半刚性基层收缩裂缝产生的原因分析及防治

肖慧丽

(山西晋城路桥建设有限公司，山西晋城 048000)

0 引言

近几年我公司承建的高速、一级公路路面施工中，基层结构类型基本都采用半刚性基层，可见随着我国高速公路建设事业的飞速发展，半刚性基层在路面结构中占据着不容忽视的地位。半刚性基层由于具有承载能力强、稳定性好、刚度大、路面平整度好、行车舒适、施工工艺容易控制等优良的路用性能而常作为沥青路面的基层，其质量好坏会直接影响道路路面的质量以及寿命。

1 半刚性基层收缩裂缝产生原因

常见的沥青路面病害是沥青混凝土面层开裂，原因是半刚性材料具有干缩和温缩特性，在半刚性基层内部温度梯度和失水梯度存在的情况下产生大的收缩变形，导致了半刚性基层产生收缩裂缝，反射到沥青混凝土面层，从而缩短沥青混凝土路面的使用寿命。另外半刚性材料对温度和温度变化比较敏感，在其强度形成过程中以及营运期间会产生干缩裂缝和温缩裂缝，并反射到沥青面层，形成反射裂缝。因此，防治基层产生收缩裂缝对提高沥青路面品质十分重要，研究和分析半刚性基层收缩裂缝的防治措施具有积极的意义。

半刚性基层材料经拌和压实后，基层材料内部发生水化作用和蒸发作用，混合料的水分随着时间的推移会不断减少。由于水的减少导致的毛细管作用、吸附作用、分子间力的作用，材料矿物晶体或凝胶体间层间水的作用和碳化收缩作用等引起半刚性材料产生体积收缩。半刚性基层材料产生的干缩性(最大干缩应变和平均干缩系数)的大小与结合料的类型和剂量，被稳定材料的类别、粒料含量、小于0.5 mm的细颗粒含量、试件含水量和龄期等有关。

为了能让各种材料所铺筑的基层、底基层不产生裂缝或产生较小的裂缝，针对近年来无机结合料稳定碎石铺筑的基层、底基层所产生的裂缝进行分析，使其找出原因，找出问题，从而更好地控制裂缝产生。近几年我们施工的半刚性基层材料都是以水泥稳定级配碎石为主要类型，那么从水泥稳定级配碎石的级配上入手，只变化碎石的掺量，其他材料不变，从5种级配进行分析，结果明显不同，如表1所示。

表1 各级配参数汇总表

针对5种混合料，通过数据分析表明，混合料的干缩应变与混合料最佳含水量有良好的相关性，相关系数达到0.983 75。通过混合料的级配优化可以有效提高混合料的力学性能，试验表明，当混合料中4.75 mm以上的粗集料含量为55%～65%之间时，混合料具有最佳的力学状态。其最大干密度较高，最佳含水量较低，同时强度和模量较高。同时，在这种条件下，混合料具有较低的干缩系数和干缩应变，为减少这种路面结构的反射裂缝创造有利条件。

以上是从配合比入手进行了分析，当然还有很多内在的与外在的原因，如设计原因、温度原因、施工原因、荷载原因等等都能影响其裂缝的产生。

2 裂缝防治措施

为防止裂缝的产生，其防治收缩裂缝的措施主要有:

1)设计合理的配合比。

2)严格控制半刚性基层施工碾压的含水量，混合料的含水量应控制在规范容许的范围内。

3)施工过程中采用流水作业法，使各个工序紧密衔接，特别是要尽量缩短从拌和到完成碾压之间的延迟时间。

4)半刚性基层碾压完成后要立即开始养护，对于高速和一级公路，养护期不宜少于7 d。水泥稳定土基层也可采用沥青乳液进行养护;二灰土基层采用保水养护法，养护期应为14 d;石灰稳定土养护期，不宜过湿或忽干忽湿。

5)石灰土分层铺筑时，在其强度形成期，任其产生收缩裂缝后，再铺筑上一层，可有效减少新铺筑层的裂缝。

6)水泥稳定土在保证其强度的前提下，尽量采用低的水泥用量。为确保一次成型，尽可能采用慢凝水泥。

7)半刚性基层强度要求在2.5 MPa以上的，最好在其强度达到设计强度的70%左右时，沿路纵向每隔15 m～20 m锯一道贯穿道路横向的宽5 mm～10 mm，深1/3～2/3厚度的锯缝，用沥青灌缝，其上覆盖一层土工布，来缓冲造成裂缝的各种应力。

8)半刚性基层完成后或在养生结束后，应立即进行透层施工，即在半刚性基层上喷洒乳化沥青、煤沥青或液体沥青。

9)透层完成后，待其充分渗透，一般不少于24 h后才可铺筑沥青面层，但也不能在头层油喷洒很久后不铺筑沥青面层，因为时间过长，半刚性基层混合料中的水分也会损失，产生干缩裂缝，在温差大的情况下，也可能产生温缩裂缝。

通过合理的配合比设计，规范施工，优化施工工序，及时养护，降低收缩系数，提高半刚性基层质量，从而避免基层过早出现收缩裂缝，充分发挥半刚性基层的优点。