半剛性基層收縮裂縫產生的原因分析及防治

肖慧麗

(山西晉城路橋建設有限公司，山西晉城 048000)

0 引言

近幾年我公司承建的高速、一級公路路面施工中，基層結構類型基本都采用半剛性基層，可見隨著我國高速公路建設事業(yè)的飛速發(fā)展，半剛性基層在路面結構中占據(jù)著不容忽視的地位。半剛性基層由于具有承載能力強、穩(wěn)定性好、剛度大、路面平整度好、行車舒適、施工工藝容易控制等優(yōu)良的路用性能而常作為瀝青路面的基層，其質量好壞會直接影響道路路面的質量以及壽命。

1 半剛性基層收縮裂縫產生原因

常見的瀝青路面病害是瀝青混凝土面層開裂，原因是半剛性材料具有干縮和溫縮特性，在半剛性基層內部溫度梯度和失水梯度存在的情況下產生大的收縮變形，導致了半剛性基層產生收縮裂縫，反射到瀝青混凝土面層，從而縮短瀝青混凝土路面的使用壽命。另外半剛性材料對溫度和溫度變化比較敏感，在其強度形成過程中以及營運期間會產生干縮裂縫和溫縮裂縫，并反射到瀝青面層，形成反射裂縫。因此，防治基層產生收縮裂縫對提高瀝青路面品質十分重要，研究和分析半剛性基層收縮裂縫的防治措施具有積極的意義。

半剛性基層材料經拌和壓實后，基層材料內部發(fā)生水化作用和蒸發(fā)作用，混合料的水分隨著時間的推移會不斷減少。由于水的減少導致的毛細管作用、吸附作用、分子間力的作用，材料礦物晶體或凝膠體間層間水的作用和碳化收縮作用等引起半剛性材料產生體積收縮。半剛性基層材料產生的干縮性(最大干縮應變和平均干縮系數(shù))的大小與結合料的類型和劑量，被穩(wěn)定材料的類別、粒料含量、小于0.5 mm的細顆粒含量、試件含水量和齡期等有關。

為了能讓各種材料所鋪筑的基層、底基層不產生裂縫或產生較小的裂縫，針對近年來無機結合料穩(wěn)定碎石鋪筑的基層、底基層所產生的裂縫進行分析，使其找出原因，找出問題，從而更好地控制裂縫產生。近幾年我們施工的半剛性基層材料都是以水泥穩(wěn)定級配碎石為主要類型，那么從水泥穩(wěn)定級配碎石的級配上入手，只變化碎石的摻量，其他材料不變，從5種級配進行分析，結果明顯不同，如表1所示。

表1 各級配參數(shù)匯總表

針對5種混合料，通過數(shù)據(jù)分析表明，混合料的干縮應變與混合料最佳含水量有良好的相關性，相關系數(shù)達到0.983 75。通過混合料的級配優(yōu)化可以有效提高混合料的力學性能，試驗表明，當混合料中4.75 mm以上的粗集料含量為55%～65%之間時，混合料具有最佳的力學狀態(tài)。其最大干密度較高，最佳含水量較低，同時強度和模量較高。同時，在這種條件下，混合料具有較低的干縮系數(shù)和干縮應變，為減少這種路面結構的反射裂縫創(chuàng)造有利條件。

以上是從配合比入手進行了分析，當然還有很多內在的與外在的原因，如設計原因、溫度原因、施工原因、荷載原因等等都能影響其裂縫的產生。

2 裂縫防治措施

為防止裂縫的產生，其防治收縮裂縫的措施主要有:

1)設計合理的配合比。

2)嚴格控制半剛性基層施工碾壓的含水量，混合料的含水量應控制在規(guī)范容許的范圍內。

3)施工過程中采用流水作業(yè)法，使各個工序緊密銜接，特別是要盡量縮短從拌和到完成碾壓之間的延遲時間。

4)半剛性基層碾壓完成后要立即開始養(yǎng)護，對于高速和一級公路，養(yǎng)護期不宜少于7 d。水泥穩(wěn)定土基層也可采用瀝青乳液進行養(yǎng)護;二灰土基層采用保水養(yǎng)護法，養(yǎng)護期應為14 d;石灰穩(wěn)定土養(yǎng)護期，不宜過濕或忽干忽濕。

5)石灰土分層鋪筑時，在其強度形成期，任其產生收縮裂縫后，再鋪筑上一層，可有效減少新鋪筑層的裂縫。

6)水泥穩(wěn)定土在保證其強度的前提下，盡量采用低的水泥用量。為確保一次成型，盡可能采用慢凝水泥。

7)半剛性基層強度要求在2.5 MPa以上的，最好在其強度達到設計強度的70%左右時，沿路縱向每隔15 m～20 m鋸一道貫穿道路橫向的寬5 mm～10 mm，深1/3～2/3厚度的鋸縫，用瀝青灌縫，其上覆蓋一層土工布，來緩沖造成裂縫的各種應力。

8)半剛性基層完成后或在養(yǎng)生結束后，應立即進行透層施工，即在半剛性基層上噴灑乳化瀝青、煤瀝青或液體瀝青。

9)透層完成后，待其充分滲透，一般不少于24 h后才可鋪筑瀝青面層，但也不能在頭層油噴灑很久后不鋪筑瀝青面層，因為時間過長，半剛性基層混合料中的水分也會損失，產生干縮裂縫，在溫差大的情況下，也可能產生溫縮裂縫。

通過合理的配合比設計，規(guī)范施工，優(yōu)化施工工序，及時養(yǎng)護，降低收縮系數(shù)，提高半剛性基層質量，從而避免基層過早出現(xiàn)收縮裂縫，充分發(fā)揮半剛性基層的優(yōu)點。