论柔性及半刚性基层的优缺点
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇论柔性及半刚性基层的优缺点范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：我国高等级公路路面主要以半刚性基层沥青路面结构为主。然而半刚性基层沥青路面的早期破坏日益突出，严重影响道路使用性能。本文就柔性基层及半刚性基层的进行优缺点分析，为在今后的工程应用中提供一些参考经验。
关键词：柔性基层，半刚性基层，优缺点，组合
中图分类号： U416 文献标识码：A
引言：半刚性基层是沥青路面普遍采用的基层类型，在沥青路面结构中发挥了很大作用，但由于其早期强度低，成型慢，养生期长，不能及时开放交通等缺点，在公路大修及改建工程施工中给交通保畅工作带来了很大困难。粗粒式沥青碎石柔性基层由于其施工方便、能及时开放交通、便于保畅，对于大交通量、重载交通条件下的公路大修、改建具有重要意义。
1柔性基层路面与半刚性基层沥青路面的比较
1.1材料特点：
1.1.1半刚性基层一般采用水泥稳定类或二灰稳定类材料，承载力大、刚度大、模量高、板体性强、弯沉小而且投资经济，缺点在于这种材料变形小，特别是稳缩、干缩变形大、易开裂，属于脆性材料。
1.1.2柔性材料如级配碎石、沥青稳定碎石等。材料属于粘弹性材料、韧性好，有一定自愈能力，但变形大，弯沉大，因此路面厚度也大，投资成本高。
1.2破坏模式：
1.2.1由于半刚性基层材料稳缩和干缩特性，以及材料本身的脆性，裂缝的产生不可避免。半刚性基层路面的破坏一般从半刚性基层的缩缝开始，然后破坏由基层向面层和路基延伸，最终发展为整个路面结构的破坏，因此这种路面破坏模式属于路面的结构性破坏。一旦损坏，维修养护是目前面临的一个大难题。
1.2.2柔性基层路面只要在结构设计、施工中不出现问题，它的破坏一般始于面层，其破坏属于功能性破坏。对于柔性基层沥青面层内部出现的微小裂缝，由于沥青材料的粘弹性，所以这些微小裂缝往往能够自愈，而不至于像半刚性基层材料，出现裂缝后，将迅速进入裂缝扩展阶段。
1.3路面结构应力分布：
压应力在面层顶面最大，随深度增加，压应力逐渐减小，达到某深度时，结构内部压应力恰好为0，深度继续增加，这时结构内部拉应力开始增大，一般最大弯拉应力出现在基层的底面。剪应力沿路面深度的分布情况，其峰值主要分布在面层0cm～10cm的范围内，在重载、超载的条件下这一影响深度会继续扩大，但是剪应力的分布范围主要集中在0cm～15cm的范围内。即剪应力的影响范围主要集中在面层、基层。一般认为沥青层越厚越容易产生车辙。国外研究表明当沥青层厚度小于18cm时，车辙随沥青层增加而增大，但是当沥青层厚度超过18cm时，车辙与厚度的关系就不大了，这再次证明路面剪应力的影响范围主要在面层和基层。
我国规范规定的路面设计方法在进行柔性基层沥青混凝土路面设计上还很不完善，限制了柔性基层沥青混凝土路面结构在我国的应用。如路面设计弯沉值为：
Ld=600Ne-0。2AcAsAb …………［JTG D50-2006（8.0.5）］
式中：Ab―路面结构类型系数，半刚性基层沥青路面为1.0，柔性基层沥青路面为1.6。系数取值幅度过大，混合基层时，如按基层类型系数取1.0，设计层厚度偏厚，不符合实际；若基层类型系数取1.6偏大，设计层厚度偏小，结构设计不合理。在规范的条文说明中，建议在采用混合式基层路面时，路面结构系数Ab可采用内插的方法，并说明目前尚处于研究阶段，缺乏工程实践经验，建议设计时慎重为之。
2柔性基层与半刚性基层沥青路面的优化组合
2.1沥青碎石基层与半刚性基层的优化组合。沥青碎石上基层与稳定粒料半刚性下基层的优化组合较为可行。对于沥青面层厚15cm～18cm的高等级路面，当沥青面层减薄为10cm～12时，把原来属于5cm～8cm沥青面层的投资用于修建约一定厚度的沥青碎石基层，虽然增加了沥青层总厚度，但由于沥青碎石基层的沥青用量较低，增加沥青层总厚度所需的石料，可以通过减薄半刚性基层总厚厚度弥补，减薄沥青面层，增设沥青碎石基层的结构是沥青层总厚度的增大。沥青碎石基层除了有利于缓解半刚性基层反射裂缝外，还有利于减轻沥青层的低温收缩裂缝。近年来，应用松弛理论以及能量原理预测沥青层低温开裂的方法得到广泛认可。沥青低温开裂不仅取决于沥青的性能、混合料的组成结构、降温速度，而且与沥青层厚度和材料单位面积断裂能密切相关。大量研究发现：通过采用沥青用量低的沥青碎石基层，在造价增加不多，沥青层厚度得以提高时，对减少横向裂缝取得了显著的效果。另外，骨架－空隙型沥青碎石混合料，其空隙率大于15%，利用这种大粒径、大空隙的沥青碎石混合料级配作路面内部排水系统。对改善路面的使用性能，提高路面使用寿命等具有一定的经济效益。
2.2级配碎石于稳定粒料半刚性基层的优化组合。由于级配碎石基层队弹性模量贡献最大，通过实验观察分析，对级配碎石基层沥青路面提出两点建议：a.沥青面层的厚度不宜过薄。沥青面层在结构中的厚度应以面层底面弯拉应力及应变作为沥青路面厚度的控制标准。B.级配碎石基层下应设置一定厚度强度较高的半刚性基层。
2.3沥青碎石、级配碎石与稳定粒料半刚性基层的优化组合。为改善级配碎石的抗疲劳性能和受力或提高沥青面层抗疲劳性能及抗裂性，宜在级配碎石与沥青面层之间设置沥青碎石作为上基层，由于沥青碎石的加入，增加了沥青层的厚度，有效地提高了沥青面层的抗裂性，路面横向裂缝明显减少。在沥青混凝土面层与级配碎石基层之间设置沥青碎石，可使材料模量值较大的沥青混凝土与材料模量值略低的级配碎石之间有一层联结层，减少层间的模量比，以达到降低沥青混凝土面层层底拉应力，提高路面结构的整体使用功能，特别是在交通量较大的情况宜采用沥青碎石作为上基层，同时沥青碎石具有较好的排水性能，可减少沥青混凝土路面水损坏等病害。
以上结构由于是在沥青面层与半刚性基层之间加一层沥青碎石，由于在回弹模量较大的沥青，面层与半刚性基层之间夹了一层较为柔软的回弹模量较小的沥青碎石等层，故称为倒装结构或夹层结构。经计算可知，倒装结构在力学上的特点是：
2.3.1路表弯沉大于一般的半刚性基层沥青路面，且与中间厚度成正比；
2.3.2传统的半刚性基层沥青路面结构由于回弹模量较大使得沥青面层基本处于受压状态，而倒装结构由于中间层回弹模量较小使得面层受拉，但此拉应力对于一般沥青面层（6～12cm）尚不大于其疲劳抗拉强度，故面层不会拉裂破坏；
2.3.3中间层受压，力学上是安全的，该层太薄不足以起到减少反射裂缝的作用，太厚则使路表弯沉过大，而且较强的两层材料中间夹一层厚的较软层，结构会不稳定；
2.3.4对于半刚性基层的底部拉应力，只要厚度足够，拉应力能减小到安全值。
结语：充分利用柔性基层与半刚性基层沥青路面的优点，把二者完美结合，可以有效地发挥“强基薄面”的应用特点，在当前我国重载交通条件下，不仅在一定程度上满足了路面结构与功能性能使用性能的全面要求，而且克服了两者的不足，有利于当前的施工工艺水平和防治水损害等优点。所以把柔性基层与半刚性基层沥青路面优化组合，能更好地适应重载。
参考文献:
[1]李长江,王哲人.柔性基层与半刚性基层优化组合的关键技术[J].公路, 2007,(8).
[2]周军,周海生,王永林.柔性基层路面的研究[J].浙江交通职业技术学院学报,2010, 5(2).
[3]卢秀娟、石霖 .柔性与半刚性组合基层沥青路面应用分析.建筑科技与管理，2009（5）