半刚性基层裂缝.ppt

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1、半刚性基层裂缝 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望基层概述半刚性基层裂缝形成的机理防治半刚性基层裂缝的方法 沥青路面的基层按材料和力学特性的不同，可以分为柔性基层、半刚性基层和刚性基层三种。各种基层有不同的特点，各有适用的场合。柔性基层主要采用沥青处治的级配碎石和无机结合料的级配碎石修筑基层。半刚性基层主要采用水泥、石灰或工业废渣等无机结合料，对级配集料作稳定处理的基层结构。（以水泥稳定碎石为例）刚性基层主要采用低强度等级混凝土修筑基层混凝土板，板上铺

2、筑沥青面层。沥青混凝土路面由于平整性好、行车平稳舒适、噪声低等优点，许多国家在高等级公路建设时都优先采用，而半刚性基层具有强度大、稳定性好及刚度大等特点，被广泛应用于高等级公路沥青路面的基层或底基层。在我国已建成的高等级公路中90以上是半刚性基层沥青路面。半刚性基层沥青路面仍将是主要的路面结构形式，然而，随着半刚性基层沥青路面这种结构的大量应用，发现其存在着严重的基层裂缝问题，在行车荷载反复作用下将导致路面强度大大降低，加速沥青路面的破坏，从而影响公路使用质量和寿命。相当数量的裂缝为半刚性基层先裂从而导致沥青面层开裂的反射裂缝，这一比例超过60%，因此得出反射裂缝是半刚性基层的主要病害。半刚性

3、基层裂缝形成的机理荷载型裂缝。在汽车车轮荷载的作用下，半刚性基层底部产生了拉应力，当产生的拉应力超过该材料的抗拉强度时，则半刚性基层底部便会发生开裂现象，即荷载型裂缝。非荷载型裂缝。主要包括干缩裂缝和温度裂缝。干缩裂缝干缩裂缝 干缩裂缝是指由于基层中的水份变化，而使干缩裂缝是指由于基层中的水份变化，而使材料产生收缩现象，出现开裂的现象。材料产生收缩现象，出现开裂的现象。温度收缩温度收缩 主要包括主要包括低温收缩裂缝低温收缩裂缝和和温度疲劳裂缝温度疲劳裂缝两种。两种。低温收缩裂缝 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，由于面层、基层、底基层的收缩不一样，上下受到约束

4、，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度应力，这种温度应力反复作用在基层中，使基层产生疲劳开裂,由此产生的裂缝称为温度疲劳裂缝。防治半刚性基层裂缝的方法材料方面材料方面 1.1.使用骨架密实结构矿料的级配使用骨架密实结构矿料的级配 经试验发现：密实型半刚性材料比悬浮结构经试验发现：密实型半刚性材料比悬浮结构半刚性材料在干缩系数方面可降低半刚性材料在干缩系数方面可降低25%25%左右，在左右，在温缩系数方面可

5、以降低温缩系数方面可以降低13%13%左右，而温缩抗裂指左右，而温缩抗裂指数可提高数可提高28%28%，干缩抗裂指数提高，干缩抗裂指数提高23.1%23.1%。密实。密实结构在实际中是可以大面积推广的，这样材料的结构在实际中是可以大面积推广的，这样材料的抗收缩性能都比较好。抗收缩性能都比较好。防治半刚性基层裂缝的方法材料方面 2.控制土中小于0.075mm的颗粒含量 在半刚性基层材料中，细料越多，材料内部孔隙也就越多，从而在水作用下其收缩也就越大。要控制粒料中细料含量：通过0.075mm筛孔的细料含量控制在约5%7%。防治半刚性基层裂缝的方法材料方面材料方面 3.3.控制半刚性基层的含水量控制

6、半刚性基层的含水量 水泥与各种细粒土和水经拌和、压实后，由水泥与各种细粒土和水经拌和、压实后，由于蒸发和混合料内部发生水化作用，混合料的水于蒸发和混合料内部发生水化作用，混合料的水分会不断减少。由于水的减少，会引起半刚性材分会不断减少。由于水的减少，会引起半刚性材料产生体积收缩。国外的研究表明：就水泥稳定料产生体积收缩。国外的研究表明：就水泥稳定材料而言，含水量增加材料而言，含水量增加1%1%对于干缩应变增大和影对于干缩应变增大和影响比水泥增加响比水泥增加1%1%的影响大的影响大2323倍。因此，施工中倍。因此，施工中要严格控制碾压含水量，从而达到控制干缩应变要严格控制碾压含水量，从而达到控制

7、干缩应变的目的。的目的。防治半刚性基层裂缝的方法材料方面 4.减小水泥剂量 在满足要求下，用最小水泥剂量。因为随着水泥用量的增加，水化放热也越多，其收缩也随之增加。防治半刚性基层裂缝的方法材料方面材料方面 5.5.水泥稳定粒料中掺加部分粉煤灰水泥稳定粒料中掺加部分粉煤灰 由试验结果表明：由试验结果表明：90d90d龄期的无侧限抗压强度龄期的无侧限抗压强度由由6.88MPa6.88MPa提高到提高到8.83MPa8.83MPa，提高了，提高了29%29%左右；而左右；而平均温缩系数平均温缩系数11.211011.2110-6-6下降到下降到10.871010.8710-6-6；干缩系数由；干缩系

8、数由30.11030.110-6-6%下降到下降到27.221027.2210-6-6%；干；干缩抗裂指数从缩抗裂指数从4.114.11提高到提高到5.235.23，提高了约，提高了约26.3%26.3%；温缩系数由；温缩系数由10.8810.88提高到提高到12.8512.85，提高了，提高了18%18%。防治半刚性基层裂缝的方法养护方面 1.半刚性基层碾压完成后要及时养生 半刚性基层竣工后，如不及时养生而让其暴晒，随着水分的散失，基层迟早会产生干缩裂缝，包括可见和不可见两种裂缝。这种缩裂迟早会反映到沥青面层上形成反射裂缝。防治半刚性基层裂缝的方法养护方面 2.养生结束，立即做透层 为保证半

9、刚性基层的含水量，在其养生完成后，应以稀释沥青或沥青乳液做成透层，在透层上稀疏洒布粗沙或石屑，用量约3kg/m2。该层既可使运料卡车和摊铺机工作状态良好，又可保证上层沥青混合料与半刚性基层间有良好的粘结。防治半刚性基层裂缝的方法养护方面 3.透层完成后，尽快铺筑沥青面层 透层虽有一定的保温、保湿作用，但时间稍长，半刚性基层混合料中的水分也会损失并产生干缩裂缝。在温差大的情况下，半刚性基层也可能产生温缩裂缝。工程实例 在国内湖北当阳段和新疆公路局巴仑台一水文站段，在半刚性基层养护结束后尽快铺设沥青下面层，都取得了满意的效果：成本比常规法施工降低了6.7%，施工周期缩短20%，而裂缝率仅为常规施工

10、法的3%。再加上工期缩短所产生的潜在效益，是非常可观的。防治半刚性基层裂缝的方法施工方面 1.严格控制各层压实度 对于避免荷载型结构破坏裂缝，在施工中要严格控制各层压实度，严格按要求施工，完全能够保证工程质量，减轻或避免裂缝的出现，达到路面良好，使用耐久的目的。防治半刚性基层裂缝的方法施工方面 2.设置“应变消减中间层”用中间层的主要目的是将恢复路面表面性能所需的沥青面层厚度减到最小，同时延缓或消灭路面设计使用期间无反射裂缝。工程实例 我国河北省的重交通道路进行实践研究，结果可得出用合成橡胶沥青和普通沥青混合料中间层(20mm厚)的效果优于其他措施(例如浸有沥青的土工织物和橡胶沥青膜中间层)。

11、工程实例 当无中间层设计时，从经济的角度来考虑问题，此时可使在出现裂缝的基层上面与沥青砼路面下层之间设置浸有沥青的土工布。防治半刚性基层裂缝的方法施工方面 3.半刚性基层在施工中产生很多的微细裂缝 这个方法的基本要求是能促进在稳定基层内形成间距很小的密布裂缝,以保证有良好的传荷能力。防治半刚性基层裂缝的方法 法国的做法是在稳定基层的下部法国的做法是在稳定基层的下部2/32/3内每隔内每隔2m2m安置一块波纹状塑料诱发横隔缝板安置一块波纹状塑料诱发横隔缝板(板的形状板的形状能保证裂缝有良好的传荷能力能保证裂缝有良好的传荷能力)。前捷克斯洛伐克的做法是在水泥稳定材料结前捷克斯洛伐克的做法是在水泥稳

12、定材料结硬过程中，用反复碾压的方法人工创造微细裂缝硬过程中，用反复碾压的方法人工创造微细裂缝网。网。在科威特，是在新铺的水泥土基层上用重型在科威特，是在新铺的水泥土基层上用重型钢轮压路机碾压，故意使水泥土基层预先开裂。钢轮压路机碾压，故意使水泥土基层预先开裂。防治半刚性基层裂缝的方法施工方面施工方面 4.4.应用摩阻理论克服半刚性路面收缩裂缝应用摩阻理论克服半刚性路面收缩裂缝 其具体方法是在各结构层间人为制造粗面，其具体方法是在各结构层间人为制造粗面，增加摩擦系数，达到增大摩阻力的目的。如表面增加摩擦系数，达到增大摩阻力的目的。如表面嵌嵌“钉子石钉子石”，机械对结构层顶拉毛等。，机械对结构层顶

13、拉毛等。以基层为例，当它发生干缩时，底基层和沥以基层为例，当它发生干缩时，底基层和沥青层都将因摩擦结合力的存在给它一定的拉力制青层都将因摩擦结合力的存在给它一定的拉力制约其干缩应力，减少裂缝。约其干缩应力，减少裂缝。工程实例 安徽滁州通过I程应用在S311S311线K58+000K59+000K58+000K59+000段和K52+000K54+300K52+000K54+300段进行试验。裂缝调查数据证明了此技术方案的可行性，能有效地消减干缩应力，减少基层裂缝。其后期的经济和社会效益也比较好。防治半刚性基层裂缝的方法施工方面 5.提前防御，采取预锯缝 在基层施工养护期后就进行锯缝处理，预先人

14、为的消除干缩应力，减少干缩裂缝。切缝后在铺筑面层前进行乳化沥青灌缝，灌缝后在切缝位置铺土工格栅，并钉牢，防止基层裂缝对路面的反射。工程实例 国内预锯缝处理最早是在沈大高速公路上采用的。预锯缝间距采取了3050m一道的做法，有的甚至100m一道，在预锯缝中没有浇灌沥青，也没有在基层和面层间设置隔离层。经过一段时间的使用后，路面不仅在预锯缝处有裂缝，而且在离预锯缝很近的地方也出现裂缝。工程实例 2001年在铺筑黑龙江哈双高速公路时，按照法国专家的意见铺筑了10km预锯缝的半刚性基层沥青路面试验路，预锯缝间距10m，在预锯缝中浇灌了沥青，但没有在基层和面层之间设置应力吸收层。据三年的实际运用观察，锯缝的段落基本上在锯缝位置发生了比较规则的裂缝。工程实例 河南商丘市公路局在铺设平原路时，在基层碾压成型后进行了横向锯缝，锯缝间距20m。同时用沥青灌缝，并分别采用3mm和8mm的单层土工布封缝，个别路段采用8mm双层土工布封缝。经多年观测发现，3mm单层土工布封缝路段，裂缝均反射上来；8mm单层土工布封缝路段，反射裂缝相对较少；8mm双层土工布封缝路段，基本无反射裂缝出现。工程实例 宁夏中郝高速公路才用这种方法，每20m/条，人为制造应力集中点，使基层干缩应力相对集中，规律控制裂缝范围。其上加铺土工格栅吸收应变，防止反射，保护沥青路面不受破坏，收到了良好的效果。谢谢希望老师同学们指正