半刚性路面基层裂缝分析及防治措施

摘 要：本文在分析半刚性路面基层裂缝病害机理的同时，将找出裂缝病害治理的有效方式，并做好公路半刚性路面养护工作，为工程量节约、养护成本减少及延长道路使用年限提供可靠保证。

关键词：半刚性路面；裂缝处理；病害机理

半刚性路面是指选用无机结合料如水泥、石灰等，处理的土或碎（砾）石及含有水硬性结合料的工业废渣修筑的基层，这种路面前期具有柔性路面的力学性能，使用后期将大大提升其强度与刚度，相比水泥混凝土，其强度与刚度则较小。因其刚性属于柔性路面和刚性路面之间，因此，将这种基层和在它上面铺筑的沥青面层叫做半刚性路面。半刚性基层的特点主要体现在良好的板体性、刚度及较强的扩散应力等，同时还具有较强的抗拉强度、抗疲劳强度及不错的水稳性等。这些特点可以确保路面基层具有良好的受力性能，并提高路面的稳定性。因此，在施工过程中应确保半刚性基层具有一定的整体性，半刚性基层能够对路面结构起到承载力提升的作用。

一、半刚性路面基层裂缝病害机理

半刚性基层开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的。影响裂缝轻重程度的主要因素有：基层材料的性质，气候条件（特别是冬季气温及其变化）、交通量和车辆类型以及施工因素等。但就基层材料的主要原因而论，主要是由于基层温缩、干缩、疲劳引起的面层开裂。

1、温度收缩机理

组成半刚性材料的三个相，即不同矿物颗粒组成的固相、液相（水）和气相在降温过程中相互作用的结果，使半刚性材料产生体积收缩，及温度收缩。就组成固相的矿物颗粒而言，原材料中沙粒以上颗粒的温宿收缩系数较小；粉粒以下颗粒，特别是粘土矿物的温度收缩性较大。粘土及其他交替颗粒的温度收缩性的大小与扩散厚度成正比。半刚性基层材料中的固相颗粒大部分为结晶体及部分为非结晶体，其热学性质由质点间的键性和热运动以及结构组成所决定。组成晶体的质点在空间是很有规律地排列着，质点的热运动只是在其平衡位置附近的热震荡。由于组成固相复合材料的各矿物有不同热胀缩性，但又是胶结为整体的材料，所以其热胀缩性是各组成单元体间相互作用的“综合效应”。半刚性材料中胶结物各矿料也有较大的温度收缩性，存在于半刚性基层材料内部大孔隙、毛细孔和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”三个作用过程，对半刚性材料的温度收缩性质产生较大的影响，使半刚性材料在干燥和饱和水状态下有较小的温度收缩值，而在一般含水量下有较大是的收缩值。

2、干燥收缩机理

干燥收缩是指半刚性基层材料内部含水量变化而引起体积收缩现象。干燥收缩的基本原理是由于水分蒸发而发生的“毛细管张力作用”、“吸附水及分子间力作用”、矿物晶体或胶凝体的“层间水作用”、以及“碳化脱水作用”而引起的整体宏观体积的变化。

（1）毛细管张力作用；（2）吸附水分子间力作用；（3）干燥收缩的层间水作用；（4）碳化收缩作用。除此以外，含有集料的半刚性基层材料，集料本身的收缩也会影响整体材料的干燥收缩性能。通常，孔隙率大、吸水率高、模量值低的集料具有较大的干燥收缩率。把引起半刚性基层材料干燥收缩的三个主要作用过程的收缩力与含水量之间的关系绘制成曲线，大致呈抛物线形变化。对于含水量较大水泥稳定碎石材料，干燥收缩形式总是从毛细管张力作用开始，然后是吸附水和分子间力作用到层间水作用。

二、工程概况

某高速公路工程总长度为7.319km，52m为路幅宽度，属于双向六车道。伴随交通量的增加，特别是在重型车、超限、超载车辆长期作用下，路面病害现象极为严重，特别是裂缝问题，存在于多个路段，对高速公路服务水平造成严重影响。在全面检测本路段相关技术资料的前提下，提出了以下防治措施。

三、半刚性路面基层裂缝防治措施

1、局部修补

（1）处置方法。灌缝：灌缝方式一般用于修补线状裂缝。沥青管缝机、高压热空气吹风机等为灌缝的主要机械。沥青、乳化沥青等为沥青路面灌缝的材料。挖补处理：修补块状裂缝及龟裂时，需根据坑槽实施修补，也就是将路面结构损坏位置挖除，随后进行相应级配沥青混凝土填补、压实。

（2）設计方案

根据工程建设需求，本工程对修补线状裂缝与面状裂缝提供了指导性方案。根据路面实际病害情况可对填缝机械、工艺与开槽参数合理确定。通常填缝料选取热沥青与克莱福密封胶。如线状裂缝较为细小、灌入难度大，则可将一条凹槽开设于裂缝上，防止拉压力与交通荷载过分作用于填缝材料，通常情况下以U形作为开槽类型。如温缩、干缩导致路面基层出现纵、横裂缝，且宽度小于6毫米，需彻底清理干净缝隙，并通过压缩空气将其尘土吹走，随后选取灌缝撒料方式对裂缝加以处理，材料为热沥青与乳化沥青。如裂缝宽度大于6mm，则可将存于裂缝内的杂质清理干净，并进行开槽填缝，并通过压缩空气顺着裂缝开槽位置吹净，随后选取材料进行填筑、压实与密封，材料包括：砂粒式沥青混合料与细粒式沥青混合料。

2、大中修

（1）处置方法。罩面：普通型罩面、防水型罩面与抗滑层罩面为沥青路面罩面的主要类型。高速公路罩面厚度通常为4到5厘米；交通量大、重型车辆多的路段其封层厚度可定为1厘米，交通量适中路段封层厚度可定为0.7厘米，一般情况下高等级公路抗滑层厚度必须在4厘米以上。翻修：选取罩面养护无法使严重破损路面恢复良好状态，可采用翻修养护技术，以此确保路面服务功能的有效发挥。翻修前需详细调查翻修路段的路面结构、路基结构及通行能力，并按照公路沥青路面设计要求计算结构厚度。再生利用：热拌与冷拌为拌制再生沥青混合料的主要方式。冷拌再生沥青混合料是在常温下充分拌制旧料、新矿料及其他材料的方式。一般选取冷拌再生沥青混合料对四级公路路面进行翻修养护。热拌再生沥青混合因其高强度、路用性能良好在翻修养护施工中得到了广泛应用，通常被应用于一、二、三级公路中下面层。补强：在原有公路等级没有变化的前提下，路面补强通常用于严重破损沥青路面、强度系数与施工要求的情况下。除此之外，在提升公路等级等改造工程也可选取补强方式。

（2）施工方案

该工程大中修处置方案主要为铣刨到相应位置再进行重新铺筑，随后进行SMA—13罩面层加铺。本次施工方案根据道路各个车道的具体情况，进行了多个方案研究，其路面结构如下：4厘米改性沥青玛蹄脂岁是混合料（SMA—13）+5厘米中粒式沥青混凝土（AC—20）+10厘米粗粒式沥青混凝土（AC—25）+20厘米沥青碎石混合料（LSPM—30）+33厘米水泥稳定砂砾（原路面下基层）。路段具有严重网裂、纵向裂缝，裂缝在深度范围内将对沥青整体面层都会造成严重影响，以此需全部铣刨沥青路面各个面层。当路段具有严重横缝时，可进行二层铣刨。如完成铣刨工作后，其下层依旧存有裂缝、松散等情况，则需往下继续铣刨，直至其土层具有良好状况。同时，全线硬路肩与超车道、行车道等都需进行改性沥青玛蹄脂碎石混合料罩面（4厘米厚度）铺设，10米为单幅罩面宽度，局部修复老路面病害路段需在罩面加铺前进行。为保证所有面层间具有良好拼接质量，分层回填过程中，可选取台阶拼接的方式施工于新老路面结构层，其中50厘米为纵向台阶最小宽度，15厘米为横向台阶每层最小宽度。还需将粘层沥青均匀撒布于各沥青层内，以此提高各层间的粘结能力。

四、结束语

综上所述，随着改革开放的不断深入，作为影响国民经济增长的重要因素，为推动社会经济的快速发展，必须重视基础设施建设。半刚性路面基层施工作为公路工程建设的重要组成部分。为实现施工过程的科学性、正确性与规范性。必须重视施工方式的选择，规范施工工艺，有效提高施工技术水平，延长公路工程使用寿命，这也是提升工程建设整体质量的重要途径。

参考文献

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[2]徐彪.浅谈半刚性路面基层产生裂缝原因及控制预防措施[J]. 价值工程. 2011（05）

[3]王世良，王磊.试论半刚性路面开裂原因及预防措施[J]. 路基工程. 2013（02）

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