半刚性基层材料抗变形能力的分析与比较
半刚性基层材料的优缺点及改进措施
半刚性基层材料的优缺点及改进措施道桥1201 袁勤祥U201215552摘要：现在，我国的公路建设中，半刚性材料以其较高的强度，较低的造价和广泛的原材料来源，被大量地应用于各地的各等级公路之路面基层中。
可是由于各地区气候、地质、材质等的差异性，导致了对半刚性基层的选材要求也是不尽相同的。
而目前，我国现行的有关路面设计规范和半刚性材料的施工规范中，对基层或底基层材料选取的标准着重强调了混合料的七天无侧限抗压强度值，这当然有利于广大同行业者的工作统一，可是另一方面就没有突显出半刚性材料的其他路用性能在实际中的重要作用和影响。
选取基层材料时，只单一考虑一种指标是不大合理的，实际上应根据当地条件要求,综合考虑各项路用性能表现，再合理选材。
关键词：半刚性基层受力性能结构特点改进措施据调查，我国高速公路约75%的路面结构为半刚性基层沥青路面。
但是在实际使用过程中，半刚性基层沥青路面结构还是出现了不少问题，主要表现为路面开裂，且裂缝中相当数量为半刚性基层开裂而导致沥青面层开裂的反射裂缝。
但是到目前为止，仍没有找到阻止半刚性基层沥青路面裂缝产生的有效方法。
本文将从路面结构受力特点角度讨论道路工程中应用半刚性材料的优缺点，并从结构与材料角度提出一些改善途径。
半刚性基层沥青路面结构的突出优点主要表现在以下几方面：（1）半刚性基层的刚度大，因此沥青面层层底的弯拉应力值通常小于0.17MPa，从而具有较强的抵抗行车疲劳破坏能力，甚至可认沥青面层不会产生行车疲劳破坏。
（2）具有较高的强度和承载能力。
资料显示，近年来国内多数高速公路路面结构在使用期内的代表弯沉均在20（0.1mm）以内。
后期强度高且具有随龄期不断增长的特性。
纵观我国高等级公路路面现状，仍主要以半刚性基层沥青路面结构为主。
目前我国90%以上的高等级公路沥青路面基层和底基层采用了半刚性材料。
与以往基层材料相比，虽然半刚性基层材料具有诸多优点和广阔的使用前景，但是在实际使用过程中还是出现了裂缝、冲刷等问题，其中半刚性基层沥青路面开裂现象普遍、裂缝问题十分严重。
几种半刚性材料的对比试验研究
逐 步实 现养 护精 细 化 、集 约 化和 现 代化 。
４ ． ２ 业 务 发 展 定 位
公 路检 测 及技术 咨 询等业 务 ，成
为 内蒙古 地 区养护 施工 的标 杆 和 龙头企 业 。
Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ａ ｓ ｔ Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｓ ０ ｆ Ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ Ｓ ｅ ｍｉ － Ｒｉ ｇ ｉ ｄ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ
Ｗ ＡＮＧ Ｍｉ ｎ－ ｔ ａ ｏ
（ Ｇ ｕ ｉ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐ ｌ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｙ ａ ｎ ｄ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍｅ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｇ ｕ ｉ ｙ ａ ｎ ｇ ５ ５ ０ ０ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ｈ ｉ ｇ ｈ ｗ ａ ｙ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ 道路工程
王 闽 涛
（ 贵 州 省 交 通 规 划勘 察 设 计 研 究 院 股份 有 限公 司 ，贵 州 贵 阳 ５ ５ ０ ０ ０ １ ）
摘 要 ：通 过 对 水泥 砂 砾 、二 灰 碎 石 、 二 灰砂 砾 和二 灰 土等 半 刚性 基 层 材料 的抗 压 、抗 冻 、抗 疲 劳和 温 度 收 缩 试 验 结 果 的
分 析 研 究 ．得 出关 于 刚性 基 层 材 料 路 用性 能 的 结 论 ，为 半 刚 性基 层 材 料 的使 用提 供 参 考 。
关键 词 ： 半 刚性 基 层 ； 强度 ；路 用 性 能
中 图分 类 号 ：Ｕ ４ １ ６ ． ２ ２ ３
文 献 标 识 码 ：Ａ
半刚性路面基层使用性能浅析
水泥稳定粒料类 基层在 温度 、 度变化 的综 合作用下 ， 湿
收缩大 、 易开裂 ， 在水泥含量控制不 当时表现尤为突 出。
二灰稳定类集料后期 强度高 ， 隔温 性和水稳 性好 ， 但其 早期强度低 ， 响交通 开放 ， 影 在重交 通道路上也 常 因早期 强 度不足而导致路面早期破 坏。因此 ， 如何提高二灰稳定类材
上与水泥稳定粒料类材 料相 当 ， 但对 温度敏感性 较低 ， 且抗
冲刷 ， 属于一种 刚中带 柔 的刚性结构 ， 更适合 于作沥青 混凝
路面结构 的早期破坏。我们可 以从其混合 料组 成设计 上进
行分 析 。
土路面的基层 ， 以补充 沥青混 合 料在 高温状态 下 的模量损
失。
３ 早 强 剂
保湿养生 ， 减少裂缝产生 ， 应力集 中现象 。为防止基 层 避免 裂缝反射到面层 ， 水泥稳定粒料类基层只适合于作水 泥混凝
３ 个月 ， 强度绰 绰有余 ， 当然在施 工 中应 注意 避免重 型施
工机具在基层上通行 。
收稿 日期：０ ０—０ ２１ ２—１ ８
・
５ ・ ６
水稳性而被广泛用于修建高 等级公路 以及各类 低等级公 路 的路 面基层和底基层 。然 而多年来 的实践表 明， 管这类半 尽 刚性基层结构优点很多 ， 用范 围也很广 ， 使 但也暴 露 出一些
不容 忽视 的缺陷和不足 ， 正是这些 缺陷 和不 足 ， 造成 了公 路
量粉煤灰 ， 可以降低 收缩 系数。因此 ， 较为 理想的基层 材料 应是石灰 、 粉煤灰 综合稳定 粒料类 材料 ， 在抗压 回弹模量 其
可能采用综合稳定 。 关键词 ： 半刚性路面 ； 集料级配 ； 结合料 中图分类号 ：４ ６ ２３ Ｕ １ ．２ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： ０ ３ ８ （０ ０ ０ １ ８— ３ ３ ２ １ ）５—０５ ０ ０ ０ ６— １ 土路 面的基层 。
半刚性基层材料的特点
半刚性基层材料的特点
半刚性基层材料是指在路面结构中作为基层的一种材料，它具有介于刚性和柔
性之间的特性，能够同时承受车辆荷载和抵抗变形。
在路面工程中，半刚性基层材料的应用越来越广泛，其独特的特点使其成为路面结构中不可或缺的一部分。
首先，半刚性基层材料具有较高的承载能力。
由于其介于刚性和柔性之间的特性，半刚性基层材料能够在承受车辆荷载的同时，保持一定的变形能力，从而减小了路面结构的应力集中，延长了路面的使用寿命。
其次，半刚性基层材料具有较好的变形性能。
在路面工程中，由于车辆的频繁
行驶和气候的变化，路面结构会受到各种变形力的作用，而半刚性基层材料能够通过其较好的变形性能，有效地缓解这些变形力的影响，保持路面的平整度和舒适性。
另外，半刚性基层材料具有较好的耐久性。
由于其材料本身的特性和施工工艺
的合理设计，半刚性基层材料能够在长期的使用中保持较好的性能，不易出现龟裂、剥离等问题，从而减小了路面维护的成本和工作量。
此外，半刚性基层材料具有较好的施工性能。
在路面工程中，施工的质量和效
率直接影响着路面结构的使用效果，而半刚性基层材料由于其较好的施工性能，能够有效地提高施工效率，保证施工质量，节约施工成本。
总的来说，半刚性基层材料具有承载能力高、变形性能好、耐久性强、施工性
能优等特点，使其在路面工程中具有重要的应用价值。
随着科技的不断进步和工程技术的不断完善，相信半刚性基层材料在未来会有更广阔的发展空间，为路面工程的建设和维护提供更好的技术支持。
半刚性基层概述
欢迎各位领导、专家
半刚性基层概述
学习交流
徐州市公路管理处 权勤展 工学硕士 高工
二灰碎石施工工艺学习交流
一、半刚性基层及其特性 二、半刚性基层优缺点 三、半刚性基层强度形成原理 四、强度形成过程半刚性材料的力学特性 五、半刚性基层的结构类型
（1）优点： 1. 强度与刚度较大； 2. 水稳性与抗冻性较好； 3. 对地方材料的质量要求较低。
半刚性基层主要优缺点
（2）缺点： 1. 收缩系数较大，抗变形能力较低； 2. 透水性差，表面易积水； 3. 破裂后不能愈合； 4. 对荷载大小的敏感性较大。
石灰稳定类强度形成原理
1. 离子交换→粘土凝聚（初期） 2. Ca(OH)2结晶与碳化→碳酸钙（后期） 3. 火山灰反应→含水硅、铝酸钙（中后期）
水泥稳定类强度形成原理
1. 水泥水化硬化→水泥石（全过程） 2. 水泥水解产物（Ca(OH)2）的作用 3. 离子交换作用 4. 碳酸化作用
二灰稳定类强度形成原理
火山灰反应 在粉煤灰表面进行（缓慢）
强度形成过程
反应→新生物凝胶→结晶； 这一过程是不断、连续地进行着； 在一定时期内，原材料、新生物质凝胶及晶 体，几乎是同时存在的；
无机结合料稳定粗集料
（1）悬浮密实型 ·粗集料少于70%； ·密实、无侧限抗压强度及抗拉强度高，刚度大； ·收缩系数较大，抗裂性较差； ·透水性差，抗冲刷能力差； ·施工较容易，不产生离析，级配容易调配； ·适合作底基层。
无机结合料稳定粗集料
（2）骨架密实型 ·粗集料多于70~80%； ·无侧限抗压强度及抗拉强度略低，但嵌挤能力 强，整体强度高； ·收缩系数较小，抗裂性较好； ·透水性差，抗冲刷能力较强； ·施工中易发生离析； ·适合作基层或底基层。
半刚性材料优缺点及改进措施
浅议半刚性路面的优缺点道桥1201班 U201215553 唐建一摘要半刚性基层具有承载能力强，耐久性好，稳定性高等优点，同时也存在排水能力差，容易使路面产生剥落，松散，坑槽，泛油，车辙等病害。
概述半刚性基层是用水泥,石灰等无机结合料处治的土或碎砾石及含有水硬性结合料的工业废渣修筑的基层,在前期具有柔性路面的力学性质,后期的强度和刚度均有较大幅度的增长,但是最终的强度和刚度仍远小于水泥混凝,由于这种材料的刚性处于柔件路面与刚性路面之间,因此把这种基层和铺筑在它上面的沥青面层统称为半刚性路面，这种基层称为半刚性基层.半刚性基层类型半刚性基层按材料可划分为三种类型即水泥稳定类基层,石灰稳定类基层及综合稳定类基层水泥稳定类基层水泥稳定类基层主要指在粉碎的土中加入一定数量的水泥和水并按照一定的施工工艺施工形成的具有一定抗压强度的结构层石灰稳定类基层石灰稳定类基层主要指在粉碎的土中加入一定数量的石灰和水并按照一定的施工工艺施工形成的具有一定抗压强度的结构层综合稳定类基层综合稳定类基层主要指采用水泥石灰工业废渣等无机结合料中的两种或更多种结合料与土,水按照一定比例规范施工并具有一定抗压强度的结构半刚性基层路面的特点优点(1)具有较高的强度和承载能力,后期强度高且具有随龄期不断增长的特性(2)刚度大, 半刚性基层抗压回弹模量值可高达1800MPa致使沥青面层弯拉应力相应减小,从而提高沥青面层抵抗行车疲劳破坏的能力.(3)稳定性好, 半刚性基层材料具有较高的水稳性和冰冻稳定性,因此在水以及多次冻融下不影响半刚性材料基层的承载能力.缺点近年来,随着我国高等级公路的迅猛发展,半刚性基层的强度刚度愈来愈大,但路面损坏的速度也愈来愈快,其主要表现如下：抗缩裂性能差半刚性基层是以水泥,石灰,粉煤灰等为结合料将松散砂石胶结为整体,铺筑而成的基层,虽然板体性强,具有很高的承载能力,但其性脆,抗缩裂性能差排水性能差在半刚性基层材料中,胶结材料通常都是细粉状的,碾压成型后具有很好的整体性, 其内部非常致密, 无法形成嵌挤型结构,因此,基本上不透水或渗水性很差, 当外界环境水通过各种途径进入路面并达到基层后,水不能从半刚性基层中迅速排走,而只能沿着沥青层和基层的界面扩散积聚, 这种界面水分的存在不仅改变了,界面连续的边界条件,使路面的受力状态极为不利,而且水对半刚性基层的长期浸泡,会很快破坏半刚性基层的整体结构,使基层底基层及路基的稳定性也随之恶化,在干湿交替水分冻融循环及重复荷载的作用下,半刚性基层材料的强度模量和整体承载能力将会显著下降.自愈能力差半刚性材料是一种脆硬性的材料,特别是在重载交通条件下,半刚性路面对重轴载的作用非常敏感, 若将重载车换算成标准轴载车,对于柔性基层通常是按4次方换算, 而对半刚性基层则是8-12次方的关系,轴载愈重,对半刚性基层的危害也愈大,而且一旦破坏后,其自身没有愈合能力,也无法通过沥青表面维修得到补救,只能挖掉重新修建,因此,路面的维修养护成本很大.改进措施（1）力学分析表明,为使路面结构具有良好的力学性能,合理的半刚性材料厚度显得尤为重要。
常用公路基层材料及半刚性基层材料使用的分析
公 路建 筑因 为长期 在露 天 的恶劣环 境 下 工作 ， 并且 还要长 期 的经过 车辆 的压碾 ， 这 都对 公路 材 料提 出 了更高 的要 求 ， 公 路 铺 设材 料 的好 坏直 接关 系到 公路 的 寿命 ， 车辆 的行 车安 全 。其耐 久性 、耐 久度 等技 术 要求 ，都 是 现代 公路 建筑 设计 师首 先关 心注意 的指标 。 半 刚性 材料 基层 通 常具有 板体 性强 、 材料 强度 高等 优 点 ，所 以国 内外 的许 多 高 级公 路 的公路 基层 材料 都无 一 例外 的选择 了半 刚性 材料 。近 年来 ，随着 国 内经济 的 不 断 发展 进步 ，国 内车 辆 的激增 ，公 路交 通运 输量 的不 断加 大 ，国内公 路里 程 的不 断增 加 ，所 以半 刚性材 料 的研 究也 越来 越
抗 疲劳 能力 。 ３ 水 泥类 基层 水 泥稳 定类基 层是 在粉 碎 的土 中 ，掺
人 适量 的水 泥 和水 ，按 照技术 要求 给定 的 比例配 方 ，经搅 拌 ，在最 佳含 水量 下压 实 成 型 ，保证 其抗 压 强度符 合规 定要 求 ，以 此修建 的路 面基 层 称为 水泥 稳定 类基 层 。 用 水 泥和 土制成 的材料 ，成 为水 泥土 ，当 用 水 泥和砂 砾 配 比成 的成为 水泥砂 。因为 水 泥是 水硬 性结 合 料 ，所 以土和水 泥 能 良 好 的结 合 ，当其 按 照一定 比例配 比以后 ， 就可 以有稳 定 的物 理力 学性 能 ，能广泛 用 于各 种不 同 的气候 条件 与水 文地 质条 件 。 水 泥 稳定 类基 层具 有 良好 的整体 性 、足够 的力 学性 能 、水 稳 定性 和抗 冻性 。并且 拥 有 特别 长 的寿命 ，并 且 随着 时间 的增 加 ， 车 辆 的压碾 ，其 强 度不 断增 强 。但 是其 不
公路工程项目半刚性与半柔性基层材料差异性及适用性分析
公路工程项目半刚性与半柔性基层材料差异性及适用性分析发布时间：2021-05-07T15:44:45.730Z 来源：《工程管理前沿》2021年3期作者：曾献文[导读] 半刚性基层沥青混凝土路面病害一直困扰着工程界，尤其是早期破坏，曾献文广东承信公路工程检验有限公司 511400摘要：半刚性基层沥青混凝土路面病害一直困扰着工程界，尤其是早期破坏，其防治一直是工程行业攻关的重点，由于半刚性基层沥青路面早期病害难以发现，一旦早期病害出现，其后续劣化进程较快，直接威胁到沥青路面的正常服役年限；本文通过对比半刚性和半柔性基层材料之间的特性，提出了选用半柔性基层和复合基层用于路面承重结构层的工程方案，希望能够解决当前半刚性基层沥青路面早期破坏的现实难题。
关键词：公路工程；半刚性基层；半柔性基层；复合式基层；结构适用性0引言经实践调研发现，国内在役公路项目有超过90%的路面采用了半刚性基层，半刚性基层与沥青面层一度成为公路结构层的“黄金组合”；虽然半刚性基层拥有承载力高、抗变形能力强、荷载稳定性佳等优势，但依旧存在自身的“硬伤”，其中，半刚性基层沥青路面早期病害就是典型的“硬伤”之一。
1半刚性基层和半柔性基层的材料特点（1）半刚性基层的用料取材广泛，只要满足荷载稳定性即可，常用的半刚性基层原材料有粉煤灰、水泥、矿渣、碎石等；（2）半柔性基层材料较全柔性基层材料而言，其对环境温度变化的反馈不明显，自身稳定性良好，基层的后期强度增长显著；较全刚性基层材料而言，在温度变化条件下的脆性特性不明显，不容易出现脆性开裂，早期强度更高；（3）半柔性基层不仅具备良好的塑性和应力松弛性能，同时兼具较高的抗变形刚度，且水泥掺加量明显低于半刚性基层，满足低碳绿色的选材宗旨。
半柔性基层目前已经在大量的公路施工项目中得到应用，通过工程实践检验，其工程适用性良好，满足推广应用的条件。
2材料性能差异2.1强度特性（1）半柔性基层混合料中的乳化沥青含量对其力学特性的影响较为明显，通过分析半柔性基层混合料在7天饱水条件下的无侧限抗压强度指标发现，试验试件饱水条件下的吸水能力较差，侧面证明了半柔性基层混合料的水稳特性；半柔性基层混合料在60℃条件下的动稳定度超过6000次/mm，充分说明半柔性基层混合料在抗车辙方面的优异性能。
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交通技术
王远明 等
Figure 1. Unconfined compressive strength of cement stabilized gravel specimens 图 1. 水泥稳定砂砾试件的无侧限抗压强度
P
H a
P/2
1 2
Heilongjiang Sanjiang Engineering Construction Administration Bureau, Harbin Heilongjiang School of Transportation Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin Heilongjiang 3 CCCC Highway Consultants Co., Ltd., Beijing 4 Shanxi Transportation Research Institute, Taiyuan Shanxi Received: Feb. 26 , 2018; accepted: Mar. 9 , 2018; published: Mar. 16 , 2018
Comparative Analysis of Deformation Resistance of Semi-Rigid Base Course Materials
Yuanming Wang1,2, Lun Ji2, Guanglei Wang3, Haiquan Liu2, Jun Li2, Wendong He2,4
筛孔孔径(mm) 悬浮密实型 XM 骨架密实型 GM 骨架空隙型 GK 31.5 100.0 100.0 100.0 19 93.5 73.6 62.8 9.5 67.0 46.0 26.3 4.75 39.0 26.8 11.2 2.36 26.0 25.8 5.0 0.6 15.0 9.1 2.0 0.075 3.5 0.5 0.0
王远明 等
收稿日期：2018年2月26日；录用日期：2018年3月9日；发布日期：2018年3月16日
摘
要
为研究半刚性基层材料的抗变形能力，采用三点弯曲试验方法对底部预制裂缝的半刚性基层水泥稳定砂 砾试件进行加载。通过三种典型级配半刚性基层材料配合比设计与性能测定，对比分析材料的抗变形性 能。引入断裂力学中断裂韧度与断裂能作为抗裂性能的评价指标，分析水泥剂量与集料级配对抗裂性能 的影响，得到水泥剂量与集料级配对抗裂性评价指标的影响规律。结果表明，以断裂韧度与断裂能的概 念作为半刚性基层材料抗变形能力评价指标是合理的；骨架密实型级配，以及较低的水泥剂量的基层材 料抗裂能力更好。
2.2. 无侧限抗压强度
采用《公路工程无机结合料试验规程》(JTG E51-2009)中无机结合料稳定材料无侧限抗压强度的测量
DOI: 10.12677/ojtt.2018.72007 54 交通技术
王远明 等 Table 1. Cement stabilized gravel aggregate gradation table 表 1. 水泥稳定砂砾集料级配表
Keywords
Semi-Rigid Base Material, Three Point Bending Test, Fracture Toughness, Fracture Energy, Crack Resistance
半刚性基层材料抗变形能力的分析与比较
王2，贺文栋2,4
4 XM 5.34 2.235 GK 5.29 2.201 GM 5.38 2.325
5 XM 5.41 2.239 GK 5.33 2.225
方法测量试件的无侧限抗压强度。制备试件时选择了三种类型的级配与三个水泥用量，共计 9 种，得到 的无侧限抗压强度结果如图 1。 根据《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)，一般一级以上公路基层的无侧限抗压强度要求为 3~4 MPa，试验采用的级配与水泥用量制得的试件均满足规范要求。相同级配类型的水泥稳定砂砾材料， 无侧限抗压强度随着水泥剂量的增加显著增大， 相同水泥剂量下骨架密实型级配的无侧限抗压强度最大， 悬浮密实型级配的无侧限抗压强度居中，骨架空隙型级配的无侧限抗压强度最小。
2. 实验材料
根据《公路工程无机结合料试验规程》(JTG E51-2009)中规定的试件尺寸，圆柱体试件的径高比为 1:1，直径为 150 mm；梁式试件的尺寸是 100 mm × 100 mm × 400 mm。根据吴倩[6]的硕士论文，采用振 动成型的方法对试件进行成型。
2.1. 级配、最佳含水量及最大干密度
参照 《公路沥青路面设计规范》 (JTG D50-2006)中推荐的水泥稳定碎石的集料级配选取水泥稳定砂砾 的集料级配。集料的级配如表 1 所示，在下文中用 XM 表示悬浮密实型，GM 表示骨架密实型，GK 表示 骨架空隙型。 试验采用振动击实[7]的方法，每个试件的振动时间统一为 3 min。由振动击实的方法确定最大干密 度和最佳含水量，结果见表 2。
关键词
半刚性基层，三点弯曲试验，断裂韧度，断裂能，抗变形能力
Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/
试验方法
制备试件时依然采用上一节中所采用的级配与水泥用量，试件采用梁式试件，尺寸为 100 mm × 100 mm × 400 mm。 在标准养生条件下养生 28 天试验采用三点弯曲法， 为保证试件破坏时按照固定位置断裂， 试验之前在梁式试件的跨中部分预切缝，本次试验中切缝的高度与试件高度之比为 0.2。试验是梁的两端 处于简支状态，在跨中处加载。 试验仪器采用 UTM-250， 记录记载过程中荷载的大小以及跨中挠度曲线。 试验的示意图如图 2。
Open Journal of Transportation Technologies 交通技术, 2018, 7(2), 53-60 Published Online March 2018 in Hans. /journal/ojtt https:///10.12677/ojtt.2018.72007
( PV max + G ) L
4 BH
3 2
a f H
(1)
3. 半刚性基层材料的断裂韧度与断裂能
水泥稳定砂砾材料与水泥混凝土材料的组成相似，由颗粒状的材料与水泥浆基体形成复合材料。在 材料形成的过程中，不可避免地出现微小的裂纹、孔隙与损伤，材料的破坏过程实际上就是原有的缺陷 与损伤贯通的过程。因为水泥稳定砂砾与水泥混凝土在材料组成上比较相似，所以在研究水泥稳定砂砾 裂纹扩展时，可参照水泥混凝土的研究方法，引入断裂韧度与断裂能的概念[8] [9] [10] [11] [12]。 按照传统的强度理论，裂缝尖端的应力总是无限大的，也就是说无论多小的荷载作用在裂缝上，结 构都会发生破坏，这显然是不合理的。因此采用应力的大小来判断结构是否发生破坏就不适用。为此， 可以借用断裂力学中应力强度因子的概念，应力强度因子用 K Ι 表示。裂缝尖端附近的应力场与 K Ι 成正 比。当 K Ι 增加到某一数值时即使荷载不再增加裂缝也会继续扩张下去，直至结构发生脆性破坏。这个极 限值称为材料的断裂韧度，用 K ΙC 来表示。另一个用来评价材料抗裂能力的指标是断裂能，用 GF 表示， 该参数体现的是材料抵抗裂纹扩展的能力，其物理意义是材料扩展单位面积所需要的能量，其数值越大 代表裂缝越难扩展。
P/2
Figure 2. Schematic diagram of bending fracture at three points 图 2. 三点弯曲断裂示意图
断裂韧度的计算公式如公式(1)。
K ΙC =
式中 P V max ——极限竖向荷载(kN)； G ——加载附件的重量(kN)；
H ——试件的高度(m)； B ——试件的宽度(m)； L ——试件的长度(m)；
th th th
Abstract
Three point bending test was used to research the anti deformation ability of semi-rigid base material. The test was under the condition of band cracks by loading the cement stabilized gravel specimens with semi-rigid precast base cracks. In order to analyze the influence of cement dosage and aggregate gradation on cracking resistance, fracture mechanics, fracture toughness and fracture energy were used as evaluation indexes of crack resistance. The influence rule of cement dosage and aggregate grade matching on crack resistance evaluation index was obtained. The results show that the concept of fracture toughness and fracture energy is reasonable to evaluate the deformation resistance of semi-rigid base materials. Semi-rigid base material has better crack resistance by using skeleton dense type gradation and lower cement dosage.