要保證汽車(chē)的優(yōu)良性能得到充分發(fā)揮，確保汽車(chē)在全天候條件下安全﹑迅速﹑舒適地運(yùn)行，必須合理地進(jìn)行公路平﹑縱﹑橫組合設(shè)計(jì)，并充分重視提高路面的承載能力。從路面結(jié)構(gòu)角度來(lái)看，傳統(tǒng)的單一粒料基層已不能適應(yīng)重載交通需要，采用以水泥﹑石灰﹑粉煤灰為穩(wěn)定劑的基層路面結(jié)構(gòu)日益增多?；鶎觿偠鹊奶岣撸篂r青路面結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變革，而剛性路面也有向塑性化發(fā)展的趨勢(shì)，剛?cè)岱蛛x的局面正在被打破，剛?cè)峤Y(jié)合的路面結(jié)構(gòu)已成為路面結(jié)構(gòu)發(fā)展的方向。我國(guó)高等級(jí)公路經(jīng)過(guò)十幾年的建設(shè)，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，在路面結(jié)構(gòu)方面形成了一種主流模式—--半剛性基層瀝青路面，但半剛性材料﹑瀝青材料對(duì)溫度和濕度變化比較敏感，在其強(qiáng)度形成過(guò)程中以營(yíng)運(yùn)期間會(huì)產(chǎn)生干縮裂縫和低溫收縮裂縫。在路面交通荷載重復(fù)作用下，半剛性基層的干縮裂縫和收縮裂縫會(huì)擴(kuò)展到瀝青路面面層形成反射裂縫而具有弱點(diǎn)。路面裂縫不僅影響路面美觀﹑減低平整度，而且會(huì)削弱路面的整體平整度。特別是路面開(kāi)裂后水份通過(guò)裂縫滲到路面基層﹑低基層甚至土層，削弱基層﹑土層的強(qiáng)度，從而加劇路面的破壞，縮短路面的使用壽命。因此，探討反射裂縫的形成機(jī)理，并給與足夠重視，對(duì)采用優(yōu)質(zhì)的路面材料﹑合理的結(jié)構(gòu)層次，壓縮瀝青路面面層厚度，采取切實(shí)有效的技術(shù)措施防止或延緩瀝青路面開(kāi)裂的產(chǎn)生，并對(duì)已發(fā)生的裂縫進(jìn)行治理，使半剛性基層瀝青路面真正體現(xiàn)“優(yōu)面強(qiáng)基穩(wěn)定土層”的路面結(jié)構(gòu)組合原則，使其在技術(shù)上更合理﹑經(jīng)濟(jì)上更有效，以適應(yīng)我國(guó)公路事業(yè)迅速發(fā)展的需要。 考試大－全國(guó)最大教育類(lèi)網(wǎng)站(www．Examda。com)
    1半剛性基層材料的性能
    用水泥﹑石灰﹑粉煤灰等無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土或處治碎（礫）石以及用各種水硬性材料結(jié)合料的工業(yè)廢渣修筑的基層叫半剛性基層。通常包括石灰土﹑石灰粉煤灰（簡(jiǎn)稱(chēng)二灰）﹑石灰粉煤灰（簡(jiǎn)稱(chēng)二灰土）﹑水泥土等以細(xì)顆粒組成的材料和以石灰土﹑石灰粉煤灰﹑水泥等結(jié)合料組成的材料。
    1.1熱脹特性
    半剛性基層材料的宏觀熱脹性是其固﹑液﹑氣三相熱學(xué)性質(zhì)相互作用綜合效應(yīng)的外觀表現(xiàn)。原材料除粉土礦物外，一般具有較小的脹縮系數(shù)，而新生膠結(jié)合物具有較大的熱脹系數(shù)。各種形式的水通過(guò)擴(kuò)張作用，毛細(xì)管壓力作用和冰凍作用，對(duì)其凍脹性產(chǎn)生相當(dāng)大的影響。當(dāng)含水量接近最佳含水量時(shí)，半剛性基層材料的溫度收縮系數(shù)呈現(xiàn)最大值。 來(lái)源：考試大
    1.2干燥特性
    半剛性基層材料的干燥收縮主要是通過(guò)毛細(xì)管張力作用，吸附水及分子間力作用﹑層間水作用和硫化作用4個(gè)過(guò)程而引起整體宏觀的收縮。 采集者退散
    半剛性基層材料處于相對(duì)濕度和溫度不斷變化的環(huán)境，而相對(duì)溫度又與濕度成反比。因此，半剛性基層的溫度收縮與干燥收縮一般同時(shí)發(fā)生，而且往往產(chǎn)生相反效應(yīng)。處于平衡含水量狀態(tài)的半剛性基層材料，隨著內(nèi)部溫度的進(jìn)一步降低，含水量會(huì)有所上升。所以其脹縮率是溫度與濕度相互作用的綜合效應(yīng)。
    半剛性基層一般在高溫季節(jié)中建成，成型初期內(nèi)部含水量大，且未被瀝青面層封閉。此時(shí)基層內(nèi)部的水分必然要蒸發(fā)，從而發(fā)生由表及里的干燥收縮。同時(shí)，環(huán)境溫度也存在晝夜溫差，所以，修建初期的半剛性基層同時(shí)受到干燥收縮和由晝夜溫差引起的溫度脹縮疲勞作用的綜合效應(yīng)，這個(gè)階段是以干燥收縮為主，溫度收縮為輔的綜合過(guò)程。經(jīng)過(guò)一定齡期的養(yǎng)生，半剛性基層鋪筑瀝青面層后，由于基層內(nèi)相對(duì)濕度增大，使材料的含水量有所回升且趨于平衡，這個(gè)時(shí)期半剛性基層的收縮主要是溫度收縮。
    對(duì)于含土較多的材料以干縮為主，對(duì)于含集料較多的材料以溫縮為主。
    1.3疲勞特性
    半剛性基層材料模量隨齡期的增長(zhǎng)而不斷增長(zhǎng)，這種基層早期具有柔性路面的力學(xué)特性，當(dāng)環(huán)境適應(yīng)時(shí)，其強(qiáng)度和剛度都會(huì)隨時(shí)間的增長(zhǎng)而增強(qiáng)，但其最終抗彎拉強(qiáng)度和彈性模量還是遠(yuǎn)小于剛性基層。半剛性基層的強(qiáng)度不僅與材料品種有關(guān)，而且與試驗(yàn)及養(yǎng)生條件有關(guān)。對(duì)水泥穩(wěn)定材料強(qiáng)度主要受級(jí)配組成﹑粉粒含量﹑粘粒含量﹑水泥劑量影響；石灰粉煤灰穩(wěn)定材料主要受土的類(lèi)別﹑塑性指數(shù)﹑粒料及配合比影響。半剛性基層結(jié)構(gòu)與柔性路面相比，具有強(qiáng)度高﹑穩(wěn)定性好﹑剛度大﹑整體性好等優(yōu)點(diǎn)。其不足之處是脆性大﹑抗變形能力差。當(dāng)我們?cè)诎雱傂曰鶎由箱佒^薄的瀝青面層時(shí)，由于瀝青對(duì)溫度的敏感性，以及在疲勞荷載作用下，半剛性基層裂縫便反應(yīng)到面層上形成反射裂縫。
    2半剛性基層裂縫機(jī)理
    半剛性基層材料的裂縫主要產(chǎn)生于其溫度收縮﹑干燥收縮和疲勞荷載作用。
    2.1溫度收縮機(jī)理
    溫度收縮機(jī)理半剛性基層的無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定料是由固相（組成其空間骨架的原材料的顆粒和其間的膠結(jié)料）﹑液相（存在于固相表面與空隙中的水和水溶液）和氣相（存在空隙中的氣體）組成。無(wú)機(jī)結(jié)合料溫度材料的外觀脹縮性是三相在降溫過(guò)程中相互作用，使無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料產(chǎn)生體積收縮即溫度收縮。一般氣相大部分與大氣貫通，在綜合效應(yīng)中影響較小，可以忽略；原材料中砂礫以上顆粒的溫度收縮系數(shù)較小，粉粒以下的顆粒溫度收縮性較大。
    無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料固相大部分為結(jié)晶和部分非結(jié)晶體，其熱學(xué)性質(zhì)有質(zhì)點(diǎn)間的鍵性和熱運(yùn)動(dòng)以及結(jié)構(gòu)組成所決定。
    組成晶體的質(zhì)點(diǎn)間的鍵性一般較強(qiáng)，質(zhì)點(diǎn)的勢(shì)運(yùn)動(dòng)只能在其平衡位置附近熱震蕩。晶體的勢(shì)能曲線是不嚴(yán)格對(duì)稱(chēng)的左陡﹑右緩的復(fù)雜曲線。在一定溫度下，晶體質(zhì)點(diǎn)有一定的動(dòng)能，質(zhì)點(diǎn)在r′和r″間作震蕩，平均間距為r0=（r′+ r″）/2。因此勢(shì)能曲線在最低點(diǎn)不對(duì)稱(chēng)，熱振動(dòng)趨向于勢(shì)能增加小的方向移動(dòng)更大的距離。當(dāng)材料系統(tǒng)在環(huán)境中得到熱能時(shí)，平均間距r0右移，質(zhì)點(diǎn)間距離溫度升高而增大。
    無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定料內(nèi)部廣泛分布有大空隙、毛細(xì)孔和膠凝孔。自由水存在于大空隙中，毛細(xì)水存在于毛細(xì)孔和膠凝孔中，結(jié)合水存于一切固體表面，層間水存在于晶胞和凝膠物層間，結(jié)構(gòu)水和結(jié)晶水存在礦物晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)部。
    無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料溫縮性受組成礦物單元的含量比例﹑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及各組成礦物單元的影響。水是影響此材料溫度收縮的主要因素，特別是在非飽水狀態(tài)時(shí)影響較大。水對(duì)無(wú)機(jī)結(jié)合料的影響主要通過(guò)擴(kuò)張作用﹑毛細(xì)管張力和冰凍作用實(shí)現(xiàn)。相對(duì)而言，對(duì)石灰影響最大，對(duì)二灰影響次之，對(duì)水泥類(lèi)影響最小。
    2.2干燥收縮機(jī)理
    干燥收縮是無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料內(nèi)部含水量變化而引起體積收縮的現(xiàn)象。其基本原理是由于水分蒸發(fā)而發(fā)生的毛細(xì)管張力作用﹑吸附水及分子間力作用﹑礦物晶體或凝膠體的層間水作用﹑碳化脫水作用而引起的整體的宏觀體變化。
    半剛性基層材料毛細(xì)管中水的彎液面存在毛細(xì)管張力，以壓力的形式作用于毛細(xì)管壁，其大小與毛細(xì)管的半徑成反比。當(dāng)水分蒸發(fā)時(shí)，毛細(xì)管水面下降，彎液面的曲率半徑變小，致使毛細(xì)管壓力增大，從而產(chǎn)生收縮。
    毛細(xì)水蒸發(fā)完結(jié)后，隨著相對(duì)濕度的繼續(xù)減小，半剛性基層材料的吸附水開(kāi)始蒸發(fā)，使顆粒表面水膜變薄，顆粒間距離變小，分子力增大，導(dǎo)致其宏觀體積進(jìn)一步收縮。其收縮量要比毛細(xì)管作用的影響大得多。當(dāng)吸附水膜減薄到一定程度后，收縮量逐漸減小，直至終止收縮。
    半剛性基層材料中有大量層狀結(jié)構(gòu)晶體或非晶體，如粘土礦物﹑C-S-H凝膠﹑C-A-H結(jié)晶體等，其層間夾有大量的層間水與水化離子。隨著相對(duì)濕度的進(jìn)一步下降，層間水蒸發(fā)，致使晶格間距減小，從而引起整體收縮。
    半剛性材料中Ca(OH)2和CO2反應(yīng)生成Ca-Co2析出水而引起體積收縮。
    因此，無(wú)機(jī)結(jié)合料（指灰土﹑二灰﹑水泥）的礦物成分對(duì)分散影響最大；集料增加對(duì)水的作用減??；齡期增加，強(qiáng)度增高，可是干縮降低。可見(jiàn)初期養(yǎng)生不良或非含水量太大，必將導(dǎo)致很大干縮。
    2.3疲勞破壞機(jī)理
    在正常使用情況下，由于半剛性基層材料的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于其抗壓強(qiáng)度，在車(chē)輛荷載﹑溫濕應(yīng)力的重復(fù)作用下，結(jié)構(gòu)層低的彎拉應(yīng)力（應(yīng)變）超過(guò)其疲勞強(qiáng)度（它較一次荷載作用的極限小得多）時(shí)，基層底便產(chǎn)生裂縫，并逐漸向表面發(fā)展。這種裂縫開(kāi)始大都是細(xì)而短的橫向開(kāi)裂，以后逐漸擴(kuò)展成網(wǎng)狀，其開(kāi)裂程度和范圍也逐漸擴(kuò)大，甚至導(dǎo)致面層破壞。
    結(jié)構(gòu)層達(dá)到臨界疲勞狀態(tài)時(shí)所承受的荷載重復(fù)作用次數(shù)為疲勞壽命。其大小主要取決于所受到的重復(fù)應(yīng)力（應(yīng)變）的大小，同時(shí)與結(jié)構(gòu)層的環(huán)境因素有關(guān)。

    3裂縫的開(kāi)裂模式
    橫向裂縫是半剛性基層瀝青面層破壞的主要形式，它包括瀝青面層本身的低溫收縮裂縫﹑溫度疲勞裂縫﹑半剛性基層收縮反射性開(kāi)裂及土基土壤收縮引起的開(kāi)裂等許多復(fù)雜情況，是多種因素綜合的結(jié)果。這些裂縫主要發(fā)生在降溫過(guò)程中，而溫度應(yīng)力是最直接的原因。
    非荷載性模式主要考慮溫度的變化對(duì)結(jié)構(gòu)開(kāi)裂產(chǎn)生的影響。其基本假定為：
    （1）路面為雙層無(wú)限長(zhǎng)狹條結(jié)構(gòu)，瀝青面層為h，半剛性基層厚度為H；
    （2）面層和基層內(nèi)的溫度分別用平均溫度來(lái)表示，基層平均溫度與面層平均溫度之差為△T；
    （3）基層與面層相互傳遞的力矩不計(jì)。
    材料的抗裂性能用抗裂指數(shù)R表示。
    R面=[σ面]/｛∫T0T1a瀝(T)•S瀝(T)dT｝
    R基 =[σ半]/ ｛∫T0T1+△T a半(T)•S半(T)dT｝
    式中：a瀝(T)﹑a半(T)分別為瀝青面層混合料和半剛性基層的溫縮系數(shù)，1/℃；S瀝(T)﹑[σ面]分別為瀝青面層混合料的勁度模量和抗拉斷裂強(qiáng)度，MPa；S半(T)﹑[σ半]分別為半剛性基層材料的抗拉模量和抗拉極限強(qiáng)度，MPa；T0﹑T1為各結(jié)構(gòu)層平均溫度的起止值。
    當(dāng)R<1時(shí)，結(jié)構(gòu)層抗拉不足而開(kāi)裂；當(dāng)R=1時(shí)，結(jié)構(gòu)層處于抗拉極限狀態(tài)；R>1時(shí)結(jié)構(gòu)層能抵抗溫度應(yīng)力而不開(kāi)裂。
    繪制R-T曲線，確定面層及基層開(kāi)裂時(shí)的初始溫度T面和T基，由T面與T基的相互關(guān)系即可確定半剛性基層路面3種不同開(kāi)裂模式。即若T面﹤T基，則基層先裂；T面=T基，則基層與面層同時(shí)開(kāi)裂；T面﹥T基，則面層先開(kāi)裂。
    各種不同因素對(duì)路面結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的機(jī)理、效果不同，但其應(yīng)力可以疊加。對(duì)路面產(chǎn)生的裂縫模式仍然與溫度收縮作用相同。
    4防止措施
    綜合以上分析，半剛性基層瀝青路面的反射裂縫形成有復(fù)雜的原因，與材料性能﹑結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)﹑溫濕循環(huán)﹑車(chē)輛荷載疲勞作用以及施工工藝有關(guān)。其防治是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，必須根據(jù)相關(guān)因素做出全面考慮，采取切實(shí)可行的措施才能取得預(yù)期的效果。
    （1）選擇合理面層材料。面層瀝青應(yīng)選用勁度模量大﹑溫度敏感性能低的瀝青或改性瀝青，采用一定級(jí)配的集料，必要時(shí)可在瀝青混合料中加土工合成材料以提高其韌性，減少瀝青面層自身溫濕效應(yīng)并增強(qiáng)對(duì)基層可能形成反射裂縫的預(yù)防。
    （2）選擇合理基層材料。對(duì)半剛性基層無(wú)機(jī)結(jié)合料，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定其最佳組成，以便使其抗裂性能盡量符合當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件的要求，必要時(shí)可加入早強(qiáng)劑以提高早期強(qiáng)度，增大其彎拉強(qiáng)度而使彎拉模量變化不大，減弱溫濕效應(yīng)，提高耐用性，增強(qiáng)拉裂性能，減少基層自身裂縫或使其不產(chǎn)生裂縫。
    （3）進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)。在路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)方面，可通過(guò)修路試路段的方法提出適合地區(qū)特征的典型路面結(jié)構(gòu)模式，確定最佳瀝青面層厚度。使結(jié)構(gòu)組合在力學(xué)上合理，所選用的瀝青面層厚度不至太薄而足以抵抗基層裂縫反射對(duì)面層的影響，又不至于太厚而失去經(jīng)濟(jì)上的意義。設(shè)置10～15cm處治碎石上基層對(duì)吸收和消弱半剛性基層裂縫尖端應(yīng)力和應(yīng)變，減少和延緩反射裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展具有較好的效益。
    （4）保持面層功能完備。面層施工中，對(duì)于多層瀝青層結(jié)構(gòu)，在多面層之間鋪設(shè)土工織物等進(jìn)行面層整體強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)，增強(qiáng)面層自身的抗裂能力，保持瀝青路面面層本身功能的完備性以減弱基層反射裂縫影響也是一種行之有效的方法。
    （5）防止基層開(kāi)裂。在基層施工中，應(yīng)注意濕治養(yǎng)生并及時(shí)做封層處理以防止基層初期破壞和干縮裂縫產(chǎn)生，在基層采用預(yù)留縫(縫深不小于1/2板厚)，在縫處鋪設(shè)土工織物防止不規(guī)則裂縫產(chǎn)生。確定基層的壓實(shí)度并充分注意其壓實(shí)的均勻性，防止基層不均勻沉陷而導(dǎo)致開(kāi)裂。對(duì)于已發(fā)生初期裂縫的基層應(yīng)全面而詳細(xì)地調(diào)查，如果裂縫較嚴(yán)重，則應(yīng)采取切割﹑開(kāi)挖的辦法并利用合適的材料重新鋪設(shè)基層；如果裂縫輕微則可采用在基層頂面沿路幅全幅鋪設(shè)土工織物或?yàn)r青橡膠應(yīng)力吸收薄膜的措施。當(dāng)基層不預(yù)留縫時(shí)，可以采取與裂縫輕微的相同辦法進(jìn)行防治。
    （6）施工注意事項(xiàng)。作為防治半剛性基層瀝青路面反裂縫重要措施的土工織物的應(yīng)用，在施工中應(yīng)注意清除鋪設(shè)層面的雜物，并使其鋪設(shè)牢固﹑順直﹑搭接合理(一般10～20cm為宜)﹑粘層油溫度適中，避免人為或施工機(jī)具對(duì)其損壞而達(dá)不到預(yù)期效果。而對(duì)瀝青橡膠，在施工中應(yīng)重視瀝青的稠度，橡膠粉的品種﹑細(xì)度和含量，攪拌溫度與時(shí)間，并與施工方法密切結(jié)合，切忌在潮濕的半剛性基層上直接鋪瀝青橡膠應(yīng)力吸收薄膜，應(yīng)在基層鋪一層下封層并使其干燥以保證其質(zhì)量。

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