水稳基层沥青路面开裂病害分析与防治

水稳基层沥青路面开裂病害分析与防治

陈立

中国华西工程设计建设有限公司宿迁分公司江苏宿迁223700

摘要：水泥稳定碎石基层沥青路面具有强度高、稳定性好、刚度大、整体性好等优点，苏北地区高等级公路路面几乎全部采用这种结构。这种路面与传统的柔性基层沥青表处路面，无论是力学特性、破坏模式都存在着明显差异，普遍存在着路面开裂的病害。伴随着表面雨水或者是雪水的浸入，在大量的行车载荷的反复作用之下，会使得路面的轻度出现明显的下降情况，产生冲刷，使得裂缝位置的沥青层碎裂，加速沥青路面的破坏，同时影响待沥青路面的使用性能和美观性能。因此，我们必须要采取相应的措施，对沥青路面裂缝进行防治，以减少裂缝的产生，以供参考。

关键词：裂缝；反射裂缝；非荷载裂缝

前言

水泥稳定碎石基层沥青路面具有强度高、稳定性好、刚度大、整体性好等优点，苏北地区高等级公路路面几乎全部采用这种结构。这种路面与传统的柔性基层沥青表处路面，无论是力学特性、破坏模式都存在着明显差异，普遍存在着路面开裂病害。随着表面雨水或雪水的浸入，在大量行车荷载反复作用下，会导致路面强度明显下降，产生冲刷和唧浆病害，使裂缝位置沥青面层碎裂，加速沥青路面的破坏，影响沥青路面的使用性能和美观性而且影响路面的使用寿命和行车舒适性。因此，必须采取相应的措施进行防治，以减少裂缝的产生。

1水泥稳定碎石基层沥青路面产生裂缝的原因及影响因素

1.1反射裂缝

反射裂缝实质上就是指由下层裂缝促成面层由底到顶产生的裂缝，对应裂缝是由上层裂缝促成的面层由层到底产生的裂缝。反射裂缝就是由于半刚性基层温度收缩开裂进而引起反射裂缝，当半刚性基层上为薄的沥青面层时，收缩开裂引起反射裂缝，尤其是温缩性大的石灰土和水泥土基层上温缩裂缝更为明显。

1.2非荷载裂缝

非荷载型裂缝，并不是由行车荷载所引起的。沥青面层上面存在的非荷载裂主要是由温度裂缝引起的。而温度裂缝主要是以横向裂缝为主，同时还存在的大块状裂缝以及纵向裂缝。这种温度裂缝在我国的北方较为常见，尤其是在一些寒冷的地区，一些路段的裂缝，甚至贯穿于整个路基路面结构之中。

1.3影响因素

导致水泥稳定碎石基层沥青路面非荷载型裂缝的因素有很多，主要有以下几方面原因：

（1）沥青混合料中的沥青质量以及集料质量沥青混合料中的沥青质量和集料质量是影响水泥稳定碎石基层路面产生早期温度裂缝和裂缝多少的重要因素。由于基层上较厚沥青面层的非荷载裂缝本身的温度裂缝，所以导致半刚性沥青路面裂缝的重要因素主要是沥青的种类和质量。在矿料中碎石的压碎值、磨耗值不符合要求和吸水率过大都将造成沥青混合料的稳定性偏低，引起沥青路面早期剥落，形成裂缝。因此应选用洁净、干燥、无风化且无杂质的石料，并要具有足够的强度和耐磨耗性，且不宜使用酸性石料。

（2）基层施工控制。实验表面，水泥稳定碎石基层沥青路面的李峰与基层模量之间有着很大的关系。同时，由于沥青路面的设计大多都是采用的弯沉值作为控制指标，较多的单位只注重路基高模量，一期能够达到早期的弯沉值标准，但是此方法具有一定的局限性。研究表明，模板量可以根据不同的地质，将其控制在700～1000MPa之间。这样以来，就能够有效的避免面层破坏的产生，尤其是减少车辙情况的出现。除此之外，还需要控制好基层混合料含水量以及施工的控制时间。基层需要尽量采用不含塑性指数大的细粒土作级配粒料，尽量避免混合料发生离析。基层施工完毕后，如让基层裸露而不能及时覆盖养生，或者不能及时铺筑面层，不但基层强度受影响，还会导致严重的干缩裂缝。

（3）路面设计方面。路面设计不合理，空隙率控制不当，路肩设计不合理，不能满足排水和封水要求。另外，导致半刚性基层产生裂缝的因素还有很多，比如：沥青混合料配合比不合理；施工所在地的气温和年温差较大，使基层产生收缩开裂，裂缝反射到面层；对于较薄的沥青面层，则以本身的低温裂缝为主。

2防治措施

明确了水泥稳定碎石沥青路面产生裂缝的机理和影响因素后，需从设计和施工两方面采取措施，以延缓和减少高等级道路水泥稳定碎石基层沥青路面的开裂。

2.1合理设计沥青面层厚度

在相同的降温条件之下，沥青面层的拉应力随着厚度的增大二增大。因此，为了尽量减轻沥青面层的收缩裂缝，而增大面层厚度的方式不一定合适。除此之外，从力学的角度进行分析，层间剪应力以及层内剪应力对于沥青面层厚度的要求并不高，因此，沥青面层的层厚不宜过大。应根据土基和底基层模量比以及交通量等级的要求，考虑不同的沥青层最小厚度范围。对于防止反射裂缝来说，应适当增加沥青面层的厚度。其厚度超过15cm时可有效防止反射裂缝的扩展，还可以降低车辆荷载引起的剪应力。但沥青层也不可太厚，这样就会影响经济效益，产生经济浪费。所以合理的设计沥青层厚度就尤为关键，既符合经济性的原则，又能有有效减少病害的发生。从笔者对苏北地区路面结构及使用情况调查统计来看一般应控制不小于15cm。

2.2设置级配碎石层

级配碎石作为散粒体，具有较高的抗压抗剪强度，但不传递拉应变，它吸收了外荷作用下裂缝尖端的应变能，使裂缝不再扩展。夹层并且可使基层遭受温度湿度的影响大大降低，减小了基层进一步收缩的可能性。同时，还可以起到排水作用，渗入到路面内部的雨水经级配碎石基层排除，从而避免了半刚性基层的冲刷和唧浆。

在国内外很多实验路段证明，级配碎石中间层对防止反射裂缝具有良好的效果。苏北地区多条高等级公路均设置级配碎石中间层，实际使用证明，对于减少路面病害具有很好的作用。

2.3提高沥青与集料的粘附性

由沥青与矿料相互作用的基本理论可以得知，沥青与矿料的粘附性主要取决于沥青一矿料一水三相系的平衡。改善措施的进行主要以降低集料表面谁对沥青的置换能力这一概念出发，从而保证在有水的情况，沥青膜不发生收缩、剥离现象，仍能与矿料形成良好的化学吸附作用。例如，用一部分石灰、水泥代替矿粉，或在沥青中添加少量环烷类高分子有机酸、石油沥青与煤沥青混合等都能改善粘附性。石灰和水泥中CaCO3含量高，易形成正的吸附中心，与沥青中带有负电荷的表面活性物质可形成化学吸附层；各种液态抗剥落剂均属于表面活性物质，市场上较多的是胺类表面活性剂，一端是亲水性的胺基，与酸性石料有很强的亲和力，另一端是融于沥青的亲油性的烷基，由于它在沥青一矿料表面的形成这种定向排列可降低沥青一矿料界面张力，故能提高沥青与矿料的粘附性。

2.4其他措施

由于造成面层开裂的一个重要原因就是由于基层的开裂，因此为了防

止半刚性沥青路面产生裂缝，就需要我们改善基层材料的温干缩性质，降低其干缩系数；做好排水和风水设计施工工作，能够减少路肩的租税作用；同时，优化好混合料的级配，对含蜡量较高的沥青就需要掺入改性剂，这样以来就能够改善混合料的稳定性，增加模量，同时提高抵抗永久变形的能力；掺加抗剥落剂或掺加消石灰，保证沥青与集料之间的粘附性；控制基层压实度和最佳含水量。

3沥青混合料摊铺中的处理

3.1两种摊铺方法的比较分析

按照《公路沥青路面施工技术规范》中的相关规定，对于高速公路和一级公路的铺筑，每台摊铺机铺筑宽度应控制在6.0～7.5m。铺筑时最好应用两台或多台摊铺机以梯队的形式前后错开10m～20m同步铺筑。施工单位为了控制施工成本，以往均采用单机宽幅摊铺方式，工程质量大打折扣。

3.1.1螺旋布料器混合料运距太长，输料过程中粗细集料容易离析，越是靠近边侧的混合料温降速率越快，最终的压实度很难控制。

3.1.2摊铺机的机械系性能与功率一定，平均振捣力随着摊铺宽度的增加而逐渐减小，摊铺成型后初始压实度就越小，相应的就应该缩短碾压时间。

双机或多机呈梯队并行同步摊铺，对沥青混合料在施工现场进行抽提试验抽检，路幅左、中、右小于等于4.75mm的集料未出现离析现象。但筛孔超过9.5mm的通过率有一定差异，容易出现离析现象，但各点级配仍能满足设计要求。梯队式同步摊铺能够避免混合料离析，有助于提高路面的防水性能，有效防止了沥青混凝土路面的水损坏发生；由于控制了离析，提高了路面热稳定性，有效降低和防止了沥青混凝土路面变形类损坏的发生。

3.2摊铺阶段的注意事项

在摊铺阶段，摊铺机应该连续、匀速地前进，切忌中途停车，以确保路面平整度符合设计要求，避免混合料离析。摊铺机最好装有大直径、低转速螺旋布料器，尽量压低螺旋布料器的高度，使混合料始终高于螺旋布料器，以提高料体的输送效率，减小转速，避免在惯性的作用下各类物料颗粒间产生差异。布料器是埋在混合料内的，可以在摊铺过程中搅拌混合料，从而有效避免混合料离析。布料器沿整个断面向两侧挤出物料，而并非上、下倾推物料，处于不同宽度位置上的混合料不容易发生横向离析，而且料体上下滚动也不易产生纵向离析，螺旋面料器上部不暴露在空间，也不会由于上抛而产生面层离析。

结束语

由于水泥稳定碎石沥青路面开裂病害的原因是多方面的，因此我们必须要对症下药，做好科学和合理，充分的对病害的成因进行探析，同时结合多方面的情况，采取相应的措施，至于这样才能够有效的控制好裂缝的发生，减少病害的出现。

参考文献

[1]刘洪亮.关于公路水泥稳定基层裂缝病害的预防与治理[J].公路交通资讯，2009，11.

[2]赵玉强.针对公路水泥稳定基层病害成因进行预防性控制与管理[J].公路施工技术，2009，11.

[3]胡力群.半刚性基层材料结构类型与组成设计研究.西安：长安大学，2004.

[4]李力科，张海霞.沥青混凝土路面早期病害成因及其防治措施[J].黑龙江科技信息，2007，（1）：96.