半刚性基层裂缝产生原因及采用预锯缝对裂缝防治的

半刚性基层裂缝产生原因分析及采用预锯缝对裂缝防治的研究1前言目前，我国的高速公路沥青混凝土路面普遍采用半刚性基层，水泥稳定碎石是较为常见的一种半刚性路面的基层材料，水泥硬化后形成板状半刚性体,提高路面的承载力，具有很高的强度和刚度，有着良好的稳定性能。同时，可以高度机械化施工，对环境污染少，能充分利用当地的材料。然而半刚性基层材料尤其是水泥稳定碎石类材料由于脆性，对温度、湿度敏感性较强，在强度形成及使用过程中，会因温度变化产生温度收缩裂缝和因含水量变化而产生干缩裂缝。当沥青面层较薄时这种裂缝往往扩展到面层形成反射裂缝。影响公路的使用。控制和减少水稳碎石裂缝应首先弄清其产生的内在原因,掌握裂缝发生、发展的规律,分析计算它的应力状态和应力大小,从而提出相应的防治措施。2工程概况安阳至南乐高速公路ANTJ—02(K2+250～K9+000)由路桥华祥承建，此工程是安阳至林州高速公路向东延伸的组成部分，同时也是河南省高速公路的重要组成部分。该项目采用18cn水泥稳定碎石底基层183955m2，36cm水泥稳定碎石基层181994m2。3技术要求3.1水泥稳定碎石基层3.1.1水泥稳定碎石的粒径级配(见表-1)表-1慢通过下列筛意孔核(医方孔况筛纳mm索)煮的质量百分扫率睛(膝%)拉31.5厚26.5挖19亲9.5锡4.75拴2.36纷0.6犁0.075碧液限波塑限叔100团90~100销72~89吴47~67亮29~49勺17~35净8~22阴0~7蚀<28此<93.1.2基层材料配合比及压实度基层材料为水泥稳定碎石，7天抗压强度3.8Mpa，基层压实度要求≥98%。3.1.3水泥选用初凝时间3h以上和终凝时间较长（宜在6h以上）的水泥，严禁使用快硬、早强水泥和已受潮变质的水泥。水泥标号为32.5级。3.1.4碎石基层所用碎石其最大粒径不应超过31.5mm，集料压碎值≤30%，有机质含量≤2%，硫酸盐含量≤0.25%。为了减少基层施工成型后的干缩裂缝，在进行配合比生产时，应适当增加4.75mm以上粗集料的用量，减少0.075mm以下的细料含量，提高压实混合料的嵌挤强度，增强其抗裂性，对应采用的碎石都应事先筛分成3～4个大小不同的粒径，分别堆放，然后配合，更能保证级配的合理3.2水泥稳定碎石底基层3.2.1水泥稳定碎石的粒径级配(见表-2)表-2吴通过下列筛富孔饿(捏方孔敲筛迟mm殖)搞的质量百分师率劝(望%)患37.5敌31.5您26.5谊19桨9.5蚀4.75涛2.36哪0.6摘0.075魄100闪90~100堵67~90仓45~68透29~50悉18~38抽8~22炼0~7捕证基层材料配合顶比及压实度莲砖基层材料为水板泥稳定碎石铜，蓬7讲天抗压强赌度堤2.5Mp堤a甩，水泥剂肝量台≥侦3怪%汇，基层压实度细要轰求凳≥组97深%答。底基层采用线的水泥、碎石想等材料要求同礼基层谋。养生时间不眉少法于盘7金天。衰4麦纤影响半刚性基透层裂缝产生的左因素鞠打雹影响水泥稳定戏碎石基层产生坐裂缝的因素很赌多，垮主要影响因素超如下：孟4.1户原材料的选择摄水泥作为唯一育的稳定援剂仇,菊其质量走至关重需要秩,喝我标段选用海防工牌缓凤凝来P.O32.莫5奴水猴泥钞,院其各项技术指两标均能满足施财工要求。扇碎石选用当地读许家沟生产的铲级配碎石，其盗压碎值、有机花质含量、硫酸厌盐含量也能满清足施工要求。蔑4.写2租配合比设计酒水泥稳定碎石岭基层配合比设陈计时，一方面谜要考虑基层洒的专7吐d狭无侧限抗压强蛾度满足设计规脸范的要求，另平一方面要考虑蛋到基层的干缩员温缩裂缝。肺绸在满足设计强蜻度的基础上限矮制水泥用量甘。水泥剂量太亩小突,滨不能确保水泥已稳定碎石基层企的强度涝；垃而量太大既不哄经济泉,件还会使基层的腊裂缝增多、增窝宽皇,厅一般水泥剂量灾应控制青在有4袍%犯～延5%换之间逗。疤舌渡配合比时限制乞细集料、粉料网用量，集料级佩配种中殃0.07病5缘ｍｍ以下颗粒伐含量不宜大徒于漫5%欣，大骨料宜多铜点，级配宜取棚偏粗限友。券老4.截3叼施工过程中因郊素界太混合料的含水坦量己施工过程中对纽水的含量应控僻制在比最佳含揉水量醉大洋1打%情左右。含水量谨过小时，基层壮表层松散，碾亩压容易起皮，盆难以压实；含纷水量过大碾压磨时粘轮，表面财起拱，而且基街层成型后水分富散失愈多，形鬼成的裂缝愈多丹。所以施工过乡程中含水量要熟控制适宜。舟秀巴像图捐一距严建水泥稳定碎石弟摊韵铺艳播知相律贩锄图顷二赶嫩虹基层取芯谨4树.芝3.2虹扎混合料拌和梨惧拌和时间不拌胡和必须要充分止、均匀、稳定舌。拌和时间不骂足、拌和不均且匀，易出现粗钥细料集中、离研析等现象。混笨合料铺筑成形国后由于不同地软段、上下层之靠间的干缩温缩昼性不同，易产苗生裂缝。披4俱.3忘.3犁绘混合料摊铺与慧压实帝悔混合料摊铺后茶，应尽快完成厘碾压，缩短从莫加水拌和到完偏成碾压的时间复。如果不及时热碾压，水泥就遍会产生部分凝疏结作用，影响替压实度，混合面料的强度和性喜能下降，抗裂粉缝能力也下降胆。圆携视4劫.3帆.4瘦鲁基层养生及交交通管进制紧沿缝水泥稳定碎石旬施工完成后，歪及时用垄土工布抛养护，养生期他不能小歌于替7编ｄ，认否则群基层表面的水鼠分蒸发，极易彼产生均匀的裂普纹惰。华4.盒4秧非人为因素唤掘享非人为因素是晶指半由外荷载引起剑的裂缝和收缩僻、膨胀、不均洲匀沉降等原因秘引起的裂缝恐,翻其中造成收缩职裂缝的原因主歉要是温度和湿胁度的下降。据通过调查分析碎发现虾,搭裂缝主要是由雪温度变化引起灯,桃这是因为框(悼1)善一些人为影响跃裂缝产生的因姐素可以很好的源控制；训(闯2)络水稳碎石施工办是在路基沉降唯基本稳定后开猪始进行的泻,讯在施工过程中网虽还有沉降但线这种沉降是整倘体性的幼,锋非局部性的闭；今(淋3体)泉尽管水稳碎石李施工完成后行屯车会加重部分裹裂缝的产生或积发展舟,咳但不是产生裂愧缝的主要原因辫；运(坛4帝)弹水稳碎石施工匠后采用羡土工布江覆盖洒水养生球法进行养护简,须因此尽管失水侧收缩产生的表抬面裂缝或内部荡微裂缝可能削颤弱水稳碎石的红抗拉能力屋,层但尚不足以形互成有规律的横箱向贯穿裂缝。绳5杂俱建立计算模型睡选择合理的计晨算模型柿,狼为此做以下假节定醋:怖(罢1)悬假设水稳碎石扶为弹性地基上去的板。嚷(研2)伤为找到基层与狭底基层间相互陷约束的几何关迷系唉,互假定它们均是须可变形的弹性擦结构蝇,董都可通过它们床之间的剪应力骂与应变的关系喉反映出来。不(浅3)悉从裂缝方向分疑析翼,婚裂缝基本是垂潮直于主线方向励,矩因此假定水稳牵碎石基层受纵泰向约束至,肾横向不受约束礼。隶(眯4)棵因水稳碎石层企厚度较薄吓,巩故假定它们所修受的温差是均忠匀温差。确(疤5)急为方便问题的耗解决且做到概蝇念清晰轨,至结构上某点的世摩擦应力与该第点的水平应变替采用类似土力啦学中线形关系嚼的假定削即给τ床=fx更δ栽(1)索闭式中锯fx架为摩擦阻力系赢数。仁(辜6)韵根据水稳碎石习裂缝形状分析塘,柿主拉应力是引炭起水稳碎石裂虎缝的主应力。归参照混凝土强治度理论计算采担用主拉应力分思析法。由于表孙面裂缝危害较猜小巡,拘控制水稳碎石真裂缝需要防止号的是贯穿裂缝息,统计算水稳碎石她内部的约束应滩力只考虑计算军引起贯穿裂缝抛的平均拉应力邮。设某段水稳小碎石长度为避L,姓厚度为旅h,伴宽度为袭W,脱如图柿11艰所示品,痒若承受的温差谊即施工期间的谨峰值温度平均间值与水稳碎石掉基层基本裂缝核稳定后内部温贩度差为接T,良则根据上述假理设建立计算模蹦型如下。如图败10费所示在任意点尤x园处截取一段与dx包长的单元伸,翻设添图郑10洞水稳碎石受派约束计算模型昂及计算简图淘图典11栽水稳碎石基晕层主要应力及哨位移图妻承受的均匀内拆力为妈F,队底基层对水稳天碎石层的剪力自为棉Q,兰根据极限状态栏的平衡方程养Σ慧X=0牢有米F+df泛-F-注Q=0燃李寄首(2)蓬由康(愉2)件式得贼Whd衔σ寒x-W捷τ仙dx=尤0(3)谢想式中波拌σ苍x岂为水平应力。猎随着温度的下救降苗,赚由于水稳碎石扯的收缩变形受页到底基层的约练束战,碰所以在水稳碎版石层与底基层俱接触面上产生领剪应力折,脑水稳碎石内部对出现拉应力。鞋由泼(弃3)匪可知当遵W畏、偿h都伍一定时葡,洒当最大拉应力俩超过抗拉强度扫,哈即在最大拉应头力处腥(膨板块中部昼)吨出现第一条裂庙缝原,蜡一段分成两段般,咳裂缝处应力松姿弛从而引起应慰力重分布警；者温度再下降水蜡稳碎石内部拉萄应力积累直到存超过抗拉强度度再次在每段的形中部出现裂缝爪,涌二段变为四段纵。温度不断下柔降皮,巩水稳碎石不断姥重复上述进程扫,沈直到板块中部财的最大拉应力诵大于或等于抗救拉强度裂缝才流稳定刻,研裂缝不断开展忙的过程也就是补应力不断释放驳的过程。6防治措施摇为了防治半刚拢性基层裂缝的岸产生，我们可梢以参照水泥混义凝土路面裂缝励设置亮锯缝的原理，固在基层上用切猴割机进行切割友，设置预锯缝搭，畏然后蹄采用沥青材料批进行填缝，效戏果明显。霉工对基层进行预迹锯缝处理的目唤的：一是延长斩基层裂缝间距洗；二是可以减国少沥青面层龟蹈裂、网裂、坑铜槽等病害，这弊是因为基层预多锯缝缝隙处若寿预加处理，那调么就可以防止列基层裂缝反射损到沥青面层上鸡来。是预锯缝间距越距小，接缝越多皇，不仅增加施谅工的复杂性，叔同时如果对基劫层预锯缝处理任不当还容易使额面层产生反射岂裂缝，从而影葱响路面的整体悼强度。但是基况层预锯缝过长艘也会带来一些坊问题：例如基昂层的干缩、温唯缩及温度翘曲么应力增大，增妄加了基层开裂姓的可能性等。樱调查发现大部伴分裂缝的间距扎在叫3季00m杆左右，我们设磁置孙预锯缝间距揉为纪1.秘5练倍自然裂缝间变距即合5燥00m遣，取得的效果就明显。绝采用预锯缝的捕稳定类基层及薯时锯缝，使基称层有规则的断医开以释放基层砌内的温缩应力消，是防止基层羞养生阶段开裂腹的最有效的措五施。如锯缝太浸早因强度不足点，缝槽被锯缝吓机打成不规则妙的毛边；如锯次缝太晚基层在返早期温度裂缝示已经形成，造赠成开裂。因此