岩土工程师考点：裂缝形成与应对措施

　　1.裂缝形成过程

　　对于半刚性基层，裂缝往往不是由交通荷载作用引起的。水泥稳定碎石基层由于水分蒸发及温度变化的影响，很容易产生裂纹，在承受荷载之前，就已经存在大量的微细裂纹和孔洞。因此，实际上它是在带有裂纹的状态下承受交通荷载作用的，基层的温缩和干缩是引起裂缝的内因。

　　对于反射裂缝的形成，是由于面层底部的拉应力超过沥青混凝土极限强度所致。在基层开裂后，由于基层失去抵抗拉应力的作用，就在开裂位置将应力传递给面层，造成面层在裂缝处的应力集中。如果此时再加上偏荷载主拉应力(或剪应力)的作用，其应力值就有可能超过材料的极限强度，面层随之开裂。偏荷载作用的主拉应力(或剪应力)是促成反射裂缝形成的原因。因此，路面反射裂缝主要是由于基层开裂后的水平与垂直位移引起的。

　　2、影响路面裂缝的主要因素及其对应措施

　　影响沥青路面裂缝轻重程度的主要因素包括：沥青和沥青混合料的性质，基层材料的性质，结构类型与组成情况，气候条件(特别是冬季气温及其变化)，交通量和车辆类型以及施工因素等。就水泥稳定碎石沥青路面而言，基层材料组成以及施工水平尤为重要。设计合理、施工良好的水泥稳定碎石基层不易在早期出现荷载型裂缝。

　　自20世纪30年代以来，国内外在防止半刚性基层路面的裂缝方面先后采取了很多措施。抗裂性能和防裂措施的研究可分为3大类：第一类为面层本身抗裂性能和防裂措施的研究，第二类是半刚性基层防裂性能和防裂措施的研究，第三类是面、基层之间作用原理及抗裂性能的研究。目前我国在防治反射裂缝方面主要也分为3大部分：一是改善沥青混凝土面层性能，如增加沥青层厚度、加筋罩面层、使用改性沥青等;二是设置应力/应变消减中间层，如采用SAMI、土工织物、土工格栅、粘接间断层、级配碎石中间层等;三是针对基层材料本身，选择抗冲刷性好、干缩系数和温缩系数小和抗拉强度高的半刚性材料。

　　尽管已尝试了许多预防措施，但是迄今为止还没有找到能防止沥青混凝土面层产生对应裂缝或反射裂缝的有效措施。虽然以上各种措施都在实践中得到了应用，但目前各类措施的防裂效果在定性、定量上很不一致，这一方面表明对各种措施还缺乏进行系统评价的方法，另一方面也表明目前各种措施的防裂效果都还十分有限。原因可能在于各类措施的防裂效果都与其自身的性能有一定关系，只有满足一定的要求才能有效地防治反射裂缝。

　　概括说来，各种措施的防反射裂缝机理不外乎是增强材料自身的性能和减少外界因素的影响。具体就是增强材料的变化能力，提高其强度特性，消除应力集中(荷载应力集中和温度应力集中)以及防水。而一项优异的技术措施则不仅应该是在理论上和实验室内有效，具体就是增强材料的变化能力，提高其强度特性，消除应力集中(荷载应力集中和温度应力集中)以及防水。而一项优异的技术措施则不仅应该是在理论上和实验室内有效，同时也应该考虑到施工方便、经济合理等因素。

　　3、水泥稳定碎石基层收缩裂缝的控制

　　近年来，为改善沥青路面的使用性能，对沥青面层进行了大量研究，采用了许多新技术，如改性沥青、SMA路面等。然而路面结构作为一个整体，单纯提高面层材料的性能难于发挥其应达到的效果，作为主要承重层，基层材料的性质和整体质量对沥青路面的使用性质和使用寿命有十分重要的影响。因此，优质基层不仅有利于反射裂缝的控制，而且还改善了整体性能，是合理而实用的技术途径。

　　作为优质基层，水泥稳定碎石最大的问题就是如何降低收缩裂缝。减少基层裂缝的产生可从4方面着手：

　　(1)降低基层材料的收缩系数，提高基层材料的抗拉强度;

　　(2)采用补偿收缩措施，如掺加膨胀剂;

　　(3)采用限制收缩措施，如掺加纤维、土工织物等;

　　(4)改善约束条件，如预锯缝、造成许多微细裂缝以及让基层先开裂等。作为膨胀性的化学物质，由于其实际效果受环境条件的影响，在复杂多变的路面自然条件下可能难以采用，而掺加各种加筋材料则增加施工难度、提高工程造价。降低约束则应施工实际效果出发，例如预锯缝。由于在荷载和环境因素作用下基层预切缝缝隙处的沥青面层产生应力集中，因此必须对该缝预加处理。而处理措施如何在面层施工中以及在行车荷载下保持稳定效果却难以控制。因此，笔者认为从材料组成设计、施工以及养护措施入手最为切实可行。

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