1、1机场道面半刚性基层裂缝的产生原因及防治措施摘 要：随着我国机场建设的发展，半刚性道面基层这种结构形式被越来越多地应用到机场道面设计施工中。但是，半刚性基层的裂缝问题却一直困扰着施工单位。本文结合笔者施工经验，对半刚性基层裂缝的形成原因进行了详细的分析和探究，并根据裂缝的成因特点对半刚性基层裂缝的预防提出了相应的对策和方法。 关键词：机场道面；半刚性基层；裂缝产生原因；防治对策 1、引言 半刚性道面基层具有强度高、承载力强、水稳性好、抗冻性强，耐冲刷等特点，在我国军民用机场施工中得到普遍的推广和应用。然而多年来的实践表明，尽管这类半刚性基层结构优点很多，使用范围很广，但也暴露出一些不容忽视的缺
2、陷和不足。半刚性基层最致命的缺点是收缩系数大，抗变形能力低，在自身的干缩、温缩作用下会产生裂缝并反射到道面，导致面层强度和使用性能大大降低，在水泥含量控制不当时表现尤为突出。因此，深入研究和探索半刚性基层裂缝产生的原因并采取有效的防治措施，对延长机场道面使用寿命，使半刚性基层道面发挥更好的使用性能和作用。 2、半刚性基层裂缝的原因分析 在飞机机轮荷载的作用下，半刚性基层底部产生了拉应力，当产生的拉应力超过该材料的抗拉强度时，则半刚性基层底部便会发生开裂现2象，即荷载型裂缝。由于这类裂缝的预防主要在设计阶段，本文主要从非荷载裂缝角度分析。非荷载型裂缝主要包括干缩裂缝（由于基层中的水份变化，而使材
3、料产生收缩现象，出现开裂的现象）和温度裂缝（包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝） ，主要成因有以下几个方面。 2.1 水泥品种选用不当 品种不同的水泥具有程度不同的收缩性，如矿渣水泥要比硅酸盐水泥收缩性大，标号高的水泥收缩性比标号低水泥收缩性大；抗折强度不足也会引起温缩裂缝，抗折强度愈大，混合料抵抗内部温度应力的抗拉强度越大，越不易产生温缩裂缝。 2.2 水泥用量偏高 水泥的最大剂量通常为 5%6%，以减少水泥稳定土基层的干缩裂缝。实验表明，当水泥剂量超过 6%后，随着剂量的增加，混合料的最大干缩应变也会逐渐增大，基层便容易产生干缩裂缝。同时，为改善水稳基层的干缩裂性，宜在水稳碎石层中掺入水泥用量
4、 10%的优质粉煤灰，以减少基层对油面面层的反射裂纹。 2.3 混合料的含水量偏大 混合料含水量的大小对混合料的强度和干缩应变有很大影响。含水量过小，难以碾压密实，影响混合料的强度，且容易产生松散、起皮、裂纹等质量缺陷；含水量过大，碾压时容易产生“弹簧”现象，混合料压不实；另外，混合料大量蒸发散失水分，也容易产生严重的干缩裂缝。实践证明，拌制混合料时，含水量宜略大于最佳含水量，一般可控制大于 1%2%左右，使混合料运到施工现场摊铺后碾压时的含水量不小于最3佳含水量（控制不大于最佳含水量的 1%为宜） 。水泥稳定碎石基层干缩应变随混合料的含水量增加而增大。施工碾压时含水量越大，结构层越易产生干缩
5、性裂缝。即使道面面层进行相应处理，在旱季或冬季也可能产生干燥裂缝。因此在施工时，应根据天气情况适当增加或减少拌和用水量。 2.4 混合料0.075mm 粉尘含量或含泥量超标 小于 0.075 以下的颗粒含量增加时，不但增加了水泥的用量，而且基层表面还容易起皮，严重影响基层的质量。同时，当细集料增加时，混合料的温缩系数随温度降低的变化幅度也越来越大。温度越低，细粒料对温缩的影响也越大。 2.5 混合料拌和时间不足、拌和不均匀 当拌和时间不足或拌和不均匀时，混合料易出现粗细集料离析等现象。铺筑成形后，由于不同地段、上下层之间的干缩温缩性不同，也易导致半刚性基层产生裂缝。 2.6710d 的保湿养护
6、不到位 施工结束后 710d 的保湿养护一般容易为施工单位所忽视，710d的保湿养护不到位，特别在气温较高，自然风较大的西北荒漠地区和昼夜温差较大的季节，基层表面的水分蒸发会更快，就更易产生不均匀的裂纹。 3、半刚性基层裂缝的防治措施 3.1、材料方面 3.1.1、使用骨架密实结构矿料的级配。 4经实验发现：密实型半刚性材料比悬浮结构半刚性材料在干缩系数方面可降低 25%左右，在温缩系数方面可以降低 13%左右，而温缩抗裂指数可提高 28%，干缩抗裂指数提高 23.1%。密实结构在实际中是可以大面积推广的，这样材料的抗收缩性能都比较好。 3.1.2、严格控制混合料中小于 0.075mm 以下的
7、颗粒（矿粉、粘土）含量。 在半刚性基层材料中，细料越多，材料内部孔隙也就越多，从而在水作用下其收缩也就越大。规范中水稳层的颗粒组成范围规定：集料中0.5mm 以下细粒土有塑性指数时，小于 0.075mm 以下的颗粒含量不应超过7%。在实际施工控制中，要减小 0.075mm 以下的颗粒（矿粉、粘土）含量采用在储料场过筛方法除去或用水冲洗是很不现实也很费时的，最好的方法是在破碎机喂料口加装一个过滤筛。经过这个工序，小于 0.075mm的颗粒含量将会大大减小。施工时，如果能将塑性指数控制在小于 4%，不但可以减小水泥稳定粒料的收缩性，而且还可以提高压力水对基层的抗冲刷能力。 3.1.3、控制半刚性基
8、层的最佳含水量。 水泥与各种细粒土和水经拌合、压实后，由于蒸发和混合料内部发生水化作用，混合料的水分不断减少。由于水的减少，会引起半刚性材料产生体积收缩。国外的研究表明：就水泥稳定材料而言，含水量增加 1%对于干缩应变增大和影响比水泥增加 1%的影响大 23 倍。因此，施工中要严格控制碾压含水量，从而达到控制干缩应变的目的。因此在施工时，应根据天气情况适当增加或减少拌合用水量。例如，在夏季施工气温较5高时，即使在同一天施工，混合料的拌合用水量也应早、中、晚各不相同，并且，还要根据运距远近、运输车辆配置等情况不断的调整，以确保碾压时混合料含水量在最佳含水量范围内。 3.1.4、合理减少水泥剂量。
9、 不能为追求强度而盲目地增加水泥剂量，因为随着水泥用量的增加，水化放热也越多，其收缩也随之增加。因此，要在混合料级配上进行改善和优化，对原材料规格进行分级，尽量细分，材料分级越多就越容易掺配，才能得到最佳的配合比。通过改善级配提高混合料的密实性，从而保证强度，降低水泥用量，减小因水泥用量大而产生裂缝的风险。另外，实践证明良好的混合料级配在降低一定水泥剂量的情况下也能够达到设计强度。 3.1.5、水泥稳定粒料中掺加部分粉煤灰。 由试验结果表明：90d 龄期的无侧限抗压强度由 6.88Mpa 提高到8.83Mpa，提高了 29%左右；而平均温缩系数 11.2110-6下降到10.8710-6；干缩
10、系数由 30.110-6%下降到 27.2210-6%；干缩抗裂指数从 4.11 提高到 5.23，提高了约 26.3%；温缩系数由 10.88 提高到12.85，提高了 18%。 3.2、养护方面 3.2.1、半刚性基层碾压完成后要及时养护。 半刚性基层竣工后，应始终保持下层表面湿润。由于水分参与了水泥的水化反应，水分的散失会影响其正常的反应，从而影响凝结硬化后形成的强度，特别是夏季施工，气温较高，基层表面的水分蒸发更快，6极易产生均匀的裂纹，包括可见和不可见两种裂缝。半刚性基层碾压完毕，养护要及时进行，比较理想的养护方法是采用一布一膜土工布覆盖养护，效果显著。基层在养护期得到了良好保水，始
11、终保持湿润基层的质量稳定，裂缝将在一段时间内很少发生。 3.2.2、养护结束后做透层并尽快进行面层施工 为保证半刚性基层的含水量，在其养护完成后，应以稀释沥青或沥青乳液做成透层，在透层上稀疏洒布粗砂或石屑，用量约 3kg/m2。该层既可使运料卡车和摊铺机工作状态良好，又可保证上层面层混合料与半刚性基层间有良好的粘结。透层虽有一定的保温、保湿作用，但时间稍长，半刚性基层混合料中的水分也会损失并产生干缩裂缝。在温差大的情况下，半刚性基层也可能产生温缩裂缝，因此尽快进行面层施工。 3.3、施工方面 3.3.1、严格控制各层压实度。 对于避免荷载型结构破坏裂缝，在施工中要严格控制各层压实度，严格按要求
12、施工，完全能够保证工程质量，减轻或避免裂缝的出现，达到路面良好，使用耐久的目的。 3.3.2、设置“应变消减中间层” 。 用中间层的主要目的是将恢复路面表面性能所需的沥青面层厚度减到最小，同时延缓或消灭路面设计使用期间无反射裂缝。 3.3.3、半刚性基层在施工中产生很多的微细裂缝。 这个方法的基本要求是能促进在稳定基层内形成间距很小的密布裂缝，以保证有良好的传荷能力。 73.3.4、应用摩阻理论克服半刚性路面收缩裂缝。 其具体方法是在各结构层间人为制造粗面，增加摩擦系数，达到增大摩阻力的目的。如表明嵌“钉子石” ，机械对结构层顶拉毛等。以基层为例，当它发生干缩时，底基层和沥青层都将因摩擦结合力
13、的存在给它一定的拉力制约其干缩应力，减少裂缝。 3.3.5、提前防御，采取预锯缝。 在基层施工养护 7d 后进行锯缝处理，每隔 15m 设置一条，切割深度为 67cm，缝宽5mm。这样预先人为的消除干缩应力，减少干缩裂缝。切缝后清洗余浆，晾干后立即进行乳化沥青灌缝，防止雨水的入侵。灌缝后在切缝位置铺土工格栅，并钉牢，将半刚性基层温缩、干缩作用提前释放，进一步预防裂缝的反射，防止基层裂缝对道面的反射。 4、结语 机场道面半刚性基层开裂主要是由半刚性材料的温度收缩和干燥收缩引起的，随着我国高等级机场的快速发展，半刚性基层的裂缝预防已经成为面临的一个重要问题。实际工作中，施工过程是基层裂缝产生的一个决定性环节，在此过程中一定要加强施工质量控制，加强基层养护，只要我们从施工的每道工序起严格把关，对可能导致半刚性基层路面裂缝的因素及时采取相应措施，就能最大限度地减少半刚性基层开裂，从而把裂缝出现的数量控制到最低值。同时，裂缝出现后要及时进行有效的处理，以确保基层本身的使用功能及后续工程的质量。 参考文献： 1JTJ034-2000，公路路面基层施工技术规范S，人民交通出版社，82000. 2李建鑫，浅析水泥稳定碎石基层裂缝产生原因及防治方法J，科技信息，2007. 3张立峰，半刚性路面基层使用性能浅析J，黑龙江交通科技，2010.
