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摘要：文章分析了反射裂缝形成机理，针对半刚性基层产生裂缝防治措施进行了探讨。
关键词：半刚性基层；裂缝；防治
由于半刚性基层材料是整体稳定性材料，容易开裂，当半刚性基层开裂后，在交通荷载和温度的共同作用下，会在面层形成反射裂缝。如果反射裂缝没有得到及时有效的处理，会进一步造成路面网裂。开裂的路面，雨水和其他形式水会渗入基层甚至路基，将降低基层和路基的强度，在车辆的反复作用下，将造成唧泥和脱空，加速整个路面结构的破坏，降低公路服务水平。因此，采用有效措施减少或延缓半刚性基层开裂及其反射裂缝形成具有十分重要的意义。
一、半刚性基层裂缝机理 （一）温度收缩机理 温度收缩机理半刚性基层的无机结合料稳定料是由固相（组成其空间骨架的原材料的颗粒和其间的胶结料）﹑液相（存在于固相表面与空隙中的水和水溶液）和气相（存在空隙中的气体）组成。无机结合料温度材料的外观胀缩性是三相在降温过程中相互作用，使无机结合料稳定材料产生体积收缩即温度收缩。一般气相大部分与大气贯通，在综合效应中影响较小，可以忽略；原材料中砂砾以上颗粒的温度收缩系数较小，粉粒以下的颗粒温度收缩性较大。 （二）干燥收缩机理 干燥收缩是无机结合料稳定材料内部含水量变化而引起体积收缩的现象。其基本原理是由于水分蒸发而发生的毛细管张力作用﹑吸附水及分子间力作用﹑矿物晶体或凝胶体的层间水作用﹑碳化脱水作用而引起的整体的宏观体变化。 半刚性基层材料毛细管中水的弯液面存在毛细管张力，以压力的形式作用于毛细管壁，其大小与毛细管的半径成反比。当水分蒸发时，毛细管水面下降，弯液面的曲率半径变小，致使毛细管压力增大，从而产生收缩。 毛细水蒸发完结后，随着相对湿度的继续减小，半刚性基层材料的吸附水开始蒸发，使颗粒表面水膜变薄，颗粒间距离变小，分子力增大，导致其宏观体积进一步收缩。其收缩量要比毛细管作用的影响大得多。当吸附水膜减薄到一定程度后，收缩量逐渐减小，直至终止收缩。 （三）疲劳破坏机理 在正常使用情况下，由于半刚性基层材料的抗拉强度远小于其抗压强度，在车辆荷载﹑温湿应力的重复作用下，结构层低的弯拉应力（应变）超过其疲劳强度（它较一次荷载作用的极限小得多）时，基层底便产生裂缝，并逐渐向表面发展。这种裂缝开始大都是细而短的横向开裂，以后逐渐扩展成网状，其开裂程度和范围也逐渐扩大，甚至导致面层破坏。
目前，针对半刚性基层开裂和反射裂缝，行之有效的措施。归纳起来，大致分为两大类：第一，减少或延缓半刚性基层开裂；第二，延缓反射裂缝的形成。
二、减少半刚性基层开裂的措施
(一)原料控制
1.选择合理面层材料。面层沥青应选用劲度模量大﹑温度敏感性能低的沥青或改性沥青，采用一定级配的集料，必要时可在沥青混合料中加土工合成材料以提高其韧性，减少沥青面层自身温湿效应并增强对基层可能形成反射裂缝的预防。
2.选择合理基层材料。对半刚性基层无机结合料，应通过试验确定其最佳组成，以便使其抗裂性能尽量符合当地环境条件的要求，必要时可加入早强剂以提高早期强度，增大其弯拉强度而使弯拉模量变化不大，减弱温湿效应，提高耐用性，增强拉裂性能，减少基层自身裂缝或使其不产生裂缝。
(二)施工控制
1.混合料级配
原材料级配变化大，粗细集料比例不稳定，导致拌制的混合料级配变异性较大，压实后混合料密度、强度不均匀，收缩不一致而开裂。通过试验，骨架密实结构能显著减少半刚性基层的收缩量，增大其抗裂系数。这种方法不但不增加公路建设费用，而且抗裂效果显著，因而它具有非常大的实用价值。
2.稳定剂剂量
稳定剂剂量对半刚性基层的抗裂性有较大的影响。比如，对于水泥稳定类，水泥剂量存在一个最佳值，当高于这个最佳值，稳定料的收缩较大。
3.含水量
含水量过大可导致水泥在混合料中分布不均匀，粗集料表面裹覆水泥较少，有时还可能造成水泥量损失、加剧离析等。过少的含水量，不能保证水泥的有效水化，这会导致半刚性基层的抗裂性下降。
4.养护条件及龄期
半刚性基层施工过程中及施工完毕后进行有效养护是保证半刚性基层不出现或少出现早期开裂的必要手段。由于养生不善，水分蒸发过大，或者时干时湿，甚至长时间暴晒都会导致半刚性基层的早期开裂。
5.减少温缩的控制 在施工过程中，当沥青面层较厚时，对半刚性基层有很好的隔温保护作用，能够明显降低半刚性基层顶面所受负温的绝对值，也可明显减少半刚性基层顶面的温度变化，从而可减少半刚性基层产生温缩裂缝。在昼夜温差较大的季节，水泥稳定层完成后应采用覆盖养生，以保持温度变化不致太大，防止稳定层由温差引起的开裂。 当材料所处的环境温度变化条件一定时，应减小混合料中土的含量，尽量采用水泥稳定砂砾掺碎石或水泥稳定级配碎石作路面上基层，同時采取有效的路面排水措施，使基层处于较低含水量状态。
6.基层施工防治措施
在基层施工中，应注意湿治养生并及时做封层处理以防止基层初期破坏和干缩裂缝产生，在基层采用预留缝(缝深不小于1/2板厚)，在缝处铺设土工织物防止不规则裂缝产生。确定基层的压实度并充分注意其压实的均匀性，防止基层不均匀沉陷而导致开裂。对于已发生初期裂缝的基层应全面而详细地调查，如果裂缝较严重，则应采取切割﹑开挖的办法并利用合适的材料重新铺设基层；如果裂缝轻微则可采用在基层顶面沿路幅全幅铺设土工织物或沥青橡胶应力吸收薄膜的措施。当基层不预留缝时，可以采取与裂缝轻微的相同办法进行防治。
养生结束后，应立即喷撒稀释的高粘度沥青，做成透层或封层，在其上撒布3mm～8mm 的石屑。透层具有一定的保温保湿作用，但如果时间稍长，半刚性基层混合料中的水分也会损失，并产生干缩裂缝，在温差大时也可能产生温缩裂缝，因此做完透层或封层后要尽快铺筑沥青面层。 在碾压过程中，严格控制含水量。基层碾压成型后，要及时养生，保持基层表面含水量不受损失，更不能使其曝晒干裂。对水泥稳定类基层尽可能采用草袋覆盖养生7d～14d。养生结束后，应立即喷洒沥青下封层，并尽早铺筑沥青路面。
7.铺设碎石层
作为防治半刚性基层沥青路面反裂缝重要措施的土工织物的应用，在施工中应注意清除铺设层面的杂物，并使其铺设牢固﹑顺直﹑搭接合理(一般10～20cm为宜)﹑粘层油温度适中，避免人为或施工机具对其损坏而达不到预期效果。而对沥青橡胶，在施工中应重视沥青的稠度，橡胶粉的品种﹑细度和含量，搅拌温度与时间，并与施工方法密切结合，切忌在潮湿的半刚性基层上直接铺沥青橡胶应力吸收薄膜，应在基层铺一层下封层并使其干燥以保证其质量。
在基层和面层之间铺设一定厚度的碎石层，可以缓冲基层中的裂缝向面层反射。在石料丰富的山区和丘陵，这种方法是可行的。但在石料匮乏的平原，这种方法实施起来有一定的难度。它防止反射裂缝产生的原理和铺设土工布相似。
三、结束语
半刚性基层沥青路面的反射裂缝形成有复杂的原因，与材料性能﹑结构层组合设计﹑温湿循环﹑车辆荷载疲劳作用以及施工工艺有关。其防治是一项复杂的工作，必须根据相关因素做出全面考虑，采取切实可行的措施才能取得预期的效果。
参考文献：
【1】陈忠达.沥青路面设计与施工技术.黄河水利出版社.2003
【2】张晓冰.半刚性基层沥青路面裂缝出现原因分析及防治措施[J],河南交通科技，2009.
关键词：半刚性基层；裂缝；防治
由于半刚性基层材料是整体稳定性材料，容易开裂，当半刚性基层开裂后，在交通荷载和温度的共同作用下，会在面层形成反射裂缝。如果反射裂缝没有得到及时有效的处理，会进一步造成路面网裂。开裂的路面，雨水和其他形式水会渗入基层甚至路基，将降低基层和路基的强度，在车辆的反复作用下，将造成唧泥和脱空，加速整个路面结构的破坏，降低公路服务水平。因此，采用有效措施减少或延缓半刚性基层开裂及其反射裂缝形成具有十分重要的意义。
一、半刚性基层裂缝机理 （一）温度收缩机理 温度收缩机理半刚性基层的无机结合料稳定料是由固相（组成其空间骨架的原材料的颗粒和其间的胶结料）﹑液相（存在于固相表面与空隙中的水和水溶液）和气相（存在空隙中的气体）组成。无机结合料温度材料的外观胀缩性是三相在降温过程中相互作用，使无机结合料稳定材料产生体积收缩即温度收缩。一般气相大部分与大气贯通，在综合效应中影响较小，可以忽略；原材料中砂砾以上颗粒的温度收缩系数较小，粉粒以下的颗粒温度收缩性较大。 （二）干燥收缩机理 干燥收缩是无机结合料稳定材料内部含水量变化而引起体积收缩的现象。其基本原理是由于水分蒸发而发生的毛细管张力作用﹑吸附水及分子间力作用﹑矿物晶体或凝胶体的层间水作用﹑碳化脱水作用而引起的整体的宏观体变化。 半刚性基层材料毛细管中水的弯液面存在毛细管张力，以压力的形式作用于毛细管壁，其大小与毛细管的半径成反比。当水分蒸发时，毛细管水面下降，弯液面的曲率半径变小，致使毛细管压力增大，从而产生收缩。 毛细水蒸发完结后，随着相对湿度的继续减小，半刚性基层材料的吸附水开始蒸发，使颗粒表面水膜变薄，颗粒间距离变小，分子力增大，导致其宏观体积进一步收缩。其收缩量要比毛细管作用的影响大得多。当吸附水膜减薄到一定程度后，收缩量逐渐减小，直至终止收缩。 （三）疲劳破坏机理 在正常使用情况下，由于半刚性基层材料的抗拉强度远小于其抗压强度，在车辆荷载﹑温湿应力的重复作用下，结构层低的弯拉应力（应变）超过其疲劳强度（它较一次荷载作用的极限小得多）时，基层底便产生裂缝，并逐渐向表面发展。这种裂缝开始大都是细而短的横向开裂，以后逐渐扩展成网状，其开裂程度和范围也逐渐扩大，甚至导致面层破坏。
目前，针对半刚性基层开裂和反射裂缝，行之有效的措施。归纳起来，大致分为两大类：第一，减少或延缓半刚性基层开裂；第二，延缓反射裂缝的形成。
二、减少半刚性基层开裂的措施
(一)原料控制
1.选择合理面层材料。面层沥青应选用劲度模量大﹑温度敏感性能低的沥青或改性沥青，采用一定级配的集料，必要时可在沥青混合料中加土工合成材料以提高其韧性，减少沥青面层自身温湿效应并增强对基层可能形成反射裂缝的预防。
2.选择合理基层材料。对半刚性基层无机结合料，应通过试验确定其最佳组成，以便使其抗裂性能尽量符合当地环境条件的要求，必要时可加入早强剂以提高早期强度，增大其弯拉强度而使弯拉模量变化不大，减弱温湿效应，提高耐用性，增强拉裂性能，减少基层自身裂缝或使其不产生裂缝。
(二)施工控制
1.混合料级配
原材料级配变化大，粗细集料比例不稳定，导致拌制的混合料级配变异性较大，压实后混合料密度、强度不均匀，收缩不一致而开裂。通过试验，骨架密实结构能显著减少半刚性基层的收缩量，增大其抗裂系数。这种方法不但不增加公路建设费用，而且抗裂效果显著，因而它具有非常大的实用价值。
2.稳定剂剂量
稳定剂剂量对半刚性基层的抗裂性有较大的影响。比如，对于水泥稳定类，水泥剂量存在一个最佳值，当高于这个最佳值，稳定料的收缩较大。
3.含水量
含水量过大可导致水泥在混合料中分布不均匀，粗集料表面裹覆水泥较少，有时还可能造成水泥量损失、加剧离析等。过少的含水量，不能保证水泥的有效水化，这会导致半刚性基层的抗裂性下降。
4.养护条件及龄期
半刚性基层施工过程中及施工完毕后进行有效养护是保证半刚性基层不出现或少出现早期开裂的必要手段。由于养生不善，水分蒸发过大，或者时干时湿，甚至长时间暴晒都会导致半刚性基层的早期开裂。
5.减少温缩的控制 在施工过程中，当沥青面层较厚时，对半刚性基层有很好的隔温保护作用，能够明显降低半刚性基层顶面所受负温的绝对值，也可明显减少半刚性基层顶面的温度变化，从而可减少半刚性基层产生温缩裂缝。在昼夜温差较大的季节，水泥稳定层完成后应采用覆盖养生，以保持温度变化不致太大，防止稳定层由温差引起的开裂。 当材料所处的环境温度变化条件一定时，应减小混合料中土的含量，尽量采用水泥稳定砂砾掺碎石或水泥稳定级配碎石作路面上基层，同時采取有效的路面排水措施，使基层处于较低含水量状态。
6.基层施工防治措施
在基层施工中，应注意湿治养生并及时做封层处理以防止基层初期破坏和干缩裂缝产生，在基层采用预留缝(缝深不小于1/2板厚)，在缝处铺设土工织物防止不规则裂缝产生。确定基层的压实度并充分注意其压实的均匀性，防止基层不均匀沉陷而导致开裂。对于已发生初期裂缝的基层应全面而详细地调查，如果裂缝较严重，则应采取切割﹑开挖的办法并利用合适的材料重新铺设基层；如果裂缝轻微则可采用在基层顶面沿路幅全幅铺设土工织物或沥青橡胶应力吸收薄膜的措施。当基层不预留缝时，可以采取与裂缝轻微的相同办法进行防治。
养生结束后，应立即喷撒稀释的高粘度沥青，做成透层或封层，在其上撒布3mm～8mm 的石屑。透层具有一定的保温保湿作用，但如果时间稍长，半刚性基层混合料中的水分也会损失，并产生干缩裂缝，在温差大时也可能产生温缩裂缝，因此做完透层或封层后要尽快铺筑沥青面层。 在碾压过程中，严格控制含水量。基层碾压成型后，要及时养生，保持基层表面含水量不受损失，更不能使其曝晒干裂。对水泥稳定类基层尽可能采用草袋覆盖养生7d～14d。养生结束后，应立即喷洒沥青下封层，并尽早铺筑沥青路面。
7.铺设碎石层
作为防治半刚性基层沥青路面反裂缝重要措施的土工织物的应用，在施工中应注意清除铺设层面的杂物，并使其铺设牢固﹑顺直﹑搭接合理(一般10～20cm为宜)﹑粘层油温度适中，避免人为或施工机具对其损坏而达不到预期效果。而对沥青橡胶，在施工中应重视沥青的稠度，橡胶粉的品种﹑细度和含量，搅拌温度与时间，并与施工方法密切结合，切忌在潮湿的半刚性基层上直接铺沥青橡胶应力吸收薄膜，应在基层铺一层下封层并使其干燥以保证其质量。
在基层和面层之间铺设一定厚度的碎石层，可以缓冲基层中的裂缝向面层反射。在石料丰富的山区和丘陵，这种方法是可行的。但在石料匮乏的平原，这种方法实施起来有一定的难度。它防止反射裂缝产生的原理和铺设土工布相似。
三、结束语
半刚性基层沥青路面的反射裂缝形成有复杂的原因，与材料性能﹑结构层组合设计﹑温湿循环﹑车辆荷载疲劳作用以及施工工艺有关。其防治是一项复杂的工作，必须根据相关因素做出全面考虑，采取切实可行的措施才能取得预期的效果。
参考文献：
【1】陈忠达.沥青路面设计与施工技术.黄河水利出版社.2003
【2】张晓冰.半刚性基层沥青路面裂缝出现原因分析及防治措施[J],河南交通科技，2009.