试论半刚性路面开裂原因及预防措施

摘要：

半刚性路面开裂一直是业内人士研究的课题。通过开裂原因的分析，确定了在济徐高速公路中，采用较低设计强度，基层混合料采用嵌挤式结构，并在施工中对上下基层连续铺筑等一系列防止半刚性路面开裂的技术措施，基层均未收缩开裂，铺筑沥青后，路面完好。

前言
在水泥稳定碎石、二灰稳定碎石等半刚性基层上铺筑沥青面层，所形成的路面称为半刚性路面。根据统计，我国有95％的沥青路面均为半刚性路面，为国民经济的发展发挥着重要作用。半刚性路面具有许多优点，如承载能力大、水稳性高、耐久性好；表面平整、无接缝、行车舒适；耐磨、振动小、噪音低；施工期短、养护维修方便；适宜于分期修建等。
半刚路面虽然具有很多优点，但也有一个很大的弱点，这就是半刚性路面容易开裂。一旦产生开裂，雨水从裂缝进入，在行车作用下产生冲刷、唧浆，冬季则产生冻胀。裂缝处产生凹陷并不断加深、扩大，最终使路面失去使用功能。本文分析了半刚性路面开裂的原因，在济徐高速公路施工初期采取有效措施，延缓了裂缝的出现，获得了预期的结果。
1、半刚性路面开裂原因
半刚性基层开裂主要是由于行车荷载作用及基层材料内部所产生的总应力值大于其抗拉强度。在工程实际中，半刚性基层材料处于相对温度和湿度不断变化的环境下，故半刚性基层材料自身缩裂主要为温缩和干缩。
1.1、温度收缩
温缩主要是由温度变化造成的，温缩受组成矿物单元的含量比、结构强度及各组成矿物单元的温缩性质等因素的影响。在我国由于工期等外界因素，沥青混凝土和半刚性基层施工多在高温的夏季和常温时施工成型。对于北方地区而言，入冬后温度骤降，如果收缩应力大于此时材料的极限抗拉强度，就会产生温度收缩裂缝，一般为横向裂缝，宽度为2～4 mm。温差越大，温度变化越快，则约束越大，半刚性基层材料就越容易开裂。一旦路面发生开裂其应力分布规律是：当温降产生的拉应力超过材料抗拉强度时就开始出现第一批裂缝，此时路面开裂后应力重新分布；如果此时温度应力不大于基层材料极限抗拉强度时，裂缝的数量即停止发展，当温度升高由于热胀冷缩效应裂缝会出现缩小趋势。而且大多数材料具有强度越高，密度越大，温度胀缩也越大的性质。

2、预防半刚性路面开裂的主要措施
2.1、采用较低的设计强度
大量研究表明：水泥稳定集料中水泥剂量为5％～6％时，其收缩系数最小；超过6％后，收缩系数增大。在保证强度的前提下，应尽可能地减小混合料的收缩性，且从控制成本考虑，应控制水泥剂量不超过6％。同时，设计强度越高，需要的水泥越多，需要的水也越多，干缩也越大。因此，在满足承载能力和耐久性的前提下，应尽量采用较低的设计强度，从而降低水泥的含量，使水泥稳定集料的收缩系数达到最小。
济徐高速公路路面基层设计为水泥稳定碎石结构，厚36 cm，分两层施工，设计强度为4．0 MPa。为减少基层收缩，尽量避免或减少开裂，经反复论证，最终将基层上层设计强度降为3．5 MPa，将基层下层设计强度降为3．0 MPa。这无疑对降低水泥用量、减少基层开裂有重要意义。

投稿会员：芳华