论文部分内容阅读
[摘要]通过对城市道路路面结构中使用的半刚性基层普遍存在各类裂缝问题，对半刚性基层产生裂缝的原因进行综合分析，提出有效地处治方法。
[关键词]路面工程 半刚性基层 裂缝 防治措施
中图分类号：TU98 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1010116－01
城市道路是城市建设的主要项目之一，它与城市建设的其他项目一样，是随着社会生产力的发展而发展。随着城市道路建设事业的快速发展，路面设计的结构和形式也呈多样性。半刚性基层由于其有承载能力强、施工工艺容易控制、强度高、稳定性好、板体性好以及可就地取材等优点，满足了城市道路经济与技术方面的要求，优良的工程性能和显著的经济效益，在城市道路建设中得到了广泛的应用。但在优点的背后也存在一些致命的缺陷，由于其刚度过大，实际上成为脆性材料，在城市道路中，由于车流量增大，车辆集中，在有重载频繁的作用下，沥青混凝土面层内会出现较大的剪应力，极易发生车辙等变形破坏。而且半刚性材料固有的收缩特性，也容易出现各类裂缝，甚至会反射到沥青混凝土面层。在路面的使用过程中，雨水易通过裂缝侵入路面结构，在动力水压力的作用下，会导致沥青混凝土结构的破坏，从而大大缩短沥青混凝土路面的使用寿命。对于上述问题，本文将对半刚性基层产生裂缝的原因及处治方法进行综合分析。
一、裂缝成因及分析
新铺的半刚性基层随着混合料中水分的散失而产生了干缩和干缩应力，其收缩的程度和半刚性材料本身强度、组成级配、水分散失的快慢、环境的温差等都有一定的关系。
（一）昼夜温差大，产生收缩裂缝
由于温度的变化，白天温度较高，夜间温度下降，基层产生收缩，使半刚性基层处于受拉状态。水泥稳定粒料线膨胀系数在(1.0~1.5)x10-5之间，当半刚性基层混合料抗拉强度小于缩应力时，必将产生永久变形，形成横向收缩裂缝。横向贯通裂缝就属于此类型，这种裂缝的特点是：全幅贯通、层间上下贯穿，裂缝较为明显，宽度较大。
（二）暴露时间长，产生温度疲劳裂缝
由于基层施工完后，后续工序无法跟上，使基层一直裸露在自然环境中，受阳光、风、雨的作用，尤其是喷洒透层沥青后，形成黑色面层，吸热能力明显增大。在自然环境因素影响下，带状的基层在温度应力的作用下，反复伸缩，发生温度疲劳破坏，产生温度疲劳裂缝。由于基层已产生温度收缩裂缝，故温度疲劳裂缝宽度较小，间距也较温度收缩裂缝稍密。
（三）基层混合料拌和不均匀，产生不规则裂缝
由于施工过程中原材料质量的波动、粗细集料比例的变化等原因，将影响混合料的均匀性。其主要影响因素有：①水泥含量，上基层试验配合比的水泥含量为5%，施工配合比按水泥含量为5.5%控制，由于水泥罐的水泥输出波动，使瞬时或时段内水泥输出超量；②集料波动，集料波动包括质量波动和粗细集料比例的波动，如细集料含泥量偏高，粗集料偏少、细集料偏多、与级配曲线发生偏离等，使基层混合料铺筑后产生局部段落横向裂缝，其特点是缝多而密、不规则、不一定贯通。
（四）养生不当，产生干缩裂缝
承包人根据设计要求或其他规定，比如采用乳化沥青透层养生，要求该透层渗入基层5mm深度且不允许在表面形成油膜。但在实际施工中，由于乳液的破乳时间不一致及乳液中沥青含量不均匀等，将使得基层表面的乳液全部为乳化沥青所封盖。因此，这种施工方法使乳化沥青透层起不到保湿养生的效果，使基层自养生初期起，一直处于较为干燥的状态环境中，加之承包人未能在7d养生期满后尽早施工下封层，基层易干缩产生裂缝。
（五）施工工艺不当，产生微细裂缝
这类裂缝产生的主要原因有：①为使基层表面观感好，在面层补撒过多细料而产生收缩裂缝；②由于拌和场混合料含水量的变化调整不当，摊铺碾压时混合料含水量控制不佳，碾压及收轮时含水量偏高易产生细微收缩裂纹；③拌和场送料设备异常，造成混合料不均匀，摊铺过程中产生的粗集料窝容易松散、细集料窝易开裂。通常这类裂缝不明显、不贯通，雨水浸湿后较易发现。
裂缝调查中发现的5种基本裂缝，均属于非荷载裂缝，可认为是温度变形裂缝和干缩变形裂缝，由于半刚性基层多数是用水泥作为结合料的稳定混合物，具有水泥混凝土的某些特征，在温度变化和水分散失等因素影响下，也会产生各种伸缩裂缝。
二、半刚性基层裂缝控制措施
为有效控制基层开裂，尽量减少裂缝的产生，应从原材料、集料配合比、施工工艺、养护及加紧后续工序施工等方面同时采取控制措施，才能取得好的效果。
1．优化施工配合比，在满足设计强度要求的条件下，尽量采用较小的水泥含量。经过试验及施工验证，上基层水泥含量尽量控制在5%左右，极限用量不要超过5.5%。为了既满足强度的要求，又保证钻芯取样完整，应加强细集料尤其是石屑的质量控制，优化粗细集料配合比，保证粗集料的用量。
2．加强对施工工艺的控制，严禁随意浇水、提浆，以减少干缩，掌握好碾压过程中含水量的变化，保证在最佳含水量的条件下碾压成型。
3．重视基层的养护，禁止使用乳化沥青透层代替薄膜覆盖养生。薄膜养护时应及早覆盖，并做到薄膜覆盖严实，保证薄膜内湿度。水分损失过快时，注意补水。
4．加快后续工序的施工，封层施工应尽量在揭膜后及时完成，如采用稀浆封层效果更佳。
5．对基层上车辆通行进行管制，禁止重车在基层上行驶。施工车辆行驶时限速，时速不超过30km/h，并避免在主车道上集中行驶。
三、裂缝处理措施
1．大多数干缩裂缝通常在龄期40天左右时基本趋于稳定，可不作特殊处理。
2．对全幅贯通的温度收缩裂缝进行清理，清理后使裂缝口的宽度在1~2 cm之间，浇灌热沥青或乳化沥青，并加铺玻璃纤维格栅等阻裂材料。
3．由于原材料、混合料波动变异产生的裂缝密集段，必须作返工处理。
[关键词]路面工程 半刚性基层 裂缝 防治措施
中图分类号：TU98 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1010116－01
城市道路是城市建设的主要项目之一，它与城市建设的其他项目一样，是随着社会生产力的发展而发展。随着城市道路建设事业的快速发展，路面设计的结构和形式也呈多样性。半刚性基层由于其有承载能力强、施工工艺容易控制、强度高、稳定性好、板体性好以及可就地取材等优点，满足了城市道路经济与技术方面的要求，优良的工程性能和显著的经济效益，在城市道路建设中得到了广泛的应用。但在优点的背后也存在一些致命的缺陷，由于其刚度过大，实际上成为脆性材料，在城市道路中，由于车流量增大，车辆集中，在有重载频繁的作用下，沥青混凝土面层内会出现较大的剪应力，极易发生车辙等变形破坏。而且半刚性材料固有的收缩特性，也容易出现各类裂缝，甚至会反射到沥青混凝土面层。在路面的使用过程中，雨水易通过裂缝侵入路面结构，在动力水压力的作用下，会导致沥青混凝土结构的破坏，从而大大缩短沥青混凝土路面的使用寿命。对于上述问题，本文将对半刚性基层产生裂缝的原因及处治方法进行综合分析。
一、裂缝成因及分析
新铺的半刚性基层随着混合料中水分的散失而产生了干缩和干缩应力，其收缩的程度和半刚性材料本身强度、组成级配、水分散失的快慢、环境的温差等都有一定的关系。
（一）昼夜温差大，产生收缩裂缝
由于温度的变化，白天温度较高，夜间温度下降，基层产生收缩，使半刚性基层处于受拉状态。水泥稳定粒料线膨胀系数在(1.0~1.5)x10-5之间，当半刚性基层混合料抗拉强度小于缩应力时，必将产生永久变形，形成横向收缩裂缝。横向贯通裂缝就属于此类型，这种裂缝的特点是：全幅贯通、层间上下贯穿，裂缝较为明显，宽度较大。
（二）暴露时间长，产生温度疲劳裂缝
由于基层施工完后，后续工序无法跟上，使基层一直裸露在自然环境中，受阳光、风、雨的作用，尤其是喷洒透层沥青后，形成黑色面层，吸热能力明显增大。在自然环境因素影响下，带状的基层在温度应力的作用下，反复伸缩，发生温度疲劳破坏，产生温度疲劳裂缝。由于基层已产生温度收缩裂缝，故温度疲劳裂缝宽度较小，间距也较温度收缩裂缝稍密。
（三）基层混合料拌和不均匀，产生不规则裂缝
由于施工过程中原材料质量的波动、粗细集料比例的变化等原因，将影响混合料的均匀性。其主要影响因素有：①水泥含量，上基层试验配合比的水泥含量为5%，施工配合比按水泥含量为5.5%控制，由于水泥罐的水泥输出波动，使瞬时或时段内水泥输出超量；②集料波动，集料波动包括质量波动和粗细集料比例的波动，如细集料含泥量偏高，粗集料偏少、细集料偏多、与级配曲线发生偏离等，使基层混合料铺筑后产生局部段落横向裂缝，其特点是缝多而密、不规则、不一定贯通。
（四）养生不当，产生干缩裂缝
承包人根据设计要求或其他规定，比如采用乳化沥青透层养生，要求该透层渗入基层5mm深度且不允许在表面形成油膜。但在实际施工中，由于乳液的破乳时间不一致及乳液中沥青含量不均匀等，将使得基层表面的乳液全部为乳化沥青所封盖。因此，这种施工方法使乳化沥青透层起不到保湿养生的效果，使基层自养生初期起，一直处于较为干燥的状态环境中，加之承包人未能在7d养生期满后尽早施工下封层，基层易干缩产生裂缝。
（五）施工工艺不当，产生微细裂缝
这类裂缝产生的主要原因有：①为使基层表面观感好，在面层补撒过多细料而产生收缩裂缝；②由于拌和场混合料含水量的变化调整不当，摊铺碾压时混合料含水量控制不佳，碾压及收轮时含水量偏高易产生细微收缩裂纹；③拌和场送料设备异常，造成混合料不均匀，摊铺过程中产生的粗集料窝容易松散、细集料窝易开裂。通常这类裂缝不明显、不贯通，雨水浸湿后较易发现。
裂缝调查中发现的5种基本裂缝，均属于非荷载裂缝，可认为是温度变形裂缝和干缩变形裂缝，由于半刚性基层多数是用水泥作为结合料的稳定混合物，具有水泥混凝土的某些特征，在温度变化和水分散失等因素影响下，也会产生各种伸缩裂缝。
二、半刚性基层裂缝控制措施
为有效控制基层开裂，尽量减少裂缝的产生，应从原材料、集料配合比、施工工艺、养护及加紧后续工序施工等方面同时采取控制措施，才能取得好的效果。
1．优化施工配合比，在满足设计强度要求的条件下，尽量采用较小的水泥含量。经过试验及施工验证，上基层水泥含量尽量控制在5%左右，极限用量不要超过5.5%。为了既满足强度的要求，又保证钻芯取样完整，应加强细集料尤其是石屑的质量控制，优化粗细集料配合比，保证粗集料的用量。
2．加强对施工工艺的控制，严禁随意浇水、提浆，以减少干缩，掌握好碾压过程中含水量的变化，保证在最佳含水量的条件下碾压成型。
3．重视基层的养护，禁止使用乳化沥青透层代替薄膜覆盖养生。薄膜养护时应及早覆盖，并做到薄膜覆盖严实，保证薄膜内湿度。水分损失过快时，注意补水。
4．加快后续工序的施工，封层施工应尽量在揭膜后及时完成，如采用稀浆封层效果更佳。
5．对基层上车辆通行进行管制，禁止重车在基层上行驶。施工车辆行驶时限速，时速不超过30km/h，并避免在主车道上集中行驶。
三、裂缝处理措施
1．大多数干缩裂缝通常在龄期40天左右时基本趋于稳定，可不作特殊处理。
2．对全幅贯通的温度收缩裂缝进行清理，清理后使裂缝口的宽度在1~2 cm之间，浇灌热沥青或乳化沥青，并加铺玻璃纤维格栅等阻裂材料。
3．由于原材料、混合料波动变异产生的裂缝密集段，必须作返工处理。