2013巖土工程師考試：專業(yè)知識考點3

　　1.裂縫形成過程

　　對于半剛性基層，裂縫往往不是由交通荷載作用引起的。水泥穩(wěn)定碎石基層由于水分蒸發(fā)及溫度變化的影響，很容易產(chǎn)生裂紋，在承受荷載之前，就已經(jīng)存在大量的微細(xì)裂紋和孔洞。因此，實際上它是在帶有裂紋的狀態(tài)下承受交通荷載作用的，基層的溫縮和干縮是引起裂縫的內(nèi)因。

　　對于反射裂縫的形成，是由于面層底部的拉應(yīng)力超過瀝青混凝土極限強度所致。在基層開裂后，由于基層失去抵抗拉應(yīng)力的作用，就在開裂位置將應(yīng)力傳遞給面層，造成面層在裂縫處的應(yīng)力集中。如果此時再加上偏荷載主拉應(yīng)力(或剪應(yīng)力)的作用，其應(yīng)力值就有可能超過材料的極限強度，面層隨之開裂。偏荷載作用的主拉應(yīng)力(或剪應(yīng)力)是促成反射裂縫形成的原因。因此，路面反射裂縫主要是由于基層開裂后的水平與垂直位移引起的。

　　2、影響路面裂縫的主要因素及其對應(yīng)措施

　　影響瀝青路面裂縫輕重程度的主要因素包括：瀝青和瀝青混合料的性質(zhì)，基層材料的性質(zhì)，結(jié)構(gòu)類型與組成情況，氣候條件(特別是冬季氣溫及其變化)，交通量和車輛類型以及施工因素等。就水泥穩(wěn)定碎石瀝青路面而言，基層材料組成以及施工水平尤為重要。設(shè)計合理、施工良好的水泥穩(wěn)定碎石基層不易在早期出現(xiàn)荷載型裂縫。

　　自20世紀(jì)30年代以來，國內(nèi)外在防止半剛性基層路面的裂縫方面先后采取了很多措施?？沽研阅芎头懒汛胧┑难芯靠煞譃?大類：第一類為面層本身抗裂性能和防裂措施的研究，第二類是半剛性基層防裂性能和防裂措施的研究，第三類是面、基層之間作用原理及抗裂性能的研究。目前我國在防治反射裂縫方面主要也分為3大部分：一是改善瀝青混凝土面層性能，如增加瀝青層厚度、加筋罩面層、使用改性瀝青等;二是設(shè)置應(yīng)力/應(yīng)變消減中間層，如采用SAMI、土工織物、土工格柵、粘接間斷層、級配碎石中間層等;三是針對基層材料本身，選擇抗沖刷性好、干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)小和抗拉強度高的半剛性材料。

　　盡管已嘗試了許多預(yù)防措施，但是迄今為止還沒有找到能防止瀝青混凝土面層產(chǎn)生對應(yīng)裂縫或反射裂縫的有效措施。雖然以上各種措施都在實踐中得到了應(yīng)用，但目前各類措施的防裂效果在定性、定量上很不一致，這一方面表明對各種措施還缺乏進(jìn)行系統(tǒng)評價的方法，另一方面也表明目前各種措施的防裂效果都還十分有限。原因可能在于各類措施的防裂效果都與其自身的性能有一定關(guān)系，只有滿足一定的要求才能有效地防治反射裂縫。

　　概括說來，各種措施的防反射裂縫機理不外乎是增強材料自身的性能和減少外界因素的影響。具體就是增強材料的變化能力，提高其強度特性，消除應(yīng)力集中(荷載應(yīng)力集中和溫度應(yīng)力集中)以及防水。而一項優(yōu)異的技術(shù)措施則不僅應(yīng)該是在理論上和實驗室內(nèi)有效，具體就是增強材料的變化能力，提高其強度特性，消除應(yīng)力集中(荷載應(yīng)力集中和溫度應(yīng)力集中)以及防水。而一項優(yōu)異的技術(shù)措施則不僅應(yīng)該是在理論上和實驗室內(nèi)有效，同時也應(yīng)該考慮到施工方便、經(jīng)濟合理等因素。

　　3、水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫的控制

　　近年來，為改善瀝青路面的使用性能，對瀝青面層進(jìn)行了大量研究，采用了許多新技術(shù)，如改性瀝青、SMA路面等。然而路面結(jié)構(gòu)作為一個整體，單純提高面層材料的性能難于發(fā)揮其應(yīng)達(dá)到的效果，作為主要承重層，基層材料的性質(zhì)和整體質(zhì)量對瀝青路面的使用性質(zhì)和使用壽命有十分重要的影響。因此，優(yōu)質(zhì)基層不僅有利于反射裂縫的控制，而且還改善了整體性能，是合理而實用的技術(shù)途徑。

　　作為優(yōu)質(zhì)基層，水泥穩(wěn)定碎石最大的問題就是如何降低收縮裂縫。減少基層裂縫的產(chǎn)生可從4方面著手：

　　(1)降低基層材料的收縮系數(shù)，提高基層材料的抗拉強度;

　　(2)采用補償收縮措施，如摻加膨脹劑;

　　(3)采用限制收縮措施，如摻加纖維、土工織物等;

　　(4)改善約束條件，如預(yù)鋸縫、造成許多微細(xì)裂縫以及讓基層先開裂等。作為膨脹性的化學(xué)物質(zhì)，由于其實際效果受環(huán)境條件的影響，在復(fù)雜多變的路面自然條件下可能難以采用，而摻加各種加筋材料則增加施工難度、提高工程造價。降低約束則應(yīng)施工實際效果出發(fā)，例如預(yù)鋸縫。由于在荷載和環(huán)境因素作用下基層預(yù)切縫縫隙處的瀝青面層產(chǎn)生應(yīng)力集中，因此必須對該縫預(yù)加處理。而處理措施如何在面層施工中以及在行車荷載下保持穩(wěn)定效果卻難以控制。因此，筆者認(rèn)為從材料組成設(shè)計、施工以及養(yǎng)護(hù)措施入手最為切實可行。

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