最低温度控制是有效避免半刚性路面基层产生裂缝的重要措施思维导图

随着高等级公路(高速公路、一级公路、二级公路)的大规模修建， 二灰碎石、水泥稳定碎石等半刚性基层被广泛应用于高等级路面基 层，随之而来的就是每条路修完后不到一年就出现大量不规则或规则 裂缝，维修人员用乳化沥青灌缝，即影响美观，也降低平整度，更影 响使用效果，经过笔者多年来的观察、记录、实验和总结，正反两方 面的对照认为，除产生裂缝的内部因素(尽量减少细粒料，增大粗颗 粒，控制颗粒级配，控制水泥用量)外，施工现场最低气温的控制是 减少路面出现裂缝的重要措施。

半刚性材料是由固相(组成其空间骨架原材料的颗粒和其间的胶 结物)、液相(存在于固相表面与空隙中的水和水溶液)和气相(存在于 空隙中的气体)组成，所以，半刚性材料的外观胀缩性是三相的不同 温度收缩性综合效应的结果。一般气相大部分与大气贯通，在综合效 应中影响较小，可以忽略。原材料中砂粒以上颗粒的温度收缩性较 小，粉粒以下的颗粒温度收缩性较大。

半刚性材料温度收缩性的大小与结合料类型和剂量、被稳定材料 的类别、粒料含量、龄期等有关。

半刚性材料基层一般在高温季节修建，成型初期基层内部含水量 大，且尚未被沥青面层封闭，基层内部水分必然要蒸发，从而发生由 表及里的干燥收缩。同时，环境温度也存在昼夜温度差，因此，修建 初期的半刚性基层同时受到干燥收缩和温度收缩的综合作用，必须控 制修建时的最低温度以强度的增长抵抗干缩和温缩的影响，来减少或 避免裂缝，同时还必须注意养生保护。

国道220线长清至平阴段改建工程，路面结构为：2cm中粒式沥 青混凝土+3cm粗粒式混凝土+15cm二灰碎石(外掺2%水泥)+15cm二 灰碎石(外掺2%水泥)+调平层。由于是老路基改建，路基状况良好，边 沟、泄水槽完整，对路基个别沉陷、翻浆、坑槽按规定进行处理，原路基填土为粘土。开工时间为2002年3月21日，竣工时间为2002年5月1日，施工期大多在春季，气温较 低，阴雨天较多，气温干燥，春风频繁，施工期间最低气温出现在3月21日，为5℃，最高气温出现在4月 2日，为29℃，最大温差出现在3月29日，12℃(9-21℃)。施工时全封闭交通，养护为草帘覆盖，洒水车洒 水养生，二灰碎石比例为：石灰：粉煤灰：碎石=5：15：80(外掺2%水泥)，最大干密度为2.03g/cm 3，碎石级配为石屑=40%，5-10碎石=20%，16-31.5碎石=40%，碎石压碎值为16.3%，集料筛分情况如下表： 筛孔尺寸 37.5 31.5 19 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.075

通过率% 100 91.6 82.7 61.3 38.6 29 16.8 7.9 0.2

规定通过百分比 最大 100 100 90 68 50 38 27 20 7

最小 100 90 72 48 30 18 10 6 0

国道308线济南大桥镇至德州界段改建工程于2002年7月21日开始铺筑基层，竣工时间为当年9月 7日，路面结构为：3cm中粒式沥青混凝土+4cm粗粒式混凝土+2×15cm二灰碎石(外掺2％水泥)+调平 层。仅是对原路基沉陷、坑槽、翻浆部分进行了处理，分层回填并压实，原路基填土为粉砂土。施工期 间最低气温是11℃(2002年9月7日11-28.1℃)，最高气温是36.8℃(9月2日)，日最大温差为17.1℃(2002 年9月7日11-28.1℃)。养护采用草帘覆盖，洒水车洒水养生，交通封闭较好，养生及时。二灰碎石配合 比为:石灰:粉煤灰:碎石=7:13:80，最大干密度为:2.05g/cm 3，碎石级配为石屑=40%，5-10碎石=20%，16-31.5碎石=40%，碎石压碎值为16%，集料筛分情况如下表: 筛孔尺寸 37.5 31.5 19 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.075

通过率% 100 94.2 81.5 57.8 40.9 28.4 17.4 12.1 3.4

规定通过百分比 100 90-100 72-90 48-60 30-50 18-38 10-27 6-20 0-7

施工期间5天取芯就基本成型，7天时取出的芯样表面就十分光滑，当时未出现裂缝，一年后，省市 公路局组织验收组验收时未发现一条裂缝，时至今日已经两年多了，也未发现一条裂缝。笔者认为，国 道308线与国道220线的施工队伍、机械、设备相同、材料配合比类似，料源也相同，结构相似，都是二 灰碎石基层，为何产生如此大的差距呢？九月份，平均温度高，有利于强度地增长。尽管温差大，相对 三月份平均温度高。这说明，温缩主要发生于强度生长的初期，最低气温比最大温差的影响更大。初期 温度低，强度增长缓慢，强度的增长速度不足以克服温差造成的缩裂，因而出现温度裂缝。

省道242线刁镇至滨州界改建工程于2003年6月19日开始铺底基层，路面结构为4m中粒式沥青混 凝土+6m粗粒式混凝土+15cm水泥稳定碎石(5%水泥含量)+16cm二灰碎石(外掺2%水泥)+16cm12%石灰 土。对原路处理是将沥青面挖除，并将原路基原土翻起、粉碎、洒水，整平后压实(过厚段分层压实)，原 路基填土为粘性土，并对原排水设施进行了必要的改建。基层开工时间为2003年6月19日，竣工时间为 2003年9月25日，根据施工期间我们观测的气温统计，最低气温是12.5℃(9月20日)，最高气温是41.3 ℃(7月15日)，最大温差是9月21日14.8℃(12.4-27.2℃)，养生同样是采用覆盖，草帘洒水车洒水养生， 交通封闭较好，基层表面基本上能够长时间保持湿润，养生充分，二灰碎石配合比为:石灰:粉煤灰:碎石 =3:17:80(外掺2%水泥)，最大干密度为2.05g/cm3 ，碎石压碎石值为16.2%，集料筛分情况如下表: 筛孔尺寸 37.5 31.5 19 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.075

通过率% 100 100 83.2 61.1 32.8 24.8 17.9 11.4 3.8

规定通过百分比 100 90-100 72-90 48-60 30-50 18-38 10-27 6-20 0-7

水泥稳定碎石配合比为水泥:碎石=5:95，碎石配合比为:(1-3):(1-2):(0.5-1):石粉=29:21:21:29，集料筛分情 况如下表: 筛孔尺寸 31.5 26.5 19 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075

通过率% 100 96.4 82.7 51 31.1 21.3 9.8 1.5

规定通过百分比 100 90-100 72-89 47-67 29-49 17-35 8-27 0-7

由于施工期间气温较高，二灰碎石只用5天就取出了完整的芯样,并且表面光滑，无颗粒脱落，水泥 稳定碎石最快仅用3天就取出了完整的芯样，说明强度增长随着温度增高而显著加快，施工期间及摊铺完 面层后未发现裂缝，在2004年底省厅组织的竣工验收中被评为优质工程。

省道104线长清至肥城段改建工程于2001年6月27日开始铺筑路面基层，7月31日摊铺完毕。路面 结构为3cm中粒式沥青混凝土+4cm粗粒式沥青混凝土+2×15cm二灰碎石(外掺2%水泥)+15cm10%石 灰土，该改建工程除局部加宽外，基本上是按原路线走向，对原路沉陷、坑槽均按规定进行处理，路基 边沟、泄水槽、排水沟基本良好，原路基填土为粘性土，施工期间的气温较高，气候较干燥，最低气温 为20.2℃(7月7日)，最高气温是39.6℃（7月14日），最大日温差为16.7℃(即7月14日22.9℃-39.6℃)， 二灰碎石配合比为石灰:粉煤灰:碎石=7:13:80，最大干密度为:2.05g/cm 3，碎石级配为石屑=35%，5—10碎石=25%，10—20碎石=40%，碎石压碎值为16%，拌合场位于施工路段的中心位置，基层完工后20 天左右铺筑面层，养生为覆盖草帘，洒水车洒水养生，但由于该路线通过村庄较多，人口较密集，该路 又是唯一一条进出线路，虽为全封闭施工，但车辆来往不断，投入大量人力物力加强覆盖养生，但仍有 相当部分位置尤其线路中心位置时常暴露。由于天气干燥气温较高，水分蒸发快，造成竣工通车后不久 （2001年10月下旬）就断断续续出现了纵、横向裂缝，2002年3月份就出现了大量纵、横向裂缝，尤其 是下雨时，裂缝更为明显，为了防止水分下渗，采取了乳化沥青灌缝，即影响美观，又影响使用，所以 即使高温季节施工不存在低温缩裂问题，但是施工期间，水分蒸发得快，表面干燥得快，养生不良更容 易产生干缩裂缝，所以高温施工防止干缩最关键。

近几年我参与了或负责的基层工程也产生了类似的结果，不再一一例证。，通过总结近几年的施工经 验，我建议最低施工温度最好控制在8℃以上，只有这样才能有效地避免或减少由于温度影响的缩裂，从 而避免唧泥、坑槽等各种病害，以延长路面的使用寿命。当然加强养护、控制交通、提高压实度、及时 铺筑面层、控制0.75mm以下颗粒的含量等内外因素同样不可偏废。

产生温缩与干缩不是温度差，而是施工期间的最低温度。平均温度低的低温施工，半刚性材料以温 缩为主。平均温度高的高温季节施工，半刚性材料以干缩为主。施工时最低温度的控制是有效避免半刚 性基层产生裂缝的有效措施。

此文的编写过程中，得到了单位施工技术人员大力支持，特别得到了山东大学商庆森教授的热心指 导和帮助，在此深表感谢!