国内外关于减小半刚性(无机结合料稳定材料)基层沥青路面 收缩裂缝的措施和方法.doc

《高等筑路材料》结题论文 学号： 姓名： 2013年10月 国内外关于减小半刚性（无机结合料稳定材料）基层沥青路面 收缩裂缝的措施和方法 摘要：无机结合料稳定材料基层常被称为半刚性基层，为我国目前使用最广泛的路面基层类型。但无机结合稳定材料基层存在着一个较大缺点：因其本身容易产生收缩裂缝，故使路面形成反射裂缝。该文通过分析无机结合料稳定材料收缩裂缝的成因，介绍了国内外关于减少无机结合料稳定材料收缩裂缝的措施方法，以及这些措施的效果和发展趋势，为实际工程提供参考。 关键词：无机结合料稳定材料；半刚性基层；收缩裂缝； 绪论 从 80 年代至今，经过“六五”、“七五”、“八五”科技攻关项目的研究，半刚性基层沥青路面成套技术逐渐形成，成为我国高速公路的主要结构形式。现在我国已建成的高速公路 95%以上都是半刚性基层沥青路面，可以毫不夸张地讲，我国高速公路的发展史就是半刚性基层沥青路面的发展史。 在我国高速公路取得巨大成就的背后，我们应该清醒地看到与发达国家相比我们的高速公路尚处于较低的层次。前几年由于受规范的限制和对规范理解上的偏差，盲目追求半刚性基层高强度、高模量，同时为追求取芯的过分完整和密实，拼命加大水泥剂量、增加细料含量，造成以悬浮结构、重型击实成型为主的水泥稳定碎石基层裂缝严重。 无机结合料稳定路面在前期具有柔性路面的力学特性，当环境适宜时，其强度和刚度会随着时间的推移而不断增大，而且无机结合料稳定路面还具有稳定性好、抗冻性强、结构自身自成板体等特点，因此在我国无机结合料稳定材料已广泛用于修建公路路面基层或底基层，但不足之处是抗变形能力差，对于温度和湿度的变化比较敏感，在其强度形成的过程中，以及运营期间会产生干燥收缩裂缝和温度收缩裂缝。而且，在交通荷载的作用下，这种收缩裂缝会扩展到沥青面层而形成反射裂缝。其结果是破坏了路面的连续性和整体性，影响了路面的使用效果，更为严重的是裂缝的存在使得路表水有可能通过裂缝渗入到土基中，从而影响路基的强度和稳定性，导致路面的早期破坏 。 1.什么是半刚性基层？ 在粉碎的或原状松散的土中掺入一定量的无机结合料(包括水泥、石灰或工业废渣等)和水，经拌合得到的混合料在压实和养生后，其抗压强度符合规定要求的材料称为无机结合料稳定材料，以此作为路面基层即称为无机结合料稳定材料基层。由于无机结合料稳定材料的刚度介于柔性路面材料和刚性路面材料之间，常称此为半刚性材料。因此也将无机结合料稳定材料基层称为半刚性基层。 2.产生收缩裂缝的原因？ 无机结合料稳定材料基层收缩裂缝分为干缩裂缝和温度裂缝，它属于非荷载型裂缝。 (1)干缩裂缝 所谓干缩裂缝是指由于基层中的水份变化，而使材料产生收缩的现象。 无机结合料稳定材料经拌和压实后，由于蒸发和混合料内部发生水化作用，混合料的水份会不断减少。由于水的减少而发生的毛细管作用、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会引起半刚性材料产生体积收缩。例如石灰土、水泥土或水泥石灰土基层碾压结束后，如果不及时养生或养生结束后未及时铺筑面层，只要太阳暴晒，就可能出现干缩裂缝。随着暴晒时间增长，裂缝会越来越严重，将基层切割成数平方米大小的小块。即使是干缩性小的二灰稳定粒料和水泥稳定粒料基层，在养生结束后，如果暴晒时间过久，也会产生间距为5～10m的横向裂缝。干缩裂缝主要是横向裂缝，也有少数纵向裂缝，缝顶宽约0.5～3mm。如果面层是沥青层，这种裂缝会向上反射，并导致沥青面层形成反射裂缝。因此，提前采取措施防止无机结合料稳定基层开裂是个十分重要的问题。无机结合料稳定材料基层产生体积干缩的程度或干缩性(最大干缩性应变和平均干缩系数)的大小与下列一些因素有关：材料种类、结合料的含量、被稳定料的物理特性和矿物成份、含水量和龄期等。 (2)温度裂缝 无机结合料稳定材料是由固相(组成其空间骨架的原材料的颗粒和其间的胶结构)、液相(存在于固相表面与空隙中的水和水溶液)和气相（存在于空隙中的气体)组成。半刚性材料的外观胀缩性是三相在降温过程中相互作用，使半刚性材料产生体积收缩，即为温度收缩，从而形成裂缝。温度裂缝则主要包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝两种。低温收缩裂缝是指随着冬季大气温度的下降，路面温度也随着下降，这时基层材料开始收缩，而由于基层在路面结构中处于面层与底基层之间，由于面层、基层、底基层的收缩不一样，上下受到约束，当气温下降到一定极限时，基层材料中的拉应力或拉应变一旦超过材料的抗拉强度或极限抗拉强度时，而引起基层的开裂，温度收缩裂缝主要是横向的。而温度疲劳裂缝主要发生在太阳照射强烈、日温差大的地区，在这种地区，基层白天温度与夜间温度之差相当大，在基层中产生较大温