用了沥青稳定碎石和级配碎石过渡层的组合式基层, 结构D是按照永久性路面结构设计的路面结构, 结构D的沥青厚度达45cm。

在2005年进行了试验中物观测, 使用情况良好, 试验路全线没有发现坑槽, 泛油, 车辙, 开裂等路面病害现象, 在沥青层厚度较大的B、C、D结构段并没有产生较大车辙变形, 沥青层最厚的结构D和采用级配碎石过渡层的结构C的车辙平均值均小于有较厚水稳碎石基层的B和正常路段。

2.3 青海省平西试验路。平西试验路于2002年通车,

结构A采有低强度水稳基层结构, 水泥稳定碎大专生的设计强度为2.5MPA。结构B是采用级配碎石过渡层的组合式基层结构, 结构C是全柔性沥青路面结构, 结构C的沥青层后为21cm。

2.4 2002年通车的试验路及对应生产路段, 2004年观测时,

试验路C结构柔性基层路段均没有发现任何横向裂缝, 在A结构, 即低强度的水稳碎石基层路段共发现了4条横贯3个车道的横向裂缝, 而在试验路的对向车道上, 使用了3.5mpa的水稳碎石基层的路段, 约1400m路段上出现了22条横向裂缝, 在2001年7月开放交通的其它常规路段, 经过三个冬季低温考验以后, 路面的横向开裂成为主要的损坏形式之一, 平均开裂间距为50~58m。

3 我国新型沥青路面结构的应用

随着对于柔性基层以及组合式基层研究的深入, 我国越来越多的高速公路从业者开始接受这些新的技术, 特别是随着管理部门对于高速公路早期病害问题的高度重视, 管理者越来越注重沥青路面的耐久性和工程全寿命周期成本的理念。我国的高速公路结构已经不再局限于原来单一的结构型式, 已经开始在高速公路上尝试采用多种新型的沥青路面结构在福建省的两条高速公路上, 建设部门已经采用新型的路面结构作为主要的高速公路结构形式, 福建省多雨潮湿地区, 以往该地区高速公路的结构都采用了15~16cm厚的沥青路面, 基层为半刚性基层, 设计使用年限为15年, 但是通车后不到设计使用年限一半的时间路面病害就不断加剧。通过研究论证, 新建的两条高速公路将采用组合式基层沥青路面, 希望能够避免和延缓反射裂缝出现, 同时改善多雨潮湿地区基层的排水功能, 在级配碎石上使用了较厚的沥青层, 厚度为22~23cm, 一方面是提高沥青路面的耐久性, 另一方面是保证高速公路具有足够的强度。

新型路面结构的造价相比原来的配筋半刚性基层沥青路面结构的造价都要有报增加, 但增加的比例并不大, 不超过总造价的1%, 但是从沥青路面全寿命周期的费用角度分析, 初期投资高一些能够使得后期的维修、养护费用降低, 路面的使用寿命得到延长, 采取这样的方案是非常合理的。

结束语

对于以往常用的平刚性基层的使用要进行改造, 完善它的设计与应用, 明确它的适用范围, 最大限度地减少半刚性基层沥青路面的早期损坏, 延长沥青路面的使用寿命。更为重要的是大力推广采用组合式基层, 柔性基层等其它路面结构, 鉴于我国的实际情况, 由于对半刚性基层有丰富的应用经验, 当前应该首先发展组合式基层沥青路面, 即以沥青混凝土作面层, 沥青稳定碎石作基层, 半刚性材料作底层这种结构形式, 也可以在半刚性底基层上加铺级配碎石过渡层以防止反射性裂缝和有利于排水。

摘要：介绍了半刚性沥青与新型沥青路面结构的应用。

关键词：半刚性沥青路面,新型沥青路面,结构

参考文献

[1]高速公路早期病害预防措施的研究[J].交通部公路科学研究院, 2004.

[2]山区重载路段沥青路面车辙变形防止措施[J].交通部公路科学研究院2004.

[3]交通部公路科学研究院[J].福建省高速公路沥青路面专面设计, 2005.

半刚性路面 篇2

浅析半刚性基层沥青路面早期破损

根据一些高速公路沥青路面早期破损的`调查结果,对我国半刚性基层沥青路面在设计方面存在的问题做了分析,提出了一些看法.

作 者：胡法明 作者单位：黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司刊 名：黑龙江交通科技英文刊名：COMMUNICATIONS SCIENCE AND TECHNOLOGY HEILONGJIANG年，卷(期)：32(2)分类号：U416.214关键词：半刚性基层 沥青路面 早期破损 设计

半刚性路面施工工艺的优缺点分析 篇3

【摘 要】为了解读半刚性路面难于推广应用的原因，本文分析了传统半刚性路面施工工艺的优缺点，得出的结论是施工工艺复杂，配套机械设备繁多，施工工艺亟待改进。

【关键词】半刚性路面；施工工艺；优缺点

[文章编号]1619-2737（2016）05-14-260

【Abstract】Understanding the reasons for the semi-rigid pavement is difficult to promote the application，the paper analyzes the advantages and disadvantages of the traditional semi-rigid pavement construction process，concluded that the construction process is complex，many ancillary equipment，construction technology needs to be improved.

【Key words】Construction technology；Advantages and disadvantages of semi-rigid pavement

1. 前言

为了克服沥青路面的高、低温性能上的不足，早在1954年就开发了以水泥-沥青复合材料作为结合料的路面，这种路面兼具刚性路面和柔性路面的优点，表现出半刚半柔性的力学特征。就世界范围来看，虽然以水泥-沥青复合材料作为胶结材料的半刚性路面性能优良，但是与以（改性）沥青作为胶结材料的柔性路面相比，应用量少之又少。

2. 半刚性路面施工工艺的优缺点

2.1 拌和法（水泥-热拌沥青混合料）半刚性路面施工工艺的优缺点。

2.1.1 这种施工工艺是在热拌沥青混合料中，掺加预先拌制好的水泥砂浆，在一定的温度下利用强制式拌和机迅速对沥青混合料进行二次拌和，然后运到施工路段进行摊铺碾压。

2.1.2 水泥-热拌沥青混合料需要三道工序制成，即水泥砂浆的拌制、热沥青混合料的拌制及水泥砂浆与热沥青混合料的拌和。与普通沥青混凝土路面施工工艺相比，增加了水泥砂浆的拌制及水泥砂浆与热沥青混合料的二次裹覆拌和。

2.1.3 这种施工工艺需要配套的主要施工机械设备有：沥青混合料拌和站、水泥砂浆拌和机、水泥混凝土拌和站、大量大型运输车辆、大型混合料摊铺机、大型压路机等。此施工工艺繁多，配套机械设备复杂。

2.1.4 水泥-热拌沥青混合料半刚性路面结构中，骨架形成的形式为：“石——沥青——石”或“石——沥青+薄层水泥石——石”，沥青膜是荷载承受和传递的主要参与者，另外水泥石与沥青没有相互混合，自由沥青较多，这些都造成路面的高温时的敏感性强，降低路面的抗车辙性能。

2.1.5 这种工艺所做半刚性面层具有如下优点： （1）抗压强度及稳定度都显著提高，温度稳定系数减小；（2）抵抗变形的能力增强；（3）水稳定性及耐久性均有提高；（4）低温开裂性能有了一定改善。

2.1.6 但是这种半刚性面层存在下述问题：

（1）疲劳寿命较低，根据同济大学在惠州试验路的验证结果，这种半刚性面层到第三年时就发现网裂，裂缝率达 6.38%，而同样厚度的沥青面层的裂缝率为3.73%；

（2）温度敏感性较高，根据湖南大学的试验结果，水泥沥青混凝土和沥青混凝土 20 ℃ 的抗压强度分别为7.55 MPa和 5.49 MPa，50℃时则分别为2.08MPa和1.48MPa，两者比较不难看出，水泥沥青混凝土具有和沥青混凝土相接近的温度敏感性；

（3）施工难度较大，由于沥青混合料的高温将促进水泥砂浆中水分的蒸发和加速水泥的凝结硬化，所以除在水泥砂浆中加入缓凝剂等外加剂以外，要求各施工工序衔接紧密，严格控制施工时间，做到快拌、快铺、快压，若按正常施工时间要求较难实现。此外，高温条件下水泥砂浆中的水分有碍于沥青对集料的粘附作用，对材料的力学性能造成不良影响，路面质量较难保证。

2.2 拌和法（水泥-乳化沥青混合料）半刚性路面施工工艺的优缺点。

（1）这种施工工艺是冷拌冷铺法，其第一种方式是把水泥、矿粉和砂一起拌和形成混合料，乳化沥青和集料拌和也形成混合料，然后把两种混合料放在一起进行拌和，再经过运输、摊铺、碾压等工序形成路面；第二种方式是把水泥、砂和矿粉进行第一次拌和，再加入湿润的矿料进行第二次拌和，然后再加入乳化沥青进行第三次拌和，之后经过运输、摊铺、碾压等工序形成路面。

（2）这种施工工艺需要配套的主要施工机械设备有：两套水泥混凝土拌和站（或一套水泥混凝土拌和站和一套沥青混合料拌和站）、大量大型运输车辆、大型混合料摊铺机、大型压路机等。

（3）水泥-乳化沥青混合料半刚性路面结构中，骨架形成的主要形式为： “石——沥青+薄层水泥石——石”，沥青膜是荷载承受和传递的主要参与者，路面的抗车辙性能对沥青的依赖程度大。但是在这种路面结构中水泥石与沥青相互混合，自由沥青较少，结构沥青增多。所以，与水泥-热拌沥青混合料半刚性路面相比，这种路面的高温敏感性有所降低，抗车辙性能有所提高。

2.3 综合分析国内外已有研究成果。

2.3.1 可以发现水泥-乳化沥青混凝土半刚性面层具有如下优点： （1）早期强度高，加入1%的水泥比未加水泥对乳化沥青混合料早期强度提高3.36倍；（2）高温稳定性好，加入1%的水泥比未加水泥对乳化沥青混合料高温稳定性提高1.67倍；（3）抗水剥落性能有了较大的提高；（4）耐久性能提高。

2.3.2 但是这种半刚性面层存在下述主要问题： （1） 刚度过高，乳化沥青混合料基体的回弹 模量为1240MPa ，加入3%的水泥后回弹模量达5512MPa； （2）疲劳性能差，水泥乳化沥青混凝土的疲劳寿命低于热拌沥青混凝土，在高应变水平下也低于冷拌乳化沥青混凝土，并且随水泥含量增加，疲劳寿命进一步下降。日本通过51条试验路近四年的跟踪观测表明，只有限制水泥含量不超过3%，路面疲劳开裂的可能性才能减少；河北工业大学采用水泥含量8%～10% 的水泥乳化沥青混凝土铺筑了400m试验路，到3个月龄期时，就开始有网裂出现，一年以后出现了严重的疲劳开裂。

2.4 拌和法（水泥混凝土拌和物母体中掺加柔性材料）半刚性路面施工工艺的优缺点。

2.4.1 这种施工工艺是冷拌冷铺法，它是把水泥与骨料并加适量的水拌和，形成水泥混凝土基体，然后把细料和乳化橡胶沥青加入到基体之中适当拌和，再进行摊铺、 碾压等工序而形成的半刚性面层。

2.4.2 这种施工工艺需要配套的主要施工机械设备有：大型水泥混凝土拌和站、大量大型运输车辆、大型混合料摊铺机等。

2.4.3 水泥混凝土拌和物母体中掺加柔性材料半刚性路面结构中，骨架形成的主要形式为： “石——水泥石——石”，沥青膜不是荷载承受和传递的主要参与者，路面的抗车辙性能对沥青的依赖程度小。并且在这种路面结构中水泥石与沥青相互混合，自由沥青较少，结构沥青增多。所以，与水泥-热乳化沥青混合料半刚性路面相比，这种路面的高温敏感性有所降低，抗车辙性能有所提高。

2.4.4 这种半刚性面层材料具有如下优点： （1）刚度较适宜，乳化沥青水泥混凝土的弹性模量比半刚性基层的回弹模量高，而弯拉弹性模量则介于上述几种半刚性材料的弯拉弹性模量之间；（2）强度较高，乳化沥青水泥混凝土的抗压强度、抗弯拉强度和抗劈裂强度都是比较高或是最高的，其中抗弯拉强度和抗劈裂强度的提高幅度比抗压强度提高幅度更大一些，这一特点表明这种材料具有较好的路用性能，更符合路面结构受力特点，较好地解决了一般水泥材料抗压强度增长较快而抗折强度增长缓慢的矛盾；（3）感温性小，从25℃到 ～5℃范围内，乳化沥青水泥混凝土的抗弯拉强度变化速率为0.04 MPa/℃，沥青混凝土为0.28MPa/℃，乳化沥青水泥混凝土的回弹模量变化速率为30.9MPa/℃，沥青混凝土为164.9MPa/℃；（4）低温抗裂能力好，乳化沥青水泥混凝土的干缩率及温缩系数均比碾压混凝土及沥青混凝土小；（5）疲劳性能好，当应力强度比为0.6时，乳化沥青水泥混凝土的疲劳寿命已与普通水泥混凝土的疲劳寿命较为接近，但远远长于沥青混凝土；试验结果还表明，乳化沥青水泥混凝土的疲劳性能在 N≥106次以后最佳，这为减薄面层和提高路面的使用年限提供了保证，具有较高的经济效益。但根据同济大学的试验结果，乳化沥青水泥混凝土的耐磨性能优于碾压混凝土，但比普通水泥混凝土要差，这表明乳化沥青水泥混凝土的耐磨能力只能基本满足要求，仍应把进一步提高它的耐磨性能作为深入研究要解决的问题。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，缺乏对该种复合材料的长期使用性能的跟踪观测，它的长期路面使用性能还需等待实践的验证。

2.5 贯入法（水泥乳浆）半刚性路面施工工艺的优缺点。

2.5.1 这种施工工艺是将掺有适量外加剂的水泥乳浆材料，采用灌注的方式填充在具有特殊级配的沥青混合料母体骨架中，然后经过适当时间养生硬化后的混合材料便形成半刚性路面。

2.5.2 这种施工工艺需要配套的主要施工机械设备有：沥青混合料拌和站、水泥混凝土拌和站、大量大型运输车辆、大型混合料摊铺机、大型压路机等。

2.5.3 在贯入法（水泥乳浆）半刚性路面结构中，骨架形成的形式为：“石——沥青——石”，沥青膜是荷载承受和传递的主要参与者，其主要承重部分是骨架空隙型的沥青碎石，另外水泥石与沥青没有完全相互混合，没有充分形成交错的空间网状结构，自由沥青较多，沥青膜也较厚，这些都造成路面的高温时的敏感性强，降低路面的抗车辙性能。

2.5.4 贯入法（水泥乳浆）半刚性路面施工时，必须保证空隙率能够大，而且还要保证空隙是相互联通的，否则不能保证所有空隙被贯满，这在施工中难度是很大的。

2.5.5 综合分析已有研究成果。

2.5.5.1 可以发现贯入法（水泥乳浆）半刚性面层具有如下优点： （1）低温抗裂性能有了较大的改善；（2）高温抗车辙性能比较好；（3）热稳定性能较好；（4）耐久性能有了明显提高，该复合材料的疲劳特性试验结果表明，这种半刚性复合材料的疲劳寿命是沥青混凝土的3.2倍。

2.5.5.2 但是贯入法（水泥乳浆）半刚性面层也存在许多不足之处： （1） 达到一定抗拉强度时的刚度过高，根据美国的试验结果，当劈裂强度达1.2MPa时，其回弹模量达4900MPa，日本的试验结果表明，当抗弯拉强度大于2.5MPa以后，回弹模量可高达上万MPa；（2）与沥青混合料基体比较，常温抗弯拉强度未有明显改善，根据同济大学的试验结果，25℃的抗弯拉强度比沥青混合料基体增加不大，15℃的劈裂强度则比基体稍低；（3）施工难度大，国内外的施工经验表明，为便于水泥浆的灌入与容纳，要求沥青混合料基体具有20%以上的剩余空隙率，施工中很难把握。

3. 小结

通过上述分析可知，传统半刚性路面施工工艺存在的问题有：

（1）施工工艺配套复杂，需要大型机械设备繁多、量大；

（2）施工技术难度大，材料用量需要精确控制，工艺衔接紧凑甚至是困难，施工中很难把握；

（3）承重骨架的主要形式为：“石——沥青——石”或“石——薄层水泥石——石” 或“石——沥青+薄层水泥石——石”，没有真正形成“石——石”形式，抗车辙性能还有提高的空间；

（4）水泥石与沥青没有完全相互混合，没有充分形成交错的空间网状结构，自由沥青较多，沥青膜也较厚，路面高温时的敏感性强，降低了路面的抗车辙性能。

综上所述，传统半刚性路面施工工艺亟待改进。

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参考文献

[1] 林珂，岳强，张金玉.半刚性面层材料的研究概况[J].山东交通学院学报，2006（6）.

[2] 高英，梁富权.水泥——乳化沥青混合料研究[J].公路，1997（8）.

[3] 张思源，魏建民.水泥——乳化沥青混合料配合比设计与施工技术研究[J]. 重庆交通学院学报，2000（1）.

[4] 中交第一公路工程局有限公司.公路工程施工工艺标准[M]. 北京：人民交通出版社，2007.

[5] 高英，凌天青，梁富权，等.水泥——乳化沥青混合料性能测试方法研究[J].重庆交通学院学报，1999（2）.

半刚性基层沥青路面裂缝成因分析 篇4

关键词：半刚性基层,反射裂缝,应力强度

1 沥青路面裂缝应力分析

1.1 结构性裂缝

沥青路面的结构性破坏裂缝主要是由于行车荷载引起的。在车轮荷载作用下, 半刚性基层材料的应力大于材料的抗拉强度时, 半刚性基层的底部就会很快开裂。在行车荷载的反复作用下, 底部的裂缝会逐渐扩展到上部, 并使沥青面层也产生开裂破坏。影响拉应力主要因素有面层的厚度、基层本身的厚度、基层的回弹模量和下承层的回弹模量。在半刚性基层下采用半刚性材料做底基层, 可使基层底面由行车荷载产生的拉应力明显减小, 甚至还小于半刚性底基层底面产生的拉应力, 这对半刚性基层承受行车荷载的反复作用是十分有利的。

1.2 低温收缩裂缝

沥青材料在较高温度条件下, 具有良好的应力松驰性能, 温度升降产生的变形不致于产生过大的温度应力, 但当气温大幅度下降时, 沥青材料逐渐发硬并开始收缩。此时半刚性基层的底部将产生拉应力, 当拉应力沥青混合料的应力松驰赶不上温度应力增长, 混合料劲度急剧增大。由于沥青面层在路面中是受到约束的, 面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度, 沥青面层就会开裂。这种情况在沥青面层与基层的附着力不够好、允许有一定的自由收缩时, 裂缝就更容易发生。由于沥青路面宽度有限, 收缩受路面结构的相互约束小, 所以低温裂缝主要是横向的。

1.3 温度疲劳裂缝

这种裂缝主要发生在日温差大的地区。由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳, 使沥青混合料的极限拉伸应变 (或劲度模量) 变小, 加上沥青的老化使沥青劲度增高, 应力松驰性能降低, 最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。

1.4 面层温度应力分布分析

在面层和基层均无裂缝的情况下, 在沥青面层中产生的温度应力分布是这样的:一方面温度向沥青面层底部传递需要一定的时间, 不是瞬时完成的, 而且沥青面层内部和底部的温度不可能与其暴露表面的温度相同, 始终有温度差, 即沥青面层中会产生较大的温度梯度。沥青面层愈厚, 表面温度与底部温度差愈大, 层间温度梯度也愈大。另一方面沥青面层表面的温度应力随着面层的增厚而增加, 面层内的应力随深度而很快减小, 同时面层表面的温度应力随降温幅度变小而减小。沥青面层的表面一旦开裂, 随着持续低温或另一次降温, 在裂缝尖端会产生较大的应力集中, 使裂缝向下延伸并逐渐下的半刚性基层已经开裂, 并且允许有垂直位移和水平位移。垂直位移穿透整个沥青面层, 由于面层底部与基层表面的粘结作用, 裂缝呈现上宽下窄现象。

2 半刚性路面的反射裂缝和对应裂缝

2.1 由半刚性基层温缩开裂引起的反射裂缝

通常假设导致反射裂缝的机理是处于沥青面层车辆荷载引起的路面结构在裂缝处的差动位移, 水平位移是由温度变化或水分变化引起的膨胀和收缩。冬季或在寒冷地区, 在结合得好的沥青面层下, 开裂的半刚性基层的水平位移使得直接在裂缝上的面层内产生大的拉应力或拉应变, 由于在较低温度下沥青面层通常较硬, 它只能承受小的拉应力或拉应变, 因此容易被拉裂, 并且裂缝的扩展途径是由下至上的。沥青面层的厚度愈薄, 反射裂缝形成的愈早和愈多。

2.2 由半刚性基层干缩开裂引起的反射裂缝或对应裂缝

对于新铺的半刚性基层, 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, 产生的干缩应力和干缩应变就愈大。在已经产生干缩裂缝的半刚性基层上铺筑沥青面层, 在较薄沥青面层的情况下, 半刚性基层的裂缝会由于温度应力而使面层底部先开裂, 并较快形成反射裂缝。一旦行车产生的拉应力与温度应力相结合, 反射裂缝会形成得更快。在较厚沥青面层的情况下, 由于温度应力在表面最大, 基层的裂缝将促使面层先从表面开裂, 然后逐渐向下传播形成对应裂缝。因此, 面层有一个临界厚度。面层厚于临界厚度时, 裂缝将主要从表面开始;薄于此临界厚度时, 裂缝可能主要从底部开始。此临界厚度与气候条件、面层混合料的劲度模量、温缩性以及基层混合料的温缩性有关。

2.3 由水泥稳定土的膨胀性化学腐蚀开裂引起的反射裂缝或对应裂缝

这种情况发生的主要原因是地下水总的硫酸盐等侵蚀物质与水泥中的某些物质发生交替反应, 生成一种新的盐结晶, 造成水泥稳定土体积开裂或引起破坏。

3 影响裂缝产生的主要因素

3.1 沥青及沥青混合料的性质

沥青路面所铺筑沥青混合料主要由沥青结合料、粗集料、细集料和矿粉等多种成分组成的复合材料。在混合料组成中, 由于材料质量的差异和数量的多少, 可形成不同的组成结构, 表现为不同的物理力学性能。沥青和沥青结合料的性质是影响沥青路面温度开裂的最主要原因, 沥青混合料的低温劲度是决定沥青路面是否开裂的最根本因素, 沥青劲度又是决定沥青混合料劲度的关键。在沥青性能指标中, 影响更大的是温度敏感性, 温度敏感性大的沥青更容易开裂。

3.1 基层材料的性质

基层材料的收缩性愈小, 面层裂缝愈少。基层上有透层油以加强与面层的粘结对抗开裂是有好处的, 基层材料种类对沥青面层的裂缝率有明显影响。

3.3 气候条件

极端最低温度、降温速率、低温持续时间、升降温循环数次数是气候条件影响沥青路面温缩裂缝的四大要素。

3.4 交通量和车辆类型

半刚性基层中的最大拉应力, 通常是由最重的车轮荷载产生的;并且对于半刚性路面, 不同轴载对路面的破坏作用远不是4次方的关系, 而是约为16次方的关系, 即使是通过次数较少的重荷载也对路面破坏起着决定性的作用。

3.5 设计原因

(1) 结构设计不合理。如基层厚度不够, 面层分层及材料配合比设计不当, 面层厚度不合理。

(2) 路面、基层、底基层排水设计考虑不周。

(3) 路面所处段土质和水文情况与实际出入较大, 使得路面设计参数不符合实际。

(4) 地基处理设计不合理, 使得地基沉降未达到允许的工后沉降等。

4 结语

本章对沥青路面裂缝进行了分类, 探讨了沥青路面裂缝产生的主要因素, 得出如下结论:尽管沥青路面开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的, 但由行车荷载作用产生的结构性裂缝、由沥青面层温度变化产生的温度裂缝、由基层裂缝的向上反射产生的反射裂缝是沥青路面开裂的主要原因。

参考文献

[1]徐建成.沥青混凝土路面裂缝成因分析[J].交通科技与经济, 2004, (06) .

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半刚性路面 篇5

路面早期破坏即道路在使用初期就产生裂缝、沉陷、变形等现象。沥青混凝土路面的破损形式主要有裂缝(包括横、纵、龟、网裂)及变形(包括车辙、推移、波浪、沉陷、松散、剥落、坑槽)，它们对路面的破坏主要是雨、雪水通过面层缝隙进入各结构层，导致各结构层松散、强度散失，从而形成更大面积的破坏。破坏的原因是多方面的，主要包括设计、施工、养护、行车荷载、自然环境，其中施工是主要因素。形成沥青路面早期破坏的原因 设计方面

(1)对交通量估计不准从而导致累积当量轴次计算不准确，如实际值偏大或对交通增长率估计不足，都会造成设计不当．导致路面超荷服务，最终导致早期破坏。

(2)设计中对材料参数取值不准确，如对各结构层抗压回弹模量、抗弯拉强度没作实验而取规范值与实际值不符，如取值偏大．则造成路的整体强度不足，路面就会在行车荷载作用下发生早期破坏。(3)进行路面结构组合时考虑不足，如沥青面层与半刚性基层(特别是二灰类)问未设下封层．由于半刚性基层缩裂．可导致面层出现反射裂缝。

(4)沥青混凝土面层厚度偏小．易形成强基薄面的结构方式．而基层受力特性主要承担行车荷载的垂直压力．无法分担行车对路面的剪力作用．在交通量较大情况下，这种结构方式极易形成路面早期破坏。施工方面

如完全按规范施工是基本上可以避免路面早期破坏的，但由于施工条件、施工人员素质、施工机械等各方面因素限制，使得道路施工不仅在沥青面层上施工不当，易形成路面早期破损．而且在路基、底基层施工中也留下造成路面早期破坏的隐患。

(1)在路基施工中，不同土质不是分层填筑而是混填就会导致路基强度不均，在行车荷载作用下易造成不均匀沉陷，从而导致面层破裂。

(2)各结构层压实度不足会直接影响各结构强度承载能力，在行车荷载作用下，易造成结构层松散，不均匀沉陷，从而导致面层破坏。

(3)在半填半挖路基施工中，坡度为1：5—1：2.5时未挖台阶开蹬处理．则在通车后易导致路基整体滑动．从而形成剪切破坏，面层出现横、纵缝。

(4)挡土墙未按规范施工造成承载力不足．会引起路基下沉，导致面层破坏。

(5)在基层、底基层施工中细料较多，或不经养护通车造成表面松散．形成薄弱地带，导致面层龟裂。(6)拌和半刚性基层材料时，级料配合比未严格控制或未用专用机械拌和．均可造成粒料离析，导致基层强度不均．在粗料多的地方面层就会出现龟裂、网裂．而细料多的地方易产生沉陷．导致沥青面层破坏。(7)在基层施工中用路拌法而出现素土夹层．由于在设计中各结构层考虑为不间断连续体，出现素土层则间断各结构层间联系．不能有效抵抗设计要求的弯拉应力．易造成路面开裂。

(8)基层底基层稳定土施工接缝处理不好，纵、横缝处易形成薄弱地带，导致面层在行车荷载作用下产生网裂。

(9)对半刚性基层(如二灰稳定粒料基层)，如养护期短而铺筑面层开放交通，会导致基层松散形成面层早期破坏。

(10)半刚性基层施工季节气温低，易发生基层冻融破坏．导致路面破损。

(11)在水泥稳定类施工中作业段过长，碾压时水泥已初凝或偷工减料导致水泥、石灰剂量小，都会导致强度不足、减弱，使面层破坏。

(12)在施工中为抢工期盲目加大水泥剂量，从而产生大量收缩裂缝．导致面层形成反射裂缝。(13)在面层施工中沥青用量低，会导致表面松散，石料压碎值未达到要求或面层厚度不够，都会使整体强度不足而导致路面早期破坏。

以上简要分析了设计、施工中易引起沥青路面早期破坏的各种因素。不难看出施工因素是引起路面早期破坏的主要。因素．不但沥青混凝土面层施工不当会引起路面早期破损，而且基层及土基的施工不当与面层的早期破损也有直接或间接的关系。沥青路面早期破坏的防治措施 面层施工中的防治措施

首先应结合具体情况完成沥青混合料组成设计．且混合料配比一经确定应在拌和中准确执行。如果混合料性质不稳定，易使摊辅厚度发生变化，如温度过高、沥青用量偏大、矿粉掺量过多都会使铺层变薄影响路面强度，易导致早期破坏。在面层的摊铺碾压过程，摊铺机操作及本身调整对面层质量影响很大．其速度应根据拌和量、运力来确定，一般情况下不可随意变动．否则极易造成路面不平整，从而使面层厚度不均．形成强度薄弱地带。压实是最后一道工序，既不能压实不足达不到强度要求，也不能压实过度导致孔隙率减小，出现泛油和失稳，影响路面的强度和稳定性。在碾压施工时，碾压温度是碾压质量的关键，油料温度偏低则不易碾压成形，从而达不到压实度要求，影响路面强度。基层施工中的防治措施 沥青路面的早期破坏往往与基层施工有直接的关系。道路基层主要承受面层传递的荷载垂直作用力，并把它扩散到垫层和土基中，因此基层应有足够的强度和刚度，且应有平整的表面；以保证面层厚度均匀。从使用材料上可分为结合料稳定类、非粒料类、无机结合料稳定类，又称为半刚性或整体型。由于半刚性基层具有整体性强、刚度大、水稳性好等特点，国内外高等级公路已越来越多地采用半刚性基层。因而熟悉半刚性基层材料的强度形成原理及其特有的缩裂特性，对指导正确施工，避免因基层施工不当造成面层早期破坏，具有重要意义。

(1)石灰稳定类，如石灰土、石灰砂砾土、石灰碎石等。其强度形成是石灰与土发生强烈的化学作用，使土的工程性质发生变化，从而提高土的强度和稳定性。一般来说．粘土颗粒的活性强，与石灰作用后可形成较好的强度．但土质不宜过粘．否则不易打碎、拌和，影响稳定效果，易出现裂缝，导致面层出现反射裂缝，这也是造成路面早期破损的因素之一。石灰土的强度与其密实度有密切的关系，提高石灰土的密实度有着显著的技术经济效果。实践证明．密实度每增减1％，强度变化4％，且密实的灰土其抗冻性、水稳性及抗缩裂性均好。因而在石灰土施工中，一定要达到密实度要求．否则易发生基层强度不足而导致路面早期破损。

(2)水泥稳定类，包括水泥稳定砂砾、砂砾土、碎石土、土等。它的强度形成主要是水泥与细粒土的细粒相互作用。由于要达到规定的强度．水泥剂量就要随粉粒和粘粒含量增大而增加，因此可见其稳定重粘土是不适合的。虽然水泥稳定土强度会随水泥用量增加而增大．但应考虑其温缩、干缩性质及经济性．一般情况下以5％一6％为宜。如为提高基层强度盲目加大剂量．将产生大量缩裂，从而使面层产生反射裂缝，造成路面破坏。

(3)综合稳定类，是指以石灰或水泥为主要结合料而外掺少量活性物质，以提高土的技术性质，如二灰类。其中粉煤灰系空心球体．为缓凝物质，难以在水中溶解．导致二灰混合料中火山灰反应相当缓慢，这也是其早期强度低的主要原因．但其抗冻性比石灰土有显著提高，且温缩系数小得多，对抗裂很有意义。由于其初期抗冻性较差，因而注意在冰冻前应施工完成。

(4)半刚性基层材料的缺点是抗变形能力低．在温度或湿度变化时易产生开裂．当沥青面层较薄时易形成横向裂缝。由于土的收缩系数(温度每降低1℃时单位长度的收缩量)较干系数(含水量每减少1％单位长度的收缩量)要大4—5。倍。所以缩裂多发生在冬季，且土的粘性愈大，结合料剂量越高，裂缝愈多愈宽。因而我们在基层与面层施工上应尽量做到越冬施工．这样可减少或消除半刚性基层缩裂对沥青面层的影响。在选择材料上应尽量用粘性不太大的土。除此之外在施工中还应注意

①控制压实度含水量，因为在大于最佳含水量下压实．会使基层具有较大的缩裂性质。②为避免沥青面层开裂，可在半刚性基层上铺筑碎石过渡层1 5--27cm。

③对石灰土可掺加粗粒料．如砂、碎石、碎砖、煤碴(<50％)，这样即可节约石灰．又可改善碾压时拥摊现象。

④设置收缩缝于半刚性基层．5—10mm宽，厚为层厚的0.5-1倍，内填砂、沥青或油毛毡。

⑤对二灰稳定粒料类基层，虽然它的后期强度高．隔温性及水稳性均好．但其早期强度低，在重交通道路上常因基层早强不足导致路面早期破坏，而在低温条件下其强度增长率更低．这就要求二灰类半刚性基层施工应在冰冻前完成。

⑥还应强调的是，由于在用弹性层状理论体系进行结构层设计时假设各层紧密连续．因而在施工中使各结构层间边界紧密连续就显得非常重要，如出现夹层，将使整个道路结构保证率大大降低，导致路面早期破坏．这也使得厂拌成为大势所趋。路基施工中的防治措施

路基可以说是整个道路工程质量的关键。在整个道路的质量保证中，路基质量占有举足轻重的位置。它是路面结构的支承体，车轮荷载通过路面结构的整体传至土基。路面结构损坏除它本身原因外，主要是由于土基变形过大所引起的，由此可见土基的荷载——变形特性对路面结构的整体强度和刚度有很大影响。土基变形包括塑性和弹性变形两部分。过大的塑性变形将导致各种柔性路面结构产生车辙和纵向不平整．约占路面结构总变形的70--95％。路基的温度状况变化也是影响路面结构强度与稳定性的重要因素。值得注意的是，路肩以下路基湿度的季节性变化对路面的下路基也有影响，通常在路面边缘以内1 m左右湿度开始增大，直至路面边缘处与路肩的湿度相当．因而对路肩的处治一定要注意以防止雨水渗入为主，从而使路面下的土基湿度趋向稳定。路基施工相对来说是比较简单，只要注意分层填筑，碾压充分达到压实度要求，路基质量是可以保证的。结论

半刚性路面 篇6

关键词:重载交通 半刚性基层 沥青路面养护 结构设计方法 研究

DOI:10.3969/j.issn.1672-8289.2010.09.027

1、路面结构养护设计成因分析

目前西部地区路面结构养护设计主要存在以下几方面的问题:第一,缺少独立和针对性的沥青路面结构评价和养护设计方法;第二,在路面养护设计中,由于自然环境、交通、气候等影响因素复杂,对于路面损坏机理缺乏深入全面的认识,无系统的结构评价检测技术手段和分析诊断方法,造成养护方案的选择缺乏针对性,养护效果难以发挥。第三,在结构评价中,选择的力学指标(路面回弹弯沉)单一,考慮的主要受力方式相对于目前复杂的荷载状况和气候条件而言过于简单。第四,设计的养护方案中,路面结构形式单一(半刚性基层+沥青面层),对于结构层次的合理匹配、路面结构功能层的合理组合、路面排水性能、路基状况、路面的综合使用性能(路面破损、平整度、车辙、抗滑等)缺乏全面考虑和定量研究。第五,无明确的旧路再生材料结构设计参数。第六,对路面养护维修中各种候选养护方案的经济性缺乏定量的考虑,没有引入科学的经济评价方法。

旧路养护设计与新建路有诸多不同特点。首先,设计形式不同,旧路养护设计主要针对损坏进行设计。其次,与新建路交通量预估值不同,旧路交通量明确,有条件根据实际交通量特点进行更加针对性的结构设计。此外,除了荷载引起的疲劳破坏外,西部地区低温引起的疲劳开裂占很大比重,针对非荷载型结构破坏结构养护设计尚无依据科学。

针对西部地区沥青路面结构养护设计存在的问题,结合当地的交通条件和自然环境条件,开展重交通和复杂自然环境条件作用下半刚性基层沥青路面结构养护设计研究,对延长该地区道路工程寿命,促进公路可持续发展有重要意义。

2、路面结构评价研究现状

由于路面结构本身和工作环境的复杂性,路面性能衰变的影响因素存在多样性和不确定性问题,路面性能的评估、预测和决策领域仍有许多问题需要进一步研究和解决。一个合适的路面维修方案的制订,首先需要明确旧路的结构强度和路用性能等各方面的实际状况,进行客观的综合评价,所以对旧路路面结构进行检测以获得真实有效的路况数据,显得尤为重要。依据采集的路面检测数据,以及室内试验研究,对路面结构性能满足使用要求的程度做出正确的评估,科学评价旧路结构的承载能力与剩余寿命,制订合理的维修方案,对提高路面的路用性能及路面养护管理水平具有十分重要的意义。长期以来,由于缺乏对路面损坏机理、成因和处治方法的系统研究,我国路面大中修养护设计一直依赖于有限的指标或设计工程师的经验,科学性和经济性均难以保证。下一步需要通过对路面损坏的微观分析,损坏原因的科学诊断及损坏修复的养护决策,提出了路面大中修养护的措施及实施的方法、工艺、材料和施工组织方案,西部地区需要结合当地特殊条件进行针对性研究。

目前,在路面结构检测、评价方面,通过技术和设备的引进,国内外已经达到基本同步。在路面结构性能指标的检测上,既有贝克曼弯沉仪和承载板等传统的仪器设备进行检测的,也有使用自动化程度很高的全自动道路检测车进行检测的,后者可以实现数据的采集、处理、显示和存储等多方面功能,效率高,相应的成本也较高。当然,由于引进的时间较短,必要的应用研究工作还做得很不到位,也缺乏使用经验,这大大地影响了国内应用先进技术设备从事路面检测的实际效果。

近20年来,路面的无损检测与评价技术因具有不损害路面结构的独特优势而在国内外得到了迅速的发展。作为最重要的路面结构性能评价指标,弯沉的量测与分析技术发展十分迅速,自1953年贝克曼(Benkleman)发明梁式弯沉仪以来,路面弯沉检测设备已从静力弯沉仪发展到能够模拟行车荷载作用的落锤式弯沉仪(FWD),从单点最大弯沉检测发展到对路面弯沉盆的检测,并将原来仅局限于柔性路面意义上的弯沉概念发展到刚性路面的结构评价与设计分析中, 路面结构性能的评价也从路面整体强度评定发展到对路面各结构层模量的反分析,各种评价软件也广泛用于实际,取得了巨大的经济效益和社会效益。FWD是目前国际上比较流行的先进的路面无损检测设备, 可很好地模拟行车荷载对路面结构的作用并精确测出路表的变形信息,但是,目前用于FWD检测结果的分析技术存在着许多不足,有待进一步发展,如FWD采用的是脉冲荷载,而常规的FWD数值的分析方法却仍是以静荷载条件为基础,通过弯沉盆研究采用静力分析而非动力分析来反演路面特性。

公路路面厚度及内部缺陷的检测,一直沿用几十年来的钻孔取芯法或基坑开挖,它除破坏路面外,更主要的是这种方法所取得的数据不能真正给公路路面一个全面真实的评价。针对以上不足,世界各国都在寻求一种更先进的、不损坏路面、连续的检测方法。随着科技的发展,发达国家自80年代开始研究用地质雷达检测公路路面等工作,并取得成功。

对路面结构性能进行恰当的评价,是设计结构性能恢复方案和采取病害修复措施的基础。在我国颁布的《公路沥青路面养护技术规范》(JTJ073.2-2001)中也提出和推荐了路面结构性能的评价模型,采用路面回弹弯沉表征路面结构的总体抗力。然而,在用于路面结构性能诊断和评估时,却显得过于简单,因此,有必要结合现代路面检测技术和路面结构分析技术进一步研究对沥青路面结构性能的评价问题。

我国新颁布的《公路技术状况评定标准》(JTG H20-2007)采用路面使用性能指数评价PQI对包括路面损坏、平整度、车辙、抗滑性能和结构强度五项指标在内的路况信息进行评价,该评价模型包括两项结构性指标(车辙RDI、结构强度SSI),两项功能性指标(平整度IRI、抗滑性能SRI),一项反映病害严重程度的路面破损指标PCI,该指标的缺陷是无法将行驶质量和结构损坏区分开来,由于不同地区的材料、结构、交通特性差异、导致病害表现形式各异,各分项指标的权重未必适用国内所有地区。

3、养护设计研究现状

在养护设计方面,目前养护工程一般采用两阶段设计:方案设计(初步设计,立项阶段用于控制资金和规模);施工图设计(详细设计,可用于工程实施)。在实际工作中,往往以施工图设计为主导,方案设计没有得到应有的重视,有的与检评业务结合,有的与施工图设计打包。 设计单位采用的养护设计方法大同小异,无法突破现有规范的局限性。

针对养护设计存在的问题,近年来我国在一些地区引进了全寿命周期费用分析的概念,初步构建包含路面损坏、路面平整度、路面车辙、路面抗滑和路面结构强度等多项指标在内的路面大中修养护设计方法和设计成套技术。但在路面详细病害自动化检测和识别技术研发、路面使用性能预测技术、寿命周期费用分析技术与路面大中修养护设计方法的集成技术研究等方面还需要进行深入研究。特别是特殊交通、环境条件下路面养护设计研究处于刚起步阶段,尚需要进行大量的研究工作。

科学的公路养护分析流程可以划分为路网级和项目级两个层次。网级养护分析的主要目的是通过实施路网技术状况检测,确定整体养护需求和项目建议,并据此制定科学合理的养护计划和养护规划。而项目级养护分析则是针对拟实施养护工程的具体路段,通过详细检测和科学分析,诊断路面病害成因,确定养护性质和养护单元,通过路面使用性能及全寿命周期费用分析,提出具有针对性的养护设计方案(一组候选方案),并最终完成施工图设计。 养护设计新理念包含以下两个核心要素: 首先,在养护设计中对路面使用性能进行全过程控制判别路面质量优劣的终极标准是路面的使用性能(路面损坏状况、路面平整度、路面车辙、路面抗滑性能、路面结构性能等),按照使用性能分析和设计路面结构及路面材料已经形成一种必然趋势。 其次,在养护设计中对养护方案的经济性进行科学评价。

4、旧路再生材料的结构设计参数与结构适应性评价

旧路材料再生设计是旧路养护设计的一个重要方面,是节约资源、保护环境、降低养护成本的重要手段,旧路材料的应用越来越受到人们重视。美国从1915年开展再生技术研究,1973年石油危机爆发后美国对这项技术才引起重视,并在全国范围内进行广泛研究,到八十年代末美国再生沥青混合料的用量几乎为全部路用沥青混合料的一半,并且在再生剂开发、再生混合料的设计、施工设备等方面的研究也日趋深入。沥青路面的再生利用在美國已是常规实践,目前其重复利用率高达80%,并形成了与普通沥青混合料不同的设计方法和施工工艺,并相应制定了规范。日、前苏联、英、德、意等国,从上世纪70年代起相继开展研究,到上世纪90年代,日本再生混合料用量约占沥青混合料总用料的1/2。

我国在八五攻关中,对再生剂应用于道路工程也进行了专题研究。各地的研究人员做了大量的工作,提出不同的理论。1983年建设部下达了“废旧沥青混合料再生利用”的研究项目,由上海市政工程研究所、武汉市市政工程设计研究院、天津市市政工程研究所等单位承担,当时的主攻方向是把旧渣油路面加入适当的轻油使之软化,来代替常规沥青混合料。湖南省将乳化沥青加入到旧渣油表处的面层混合料中,并分别用拌和法和层铺法修筑了再生试验路,也证明了其技术可行性和经济性。江西昌九路改造和安徽合徐南高速公路维修都采用了乳化沥青冷再生混合料当作路面基层,为冷再生混合料的应用进行了有益尝试。今后随着大量高速公路进入大修、改造期,再生混合料的应用将越来越多。

在旧路再生混合料应用方面,国内外已经进行了大量研究和应用试验,取得了大量丰富的成果,但是研究重点主要是在混合料设计和设备研制方面,对再生材料的结构设计参数和结构适应性的评价研究很少,特别是重载作用下的参数和结构适应性研究尚属空白。由于乳化沥青、泡沫沥青等冷再生混合料属半柔性材料,其结构参数既不等同于沥青混合料等粘弹性材料,也不同于半刚性材料,对此类材料的参数和结构性能评价可为再生材料的结构养护设计提供依据,特别是在西部地区重载交通和复杂气候条件下,对当地再生材料的结构参数和结构适应性进行研究是节约环保型再生材料养护设计研究必不可少的工作内容。

5、结束语

通过对我国西部地区路面病害的分析及研究,结合目前养护设计现状的研究,提出旧路再生材料的结构设计参数与结构适应性评价,为养护结构设计提供科学依据。特别是在西部地区重载交通和复杂气候条件下,对当地再生材料的结构参数和结构适应性进行研究是节约环保型再生材料养护设计研究必不可少的工作内容。

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半刚性基层路面结构荷载应力分析 篇7

半刚性基层路面结构的路面模式是“强基、薄面、稳路基”, 该路面结构是在较厚的半刚性基层上铺筑较薄的沥青面层。我国的高等级公路沥青路面使用寿命普遍达不到设计年限, 短则2年~3年, 最多7年~8年就必须进行大修。普遍认为这与半刚性基层沥青路面结构设计有很大的关系[1]。因此本文进行了半刚性基层路面结构的受力分析。

1 模型构建

1.1 模型构建假设

本文采用ANSYS软件对不同条件下路面的荷载应力进行分析, 文中对模型构建的假设如下:

1) 假定构建模型的每层结构层为均匀、连续、、各各向向同同性性的的弹弹性性体[2];2) 假定每层结构层间竖向连续并且水平向可自由滑移;3) 假定路基的底面固定, 侧面与底面垂直并约束其法向位移;4) 假定轮胎与路面接触形状为矩形, 并且路面所受荷载为均布矩形荷载;5) 不计任何结构层自重对模拟的影响。

1.2 模型构建参数

矩形均布荷载尺寸为18.6 cm×19.2 cm, 轴长为182 cm, 轴重分别为25 k N, 30 k N, 35 k N, 40 k N, 45 k N, 50 k N, 单轴四轮双轮间距为31.4 cm, 路面宽度为3.75 m。各层结构层的计算参数取值见表1。

2 半刚性基层路面受力模拟

2.1 轴重对半刚性基层路面的影响

车辆荷载以单轴双轮为基准, 荷载由25 k N变化至50 k N, 面层参数见表1;基层厚度20 cm, 模量1 400 MPa;底基层厚度20 cm, 模量600 MPa;路基厚度取值600 cm, 模量取值40 MPa;路基泊松比为0.35, 其他结构层泊松比取值0.25。经过模拟分析, 各结构层层底应力和顶面的位移随着车辆荷载的变化曲线见图1~图4。

从图1分析可知, 路面结构层各层层底应力随着轴载加重而呈现显著增加的趋势, 并且应力增加与轴重增大两者基本呈线性关系。从图2, 图3分析可知, 路面结构中, 面层层底主要承受压应力, 基层层底主要承受拉应力, 随着轴载加重, 基层层底应力由压应力转变为拉应力。分析图4可知, 基层厚度不变时, 轴载改变但基层层底由压应力变为拉应力的位置不会改变;轴载的增加, 会导致基层承受的荷载越来越剧烈。因此, 超载、重载会导致道路的加速破坏。

2.2 基层厚度对半刚性基层路面的影响

建模荷载采用标准轴载BZZ-100[3], 面层参数及泊松比见表1, 基层模量取值1 400 MPa, 厚度取15 cm, 20 cm, 25 cm, 30 cm四个可选值;底基层模量取值600 MPa, 厚度取20 cm, 25 cm, 30 cm, 35 cm四个可选值。经过建模模拟, 随道路基层和底基层厚度变化各层层底应力及基层内应力的变化规律见图5~图8。

由图5可以看出, 面层和底基层底的应力随着路面基层厚度的增大而有明显的减小, 特别是上面层底, 降幅接近35%;下面层和基层层底应力随基层厚度的增加先增大后减小;同时, 在底基层的厚度和基层的厚度组合不合理的情况下, 底基层受到的层底拉应力会大于基层层底拉应力, 这种现象会极大减小道路的使用寿命。由图6可知, 基层内应力随其厚度的增加而逐渐增大, 且厚度越大, 应力变化的速率越快, 压应力转变为拉应力的位置逐渐靠下。

由图7可以看出, 各结构层的层底拉应力随着底基层厚度的增大而出现减小的现象, 其中基层的层底应力, 降幅最为明显, 超过一半。由图8可以看出, 基层内部压应力和拉应力随着底基层厚度的增加而均逐渐减小, 压应力和拉应力的分界点即应力为0的点随着底基层厚度增加而距离基层顶面高度越大, 并且如果底基层厚度过大, 会出现底基层的层底拉应力超过基层层底拉应力的现象。

2.3 路基模量对半刚性基层路面的影响

建模荷载采用标准轴载BZZ-100, 面层参数及泊松比见表1;路基厚度取值600 cm, 模量取30 MPa, 40 MPa, 50 MPa, 60 MPa, 70 MPa五个可选值;底基层厚度取值20 cm, 模量取值600 MPa;基层厚度取值20 cm, 模量取值1 400 MPa。通过建模模拟, 随道路路基模量变化各层层底应力及基层内应力的变化规律见图9, 图10。

由图9可以看出, 当路基模量不断增加时, 道路的各结构层的层底应力不断减小。同时, 由图10也可以看出, 随着路基模量的不断增加, 基层内应力曲线变得平缓, 所受到的实际内应力逐渐减小。因此, 可以通过提高路基的强度和稳定性, 来改善半刚性基层路面各结构层的受力状况, 延长道路的使用寿命。

3 结语

1) 随着轴载的增长, 半刚性基层路面结构层层底应力增加显著, 表明半刚性路面对交通荷载较为敏感;2) 基层和底基层结构层厚度增加, 各层应力均减小, 但需要对基层和底基层进行合理的厚度组合;3) 路基模量增加, 可以降低各结构层的层底应力, 同时可以提高路基的稳定性, 延长道路的使用寿命。

摘要：利用ANSYS有限元分析软件, 对半刚性基层路面进行了受力模拟, 探讨了轴载、基层厚度、路基模量等因素对半刚性基层路面结构荷载应力的影响, 得出的一些结论可为道路结构设计提供依据。

关键词：半刚性基层,轴载,荷载应力,结构设计

参考文献

[1]吕彭民.车辆沥青路面系统力学分析[M].北京:人民交通出版社, 2010.

[2]沙庆林.重载交通长寿命半刚性路面设计与施工[M].北京:人民交通出版社, 2011.

谈半刚性路面基层、底基层施工 篇8

1 石灰稳定土基层

在粉碎的土和原来松散的土中, 掺入足量的石灰和水, 经拌和压实及养生后得到的混合料, 当其抗压强度符合规定的要求时, 称为石灰稳定土。用石灰稳定土铺筑的路面基层和底基层, 分别称石灰稳定土基层和石灰稳定土底基层, 或分别简称石灰稳定基层和石灰稳定底基层, 也可在基层或底基层前标以具体简名, 如石灰土碎石基层、石灰土底基层等。

石灰稳定土具有良好的力学性能, 并有较好的水稳性和一定的抗冻性, 它的初期强度和水稳性较低, 后期强度较高;但由于干缩、冷缩易产生裂缝。石灰稳定土可适用于各类路面的基层和底基层, 但不宜用作高级路面的基层, 而只用作底基层。

在石灰稳定土基层施工中, 为避免该层受弯拉而断裂, 并使在施工碾压时能压稳而不起皮, 其层厚不宜小于100mm。为便于拌和均匀和碾压密实, 用12~15t压路机碾压时;压实厚度不宜大于150mm;用15~20t压路机碾压时, 压实厚度不应大于200mm, 且采用先轻后重进行碾压。石灰稳定土基层施工在最低气温0℃之前完成, 并尽量避免在雨季施工。

1.1 路拌法施工

按规范规定对拟施工的路段进行验收, 凡验收不合格的路段, 必须采取措施, 使其达到标准后, 方能在上铺筑石灰稳定土层。在底基层或土基上恢复中桩, 直线段每15~20m设一桩;平曲线段每10~15m设一桩, 并在对应断面的路肩外侧设指示桩。在两侧指示桩上用红漆标出石灰稳定土层边缘的设计高程。

采备集料前, 应先将树木、草皮和杂土清除干净, 并在预定采料深度范围内自上而下采集集料, 不宜分层采集, 不应将不合格材料采集在一起。如分层采集集料, 则应将集料分层堆放在一场地上, 然后从前到后, 将料运到施工现场。料中的超尺寸颗粒应予筛除。计算各路段需要的干集料量。根据料场集料的含水量和运料车辆的吨位, 计算每车料的堆放距离。根据石灰稳定土层的厚度和预定的干容重及石灰剂量, 计算每平方米石灰稳定土需用的石灰数量, 并计算每车石灰的摊铺面积, 如使用袋装生石灰粉, 则计算每袋石灰摊铺面积。

预定堆料的下层在堆料前应先洒水, 使其湿润, 不应过分潮湿而造成泥泞。集料装车时, 应控制每车料的数量基本相等。在同一料场供料的路段, 由远到近将料按计算的距离卸置于下承层中间或一侧。卸料距离应严格掌握, 避免料不够或过多;料堆每隔一定距离应留一缺口;集料在下承层上的堆置时间不应过长。通过试验确定集料的松铺系数。

在进行拌合时, 要对含水量进行详细的检查。在操作中要采取喷管式洒水车进行补水工作, 使其含水量达到所需要的规定值, 洒水段应长些。在进行拌合的过程中, 需要机械紧跟洒水车后面进行施工作业, 由于水分在纵坡时流失会很很严重, 所以需要拌合机械与洒水车进行紧密的配合。拌和完成的标志是混合料色泽一致, 水分合适均匀。

1.2 中心站集中拌和 (厂拌) 法施工

石灰稳定土集中拌和有利于保证配料的准确性和拌和的均匀性。集料的最大粒径和级配都应符合要求, 必要时, 应先筛除集料中不符合要求的颗粒。配料应准确, 在潮湿多雨地区施工时, 还应采取措施保护集料, 特别是细集料和石灰免遭雨淋。在正式拌制稳定土混合料之前, 必须先调试所用的厂拌设备, 使混合料的颗粒组成和含水量都达到规定的要求。集料的颗粒组成发生变化时, 应重新调试设备。应根据集料和混合料的含水量, 及时调整向拌和室中添加的水量, 拌和要均匀。已拌成的混合料应尽快运送到铺筑现场。如运距远、气温高, 则车上的混合料应加以覆盖, 以防水分过多蒸发。下承层为石灰稳定土时, 应先将下承层顶面拉毛, 再摊铺混合料。摊铺应采用稳定土摊铺机、水泥混凝土摊铺机摊铺混合料。

2 水泥稳定土基层

用水泥稳定土铺筑的路面基础和底基层, 分别称水泥稳定 (土) 基层和水泥稳定 (土) 底基层。也可以在基层或底基层前标以具体名称, 如水泥碎石基层、水泥土底基层等。

水泥稳定土有良好的力学性能和板体性, 它的水稳性和抗冻性都较石灰稳定土好。水泥稳定土的初期强度高并且强度随龄期增长而增加, 它的力学强度还可视需要进行调整。一般可适用于各种交通类别道路的基层和底基层。

在进行水泥稳定土基层施工过程中, 要注意各个工序间进行紧密的结合与衔接, 采用流水作业法是比较合理的施工方法。在施工的过程中尤为要引起注意的是要确定合适的延迟时间。这就要求在施工中要对强度影响与延迟时间的关系做准确的试验, 以保证施工的顺利完成。

3 石灰工业废渣基层

路用工业废渣一般用石灰进行稳定, 故通常称石灰稳定工业废渣 (简称石灰工业废渣) 。它包括两大类:一是石灰粉煤灰类, 又可分为石灰粉煤灰、石灰粉煤灰土、石灰粉煤灰砂、石灰粉煤灰砂砾、石灰粉煤灰碎石、石灰粉煤灰矿渣及石灰粉煤灰煤矸石等。这些材料分别简称二灰、二灰土、二灰砂、二灰砂砾、二灰碎石、二灰矿渣及二灰煤矸石等。二是石灰其他废渣类, 可分为石灰煤渣、石灰煤渣土、石灰煤渣碎石、石灰煤渣砂砾、石灰煤渣矿渣及石灰煤渣碎石土等。用石灰工业废渣铺筑的路面基层和底基层, 分别称石灰工业废渣基层和石灰工业废渣底基层。也可以在基层或底基层前标以具体简名, 如二灰砂砾基层、二灰土底基层、石灰工业废渣, 特别是二灰材料, 具有良好的力学性能、板体性、水稳性和一定的抗冻性, 其抗冻性较石灰土高得多。石灰工业废渣的初期强度低, 但随龄期的增长幅度大。二灰土中粉煤灰用量越多, 初期强度越低。在二灰中加入粒料、少量水泥或其他外加剂可提高其早期强度。由于干缩、冷缩, 易产生裂缝。石灰工业废渣可适用于各种交通类别道路的基层和底基层, 但二灰和二灰土不宜用作高级沥青路面的基层, 而只作底基层。

摘要：无机结合料稳定类基层又称为半刚性基层或整体型基层, 它包括水泥稳定类、石灰稳定类和综合稳定类。半刚性基层具有非常明显的自身特征, 如其刚度比较大并且具有良好的整体性。半刚性基层还具有水温性优良且承载能力比较强大的优势。从经济角度来讲, 也是比较节约成本的。国外常采用水泥稳定粒料类、石灰粉煤灰稳定粒料类、碾压混凝土或贫水泥混凝土作为沥青路面的基层。在我国, 半刚性材料已广泛用于修建高等级公路路面基层或底基层。

关键词：半刚性路面基层,底基层,施工

参考文献

[1]公路工程质量检验评定标准[S].北京:人民交通出版社, 1994.

公路半刚性路面基层施工技术研究 篇9

1 半刚性基层原理

1.1 材料强度的形成原理

在任何工程的施工过程中, 是否能够对材料进行科学合理的加工直接影响到工程的整体质量, 半刚性路面基层施工也不例外。通常情况下, 材料强度的形成与材料的掺配、拌和以及压实具有密切的联系, 在以上几项操作中, 材料自身会发生一系列的物理和化学反应, 而材料的强度则是在反应之后形成的。半刚性基层施工过程中所涉及的材料主要是石灰稳定类材料, 包括石灰土、石灰砂砾土和石灰碎石等, 其强度的形成主要是石灰与细粒土的相互作用, 从而使土的工程性质发生变化, 这种变化可以分为两个阶段, 第一个阶段表现为土的结团、本身的塑性降低, 最佳含水量增大, 最大密实度变小等。第二阶段就是结晶结构的形成, 在这种情况下, 土的整体强度和稳定性都会有所提高。从我国目前半刚性基层的施工现状来看, 对于材料强度的影响因素主要包括石灰、土质的质量与剂量, 同时, 材料的养生条件如何也会在一定程度上影响到材料的强度和稳定性。

1.2材料缩裂特性

虽然半刚性基层施工所选用材料的强度能够在一定程度上满足工程的建设需求, 但是, 也同样存在着一些不足之处, 比如说材料的缩裂特性。通常情况下, 这种缩裂特性都是由于材料本身抗变形能力低导致的, 材料本身如果没有较强的抗变形能力, 那么当材料所处环境的温度或湿度发生变化的时候, 就容易产生开裂。此外, 当沥青面层较薄的时候, 也容易形成反向裂缝, 从而严重影响了工程的整体质量。因此, 工程人员在进行半刚性基层施工之前, 一定要对材料的缩裂规律进行全面系统的分析, 从而科学合理的对材料进行选择, 以此来尽可能避免裂缝的出现。

2半刚性基层施工技术

2.1铺筑试验路

通常情况下, 为了确保公路施工的整体质量, 在进行大规模施工之前, 都要先铺筑一条试验路, 在试验路的施工过程中, 施工人员可以按照原计划的公路施工方法进行施工, 并在施工的过程中对出现的问题进行处理。施工单位可以根据试验路铺筑的实际情况, 对施工组织设计进行科学合理的制定, 与此同时, 还要根据试验路的实际操作情况对混合料的配合比进行确定, 在检验铺筑的半刚性基层质量是否符合设计和规范要求的基础上, 提出相应的质量控制措施。在确保试验路的施工效果达到相关要求之后, 再进行大面积施工作业, 这样不仅能够避免由于施工误操作而引起的质量问题, 而且还能够对拌和、运输、碾压、养生等施工设备的可靠性进行检验, 从而大大降低反复施工给施工单位带来的经济损失。

2.2厂拌法施工

厂拌法施工是目前进行公路半刚性路面基层施工过程中采用的最广泛的一种方法。为了确保施工的连续性和最终质量的稳定性, 在进行具体施工操作之前, 相关工作人员首先要对施工中所涉及到的设备进行调试, 确保其处于最良好的状态。此外, 拌和之前还要进行必要的试拌工作, 以此来确保大批量的拌和符合工程的根本需求。通常情况下, 采用厂拌法进行施工, 要充分注意混合料的拌和、摊铺和碾压。

2.2.1下承层准备与施工放样由于半刚性基层施工的特殊性, 其对下承层的要求也较高, 不仅需要下承层平整、密实, 而且还要确保其没有松散和“弹簧”的不良现象。因此, 在进行施工之前, 相关工作人员应该按照相关的施工标准对下承层进行检查验收, 验收合格后才能够进行具体施工。施工放样主要是对路中线进行恢复, 每隔一段距离设置一个中桩, 并在每个桩上明显标记出基层的边缘设计标高和松铺的厚度的位置。

2.2.2备料原材料的质量如何直接关系到工程的整体质量, 因此, 对于施工中的原材料的质量, 一定要确保其符合工程的施工需求。同时还要做好必要的防护工作, 比如说对于水泥应该做好防雨防潮工作, 对于石灰应该做好必要的洒水工作, 在潮湿多雨的季节里, 还要采取有效的措施确保细粒土和结合料不会受到雨淋。

2.2.3拌和与摊铺在对混合料进行拌和的时候, 首先应该严格按照相关规范对其配合比进行准确测定, 使其无论是从级配还是剂量上, 都能够符合工程的要求。其次, 要将混合料的含水量控制在最佳的程度, 一般来说, 水泥稳定类混合料的含水量可比最佳含水量大1-2个百分点, 而石灰稳定类的混合料则刚好相反。对于混合料的摊铺应该掌握好摊铺时间, 最好是在运送到施工场地之后, 第一时间进行摊铺, 并碾压成型。

2.2.4碾压碾压是半刚性基层施工中最重要的一个环节, 碾压过程中, 施工人员要控制好每个层的厚度, 最小分层一般不能小于10cm。此外, 碾压的时候还应该严格按照先轻后重的次序对各个类型的压路机进行安排, 以此

监理人员在混凝土工程施工中实施的监理细则要点

赵永红 (清徐县建筑工程质量安全监督站)

摘要:在混凝土施工过程中, 为了确保施工质量, 根据监理细则监理人员做好监理工作。本文介绍施工准备, 对混凝土工程的施工过程进行详细阐述, 为工程监理提供参考依据。

关键词:施工监理混凝土工程监理细则

监理公司在接到一项监理业务后, 会组建一个监理项目部, 其中总监理工程师是监理公司委派履行监理合同的全权负责人, 负责编制监理工作计划细则、组织实施, 并督促、检查执行情况。而专业监理工程师是监理项目部派驻施工现场的专业负责人, 在总监理工程师领导下, 对本专业监理工作进行管理。监理员在总监理工程师的领导下, 负责作好个人分管范围内一切有关监理工作及总监交办的其它有关工作, 下面重点论述一下监理人员在混凝土工程施工中实施的监理细则要点。

1施工准备

1.1 施工方案审核施工方案应包括:

混凝土拌制、运输、浇筑、养护方法等。厚大体积混凝土及冬期施工前应制定专项施工方案。

1.2 材料检验

1.2.1 商品混凝土:

石子最大粒径不超过40mm, 混凝土坍落度5~23cm。商品混凝土的质量应符合《预拌混凝土》 (GB/T14902) 的要求。当采用泵送时, 混凝土的质量尚应符合《混凝土泵送施工技术规程》 (JGJ/T10) 的规定。 (1) 外观检查:无出现分层离析、凝结现象。 (2) 书面检验:出厂合格证及其附件 (砂、碎石、水泥、粉煤灰、外加剂、水、氯离子含量、碱总含量等检测报告) 。

1.2.2 现场拌制混凝土

1.2.2. 1 水泥:

强度等级32.5以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥等, 其技术要求应符合《通用硅酸盐水泥》国家标准第1号修改单 (GB175) 的规定。在施工过程中, 当使用的水泥出现质量问题或出厂时间超过3个月 (快硬硅酸盐水泥超过一个月) 时, 需要对水泥进行复验, 复验合格后再使用。 (1) 外观检查:生产厂家、品种、强度等级、生产许可证标志、包装日期、出厂编号、包装质量 (袋装) 等。 (2) 复验。a检验项目:常规检验强度、安定性、凝结时间;其他检验细度、烧失量、氧化硫含量、碱含量等。b检验数量:对于连续进场的同一厂家、同一等级、同一品种、同一批号的水泥, 袋装200t为一个批次, 散装为500t一批, 抽样检测时, 每批不少于一次。c书面检验:对水泥进行复验时, 书面检验的内容包括:产品合格证、出厂检验报告、复验报告。

1.2.2. 2 砂:

中砂或粗砂, 细度模数为2.3~3.5, 其技术要求应符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》 (JGJ 52) 的规定。 (1) 外观检查:品种、粒径、含泥量、无杂物等。 (2) 复验。a检验项目:常规检验颗粒级配、含泥量、泥块含量;其他检验密度、害物质含量、坚固性、碱活性检验、含水率等。b检验数量:进场批次组批。用大型的工具 (如火车、货船或汽车) 运输至现场的, 每一批的验收为400m3或600t;通过拖拉机等小型工具运输的, 每一批的验收为200m3或300t。数量不足的按同一批验收。c书面检验:砂复验报告。

1.2.2. 3 石子:

碎石或卵石, 粒径5~40mm, 级配良好, 其技术要求应符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》 (JGJ 52) 的规定。 (1) 外观检查:材质、粒径、含泥量、无杂物等。 (2) 复验。a检验项目:常规检验颗料级配、含泥量、泥块含量、针片状颗料含量;b检验数量:进场批次组批。用大型的工具 (如火车、货船或汽车) 运输至现场的, 每一验收批次为400m3或600t;通过拖拉机等小型工具运输的, 每一验收批次为200m3或300t, 数量不足的为一验收批。c书面检验:复验报告

1.2.2. 4 外加剂:

根据要求用减水剂、早强剂、抗冻剂, 其相应的技术要求遵循《混凝土外加剂》 (GB8076) 、《混凝土外加剂应用技术规范》 (GB50119) 的规定。如需现场取样复试, 应在生产和使用单位人员在场的情况下于现场取混合样。 (1) 外观检查:品种等。 (2) 复验。a检验数量:确定进场的批次和产品的抽样检验方案。b书面检验:检验的内容包括出厂合格证和复验报告。

1.2.3 水:

采用饮用水拌制混凝土或养护, 采用其他水时, 水质符合《混凝土用水标准》 (JGJ63) 的规定。水质需要复验时同一水源查不应少于一次。

1.3 机具设备检查各种机具设备的型号、数量、状态等应能满足正常施工需要。

冬期施工时, 混凝土运输设备应采取保温措施。

1.4 作业条件检查

1.4.1 技术准备。

(1) 浇筑混凝土前, 施工单位应组织施工、监理等有关人员对模板、钢筋进行隐蔽工程验收, 并办理验收手续。 (2) 施工测量人员应在模板上标好浇筑标高。

参考文献

[1]于井和.半刚性基层施工工艺及常见问题处理方法研究[J].交通世界, 2011 (02) .

[2]许建设.高速公路半刚性基层分析[J].安徽职业技术学院学报, 2006 (01) .

半刚性路面 篇10

半刚性基层沥青路面结构具有强度高、刚性大,整体性和水稳性好,工程造价低,使用寿命长等优点。但半刚性基层性脆,对温度、湿度变化比较敏感,抗变形能力差,在其强度形成过程中及运营期间会产生干缩裂缝和低温收缩裂缝,在地表交通荷载的重复作用下,这些裂缝会逐渐扩展到沥青路面,形成“反射裂缝”。其结果破坏了路面的整体性和连续性,更重要的是路表水沿裂缝渗入土基,破坏了土基的强度和稳定性,形成网裂、龟裂、坑槽、沉陷等,导致路面过早破坏。

1 横向裂缝产生的原因

裂缝是沥青路面最常见的破坏现象。裂缝主要有两种:横向裂缝(包括路面材料低温收缩裂缝、干燥收缩裂缝,以及半刚性基层上沥青路面的反射裂缝);纵向裂缝(包括因整体强度不足,或在重复荷载作用下整体性基层产生的拉应力超过材料的疲劳限度而引起的裂缝、汽车超载引起的裂缝,以及路基不均匀沉降、冻胀、摊铺时工作缝处理不当引起的裂缝等)。

半刚性基层沥青路面的横向裂缝,大部分是因为水分蒸发而引起的干缩裂缝和因温度变化而引起的温缩裂缝。基层材料和收缩系数、水都是影响半刚性基层材料温缩的主要因素。

沥青路面的横向裂缝,主要是非荷载性的低温收缩裂缝。温度下降,面层收缩,受基层的约束产生温度应力。当温度应力超过材料的抗拉应力时,裂缝就从表面产生并逐渐向下扩散。

2 防止或减少横向裂缝的措施

2.1 半刚性基层方面

2.1.1 选择适宜的结构

半刚性基层有两类:1)细颗粒材料加结合料组成的(石灰土、二灰土、水泥土等);2)改进掺加粗集料组成的(灰土集料、二灰集料、水泥集料等)。

基层结构应选用温缩、干缩系数小,刚度适当,抗拉强度较高的混合料。不同的基层材料,在最佳含水量状态下,其温缩系数和干缩系数也不一致。按温缩系数的大小排列:石灰土>灰土砂砾>二灰>水泥砂砾>二灰砂砾;按干缩系数大小排列:石灰土>水泥砂砾>灰土砂砾>灰土碎石>二灰砂砾。

密集式二灰级料结构,如二灰碎石、二灰砂砾等,具有良好的力学性能,整体性、水稳性和抗冻性都较好,初期强度虽然偏低,但后期强度比石灰集料还高,甚至与水泥集料强度接近。水泥集料,如水泥碎石、水泥砂砾等,抗干缩能力强,抗温缩能力差,适用于日温变化不大的地区,在寒冷的北方地区应用难免会开裂。以细颗粒材料组成的基层结构,如石灰土、水泥土、二灰等,温缩、干缩系数都较大,抗裂性能较差,一般只作高速公路的底基层。密集式二灰级料结构是基层优选的结构类型。

2.1.2 结集料的最佳含量

试验证实,水泥剂量的多少与水泥稳定类材料的强度、收缩裂缝有直接关系。当水泥含量为5%～6%时,抗温缩和抗干缩性能较好;当水泥含量大于7%时,抗裂性能反而降低;当水泥含量降到3%时,抗温性能急剧下降。因此从减少横向裂缝考虑,水泥用量应控制在5%～6%为宜。从一些试验数据,可总结出如下规律:当灰土类集料在60%、二灰类集料在75%时有一温缩最小值(这些仅是参考值,因各地土类颗粒和成分不同,每个大型项目必须按实用材料做专门试验确定)。

为使结合料的胶结作用和集料的嵌挤作用共同发挥,共同充分压实,对灰土或二灰结集料类,一实方体中最多只能用一松方的集料,压实后可得到强度大、收缩系数小、耐用性强的半刚性基层。混合料中的石灰含量,应考虑集料的裹附吸附量,在任何情况下不得低于5%。

集料的最大粒径也是影响质量的关键因素。粒径太大,拌和、摊铺、压实均有困难;粒径太小,则动稳定性不足。因此应控制在5 cm左右,最大不超过6 cm。

2.1.3 设置横向假缝

半刚性基层材料因收缩变形将产生不规则裂缝,并向路面进行不规则反射。为使裂缝规则发生,减轻或防止向上反射,与水泥混凝土路面设缝的原理相同,在半刚性基层施工压实后的一定龄期,可间隔设置一道横向假缝,并用沥青材料填灌。假缝可以预设,也可在基层铺筑后切割。

2.2 在沥青路面方面

2.2.1 采用优质沥青或改性沥青

沥青质量是发生低温缩裂的关键。应选用延度大,耐久性好,抗老化的沥青,也可在沥青中掺入添加剂以提高沥青材料的抗拉强度,增强抗裂性能。

2.2.2 沥青层的厚度

初步研究结果表明,较厚的沥青面层,可以推迟半刚性基层的横向缩裂,还能增强对反射裂缝的抵抗作用。但沥青层太厚,不仅增加车辙量,也使半刚性基层的作用不能充分发挥。

目前,国内半刚性基层沥青路面的沥青层厚度一般在15 cm～25 cm之间。如何确定适宜的沥青层厚度是一个急待解决的难题。

2.2.3 调整面层结构

沥青面层既要有抗裂性,又要有抗车辙性。集料偏细,对抗裂有利,对抗车辙不利;反之,集料集配偏粗,对抗车辙有利,对抗裂不利。研究得知,从抗裂性能考虑,沥青混凝土优于沥青碎石,密集配混凝土优于开集配混凝土。因此,宜选用连续型密集配中粒式或粗粒式沥青混凝土作沥青面层。

2.3在铺设夹层方面

半刚性基层和沥青面层之间加铺一层应力吸收薄膜夹层,能吸收或缓冲裂缝尖端的应力集中,对抑制反射裂缝的产生与扩展有一定的效果,还能改善面层的抗疲劳性能,而且施工方便,价格便宜,有良好的发展前景。

目前我国实用的应力吸收薄膜夹层有:土工织物、沥青橡胶、704胶和塑料膜4种,土工织物和沥青橡胶较常用。

3结语

合理的设计、选材、精心施工、养护和及时的维修是提高半刚性基层沥青路面的使用性能,减少沥青路面裂缝产生的唯一途径。

摘要：介绍了半刚性基层沥青路面结构的特点,分析了横向裂缝产生的原因,并从半刚性基层、沥青路面和铺设夹层三方面提出了防止或减少横向裂缝的措施,从而提高半刚性基层沥青路面的使用性能,延长路面的使用寿命。

关键词：半刚性基层,裂缝,沥青路面,强度

参考文献

[1]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].北京:人民交通出版社,2001.

[2]沈金安,李福普,陈景.高速公路沥青路面早期损坏分析与防止对策[M].北京:人民交通出版社,2004.

[3]郑健龙,周志刚,张起森.沥青路面抗裂设计理论与方法[M].北京:人民交通出版社,2003.

[4]焦新海,周行春.半刚性路面反射裂缝防治措施研究综述[J].重庆交通学院学报,1998(3):67-68.

半刚性基层收缩裂缝的成因与防治 篇11

【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。由于热胀冷缩，水泥稳定粒料在低温时就要发生收缩。当温度应力超过材料的极限抗拉强度时，产生裂缝。

2.水泥稳定粒料基层产生裂缝的措施

综上所述，针对水泥稳定粒料基层措施很多；（1）将基层预先锯缝。（2）调整集料级配的合理性，限制基层材料的强度和水泥用量。（3）调整水泥稳定粒料的施工时间。（4）严格控制超载车辆。

1）为了避免薄沥青面层下的水泥稳定粒料基层产生不规则的紊乱裂缝并反射到沥青面层上，也为了减少裂缝的破坏作用，应在水泥稳定粒料基层上每隔8-12m做一假缝，深6-10cm，缝宽10-12mm的裂缝，切缝后立即用沥青碎石填塞。

2）根据施工规范对砂砾石的级配进行改善，重新试验，把级配调整合理，强度满足设计要求，减少水泥用量，限制基层材料的强度不超过某一高限值。我个人认为，在以后的施工过程中，水泥稳定基层7天龄期的无侧限抗压强度值最高不能超过4Mpa，水泥剂量不能超过6%，这样限制的目的是减少水泥稳定粒料的收缩性或减轻水泥稳定基层可能产生的收缩应变。

3）当施工的现场气温大于等于30℃时，应适当调整水泥稳定粒料的施工时间，避开中午高温时段施工，可选择在早晨、傍晚或夜间施工（夜间施工应有良好的操作照明，确保施工安全），切缝时间也应当调整应按250温度小时计，要比常温施工适当提早切缝，以防止断板，及早防止水泥稳定粒料基层裂缝的产生。

4）严格控制超载车辆。由于交通运输业的不断发展，大吨位车辆逐年增多，单轴轴载比原设计计算轴载增加几倍，超载车辆较多，对裂缝部位造成剪切破坏，不要太早开放交通，要严格控制超载车辆的运行，重载车辆的行驶容易对路面造成破坏。

3.结束语

半刚性基层路面维修技术应用研究 篇12

随着我国交通事业的发展, 我国修建了大量的高速公路, 大都采用了半刚性基层沥青混凝土路面。从已建成高速公路的使用状况看, 许多高速公路都存在早期损坏问题, 因而对路面的中长期性能还不能进行预测。因此, 对于高速公路半刚性基层沥青路面损坏的定义也就变得更加复杂多样, 对于半刚性基层的损坏还要和沥青面层进行区分界定。在这些高速公路中, 济青高速是其中的佼佼者, 目前通车运营已经超过17年, 而且主要路段自然交通量都维持在2万辆/日以上, 在这种路段上很容易区分和界定路面的早期损坏和正常的疲劳使用损坏。

半刚性基层的损坏调查建立在沥青面层病害调查的基础上, 但两种结构层的破坏形式不同, 有些沥青面层的损坏影响不到半刚性基层或者检测的时段内还没有引起基层破坏, 有些面层病害是由于其下的基层破坏而引起的。

基层早期损坏的形式主要有基层局部松散、开裂和界面滑移, 反映到沥青面层上则会出现车辙、推移奎起、沉陷、开裂和松散。主要原因有以下几个方面:

(1) 由于原材料、施工工艺和质量控制、施工工期以及施工季节等方面的原因, 半刚性基层的施工质量达不到设计技术要求, 甚至处于松散状态, 特别是在半刚性基层固结期间受到各种形式的扰动产生破裂后;

(2) 路基沉降 (沉陷) , 由于路基压实质量欠佳或工后沉降导致路基沉陷, 半刚性基层失去必要的支承, 在行车荷载的作用下自身固有的板结被打破, 基层会导致沉陷和开裂。

(3) 沥青面层的质量出现问题, 影响到基层导致开裂和卿浆。由于路面面层的破坏, 各种形式的水通过面层进入到基层。但是由于半刚性基层本身的致密, 水分很难排出, 这样滞留在半刚性基层中的水分在行驶车辆的挤压和吮吸作用下反复冲刷半刚性基层, 最后导致半刚性基层的破坏。半刚性笨层的水破坏是半刚性基层破坏的重要形式之。

2 浆法补强路堤

发生路堤沉陷或不均匀沉降的原因, 既有地基不稳造成的, 也有路堤土压实不足引发的。沉陷发生后, 路表面有较大的变形, 逐渐出现纵向开裂和网裂, 路面各层都呈现不同程度的损坏。

注浆法是使用压力泵将具有一定流动度的水泥浆或石灰浆, 通过导管压入有空隙的路基土中, 目的就是填充空洞和空隙, 增强土基模量, 这种工艺在解决水泥混凝土路面板脱空时有较好的效果, 用于沥青路面也能够取得一定效果, 但存在许多问题。

正常的操作条件下, 注浆的压力控制随着深度的变化控制在0.1~0.3MPa, 用于水泥路面时压力在0.4~0.6Mpa, 在用于水泥混凝土板下的注浆时, 还可以靠人工观测水平位置和敲打板块靠声音判断有没有空洞, 控制压浆时间和程度, 用于沥青路面的路基土压浆只能依靠压力表的读数控制, 因此对开裂贯通的路面和基层底部脱空的压浆无法准确控制, 导致进一步扰动基层和面层, 反使得路面强度有所下降, 济青高速潍坊段曾经对压浆前后的路面进行了弯沉对比试验, 对比路段中许多部位压浆后的路面弯沉值反而陡然变大, 这说明由于压浆过程中由于浆体压力对面层产生过大的扰动而破坏了面层自身的强度。此外, 如果压力过大或者水灰比配合不当, 会导致路面形成隆涨, 导致进一步的破坏。多条高速公路出现压浆后导致路面严重隆起的状况, 这反而破坏了沥青混凝土路面的强度, 加速了路面的破坏程度, 缩短了路面的服役时间。因此, 对沥青混凝土路面而言, 准确控制注浆压力是一项关键的施工工艺参数。

对水泥混凝土而言:压浆法补强路堤的的另一个不利因素是:水泥或石灰浆在路堤土中硬化后结块, 土体变成非均质材料, 由于路堤土处于季节性大量含水, 硬块在行车荷载压力作用下会逐年上升, 路面也会不断的隆起, 解决的办法只能是将这些材料全部挖出。

3 水泥混凝土板加固基层

山东省内最早使用这种方法加固基层的是泰莱路, 使用的是素混凝土, 近几年又有一些高速路段使用, 而且加铺了钢筋网, 加铺层位于下基层或底基层上面, 然后在上面铺筑沥青面层。这种做法能够在短期内杜绝路堤沉降, 缺点是与原路面结构结合部位容易形成纵横向的错台冲刷进一步扩大, 后的维修更加困难路堤土空洞增大, 钢筋混凝土板也会遭到破坏随着路堤, 使得此因此并不经济实用。

这种设计方法存在的一个问题, 是没有像水泥路面一样分出板块, 几十米一个整体板, 又没有固定支点, 原路面结构是按照沥青路面设计弯沉, 远比刚性路面大, 随着路堤沉陷的增大导致损坏是难以避免的。

4 重建基层

对于路堤不能在一定时期内稳定的原因造成基层损坏, 重建时需要根除病害, 如济青路处理一段隆涨路面时, 就深挖至路基土, 将杂物彻底清除, 而且需要换填新土, 重建路面。这也是彻底解决这类问题唯一能够采取的措施。

5 加铺补强罩面层

采用补强罩面层的条件必须是路堤沉降相对稳定, 基层没有发生大面积的损坏, 存在于基层的裂缝不影响荷载的传递。这也是目前国内外高速公路上常用的补强型式, 必须是在路堤沉降相对稳定后进行, 而且对于路堤沉陷造成的损坏不能够根治。

6 功能性维修和防治

对半刚性基层的功能性维修主要是针对路面卿浆和裂缝的防治。半性路面, 尤其是使用二灰碎石基层, 受雨水冲刷在动水压力的作用下发生卿浆是普遍现象, 进一步损坏会导致松散坑洞的出现, 是积水和行车荷载共同作用的结果, 泛出的白浆部分是沥青剥离后的矿粉, 但多数情况下是半刚性基层表面磨损形成的灰浆。对于减少这种现象的有效措施是在沥青面层下设下封层, 近两年在养护罩面时也有的在磨耗层下设防水封层, 既可以防治反射裂缝, 又能减少雨后卿浆现象。

半刚性沥青路面裂缝的修复是一个众所周知的突出问题, 需要经常性维修养护。目前高速公路封闭裂缝主要使用高粘度和感温范围大的改性沥青封闭沥青层表面的裂缝, 主要作用是阻滞进一步开裂渗水, 导致路面进一步损坏, 如果表面只存在裂缝损坏, 没有必要维修基层开裂。对于纵向裂缝密度大, 裂缝开裂较宽的路段, 有的采用切割裂缝到基层顶部, 换填沥青混凝土后能够取得较好的效果。在过去小修养护中, 曾经在磨耗层下设过土工织物用于防治反射裂缝和防水, 效果比较明显, 但是土工织物给以后的翻修清除工作带来麻烦。针对侵入路面结构层的层间造成的损坏, 可以通过在中央分隔带设置防渗墙、在基层与底基层之间设置横向排水管、在中央分隔带集水井顶管排水等方式, 及时排除路面内的层间水, 降低水损坏的影响。

摘要：半刚性基层路面通常是指在沥青路面结构中含有一层或一层以上厚度大于10cm的半刚性材料层且能发挥其特性时的沥青路面结构。半刚性基层在高级路面上被广泛用作路面的基层和底基层, 国内高速公路路面基层90%以上采用了半刚性材料。与沥青稳定粒料基层相比, 半刚性路面基层具有承载能力高、荷载扩散能力强和整体板结性好的优点, 正因为半刚性基层的整体板结性能好, 半刚性基层的抗疲劳能力很差, 由于各种原因造成的路面基层出现病害之后, 半刚性基层的修复工作要远比柔性基层困难。结合近几年国内的几条干线高速公路相继进行的路面大、中修或针对特殊病害的处理, 分析研究半刚性基层路面维修技术应用。