時間：2023-03-20 16:25:21
引言：易發(fā)表網(wǎng)憑借豐富的文秘實踐，為您精心挑選了九篇瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計論文范例。如需獲取更多原創(chuàng)內(nèi)容，可隨時聯(lián)系我們的客服老師。
1瀝青路面結(jié)構(gòu)的透層技術(shù)應(yīng)用功效
①合理連接瀝青路面的不同施工結(jié)構(gòu)層。按照高速公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計，各結(jié)構(gòu)層之間的接觸面應(yīng)為安全性連接系統(tǒng)。因此，借助瀝青透層的應(yīng)用，原本粘結(jié)力不強的內(nèi)部結(jié)構(gòu)瀝青層與非瀝青層之間將建立更緊密的結(jié)合，極大地改善了路面各結(jié)構(gòu)層的整體性，也可有力避免各結(jié)構(gòu)層之間出現(xiàn)的滑移安全隱患。②液體瀝青的在結(jié)構(gòu)表層出現(xiàn)程度不一的滲入作用后，將直接填充基層結(jié)構(gòu)中的孔隙或集料間隙，使得各空隙直接封閉，避免雨水滲入存留加重基層侵蝕軟化，可有效提升基層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。③高速公路的半剛性基層常要經(jīng)碾壓、灑水養(yǎng)生等處理，其間可致大量粉塵飛揚，可能加重細集料與粗骨料之間的不結(jié)合問題。透層的應(yīng)用能夠穩(wěn)定浮塵，并加強粉塵與粗骨料層間的結(jié)合，降低軟弱結(jié)構(gòu)層的出現(xiàn)。④瀝青透層的應(yīng)用，可在基層均勻鋪就防塵保護瀝青層，在提高基層表面強度的同時增加抗摩擦力，避免基層結(jié)構(gòu)的開裂等事故發(fā)生。
2高速公路的瀝青透層施工技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵要點
（1）設(shè)施準備透層施工要按工藝要求來準備合理的施工設(shè)備，提前備好試驗檢測儀器、液態(tài)瀝青調(diào)制設(shè)備、灑布設(shè)備等物品，并對所有設(shè)施設(shè)備進行試用檢驗，確保設(shè)備的性能良好。（2）材料選擇常規(guī)以透層油為透層材料，液體石油瀝青、煤瀝青、乳化瀝青等都能作為透層材料，透層油的選擇需參考基層類型，同時還應(yīng)掌握不同透層油的性能優(yōu)缺點。液體石油瀝青即汽油、柴油、煤油等石油產(chǎn)品，經(jīng)必要處理并混合瀝青材料而成，屬于目前瀝青路面應(yīng)用最廣的透層油。大量理論研究與工程實踐證實，只有混合瀝青與石油兩種化學(xué)物質(zhì)才能發(fā)揮更好的滲透效果，滲透深度越大則瀝青路面的生命周期越長。乳化瀝青顧名思義就是固態(tài)瀝青經(jīng)高溫乳化后形成，整個生產(chǎn)過程涉及更多化學(xué)原理與機械操作，因而更加復(fù)雜。煤瀝青在日常工程中并不多見，原因在于煤瀝青毒性較重。總的來看，三種透層油的滲透效果由高到低排位依次為：煤瀝青、液體石油瀝青、乳化瀝青。（3）澆灑操作高速公路的路基施工完成后，路面瀝青透層可選在基層上表面養(yǎng)護水分變干后，以計算機實現(xiàn)瀝青機對接。當然，基層上表面的養(yǎng)護水分不能過于蒸發(fā)干燥，否則還需認真清掃和擦拭表面。公路路基若短時間內(nèi)完成，需要積極完成異物清掃并淋灑水分進行濕潤，等水分晾干后再予以透層施工。透層澆灑工作前，各種建筑構(gòu)造物應(yīng)要求施工人員加強安全保護。瀝青路面的瀝青透層灑布后，理想狀態(tài)就是保持液態(tài)物質(zhì)不隨意流淌，且應(yīng)直至滲透基層深處。
3瀝青路面的透層技術(shù)應(yīng)用實例分析
3.1工程實例基本情況。某高速公路第二標段全長23Km，其中公路施工工程量設(shè)計為：上面層為改性瀝青馬蹄脂施工；中面層為改性瀝青混凝土施工；下面層為瀝青混凝土施工；底基層為水泥穩(wěn)定碎石施工，并設(shè)計有低劑量的水泥碎石處治層。該路段路基以整體、分離式相互結(jié)合來完成設(shè)計施工，整體路基26m寬，分離路基單幅寬13m。整條高速公路的設(shè)計車速達到100km/h。在某施工樁號處，要求在20cm水泥穩(wěn)定碎石基層上表面頂面組織開展透層技術(shù)施工。該工程中所用到的瀝青透層材料中，以高滲透乳化瀝青作透層油，經(jīng)過實驗測定，該透層油完全滿足JTGF40-2004規(guī)范中的質(zhì)量要求。下表即為技術(shù)指標：3.2瀝青路面透層施工的方法要求。（1）施工前的準備工作完成各材料的入場試驗，嚴格落實材料的達標合規(guī)；完成施工設(shè)施設(shè)備以及機械裝置的檢查保養(yǎng)與試運行，確保配件充足、性能良好，認真確認瀝青灑布車的整體情況，標定噴灑量；完成水泥穩(wěn)定碎石基層上表面的清洗，先用竹帚整體清掃，后用鼓風(fēng)機吹盡浮灰，最后以高壓水完成沖洗。（2）透層乳化瀝青的噴灑噴灑前應(yīng)指定專人測定乳化瀝青用量，調(diào)用智能型瀝青灑布車完成一次性液態(tài)瀝青的澆灑，并以人工方式補噴遺漏點，控制噴灑量，一旦出現(xiàn)過量情況則需要以碎石屑或砂灰粉吸油并做好碾壓；噴灑透層油后注意加強現(xiàn)場檢查，避免有車輛等機械設(shè)備行動所造成的油皮現(xiàn)象，而對透層油滲透深度不達標處，還需積極采取措施進行整改。（3）加強行動管制提高透層穩(wěn)定性透層施工完成后的養(yǎng)護成型期間，現(xiàn)場應(yīng)實施嚴格的行動管制，特別要求車輛與行人不得入內(nèi)破壞。行動管制需要施工人員與項目管理的經(jīng)理部門進行溝通并緊急協(xié)商出臺行動管制方案，重點限制交通，以確保施工養(yǎng)護成型時間足夠。施工方應(yīng)在現(xiàn)場增設(shè)斷道通知，并設(shè)反光標志進行標識。3.3瀝青路面透層技術(shù)應(yīng)用的質(zhì)量檢查檢驗標準。
4結(jié)束語
高速公路每日所承受的車輛荷載量十分巨大，因而需要不斷提升公路整體性能，需要增加路基路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。瀝青路面透層施工技術(shù)的設(shè)計與施工應(yīng)用，應(yīng)靈活挖掘透層結(jié)構(gòu)之功用，正確認清透層瀝青材料的技術(shù)性能，不斷由專業(yè)人員研究和探索在選材、施工應(yīng)用等方面的方法，才能創(chuàng)造更可靠的高速公路系統(tǒng)。
參考文獻
[1]王劍英.高速公路瀝青路面透層技術(shù)功能與材料應(yīng)用[J].北方經(jīng)貿(mào),2015(3):65-65.
[2]翟永強.淺談高速公路路面透層瀝青施工技術(shù)[J].黑龍江交通科技,2011,34(3):35-36.
關(guān)鍵詞：重載交通；瀝青路面；設(shè)計
中圖分類號：S611
文獻標識碼：A 文章編號：
一、重載作用對瀝青路面的影響
1重載交通參數(shù)分析
N =∑c1c2n(P)。其中,P為軸重;N為軸載作用次數(shù);n為系數(shù)。通過分析不同路面結(jié)構(gòu)下軸載換算系數(shù)與軸載的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)軸載換算系數(shù)n主要與軸載有關(guān),利用回歸分析,忽略不同路面結(jié)構(gòu)對軸載換算系數(shù)所造成的誤差,可以得到基于彎沉、彎拉以及車轍等效的軸載換算系數(shù)n的取值范圍。考慮超載,彎沉等效時n=5.0~5.8,線性分析結(jié)果n=5.0,非線性分析結(jié)果n=5.5;彎拉等效時,一般半剛性基層路面n≈8.0,考慮超載時n≈9.0;車轍等效時,n=4. 0~4. 5。此結(jié)果與國內(nèi)外其他對軸載換算關(guān)系的研究成果基本一致。
由以上分析可知,n的取值遠大于規(guī)范規(guī)定的數(shù)值,這就說明在較短的時間內(nèi)可以達到路面設(shè)計的累積標準軸次,所以路面的使用壽命大大減少。超載100%時,高速公路、一級公路的路面結(jié)構(gòu)只能使用1. 40年,二級公路的路面結(jié)構(gòu)只能使用1. 20年,三級公路的路面結(jié)構(gòu)只能使用0. 70年。所以必須采取措施,減少影響,延長重載交通下瀝青路面的使用壽命。
2重載對設(shè)計指標體系的影響
根據(jù)分析，在標準軸載作用下，應(yīng)用現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計指標體系進行瀝青路面結(jié)構(gòu)厚度計算時，路表彎沉指標起控制作用，整體性結(jié)構(gòu)層(包括面層和基層)的層底拉應(yīng)力驗算指標在厚度設(shè)計時一般不起作用。但路表彎沉指標同時存在明顯的缺陷。與其利用它來控制路面破壞，不如采用整體性結(jié)構(gòu)層層底的拉應(yīng)力和土基頂面容許壓應(yīng)變來控制更為合理。但是，路表彎沉設(shè)計準則在我國柔性路面設(shè)計中已使用多年，它具有量測方便的優(yōu)點，在一定程度上也反映了土基頂面壓應(yīng)變。大量的計算分析表明，路表彎沉和土基頂面壓應(yīng)變之間具有良好的相關(guān)關(guān)系。通過相關(guān)關(guān)系可以由路表彎沉推算到土基頂面壓應(yīng)變，把土基頂面壓應(yīng)變準則和路表彎沉結(jié)合起來，就可以同時利用上基頂面壓應(yīng)變準則較合理和路表彎沉量測方便的優(yōu)點。因此，建議仍將路表彎沉作為一個設(shè)計指標。
3重載對瀝青路面結(jié)構(gòu)的影響
重載交通瀝青路面結(jié)構(gòu)，軸載增大時，路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)那些發(fā)生了變化，在設(shè)計中我們將怎么在滿足疲勞壽命與設(shè)計指標的要求，下面我們先分析當軸載增大，主要對設(shè)計指標彎沉與基層底拉應(yīng)力的影響。
表1軸載對設(shè)計指標的影響
圖2彎沉與軸重的關(guān)系
圖3基層底拉應(yīng)力與軸重的關(guān)系
圖4瀝青層底拉應(yīng)變與軸重的關(guān)系
圖5基層頂壓應(yīng)變與軸重的關(guān)系
上面的圖表我們發(fā)現(xiàn)，當軸載為100KN增大到160KN時，路面的彎沉從30增大到45，基層底的彎拉應(yīng)力從0.11MPa增大到0.17MPa，青層底拉應(yīng)變增大到90με。，基層頂壓應(yīng)變從130增大到260με，也就是說，在重載作用下，路面結(jié)構(gòu)的整體剛度下降，基層的疲勞壽命降低，路面結(jié)構(gòu)永久變形增大。經(jīng)過上面的病害調(diào)查，重載下路面的車轍嚴重。
二、重載作用下瀝青路面的設(shè)計
1設(shè)計步驟
根據(jù)現(xiàn)行瀝青混凝土設(shè)計規(guī)范，可歸納出重載瀝青路面設(shè)計步驟為:
(l)交通資料的收集。交通資料包括:初始年日平均交通量和交通組成、軸載譜、超載方式和超載規(guī)律、歷年交通量及交通組成、方向分配系數(shù)、車道分配系數(shù)、軸載年平均增長率等，在此基礎(chǔ)上判斷是否適用于重載路面設(shè)計方法。若適用，利用本報告研究結(jié)果進行軸載換算及使用年限內(nèi)累計標準軸次的計算，最后計算設(shè)計彎沉。
(2)收集沿線地質(zhì)、土質(zhì)及筑路材料狀況，并結(jié)合原有瀝青道路路面的使用及破壞情況，選擇適合于重載道路的筑路材料并初擬路面結(jié)構(gòu)。試驗測定各結(jié)構(gòu)層材料的抗壓回彈模量、劈裂強度等設(shè)計參數(shù)。
(3)根據(jù)設(shè)計彎沉值計算路面厚度，并進行半剛性基層、底基層容許彎拉應(yīng)力、極限彎拉應(yīng)力驗算及土基頂面容許壓應(yīng)變驗算。若不滿足要求，或調(diào)整路面結(jié)構(gòu)層厚度，或變更路面結(jié)構(gòu)組合，然后重新進行計算。
2材料設(shè)計
對于瀝青路面的設(shè)計使用材料要充分考慮施工混合材料的抗剪強度。瀝青路面的混合材料通常是采用馬歇爾設(shè)計方法，馬歇爾設(shè)計方法是通過混合料的密度、流值、空隙率等做出材料的混合比，但是這種設(shè)計方法不能夠正確的分析出瀝青混合料的抗剪強度，所以對重載情況下，瀝青路面的實際受力狀態(tài)無法真實的反映出來。可以將瀝青路面的受力情況進行模型試驗，通過測量的數(shù)據(jù)，反映出瀝青路面在重載條件下的受力情況。通過三軸試驗方法，按抗剪強度進行瀝青混合料的配比設(shè)計。
3結(jié)構(gòu)設(shè)計
根據(jù)以前的室內(nèi)疲勞方程和力學(xué)設(shè)計程序，無論瀝青結(jié)構(gòu)層多厚，結(jié)構(gòu)都會必然產(chǎn)生疲勞開裂、車轍。而最新的理論發(fā)現(xiàn)當瀝青層超過一定厚度時，良好施工的路面結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生源于層底的疲勞開裂和結(jié)構(gòu)性車轍。當標準軸次超過一定次數(shù)后，瀝青層厚度無須增加。也就是說，瀝青層的厚度使層底拉應(yīng)變小于一定的值以后，瀝青路面的下部將可以無限期地使用下去。所以永久性路面的最大特點是確保路面各類損壞控制在路面表面層頂部很薄的范圍內(nèi)，如自上向下溫度疲勞開裂、車轍、表面磨耗、瀝青老化都努力限制在磨耗層內(nèi)，防止出現(xiàn)中面層以下的結(jié)構(gòu)性損壞，表面層的損壞只需通過預(yù)防性養(yǎng)護得以補救。 目前我國高速公路的結(jié)構(gòu)設(shè)計大部分采用半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)路面對于車輛重載的抗壓能力較弱，容易導(dǎo)致路面破損現(xiàn)象出現(xiàn)。為此，本文介紹推薦一種由法國規(guī)范規(guī)定的全厚式路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，按該方法設(shè)計的瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)，其厚度相比半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)略薄，同時能夠降低路面因載重疲勞產(chǎn)生開裂現(xiàn)象發(fā)生，當需要修復(fù)時，只需要更換或加鋪一層表面層即可，無需大的結(jié)構(gòu)性重修或重造。這給路面的修復(fù)工作降低了工作量和工程成本。全厚式路面結(jié)構(gòu)設(shè)計是按照路面的功能合理的布置路面的層次結(jié)構(gòu)，其特點是具有抗載重、抗疲勞、抗磨損、抗車轍、抗透水等。
4全厚式路面結(jié)構(gòu)設(shè)計
重載瀝青路面多為全厚式路面結(jié)構(gòu)設(shè)計。全厚式瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)一般由磨耗層、連接層、基層和底基層組成。磨耗層應(yīng)具有防滲透、防雨雪、抗滑耐磨的性能。連接層應(yīng)具有抗車轍蠕變能力，能夠有效的保護基層。基層和底基層為全厚式瀝青混凝土路面的主要持力層，應(yīng)具有良好的抗疲勞性能和很高的承載能力。支撐全厚式瀝青路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的另一個非常重要的因素是路面承臺的穩(wěn)定和強度。路面承臺也即國內(nèi)統(tǒng)稱的路基和墊層。路面承臺的變量參數(shù)，直接影響路面結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果，法國人根據(jù)地質(zhì)、水文、路基填料、施工工藝水平，交通量等因素，將路面承臺劃分為多個等級，列表供查。全厚式瀝青混凝土路面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞主要表現(xiàn)在兩方面：一是瀝青混凝土路面的疲勞裂縫破壞；二是路面承臺發(fā)生的結(jié)構(gòu)性車轍破壞。為保證全厚式瀝青混凝土路面不出現(xiàn)上述破壞，需要對路面結(jié)構(gòu)進行計算并滿足兩個條件：一是瀝青層層底的水平拉應(yīng)變 εt，ad 應(yīng)小于允許極限值；二是路面承臺表面的豎向壓應(yīng)變 εz，ad 應(yīng)小于允許極限值。
5厚度設(shè)計
國外的瀝青路面設(shè)計一般以瀝青混凝土面層的彎拉應(yīng)力作為設(shè)計控制指標，同時以基層底面拉應(yīng)力和路標彎沉作為驗算指標，如 Shell 設(shè)計法、AI 設(shè)計法等，這些方法比較符合國外的全厚式結(jié)構(gòu)或粒料基層結(jié)構(gòu)的特點。我國瀝青路面設(shè)計規(guī)范以路面設(shè)計彎沉為主要控制指標，對高等級路面的面層和半剛性基層驗算其層底拉應(yīng)力。但根據(jù)有關(guān)研究，在目前半剛性基層應(yīng)用十分普遍的情況下，基層的層底拉應(yīng)力可以比較好反映荷載對結(jié)構(gòu)的疲勞損耗要求，而且在進行高等級的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時，往往是路標彎沉值符合要求，而基層底面拉應(yīng)力驗算不能通過，因此基層底面拉應(yīng)力指標更具有控制意義。根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗，在重載瀝青路面設(shè)計中，一般采用增加瀝青面層厚度、改變?yōu)r青面層強度、增加半剛性基層厚度以及土基增強等方法。
4 結(jié)語
隨著交通運輸業(yè)的快速發(fā)展，道路交通呈現(xiàn)出交通量大、軸載加大、輪胎壓力增加、車速提高等現(xiàn)象，這加劇了路面的疲勞損傷，并帶來一系列的早期破壞，嚴重影響了道路正常的使用壽命。因此，為保證路面的服務(wù)水平和長期性能，在道路設(shè)計中對交通參數(shù)進行合理處理，設(shè)計出適宜重載交通的路面結(jié)構(gòu)和材料形式就顯得尤為重要。通過對本文的學(xué)習(xí)研究，可對提高重載交通條件下瀝青路面的承載能力、延長路面使用壽命具有一定的參考意義。
參考文獻：
[1]王斌等．重載下瀝青路面早期主要病害成因及維護方法[J]．魅力中國．2010（2）
[2]張勇．重載瀝青路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析與優(yōu)化方法探討[J]．北京工業(yè)大學(xué)．2009
[3]譚炳超.淺談重載瀝青路面的設(shè)計[J].沿海企業(yè)與科技.
關(guān)鍵詞：瀝青路面；設(shè)計指標；參數(shù)
1．引言
我國的瀝青路面設(shè)計規(guī)范對設(shè)計指標和相應(yīng)的參數(shù)都有具體的規(guī)定，并且隨時間的推移，設(shè)計指標和參數(shù)進行著不斷的優(yōu)化選擇，如果新的設(shè)計指標和參數(shù)更為有效，對于瀝青路面的設(shè)計和后期病害的預(yù)防起著舉足輕重的作用。
2．對我國設(shè)計規(guī)范的回顧
2.1 1958 年版規(guī)范
1958 版規(guī)范以極限相對彎沉作為設(shè)計指標，設(shè)計方法采用單圓荷載均質(zhì)體彈性理論。極限相對彎沉λk= lk / D，D 為荷載作用面積當量圓直徑，lk 為路面處于極限狀況時，在荷載作用中心處的路表極限彎沉值。
2.2 1966 年版規(guī)范
1966 年版規(guī)范主要是修正了1958 年版規(guī)范的彎沉計算公式，提出了中國氣候分區(qū)及路基和路面材料計算參數(shù)值表，但設(shè)計標準與設(shè)計指標沒有變動。
2.3 1978 年版規(guī)范
1978 年版規(guī)范以容許彎沉作為設(shè)計指標。容許彎沉是路面達到破壞狀況時雙輪輪隙中點的路標回彈彎沉值。對彎沉在全面調(diào)查時，按路表外觀特征將瀝青路面劃分為5 個等級，視第四個等級的瀝青路面已達到損壞狀況，以第四等級路面彎沉低限作為路面處于破壞臨界狀態(tài)的劃界標準，此時的彎沉值即容許彎沉值。
容許彎沉值的經(jīng)驗公式：
l R=(mm)
Nf ――路面達到臨界破壞狀態(tài)時的標準軸載累計作用次數(shù)；
A1――路面類型相關(guān)的系數(shù)。
2.4 1986 年版規(guī)范
1986 年版規(guī)范以路表容許彎沉值作為主要設(shè)計指標，對容許彎沉公式中的系數(shù)做了修改，并增加了公路等級系數(shù)，另外增加了瀝青混凝土面層或整體性材料基層的彎拉應(yīng)力驗算指標。
(mm)
A2――公路等級系數(shù)。
2.5 1997 年版規(guī)范
1997 年版規(guī)范采用雙圓垂直均布荷載作用下的多層彈性連續(xù)體系理論，以設(shè)計彎沉值為路面整體剛度的設(shè)計指標，計算路面結(jié)構(gòu)厚度。對高速公路、一級公路、二級公路的瀝青混凝土面層和半剛性基層、底基層應(yīng)進行層底拉應(yīng)力的驗算。同86 規(guī)范比較，設(shè)計指標成設(shè)計彎沉，并且增加了基層類型系數(shù)。
(mm)
A3――基層類型系數(shù)。
《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范(JTJ014-97)》取消了1987年設(shè)計規(guī)范中的諾謨圖，瀝青路面的設(shè)計采用專用計算機程序完成，這樣避免了繁雜的查圖設(shè)計工作。
2.6 2006 年版規(guī)范
2006年10月，交通部了公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范的新版本。此版規(guī)范沿用了前一版（1997版）規(guī)范的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。
(1)即：計算彎沉值不大于設(shè)計彎沉值
(2)即：計算點的層底拉應(yīng)力不大于材料的容許拉應(yīng)力
在進行結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析時，材料參數(shù)的取用采用下述方法：（1）路基回彈模量采用承載板法測定，并以不利季節(jié)的數(shù)值作為設(shè)計值；（2）半剛性材料的回彈模量采用120天或180天齡期的壓縮模量測定結(jié)果，其抗拉強度采用相同齡期的劈裂強度試驗結(jié)果；（3）瀝青混合量的模量采用20°C（計算路表彎沉）或15°C（計算層底拉應(yīng)力）時的壓縮模量測定結(jié)果，其抗拉強度采用15°C時的劈裂試驗結(jié)果，但未考慮不同地區(qū)溫度差異的影響。
3．對我國現(xiàn)有規(guī)范的設(shè)計指標和參數(shù)的分析
分析現(xiàn)行的設(shè)計指標和參數(shù)，可發(fā)現(xiàn)存在以下問題：（1）路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計都是路表容許彎沉值指標起控制作用，但該指標無法具體反映路面的使用性能和損壞類型。（2）路表彎沉值是一項整體性、綜合性和表觀性的指標，其無法控制面層底面或基層底面的應(yīng)力狀況和大小，也不能如實反映路面可能出現(xiàn)的損壞類型。（3）對于柔性基層瀝青路面，現(xiàn)行規(guī)范的設(shè)計指標和相關(guān)參數(shù)值有待補充和修正。（4）各項材料性質(zhì)測試指標和方法未能如實反映材料的力學(xué)特性，故難以正確建立力學(xué)響應(yīng)量與路面結(jié)構(gòu)使用性能之間的關(guān)系模型。（5）新規(guī)范提出采用面層底面拉應(yīng)力和半剛性基層底面拉應(yīng)力作為設(shè)計指標指導(dǎo)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計，但已有研究指出：僅半剛性基層底面拉應(yīng)力是一個有效指標。
4．半剛性基層瀝青路面設(shè)計理論改進
瀝青路面設(shè)計方法必須采用多指標控制，才能避免或者控制車轍與裂縫等主要病害。下面就疲勞開裂與車轍形成兩個方面分別討論如何進行瀝青路面設(shè)計。
4.1 半剛性基層瀝青路面疲勞壽命問題
我國的半剛性基層瀝青路面裂縫以反射裂縫為主，反射裂縫的本質(zhì)就是瀝青面層在不利力學(xué)狀態(tài)下的疲勞斷裂。進行瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計計算時應(yīng)該采用基層發(fā)生開裂后的等效模量，或者按照斷裂的基層建立模型計算面層底面的拉應(yīng)力、拉應(yīng)變。同時建立其適用于我國各個地區(qū)的瀝青混合料材料的疲勞方程，結(jié)合新的計算方法進行路面結(jié)構(gòu)的抗疲勞開裂設(shè)計。
4.2 半剛性基層瀝青路面車轍問題
隨著我們?yōu)r青路面的設(shè)計厚度得到增加，車轍病害逐漸顯現(xiàn)出來。已有研究得知：半剛性基層瀝青路面的車轍變形主要來自上中面層的流變變形及隆起變形，接近基層的部分變形很小。可以推斷控制半剛性基層瀝青路面的車轍變形需要在路面面層中選取一個合理的力學(xué)指標。建立半剛性基層瀝青路面計算模型，考慮高溫下面層模量為400MPa，半剛性基層及其以下結(jié)構(gòu)層強度與溫度無關(guān)。按照壓應(yīng)變和剪應(yīng)變指標，在相同材料下對路面厚度有著不同的要求。路面厚度增加面層內(nèi)部的壓應(yīng)變是變小的，而面層厚度增加導(dǎo)致面層內(nèi)部剪應(yīng)變增大。鑒于目前路面結(jié)構(gòu)設(shè)計存在眾多不同意見，不對路面面層厚度發(fā)表相關(guān)看法。至于控制面層永久變形的合理指標，希望公路領(lǐng)域?qū)＜以缛沾_定一個合理的指標。
5.瀝青路面設(shè)計理應(yīng)考慮的指標和參數(shù)
5.1 瀝青路面新指標和參數(shù)體系構(gòu)建原則
為了改善現(xiàn)行瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的指標和參數(shù)，2005年初交通部立項開展研究，計劃提出新的設(shè)計指標和響應(yīng)的設(shè)計參數(shù)。主要依據(jù)下述原則考慮：（1）仍遵循力學(xué)――經(jīng)驗法的基本思路；(2)針對層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)和損壞類型多樣化的特點，采用多設(shè)計指標體系，各指標分別控制對應(yīng)的損壞類型；(3)設(shè)計基準期內(nèi)路面的累計損傷仍采用當量損壞法分析；(4)對設(shè)計參數(shù)的采集要求分為3個層次，分別規(guī)定不同精細或準確程度的方法；(5)材料性質(zhì)參數(shù)應(yīng)能反映行車荷載和環(huán)境因素對其性狀的影響，并采用科學(xué)的試驗方法測定；(6)各種損壞模型的建立以室內(nèi)試驗為基礎(chǔ)，室外驗證和修正以路面加速加載試驗(ALF)為主；(7)在現(xiàn)有國內(nèi)外前沿水平的基礎(chǔ)上建立設(shè)計指標和參數(shù)的基本框架體系。
5.2 現(xiàn)行的瀝青路面設(shè)計指標和參數(shù)
現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計指南所構(gòu)建的設(shè)計指標體系：瀝青層的疲勞壽命、無機結(jié)合料穩(wěn)定層的疲勞壽命、路基頂面的容許壓應(yīng)變、瀝青混合料的蠕變率以及瀝青的蠕變勁度和斷裂應(yīng)變，前三項主要與路面結(jié)構(gòu)有關(guān)，而后兩項則主要與材料組成有關(guān)，他們分別針對和控制五種主要路面損壞類型。
現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計指南所構(gòu)建的設(shè)計參數(shù)：路基和粒料層回彈模量、路基回彈模量濕度調(diào)整系數(shù)和綜合調(diào)整系數(shù)、瀝青混合料動態(tài)壓縮模量、無機結(jié)合料彈性模量，并相應(yīng)地制定了各個參數(shù)的標準試驗規(guī)程。這些設(shè)計參數(shù)能反映材料的力學(xué)性質(zhì)，并能與設(shè)計指標的預(yù)估模型建立合理的相關(guān)關(guān)系。
6．結(jié)論
目前我國瀝青路面設(shè)計規(guī)范、設(shè)計理論已經(jīng)比較成熟，但是設(shè)計指標還存在不足。為此，對于瀝青路面有效的設(shè)計指標和參數(shù)的確定還需要做更多的研究和探討、進行更為精確的論證，得出更為有效的模型和理論支撐。
參考文獻：
[1] 公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范（JTG D50--2006）.人民交通出版社，2006.
[2] 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTG F40--2004）.人民交通出版社，2004.
[3] 瀝青路面設(shè)計指標和參數(shù)研究.中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司.2007-12.
論文關(guān)鍵詞：高等級公路；瀝青路面；層間
1 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計理論
1.1 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標
路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本目標就是在道路的使用壽命期限內(nèi)不發(fā)生損壞，這個目標看似簡單，實則很難做到，這就需要在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時要充分考慮多個方面的因素，比如環(huán)境因素、材料因素、荷載因素、結(jié)構(gòu)因素以及經(jīng)濟因素等等，通過這些因素的綜合分析和評判，最終才可能選擇一個符合實際、性價比較高的設(shè)計方案。具體而言，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計有抗滑性、平整性和耐用性三個衡量標準，抗滑性從傳統(tǒng)意義上而言并不屬于路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容，但是隨著高等級公路的日益增多，汽車行使速度的不斷提高，抗滑性越來越受到重視，抗滑性可以通過表層材料的選擇和設(shè)計來實現(xiàn)；平整性可以減少因為荷載沖擊而給道路帶來的破壞性，同時可以提高行使的舒適性，由于平整性可以降低對道路的破壞，所以也間接地提高了道路的使用壽命；耐用性是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中的核心性能，所有的設(shè)計方法都是以此為中心展開設(shè)計的，耐用性要求路面有足夠的強度已達到抗變形的目的，耐用性代表了道路的設(shè)計使用壽命。
1.2 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法
路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法根據(jù)設(shè)計機理不同分為三類：基于經(jīng)驗的設(shè)計方法、基于力學(xué)的設(shè)計方法和基于性能的設(shè)計方法：（1）經(jīng)驗設(shè)計法：包括CBR設(shè)計法與AASHTO設(shè)計法，CBR的設(shè)計思想認為路面應(yīng)提供足夠的質(zhì)量和厚度從而防止路面層內(nèi)產(chǎn)生壓力變形，CBR的設(shè)計簡單明確，適用于低等級公路的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計；AASHTO方法引入了PSI概念，PSI是指路面現(xiàn)時服務(wù)能力指數(shù)，反映了道路使用者對路面質(zhì)量的評價，評價值在0到5之間；（2）力學(xué)設(shè)計法：主要包括SHELL設(shè)計法和AI設(shè)計法，SHELL設(shè)計法把路面看做路基、基層與瀝青層三層結(jié)構(gòu)，以厚度、彈性模量和泊松分別表示各層的特征；AI法把路面看成多層彈性體系，各層材料采用彈性模量和泊松比來表征；（3）性能設(shè)計法：包括SUPERPAVE設(shè)計法和OPAC設(shè)計法，SUPERPAVE設(shè)計法根據(jù)道路的使用性能進行路面和材料的設(shè)計，從而達到抗低溫、抗疲勞、抗車轍的目的；OPAC法主要考慮了環(huán)境因素和交通荷載因素對路面性能的影響。
2 瀝青路面層間狀態(tài)的影響因素
2.1 結(jié)構(gòu)及材料類型影響
當混合料施工不當時容易發(fā)生離析現(xiàn)象，特別是混合料最大粒徑較粗、瀝青層總厚度較薄并三層鋪筑時更容易發(fā)生這種情況，離析后由于形成了較大的空隙率，從而無法防止路表水下滲情況的發(fā)生，而且由于其他原因產(chǎn)生的裂縫無法避免（特別是半剛性基層收縮殘生的瀝青路面反射縫），所以加大了雨水滲入路面的可能性。冰凍地區(qū)的路面，冬季毛細管聚冰導(dǎo)致了在春融期水分過于飽和，加上半剛性基層的透油層效果較差，水分將向上移動積存在基層表面，由于半剛性基層不透水，會導(dǎo)致水分無法從基層排走，如果瀝青路面較薄，作用到瀝青層底部的荷載壓力較大，基層表面機會越容易破壞成灰漿，會影響瀝青層的疲勞壽命。
2.2 施工管理的影響
施工管理對間層的影響也不應(yīng)忽視，有些施工單位施工質(zhì)量控制不嚴格，在進行基層表面清掃時清掃得不干凈、不徹底，導(dǎo)致了間層的粘結(jié)不好，造成了層間容易產(chǎn)生相對滑動，另外由于在施工期間施工車輛通行的隨意性以及不禁止外來車輛的通行，也會對間層造成嚴重的破壞。有些施工單位為了降低工程造價，在進行面層攤鋪前不對基層進行灑粘層油的工藝處理，或者在灑粘油層的施工中計量不夠、油膜不均勻等都會造成層間的粘結(jié)出現(xiàn)問題。要解決上述問題，首先要確保加強對基層表面嚴格的清掃工作，對基層表面粗糙度不合格的局部路段要進行相應(yīng)的處理，達到技術(shù)要求之后，才可以進行粘結(jié)層的施工，另外在施工過程中嚴格進行車輛管理，禁止車輛通行。
2.3 溫度和水的影響
瀝青對溫度的敏感度很高，所以溫度對層間材料的影響很大，在夏季高溫時期，瀝青路面的溫度可以高達60攝氏度，在60度高溫下進行剪切試驗可以發(fā)現(xiàn)層間材料此時的抗剪強度已經(jīng)很小了，所以在夏季高溫情況下，層間材料在重力的作用下就容易發(fā)生損壞，因此在路面層間結(jié)構(gòu)的設(shè)計中要注意溫度對層間材料的影響。另外，水的影響也不能夠被忽視，半剛性基層具有不透水的特點，水分在基層上方無法擴散而只能滯留聚積，而瀝青表面層下面往往設(shè)置的是空隙率較大的瀝青混合料，其空隙間充滿了水分，在車輛行駛荷載的反復(fù)重壓之下，水動壓力會讓基層沖刷破壞而軟化，瀝青層與基層之間會從連續(xù)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成半滑動或滑動狀態(tài)。
3 瀝青路面層間處理技術(shù)探討
3.1 粘結(jié)層材料功能分析
基層與面層之間的粘結(jié)層材料受力情況比較復(fù)雜，主要包括壓應(yīng)力、拉應(yīng)力和剪應(yīng)力三類受力，另外，由于道路處于自然環(huán)境中，不可避免的受到日照、溫度、水等因素的影響，所以粘結(jié)層材料應(yīng)該具有以下兩個重要功能：（1）抗拔能力，由于汽車輪胎在行駛過程中與路面的摩擦?xí)绊憣娱g的粘結(jié)效果，另外啟程行駛中的后輪產(chǎn)生的真空泵吸作用也會造成層間粘結(jié)的減弱，所以在粘結(jié)層材料選擇時要注意材料的抗拔能力，否則很容易產(chǎn)生層間分離現(xiàn)象；（2）抗剪能力，如果抗剪能力不足，基層和面層之間往往會出現(xiàn)推移、擁包、兩層皮等病害，輕者會影響路面的使用性能，嚴重的話會威脅到路面使用者的行車安全，所以粘結(jié)層材料還要具有較高的抗剪能力。
3.2 透層油的作用機理
透油層主要起到過渡偶合作用，當透油層撒布到基層之后，會在基層上形成一定深度的滲透，這種滲透填充了半剛性基層的表面空隙，形成了一個特殊的結(jié)構(gòu)層，即偶合層，偶合層本身屬于基層的一部分，降低了基層材料的模量，從而解決了有機結(jié)合料到無機結(jié)合料之間的粘結(jié)問題。透油層的作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先提高了路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的連續(xù)性，從多層組合體系轉(zhuǎn)變成連續(xù)組合體系；其次，透油層的作用相當于增加了柔性材料結(jié)構(gòu)層的厚度，從而提高了路面結(jié)構(gòu)的抗變形能力；第三，透油層滲入基層后閉合了基層混合料的開口孔隙，增強了基層抵御水破壞的能力；最后，透油層可以避免基層內(nèi)部水分的蒸發(fā)，省去了灑水養(yǎng)護的成本。
3.3 下封層材料的要求
關(guān)鍵詞：排水瀝青路面；研究；應(yīng)用；規(guī)范
中圖分類號：U416.217文獻標識碼：A 文章編號：
引言：
國外對透水性瀝青混合料己研究多年，我國對此研究尚處于起步階段，雖然近年來對此已有許多相關(guān)的論文，但除個別工程外，我國目前尚未正式使用透水性瀝青混合料，主要就是因為透水性瀝青混合料的材料選擇、級配及施工工藝尚無完整的規(guī)范或指標。但從我國公路發(fā)展現(xiàn)狀和透水性瀝青混合料的材料特點及氣候、環(huán)境等方面考慮，在我國開展透水性瀝青混合料的研究己迫在眉睫。
1.排水瀝青路面的定義
排水瀝青( drainage asphalt )路面，又稱透水瀝青( porous asphalt )路面，針對表面層來說又稱多孔隙瀝青磨耗層( PAWC, porous asphalt wearing course )，開級配磨耗層( OGFC，open-graded friction course )等，指壓實后空隙率在20%左右，能夠在混合料內(nèi)部形成排水通道的新型瀝青混凝土面層，其實質(zhì)為單一粒徑碎石按照嵌擠機理形成骨架－空隙結(jié)構(gòu)的開級配瀝青混合料。
2.排水瀝青路面的特性
透水性瀝青混凝土具有傳統(tǒng)瀝青鋪面所沒有的優(yōu)點
1）透水性瀝青可以防濕滑：
透水性瀝青因可迅速排泄雨水并預(yù)防濕滑，故其可確保行車安全。可有效降低濕路面之噴濺及路面反光之暈眩。
2）透水性瀝青可降低噪音：
由于輪胎及車首間之氣體被下壓至表面孔隙，故滾動阻力及噪音皆有效降低，同時節(jié)省耗油量及輪胎的磨損。雨天時，透水性瀝青道路表面干爽，能提供比傳統(tǒng)濕滑路面較高且均勻之路面磨擦力，高速行駛時亦然，因而雨天行車無路面打滑之虞。
3）透水性瀝青可延長使年限：
有穩(wěn)定而堅固的瀝青鋪面，其極佳之之瀝青黏著力，可提供高抗張及抗壓強度，此可降低路面變形的風(fēng)險。
4）透水性瀝青容易鋪筑：
拌合溫度與傳統(tǒng)之非透水性瀝青混凝土之拌合溫度一樣，約在150~170℃；至于另一款所謂的HABD透水瀝青，其拌合溫度為110℃，因粒料極易硬化之故，使鋪筑十分困難，容易產(chǎn)生不均勻之鋪面。透水瀝青反之，用人工鋪筑極為容易，而且路面均勻而平滑。
5）透水性瀝青可降低成本：
透水性瀝青較傳統(tǒng)非透水瀝青混凝土更堅實。于相同厚度的條件下，傳統(tǒng)非透水性瀝青每平方公尺需要80公斤的瀝青混凝土，而透水性瀝青每平方公尺則須要65~70公斤即可。
3. 排水瀝青路面國內(nèi)外應(yīng)用概況
排水性瀝青混合料起源于歐洲，1960年德國首次使用此種路面。80年代在法國、英國、意大利等國家得以較大面積推廣。歐洲通常使用的厚度為40～50mm，主要是為了減少噪音，減輕雨天的濺水，提高抗滑能力。在美國，該種面層稱為OGFC，它本來是60年代幾個洲用作混合料封層發(fā)展起來的，后來又吸收了歐洲的經(jīng)驗，大部分用作薄層表面層以獲得良好抗滑性能，鋪筑厚度在13～19mm。 日本從80年代后期開始這方面的試驗研究。雖然起步較晚，但發(fā)展較快，目前已形成較為完善的排水性瀝青混合料設(shè)計方法，應(yīng)該說，日本是研究和應(yīng)用排水瀝青路面最成功的國家之一。
我國對這類路面的研究起自20世紀90年代初期。國內(nèi)部分高校和研究所先后在收集國外資料的基礎(chǔ)上做了一些嘗試性工作，工程應(yīng)用很少，我國上海、河北、黑龍江、廣東等地修了一些小規(guī)模的試驗路，但由于使用普通瀝青，性能很差未獲得成功。
由于我國尚沒有對排水瀝青路面設(shè)計、施工和質(zhì)量評價建立規(guī)范和標準，加之排水瀝青路面的諸多問題在國際上也尚處于認識發(fā)展階段，這使得這種在國外被稱作具有“頂級路面性能”的新型路面結(jié)構(gòu)在國內(nèi)遲遲不能推廣。 2001年～2004年，交通部公路科學(xué)研究院與東南大學(xué)等單位合作完成了交通部西部項目《山區(qū)公路瀝青面層排水技術(shù)研究》課題。該課題初步解決了我國應(yīng)用排水瀝青路面的主要技術(shù)問題，包括材料性能與設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工技術(shù)、路面安全特性等，在重慶渝鄰高速修筑了長3km的實體工程，試驗了不同空隙率、不同改性瀝青的多種排水性瀝青路面。該課題成果經(jīng)交通部科教司鑒定，總體上達到國際先進水平，為排水瀝青路面在我國的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 2005~2006年，交通部公路科學(xué)研究所承擔(dān)了江蘇省交通科學(xué)研究計劃項目《排水性瀝青路面應(yīng)用技術(shù)研究》。根據(jù)本項目研究成果，在鹽通高速成功地鋪筑了16.8km的排水性瀝青路面，這條試驗路也是目前我國南方高溫多雨地區(qū)第一條大規(guī)模的排水性瀝青路面實體工程，取得了豐富的研究成果。2008年，江蘇省又在寧杭高速公路二期修筑了全長20.9km的排水瀝青路面，目前使用效果良好。 近年來，我國高速公路建設(shè)發(fā)展迅速，里程逐年增長，路網(wǎng)日趨完善。如何提高路面的使用品質(zhì)，如何向社會提供更安全、更舒適、更快捷的公路交通，已成為我國交通部門追求的新目標。可以預(yù)測，排水瀝青路面將適應(yīng)這一趨勢，在我國得到更廣泛的應(yīng)用。
4.工程應(yīng)用中的相關(guān)注意事項
我國尚沒有對排水瀝青路面設(shè)計、施工和質(zhì)量評價建立規(guī)范和標準，故我們需在工程應(yīng)用中摸索前進。由于其獨特性，排水瀝青路面在工程應(yīng)用中除了符合現(xiàn)有相關(guān)規(guī)范，還應(yīng)注意以下幾點：
1）混合料技術(shù)要求
有別于其他瀝青混合料，排水性瀝青混合料壓實成形后空隙率在20%左右，±20℃瀝青混合料的飛散損失率應(yīng)不大于10%，滲水系數(shù)應(yīng)不小于900mL/15s。
2）排水性瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計
排水性瀝青路面由排水面層、基層、墊層等多層結(jié)構(gòu)組成。排水面層厚度一般宜為40～50mm，空隙率在20%左右。
排水性瀝青路面結(jié)構(gòu)形式
3）排水性瀝青路面排水設(shè)計
為充分發(fā)揮排水功能，不透水層表面應(yīng)確保橫坡和平整度，應(yīng)設(shè)置通道等能迅速將水排出的設(shè)施。
邊溝排水處理示意圖
5.結(jié)束語
不管從國際路面使用趨勢，還是國內(nèi)實際情況出發(fā)，瀝青排水路面的推廣及應(yīng)用已經(jīng)迫在眉睫。當瀝青排水路面技術(shù)在國內(nèi)成熟推廣應(yīng)用，路面的使用品質(zhì)將極大的提高，公路交通也將變得更安全、舒適、快捷。
參考文獻：
論文關(guān)鍵詞：瀝青路面 早期損壞 合理結(jié)構(gòu) 反射開裂 水損壞
論文摘要：目前，隨著我國公路建設(shè)不斷發(fā)展，瀝青路面結(jié)構(gòu)作為主要的路面結(jié)構(gòu)而被廣泛應(yīng)用。但是在我國目前公路建設(shè)和養(yǎng)護過程中，瀝青路面結(jié)構(gòu)的損壞問題非常突出，成為目前困擾我國交通建設(shè)發(fā)展的難點和熱點問題。文章就我國瀝青路面主要結(jié)構(gòu)形式和使用性能評價進行了相關(guān)分析。
在我國公路建設(shè)不斷發(fā)展的過程中，瀝青路面結(jié)構(gòu)作為一種主要的路面結(jié)構(gòu)形式被廣泛應(yīng)用。目前我國通車的公路路面中，約80%以上的路面結(jié)構(gòu)采用了瀝青路面，瀝青路面結(jié)構(gòu)已成為我國公路建設(shè)發(fā)展過程中所采用的主要路面結(jié)構(gòu)形式。在公路建設(shè)取得巨大成就的同時，也暴露出了一些問題，特別是在已建成的高速公路中，瀝青路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了較多的早期損壞，明顯表現(xiàn)出瀝青路面結(jié)構(gòu)長期使用性能的不足。本文開展了我國瀝青路面主要結(jié)構(gòu)形式和使用性能評價的研究。
一、瀝青路面功能作用和要求
瀝青路面的功能和作用不言而喻是以滿通車輛安全、舒適通行為目的的，由于公路是暴露在自然環(huán)境條件下的土工工程構(gòu)造物，因此，瀝青路面還需滿足并適應(yīng)自然環(huán)境條件。我國現(xiàn)行的公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范對瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的做出了明確要求，即“路面在設(shè)計年限內(nèi)，滿足各級公路相應(yīng)的承載能力、耐久性、舒適性、安全性的要求”。根據(jù)路面的功能和作用，對瀝青路面結(jié)構(gòu)的基本要求包括以下幾個方面：（1）強度，公路路面的強度是指路面結(jié)構(gòu)層對于行車和自然因素等作用的抵抗能力即承載能力；（2）穩(wěn)定性，公路路面的強度經(jīng)常受到自然氣候和水文因素的影響而發(fā)生變化，為了保證路面滿通車輛行駛的需要，要求路面結(jié)構(gòu)在任何氣候和水文條件下都必須保持穩(wěn)定的強度；（3）平整度，路面越平整，交通車輛行駛時的振動、沖擊越小，行車的滾動阻力也越小，這樣就能保證交通車輛以較高的車速行駛，并使車輛的損壞減少，燃油和輪胎磨耗降低，行車更舒適；（4）粗糙度，路面粗糙度的大小關(guān)系到行車安全，因此瀝青路面必須滿足一定的抗滑要求。
二、瀝青路面結(jié)構(gòu)的分類
從大的分類來說，公路路面可以按照使用的材料、施工方法、工程造價的多少或使用的品質(zhì)及承受的交通荷載的方式進行分類。公路路面通用的分類如下，按照使用的材料、施工方法分類，公路路面可以劃分為以下幾種類型土質(zhì)路面、穩(wěn)定處理路面、瀝青路面、水泥混凝土路面、砌塊路面。按照工程造價的多少分類，可以分為低級路面、中級路面和高級路面。按照承受的交通荷載的方式分類，可以分為柔性路面和剛性路面，我國還增加了半剛性路面。此種方式還可以認為是根據(jù)路面的力學(xué)特性進行劃分的。
我國按照路面使用性質(zhì)和技術(shù)因素，公路路面劃分為高級路面、簡易式高級路面、過渡式路面和低級路面四類。按照路面在交通荷載作用下的工作特點劃分為三類，即柔性路面，包括鋪筑于非剛性底層上之各級瀝青路面及用有機結(jié)合料或不同結(jié)合料之各種土壤路面與粒料路面。剛性路面，包括水泥混凝土路面及用水泥混凝土為底層上鋪瀝青作為磨耗層之路面。半剛性路面，水泥混凝土基層上之各種塊料鋪砌的路面。按照路面在荷載作用下的工作特點，公路路面類型劃分調(diào)整為兩類，即柔性路面包括有機結(jié)合料處治石料路面，碎石和礫石路面，塊料鋪砌路面，結(jié)合料處治土和粒料改善土路面等。由于我國瀝青路面結(jié)構(gòu)形式日趨單一，現(xiàn)行規(guī)范對路面結(jié)構(gòu)類型的分類明顯不全面，比如國外應(yīng)用較多的半剛性材料做底基層，瀝青穩(wěn)定粒料和粒料材料做基層的結(jié)構(gòu)形式在現(xiàn)行規(guī)范中沒有定義，而國外一般稱這種結(jié)構(gòu)類型為混合式結(jié)構(gòu)或倒裝式結(jié)構(gòu)。
三、瀝青路面早期損壞原因與機理分析
近年來，我國瀝青路面早期損壞現(xiàn)象引起了廣泛的關(guān)注，有關(guān)的科研院所、院校、以及交通部門對造成瀝青路面結(jié)構(gòu)早期損壞的現(xiàn)象、原因進行了分析和研究。本文在分析和總結(jié)這些資料的基礎(chǔ)上，通過對幾條高速公路實際使用性能的調(diào)查，對半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)早期損壞類型和原因進行了分析總結(jié)。
（一）關(guān)于半剛性基層瀝青路面的開裂
半剛性基層路面的開裂是一種必然的結(jié)果，因為這是由半剛性基層材料本身的性質(zhì)決定的。盡管我們可以通過一定的技術(shù)途徑改進或改善半剛性基層材料的開裂的特點，但壁面半剛性基層材料的開裂特點。照以上分析，當水泥穩(wěn)定材料用做路面基層時，交通荷載的作用會加劇水泥穩(wěn)定材料的開裂，因此在一定條件下，基層開裂的結(jié)果必然反映到面層上來，材料的性質(zhì)從根本上已經(jīng)確定開裂的發(fā)生。所以說水泥穩(wěn)定類材料的開裂是必然的。在這個階段中，如果水進入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)，一方面由于水和水泥穩(wěn)定材料中的細顆粒在開裂破碎后能形成膠液，對開裂有一定重愈合作用，如果這種潮濕狀況在短時間內(nèi)得以改變，水泥穩(wěn)定材料的強度會重新形成，但在重交通荷載作用下，由于壓力水的滲透，水泥穩(wěn)定材料的開裂也可能被加速。
（二）關(guān)于半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的反射開裂
通過對國內(nèi)半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)早期損壞現(xiàn)象調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)很多高速公路由于半剛性基層材料的開裂引起的反射裂縫問題非常突出，分析造成半剛性基層開裂的原因就是使用的水泥劑量太高，在很多高速公路上，行車道上的反射裂縫很明顯，而超車道上的反射裂縫幾乎沒有，證明了以上對材料開裂的分析是正確，正是在交通荷載作用下，半剛性基層的開裂會加劇，有效使用壽命會縮短，半剛性基層材料開裂引起的反射裂縫不可避免。要避免這種早期損壞的發(fā)生，半剛性基層的強度必須控制在一定范圍內(nèi)。
（三）關(guān)于半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的破壞機理
按照前面我國瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的破壞應(yīng)該從半剛性底基層開始，實際瀝青路面結(jié)構(gòu)的早期損壞形式和試驗結(jié)果表明這種設(shè)計理念并不全面，因為目前大多數(shù)的半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的破壞是始于瀝青面層的。這種破壞形式目前在國內(nèi)的一些高速公路上也已經(jīng)表現(xiàn)出來，其特征還可以通過路面表面的彎沉指標反映出來，即當這種破壞發(fā)生時，路面結(jié)構(gòu)表面的彎沉仍然較小。對于較薄瀝青面層的半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)，在路面交通荷載作用下，隨著瀝青路面結(jié)構(gòu)層間黏結(jié)狀態(tài)的改變，瀝青層與半剛性基層的層間結(jié)合狀況由逐漸由連續(xù)變?yōu)榛瑒樱瑸r青面層的疲勞剪切開裂發(fā)生;隨著荷載的繼續(xù)作用，半剛性基層的裂縫得到快速擴展，并逐漸向上反射，造成瀝青層的破壞進一步加劇，這個階段可以認為是半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)疲勞破壞的第一階段；隨著交通荷載的繼續(xù)作用，瀝青層和半剛性基層的開裂進一步加速，路面結(jié)構(gòu)強度急劇衰減，直到瀝青層和半剛性基層發(fā)生完全損壞，成為第二階段。
（四）半剛性基層瀝青路面的水損壞
目前半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的水損壞主要有兩種表現(xiàn)形式，即瀝青混合料的水損壞和結(jié)構(gòu)性水損壞。半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的水損壞有兩種表現(xiàn)形式，一種是由于半剛性基層沒有形成足夠強度或強度不足，當路表水進入使半剛性基層后，由于半剛性基層的軟化而造成強度失穩(wěn)，從而在路面結(jié)構(gòu)表面形成坑槽;另一種形式是半剛性基層強度過高，開裂在所難免，當路表水進入路面結(jié)構(gòu)后，不僅會軟化半剛性基層表面，而且水會沿裂縫深入整個半剛性基層內(nèi)部，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)發(fā)生根本性的損壞，在交通荷載作用下，這種破壞進一步加劇。因此，要控制和解決半剛性基層的早期水損壞問題，一要注意選擇合適的瀝青混合料類型，另一方面要控制半剛性基層材料的強度在合理的范圍內(nèi)，不能低，也不宜太高。
（五）關(guān)于半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的車轍
瀝青路面車轍的形成主要受溫度、軸載、材料類型以及路面結(jié)構(gòu)形式的影響，其中溫度對車轍的形成影響最大。對于半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)，當溫度較高時，由于瀝青層軟化，瀝青混合料非常容易發(fā)生塑性形變。路面結(jié)構(gòu)面層材料強度應(yīng)高于基層材料。基層材料的強度要大于底基層材料，路面結(jié)構(gòu)層的強度從上到下應(yīng)有一個合適的比值。
四、結(jié)語
通過對國內(nèi)外瀝青路面結(jié)構(gòu)形式及使用性能的對比研究，結(jié)合我國瀝青路面特點，詳細分析了我國瀝青路面主要結(jié)構(gòu)形式，并分析了路面結(jié)構(gòu)早期損壞特點以及原因，為我國公路建設(shè)合理規(guī)劃設(shè)計提供設(shè)計基礎(chǔ)。
參考文獻
[關(guān)鍵詞] 瀝青路面；早期破損；防治措施
[Abstract] Illustrates the types of damage of asphalt pavement and analyzes the seasons of damage of asphalt pavement from both internal and external factors. At the same time, this paper puts forward the prevention from three aspects of material selection, design and construction, and analyzes the disposal method of the damage of asphalt pavement.
[Key words] asphalt pavement；early damage；prevention
中圖分類號：U416文獻標識碼： A 文章編號：
1 前言
據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，截止2012年底我國高速公路通車里程達9.56萬公里，這其中瀝青路面所占的比重非常大，瀝青路面結(jié)構(gòu)的早期破壞問題也日益突出。調(diào)查表明，許多公路通車一至兩年以后，甚至不到一年，其瀝青面層就產(chǎn)生了大量麻面、松散、掉粒、唧漿、坑洞、網(wǎng)裂等破壞現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)內(nèi)部剝蝕程度相當嚴重。
2 瀝青路面早期破損類型及產(chǎn)生原因
2.1裂縫類
裂縫主要表現(xiàn)為龜裂、網(wǎng)裂和各種形式的縱橫裂縫。路面裂縫使雨水很容易滲入瀝青混凝土路面的面層、基層甚至土基內(nèi)部，形成對路面的浸泡，降低了路基、基層的結(jié)構(gòu)強度和面層的耐久性。
根據(jù)裂縫產(chǎn)生的原因，又可分為荷載型裂縫和非荷載型裂縫兩大類。荷載型裂縫主要是瀝青路面在行車荷載作用下而產(chǎn)生的裂縫。非荷載型裂縫主要是溫度收縮裂縫和溫度疲勞，溫度收縮裂縫一般起始于溫度變化率最大的表面并很快向下延伸, 且隨著時間的增長、瀝青的老化, 瀝青面層的抗裂縫能力逐年降低, 溫度收縮裂縫也隨之增加；溫度疲勞裂縫由于環(huán)境氣溫反復(fù)升降，在瀝青面層中產(chǎn)生的溫度應(yīng)力日復(fù)一日地反復(fù)作用在瀝青面層中，瀝青面層產(chǎn)生疲勞開裂。
2.2 變形類
瀝青路面變形類破損主要包括車轍、波浪、擁抱。車轍主要出現(xiàn)于行車輪帶處，是路面結(jié)構(gòu)及土基在行車荷載作用下的補充壓實,以及結(jié)構(gòu)層中材料的側(cè)向位移產(chǎn)生的積累所形成的永久變形。車轍的產(chǎn)生主要是在高溫和荷載的綜合作用下，荷載應(yīng)力超過瀝青混合料的穩(wěn)定度極限,使流動性變形不斷積累,形成流動變形和失穩(wěn)性變形。
波浪和擁抱的產(chǎn)生主要是由于瀝青面層過厚、熱穩(wěn)定性差、面層與基層之間的粘結(jié)強度低，在車輛荷載水平作用下產(chǎn)生推移，形成高低不平的波浪形變形，嚴重時形成擁抱。
2.3 松散類
松散是由于瀝青混凝土表面層中的集料顆粒脫落, 從表面向下發(fā)展的漸進過程。集料顆粒與裹覆瀝青之間喪失黏結(jié)力是顆粒脫落的主要原因。
2.4 泛油類
泛油是瀝青從瀝青混凝土層的內(nèi)部和下部向上移動, 使表面有過多瀝青的現(xiàn)象。油石比偏大是出現(xiàn)泛油現(xiàn)象的主要原因，另外，高溫季節(jié)雨水侵入瀝青混凝土內(nèi)部后，如瀝青與礦料的黏結(jié)力不足, 瀝青很快就會從集料表面剝落并向上移動，也會產(chǎn)生更嚴重的泛油現(xiàn)象。
3瀝青路面早期破損的預(yù)防
預(yù)防瀝青路面早期破損的出現(xiàn)，主要從材料的選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工控制這三個環(huán)節(jié)入手。
3.1 材料的選擇
在寒冷、陰濕地區(qū)，要選用稠度小、針入度大和低溫延度大的瀝青，以提高混合料的低溫抗裂性；骨料優(yōu)先選用堿性石料，且級配良好、針片狀含量少，當采用酸性石料時，必須摻入抗剝離劑等活性物質(zhì)，改善石料和瀝青的粘附性；在高等級公路施工中，盡量采用改性瀝青，提高瀝青的粘度和穩(wěn)定性。
3.2 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計
對于瀝青面層的設(shè)計，最主要的是要選擇合理的瀝青面層級配類型。按照美國對Superpave和SMA的綜合研究，對瀝青混合料要求目標空隙率控制在4%左右。但一般認為，瀝青混合料的設(shè)計空隙率控制在3%~5%的范圍內(nèi)是適宜的，這可同時兼顧混合料的高溫性能和水穩(wěn)定性。至于空隙率與構(gòu)造深度的矛盾,可以考慮同時采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)和改性瀝青。
3.3 路面施工要求
由于施工工藝和程序控制不嚴格造成的路面缺陷主要有以下幾方面：一是路面離析和不均勻嚴重，這樣容易造成局部滲水，使路面出現(xiàn)病害；二是施工中壓實不足，由于片面追求平整度，不能在溫度較高的時候及時壓實，不敢采用輪胎壓路機，這樣就造成了路面表層看起來很平整，通車不久就很快衰減；三是施工污染。瀝青面層一般分為二層或三層，施工中把路面底層弄臟了，造成了層與層之間形成不了一個有機的整體，從而降低了路面結(jié)構(gòu)層的承載能力。
因此，一定要嚴格控制施工工藝和程序，保證瀝青混合料壓實度、厚度及平整度達到設(shè)計和規(guī)范要求；有條件的話可采用大動力機械拌和設(shè)備，以便更好做到瀝青混合料拌和均勻、油石比控制準確。
4 瀝青路面早期病害處治措施
目前，國內(nèi)外對瀝青路面小面積早期損壞的修補方法有：傳統(tǒng)修補方法、紅外輻射修補方法及熱輻射加熱修補方法。
4.1 傳統(tǒng)修補方法
傳統(tǒng)修補方法是先劃出所需修補坑槽的輪廓線，沿輪廓線用切割機切割至坑底穩(wěn)定部分。然后用風(fēng)鎬、液壓鎬或銑刨機去除瀝青路面的損壞部分, 將開挖后的瀝青塊、塵土、廢渣清掃，廢渣的清除要見到穩(wěn)定面為止，同時將坑邊四周的雜物清理干凈。接著，噴灑粘層油，采用的粘層油可用改性乳化瀝青或石油瀝青，用量一般為0.4kg/，用手工或小型機具噴灑進坑槽及坑槽周邊。最后利用綜合養(yǎng)護車在現(xiàn)場拌制瀝青混合料并將其填入坑槽, 攤平后用壓路機壓實。
4.2 熱輻射加熱修補法
熱輻射加熱修補方法是利用輻射加熱技術(shù)來加熱損壞的瀝青路面，然后在補充些新的瀝青混合料、攤平、壓實。該方法類似于再生路面，這是因為兩種方法都會利用原路的廢舊瀝青混合料，不同于再生路面的是，熱輻射加熱修補法沒有將新的混合料與舊混合料混合，而是采用加熱的方法將二者結(jié)合在一起。
4.3 紅外加熱修補法
紅外加熱修補是以液化石油氣為燃料加熱紅外線輻射板, 利用紅外線輻射加熱損壞路面, 然后攤平并壓實。這種方法與熱輻射加熱修補方法相似，只是加熱的方式不同。
綜上三種處治方法，后兩種方法雖然無廢棄舊料, 環(huán)保性較好，但由于沒有對原路面結(jié)構(gòu)進行深層處治，不能對病害進行較為徹底的處治。
5結(jié)語
瀝青路面技術(shù)及新材料日新月異，為解決我國瀝青路面早期破損問題，我們必須在學(xué)習(xí)新技術(shù)、應(yīng)用新材料、認真總結(jié)自身經(jīng)驗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上開拓進取、深化研究。
參考文獻:
[1]JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].
[2]鄧學(xué)均.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,2004.
[3]沈金安.改性瀝青與SMA路面[M].北京:人民交通出版社,2001.
關(guān)鍵詞:柔性基層；半剛性基層；重載適應(yīng)性
Abstract: the paper to pavement mechanics for computing tools BISAR3.0 software, analysis standard axle load, overload, overload 100% 50% of cases of the two different the mechanical response of the asphalt pavement, the contrast of the way the table deflection, pavement structure all levels (surface, basic level, subbase) mechanical properties. The results show that the asphalt pavement and flexible grassroots semi-rigid base of the asphalt pavement overloaded adaptability differences. Only for the rational optimized combination, can realize the two complementary advantages of pavement structure.
Keywords: flexible grassroots; Semi-rigid base; Overloaded adaptability
中圖分類號：U416.217文獻標識碼：A 文章編號：
1概述
近年來，我國車輛的超載、超限情況十分普遍，重載(這里重載是指單軸軸載大于 130kN 或雙軸軸載大于 220kN 的軸載) 日益顯著增加。調(diào)查表明，規(guī)范規(guī)定的軸載換算公式已不適用。本文采用交通部公路科學(xué)研究所《重載瀝青路面設(shè)計規(guī)范研究報告》里的科研成果，當計算標準軸載、超載50％、超載100％的情形時，荷載接地壓力分別采用0.707MPa、0.84MPa、1.0MPa，與之相對應(yīng)的三種作用半徑分別為10.65cm、12.50cm、15.47cm。
目前，在我國高等級公路中，瀝青路面占 80%-90%，其中約90%以上采用半剛性基層。由于半剛性基層自身不可克服的缺點：溫縮、干縮變形大，易開裂，并最終形成反射裂縫，在行車荷載、水、溫度梯度的綜合作用下，使得路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生松散、唧漿、車轍等病害，極易導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的破壞。特別是在車輛重型化日益嚴重的今天，更加暴露了半剛性基層路面的這種缺點，使得路面使用性能和壽命均達不到理想水平。而柔性基層如級配碎石、瀝青穩(wěn)定碎石等，屬于粘彈性材料，韌性好，有一定自愈能力，但是變形和彎沉較大，其面層層底容易產(chǎn)生疲勞開裂，雖然可以采取增加瀝青面層厚度來延長裂縫擴展時間的措施，但這樣一來投資成本較高，而且也會加重瀝青面層出現(xiàn)車轍的可能性。下面就以力學(xué)的方法來探討這兩種路面結(jié)構(gòu)在不同荷載條件下的力學(xué)響應(yīng)。
2路面結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算
2.1理論基礎(chǔ)
對路面結(jié)構(gòu)進行計算和分析是基于彈性層狀體系理論，荷載圖式采用與雙輪組相當?shù)膬蓚€圓形均布荷載，其圓心距假定為三倍荷載圓半徑。雙圓均布荷載中心點的坐標分別為(0，0，0)和(3δ，0，0) (δ為荷載半徑)。軸載是采用之前提到的標準軸載、超載50％、超載100％的情形。
2.2路面結(jié)構(gòu)
本文所考慮的柔性基層和半剛性基層瀝青路面瀝青路面的具體結(jié)構(gòu)及參數(shù)如表2-1和表2-2所示，結(jié)構(gòu)層總厚度均為70cm。
表2-1柔性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)
層位 材料 厚度（cm） 彈性模量（Mpa） 泊松比
上面層 瀝青混凝土 4 1500 0.25
下面層 8 800 0.25
基層 級配碎石 38 300 0.30
底基層 級配砂礫 20 200 0.35
土基 25 0.35
表2-2半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)
層位 材料 厚度（cm） 彈性模量（Mpa） 泊松比
上面層 瀝青混凝土 4 1400 0.25
中面層 5 1200 0.25
下面層 6 700 0.25
基層 水泥砂礫 35 1500 0.25
底基層 石灰土 20 750 0.30
土基 25 0.35
3計算結(jié)果分析
3.1路表彎沉分析
彎沉是表征路面總體剛度的指標，在荷載相同、土基支承相同的條件下，彎沉越小，則總體剛度越大，抗變形能力越大。圖3-1為柔性基層瀝青路面與半剛性基層瀝青路面路表彎沉隨荷載增長的變化情況。
圖3-1路表彎沉
由圖3-1可以看出，隨著軸載的增長，柔性基層瀝青路面和半剛性基層瀝青路面彎沉變形也會逐漸變大，這說明路表彎沉對車輛軸載變化較為敏感，而柔性路面的彎沉增長率大于半剛性基層瀝青路面，說明柔性基層瀝青路面的路表彎沉對車輛軸載變化更為敏感。
3.2下面層層底受力分析
圖3-2為兩種路面結(jié)構(gòu)分別在不同荷載作用下下面層層底的力學(xué)響應(yīng)及其分布規(guī)律。從圖中可知，柔性基層瀝青路面的下面層層底所受的水平應(yīng)力均為正值，可見其下面層在車輛荷載作用下處于受彎拉狀態(tài)。當車輛超限嚴重時，很容易造成瀝青面層的拉裂破壞。而半剛性基層瀝青路面的下面層層底所受的水平應(yīng)力均為負值，說明在車輛超載很嚴重時，半剛性基層瀝青路面的面層也不會產(chǎn)生拉裂破壞。
圖3-2 下面層層底最大拉應(yīng)力（MPa）
3.3基層和底基層層底受力分析
柔性基層瀝青路面和半剛性基層瀝青路面的基層和底基層層底主要受拉應(yīng)力，圖3-3、圖3-4分別為兩種路面結(jié)構(gòu)的基層、底基層層底最大拉應(yīng)力隨軸載增長的變化規(guī)律。隨著荷載的增加， 柔性基層瀝青路面與半剛性基層瀝青路面基層、底基層層底的最大拉應(yīng)力都在增大，變化趨勢大致相同。從兩圖可以看出，半剛性基層瀝青路面的基層和底基層底面的最大拉應(yīng)力要比柔性基層瀝青路面的大，而且隨著軸載的增加最大拉應(yīng)力增大較明顯，可見嚴重超限運輸車輛會使半剛性基層瀝青路面的基層和底基層的抗拉強度不足，提前在層底產(chǎn)生拉裂破壞，并反射到面層，形成面層的反射裂縫早期破壞。而柔性基層瀝青路面的基層和底基層的板體性較差、強度低，故其最大拉應(yīng)力隨軸載增加的變化較小。因此，半剛性基層瀝青路面的基層及底基層的最大拉應(yīng)力的變化對車輛軸載變化更加敏感。根據(jù)之前的學(xué)習(xí)，我們知道結(jié)構(gòu)的疲勞壽命由結(jié)構(gòu)的拉應(yīng)力所決定的。所以，半剛性基層瀝青路面在超載車輛數(shù)量較多、頻繁作用時，極易引起疲勞拉裂破壞，嚴重影響其使用壽命。
圖3-3 基層層底最大拉應(yīng)力（MPa）
圖3-4 底基層層底最大拉應(yīng)力（MPa）
由圖3-3和圖3-4的比較可以看出，半剛性基層瀝青路面底基層層底拉應(yīng)力大于基層層底拉應(yīng)力，這也驗證了對于設(shè)置半剛性下基層（即底基層）的路面結(jié)構(gòu)，通常極限狀態(tài)首先發(fā)生在下基層底部，產(chǎn)生初始裂縫，然后向上使得基層拉應(yīng)力增大而引起基層裂縫，最后擴展到瀝青面層。
4結(jié)論
（1）通過路表彎沉的比較，柔性基層和半剛性基層瀝青路面在車輛軸載變化的條件下，柔性基層瀝青路面表現(xiàn)的更為敏感。
（2）在相同的交通荷載的作用下， 柔性基層和半剛性基層瀝青路面呈現(xiàn)不同的破壞狀態(tài)。柔性路面的破壞主要是瀝青面層的疲勞拉裂破壞和路面整體的功能性車轍沉陷；半剛性路面的破壞主要是因基層及底基層的拉裂破壞而促使面層形成反射裂縫破壞。
（3）鑒于這兩種路面結(jié)構(gòu)的特點，今后的研究方向在于充分發(fā)揮它們各自的優(yōu)勢，進行優(yōu)化組合設(shè)計。
參考文獻：
[1] 陳峰峰，黃曉明，單景松，等.重載下不同基層瀝青路面的力學(xué)分析[J].上海公路，2008(2):11-15.
[2] 艾長發(fā)，蘭波，宋瓊瑤，等.重載交通對柔性與半剛性路面性能影響分析[J].公路與汽運，2006(4):58-61.
[3] 鄧學(xué)鈞.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社，2007.
[4] 張少穎.半剛性基層瀝青路面的設(shè)計理念與方法探討[J]. 科技信息，2008(20):114.
[5] 沙慶林.高速公路瀝青混凝土路面早期破壞現(xiàn)象及預(yù)防[M].北京:人民交通出版社，2001.
關(guān)鍵詞:瀝青路面;水損壞;路面結(jié)構(gòu);持續(xù)粘附能力;表面能理論;分子定向理論
中圖分類號:U416
文獻標識碼:A
文章編號:1009-2374(2009)18-0186-03
一、瀝青路面水損壞的特性
瀝青路面水損壞是一個普遍存在的問題,也決不是一個過時的話題,特別是在中國南方地區(qū)。瀝青路面水損壞問題的本質(zhì)是瀝青與集料在靜、動水壓力作用下的持續(xù)粘附能力,這也是該問題的核心。瀝青混合料水損壞的作用機理,主要依據(jù)是瀝青對集料的粘附理論,包括力學(xué)理論、化學(xué)反應(yīng)理論、表面能理論和分子定向理論。
(一)瀝青特性
瀝青一般帶負電荷,由于含有少量羧酸和亞楓而呈弱酸性;而集料的巖性決定了集料表面電荷的性質(zhì)和酸堿特性。所以,按照化學(xué)反應(yīng)理論,瀝青對集料的粘附性決定于集料的巖性。
(二)集料特性
某些集料過分堅硬致密,破碎后表面光滑不利于瀝青粘附。潮濕的集料與瀝青的粘附性大大降低。滯留在混合料內(nèi)部的水分夏季遇高溫會變?yōu)樗羝?使瀝青膜從集料表面撐開。而有些吸水率稍大的集料,只要施工時徹底干燥,瀝青將會被吸入集料內(nèi)部一部分,反而有良好的水穩(wěn)定性。集料中含有泥土對瀝青混合料得水穩(wěn)定性的影響很大,土壤都帶有負電荷,它是強親水物質(zhì)。單從材料本身的角度而言,水滲入路面中的途徑還是很多的,例如施工時集料本身是含水的,而生產(chǎn)混合料時又不可能完全烘干,又例如施工時由于石料本身壓碎值較大或壓路機振幅過大,路面表面露白,給水進入瀝青與集料之間的界面提供了條件,還有開放交通后集料表面瀝青的磨耗、集料本身的損失等,都造成路面內(nèi)部實際上是長時間處于潮濕狀態(tài)的,如果瀝青與集料粘附性不良,剝落也是不可避免的。排水不良、路面滲水是我國高速公路瀝青路面水損害的重要原因,但并非根本原因,根本的原因是瀝青與集料的粘附性不良。要防止或減輕瀝青路面水損害,最好是能提高瀝青與集料的粘附性。但是,消石灰和水泥的添加不可能完全攪拌均勻,抗剝落劑的性能參差不齊,目前國內(nèi)抗剝落劑的添加工藝的不成熟導(dǎo)致添加效果差,都給瀝青與集料的粘附性留下了隱患。
因此,在改善瀝青對集料粘附性的同時,對路面結(jié)構(gòu)和排水進行研究改善顯然是十分必要的,國內(nèi)、外對透水基層、抗滑密實的上封層和排水設(shè)施等進行了研究與應(yīng)用,這是疏導(dǎo)的方法。
二、現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范對瀝青路面水損壞的考慮
我國現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計規(guī)范針對瀝青路面水損壞現(xiàn)象作了如下規(guī)定:
1.粗集料與瀝青應(yīng)具有良好的粘附性,對年平均降雨量1000mm以上的高速公路和一級公路,表面層所用集料與瀝青的粘附性應(yīng)達到5級;其他情況粘附性不宜低于4級。
2.當粘附性達不到要求時,應(yīng)通過摻入適量的消石灰、水泥或抗剝落劑等措施,提高粘附性等級及混合料的水穩(wěn)定性。
3.礦粉必須采用石灰石等堿性石料磨細的石粉,不得使用酸性巖石等其他礦物的礦粉。
4.為防止雨雪下滲,浸入基層、土基,瀝青面層應(yīng)選用密級配瀝青混合料。當采用排水基層時,其下均應(yīng)設(shè)防水層,并設(shè)置結(jié)構(gòu)內(nèi)部的排水系統(tǒng),將雨水排除路基外。
5.為排除路面、路基中滯留的自由水,確保路面結(jié)構(gòu)處于干燥或中濕狀態(tài),下列情況下的路基應(yīng)設(shè)置墊層:(1)地下水位高,排水不良,路基經(jīng)常處于潮濕、過濕狀態(tài)的路段;(2)排水不良的土質(zhì)路塹,有裂隙水、泉眼等水文不良的巖石挖方路段;(3)季節(jié)性冰凍地區(qū)的中濕、潮濕路段,可能產(chǎn)生凍脹需設(shè)防凍墊層的路段;(4)基層或底基層可能受污染以及路基軟弱的路段。
6.現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計規(guī)范還規(guī)定瀝青混合料的空隙率較大、路面滲水嚴重時宜設(shè)上封層。可以看出,現(xiàn)行規(guī)范對瀝青路面水損壞的防治還停留在給出設(shè)計原則階段,因而是粗線條的,對于中央分隔帶、路緣石如何設(shè)計、路面結(jié)構(gòu)組合應(yīng)選用哪些類型的混合料還不夠詳盡,不能很好地指導(dǎo)建設(shè)、施工。
三、影響瀝青路面水損壞的路面結(jié)構(gòu)因素分析
路面結(jié)構(gòu)組合和路面排水設(shè)計合理時,路面排水通暢,路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部基本無積水或不至于產(chǎn)生動水壓力,有利于瀝青混合料的水穩(wěn)定性,反之則不利于瀝青混合料的水穩(wěn)定性。
(一)路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計
1.材料――瀝青混合料類型。瀝青混合料為全開式結(jié)構(gòu)或密實式結(jié)構(gòu)時,路面不易發(fā)生水損壞;瀝青混合料為半開式結(jié)構(gòu)時,路面易發(fā)生水損壞。隨著公稱最大粒徑的增大,滲水系數(shù)將增加,所以為了做到密水,減小公稱最大粒徑是有效的。
施工失敗時以上關(guān)于瀝青混合料類型對路面水損壞的影響的分析不適用。瀝青路面密實度小,則孔隙率大,路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部積水,在車輛荷載作用下易產(chǎn)生動水壓力。
2.結(jié)構(gòu)組合。路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計包括給路面不同層位選擇恰當?shù)牟牧项愋?保證路面結(jié)構(gòu)的整體承載力和水穩(wěn)定性。這包括選擇密實而具有良好骨架結(jié)構(gòu)的瀝青混合料,使得路面不至于發(fā)生表面型水損壞;選擇良好的透層和粘層材料,使得路面整體強度足夠,不至于發(fā)生內(nèi)部型水損壞;處理好接縫,避免縫邊級配離析和壓實不足。
例如,近年來廣泛采用的三層式瀝青路面結(jié)構(gòu)中,上面層普遍設(shè)計為AK類瀝青混合料,是一種半開式結(jié)構(gòu),再加上施工離析等原因,路面水損壞嚴重,在排水不暢的橋面情況更嚴重;下面層普遍設(shè)計為AC-25I型,而實際使用效果該層由于施工離析嚴重,導(dǎo)致透水嚴重,大量發(fā)生內(nèi)部型水損壞,使得路面疲勞耐久性差,有時甚至中面層AC-20I型瀝青混合料也存在相同的問題。湖北省和廣東省就提出將下面層設(shè)計為AC-20I型瀝青混合料,這一建議顯然具有進步性。但是,由于加工更小粒徑的碎石工藝流程更繁雜、產(chǎn)量更低和單價較高等原因,這一建議一直沒有得到采納。
對于瀝青面層的厚度與公稱最大粒徑的關(guān)系一定要引起注意,必須保證厚度不小于公稱最大粒徑的3倍,對SMA要求甚至更高。然而,國內(nèi)一些高速公路建設(shè)忽視了這個問題,例如有些公路由于造價的原因減薄了路面結(jié)構(gòu)厚度,卻沒有相應(yīng)調(diào)整瀝青混合料類型,導(dǎo)致兩者不相匹配。厚度與公稱最大粒徑不相匹配一般是厚度偏薄,其后果是級配離析嚴重,表面缺粒嚴重,導(dǎo)致壓實離析,路面滲水。相反的例子是,施工單位私自調(diào)整級配,名義是按設(shè)計混合料類型施工,實際調(diào)細級配甚至將公稱最大粒徑減小一個篩孔,使得上述不良現(xiàn)象大大減輕甚至基本消失。
由于國內(nèi)長期以來注重路面平整度等原因,路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的主流一直是半剛性基層瀝青路面,對于柔性基層結(jié)構(gòu)使用較少,在瀝青下面層和上基層之間采用碎石層作排水層的做法自然就難以實施。許多國家在水泥穩(wěn)定碎石集料上面設(shè)置級配碎石層作為過渡層,以減少路面的開裂和有利于排水,成為倒裝結(jié)構(gòu),如南非、法國和德國等。我們經(jīng)常說有些國家也使用半剛性基層,實際上是組合式基層瀝青路面。
過去較多地使用乳化瀝青類、稀釋瀝青類材料作為透層、粘層,但實際使用效果較差,不僅層間脫空,而且水容易滲透進入路面結(jié)構(gòu),或積存在上基層表面,造成瀝青路面唧漿等。稀釋瀝青類材料作為透層、粘層存在的問題是,我國工程建設(shè)往往工期十分緊張,特別是新建公路,有時存在作為稀釋劑的煤油還沒有揮發(fā)就攤鋪上一層混合料,影響了路面質(zhì)量。近年來較多地使用熱瀝青類材料作為透層、封層,層間結(jié)合加強的同時,路面結(jié)構(gòu)防水能力也得到加強。
近年來越來越注重施工縫的設(shè)置,這也是結(jié)構(gòu)方面的很好的考慮,例如,相鄰兩幅及上下層的橫向接縫均應(yīng)錯位1m以上,上面層應(yīng)采用垂直的平接縫。上、下層的縱縫應(yīng)錯開150mm(熱接縫)或300～400mm(冷接縫)以上。這些措施有利于防止集料離析上下重疊或左右緊鄰,防止形成聯(lián)通的透水面積。
(二)路面排水設(shè)計
路面排水設(shè)計與瀝青路面水損壞密切相關(guān),適當?shù)穆访媾潘O(shè)計與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計組合可以極大地減緩路面水損壞。路面排水設(shè)計應(yīng)遵循幾個原則,使得路面降水盡快通過路表逕流排走,進入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水以盡量快的速度通過路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水系統(tǒng)排走。
1.中央分隔帶排水。在我國,中央分隔帶植樹防眩而不加封閉帶來的水損壞現(xiàn)象一直以來沒有得到改善,但近年來,一些公路特別是改擴建的公路開始將植樹以外的面積采用漿砌片石等措施進行封閉。遭受抱怨的還有反濾土工布被立柱打穿,造成中央分隔帶滲水,但可從設(shè)計上檢查立柱尺寸是否足以穿透土工布。
2.硬路肩排水。擋水式的路緣石使路面表面排水滯留在路面上成為水坑,也妨礙了具有一定透水能力的表面層的內(nèi)部積水從硬路肩排出。近年來較多采用了平放的路緣石,不至于使水滯留在路面上。
3.路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水。挖方路段的排水往往是薄弱環(huán)節(jié),尤其要注意邊溝的深度,不僅能排路表水,還應(yīng)能排結(jié)構(gòu)層的水,使路面內(nèi)部的水能排入邊溝。路基中有地下水或裂隙水冒出時,將使路基含水量過大,承載能力嚴重降低,所以挖方路段的縱向排水盲溝也是很重要的。在瀝青層下設(shè)置排水層,可以是級配碎石層,也可以是嵌擠良好的瀝青或水泥穩(wěn)定碎石(或貫入式結(jié)構(gòu)層),空隙率應(yīng)達到15%以上。但施工期間必須保證路面不被污染,以防止將空隙堵住。
(三)施工質(zhì)量和工藝
施工質(zhì)量和工藝的可靠、合理是一切設(shè)計得到體現(xiàn)的保證,是工程建設(shè)的生命。沒有施工質(zhì)量和合理的工藝作保障,任何完美的設(shè)計都只是一紙空文。
以上路面材料、結(jié)構(gòu)組合和路面排水系統(tǒng)等幾個影響因素都對瀝青路面水損壞存在影響,相互之間一方面普遍存在聯(lián)系,另一方面又存在相對獨立性。它們是通過瀝青與集料在靜、動水壓力作用下的持續(xù)粘附能力這一內(nèi)部影響因素而相互聯(lián)系的,故屬于內(nèi)部聯(lián)系、本質(zhì)聯(lián)系。
四、瀝青路面水損壞的室內(nèi)試驗研究方法簡介
一般而言,瀝青路面水損壞研究以瀝青路面在車輛荷載和路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部水的雙重作用下的損壞為研究對象。沒有車輛荷載的作用,動水壓力無從產(chǎn)生;沒有路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部水的存在,即使有車輛荷載,也不會產(chǎn)生動水壓力,故車輛荷載和動水壓力對瀝青路面的水損壞研究缺一不可。
目前,有關(guān)水對瀝青混合料性能影響的研究大部分集中在分析瀝青混合料的水敏感性和抗水損壞材料的開發(fā)上,而有關(guān)水的作用對瀝青混合料長期性能的影響,以及路面在此條件下的疲勞壽命衰減等方面的研究工作進行得較少。
常規(guī)的描述水對瀝青混合料性能影響的試驗方法大致可分為兩類:
一類是將未經(jīng)壓實的松散瀝青混合料浸于水中一段時間后,主觀評價或利用試驗儀器檢查集料裹覆瀝青膜的剝蝕程度,并據(jù)此作為判定瀝青混合料水穩(wěn)定性的依據(jù)。這類方法以水煮法、浸水法和光電分光度法為代表,美國SHRP研究內(nèi)容中還發(fā)展了一種攪動水凈吸附法。目前有研究改變這類試驗的試驗參數(shù)如試驗溫度、試驗時間等進行試驗,取得了初步效果。
另一類評價方法是將瀝青混合料試件或芯樣置于一定的水浸蝕環(huán)境條件下,以某些物理力學(xué)指標的衰減程度來表征混合料的水穩(wěn)定性。這類方法有馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗、洛特曼試驗、改進的洛特曼試驗以及浸水輪輒試驗等。
也有過一些研究從一定角度模擬了水對瀝青混合料的動態(tài)作用,如Jimenez在亞利桑那大學(xué)提出重復(fù)孔隙水壓力的作用。為了能夠模擬孔隙水壓力,將試件浸入水中,同時施加一個能夠產(chǎn)生35～217kPa的孔隙水壓力的循環(huán)應(yīng)力作用。Jimenez認為這個水壓力范圍與飽和狀態(tài)瀝青路面在車輛荷載作用下產(chǎn)生的孔隙水壓力范圍是相吻合的。
工欲善其事,必先利其器。恰當?shù)脑囼灧椒ㄊ峭ㄏ蜓芯砍晒Φ牡谝徊?也是關(guān)鍵的一步。在目前瀝青路面水損壞普遍嚴重存在的情況下,研究有效評價瀝青混合料或瀝青路面水穩(wěn)定性的室內(nèi)試驗方法,是十分有必要的,也是十分緊迫的。
五、瀝青路面水損壞的現(xiàn)場試驗研究方法
為了使瀝青混合料水穩(wěn)定性研究符合實際、接近實際,光憑室內(nèi)試驗分析是不夠的,有必要在實體工程中開展現(xiàn)場試驗研究。然而到目前為止,國內(nèi)外還沒有完整地提出過進行瀝青路面水損壞現(xiàn)場試驗研究的思想,已有的研究還只限于在路況調(diào)查階段對瀝青路面水損壞進行分類、歸納、統(tǒng)計和分析查明原因。瀝青路面水損壞現(xiàn)場試驗研究方法的提出,無疑將成為本課題研究的一個創(chuàng)新點。
1.比較研究不同結(jié)構(gòu)組合瀝青路面的水穩(wěn)定性,如半剛性基層與瀝青穩(wěn)定基層瀝青路面,又如表面層設(shè)計為AK-13A、SAC-13的和SMA-13A的進行比較,中、下面層設(shè)計為AC類結(jié)構(gòu)的和FAC類的結(jié)構(gòu)進行比較,層間結(jié)合采用乳化瀝青的和采用熱瀝青的進行比較,下封層采用應(yīng)力吸收層的與采用熱瀝青上撒布瓜米石的進行比較。比較的具體方法可以采用現(xiàn)場病害調(diào)查(反映表面水損壞情況),也可以采用路表彎沉檢測分析(反映內(nèi)部水損壞情況),既能調(diào)查得到需要的數(shù)據(jù),又不對路面造成破壞。
2.利用TBR儀等無損檢測手段檢測路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部實際含水情況,比較不同路面結(jié)構(gòu)表面和內(nèi)部排水設(shè)計的瀝青路面的水穩(wěn)定性,例如對是否設(shè)置排水墊層的路面進行對比,對是否封閉中央分隔帶除植樹以外部分的路面進行對比,對是否設(shè)置硬路肩路緣石的路面水穩(wěn)定性進行對比。
3.利用動水壓力測試系統(tǒng),對車輪荷載作用下動水壓力進行測試,為路面結(jié)構(gòu)受力分析提供更多參數(shù)。
4.利用公路改擴建的機會,進行開挖試驗,檢驗不同路面結(jié)構(gòu)組合、不同路面排水設(shè)計情況時的瀝青路面水穩(wěn)定性。
六、結(jié)語
瀝青路面水損壞涉及設(shè)計、施工和養(yǎng)護等眾多環(huán)節(jié),而路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響尤其重要。針對瀝青路面水損壞的現(xiàn)狀,顯然應(yīng)該從設(shè)計的角度下更多的功夫,例如現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范主要從力學(xué)的角度考慮瀝青路面結(jié)構(gòu)承載能力,對水損壞的考慮就有很大的欠缺,沒有針對路面使用性能進行設(shè)計。要想在短時間內(nèi)解決路面設(shè)計方法體系顯然是有不小困難的,然而,從材料的角度對瀝青路面水損壞的室內(nèi)、外試驗研究也還很不夠,特別是沒有從理論上很好地解決瀝青混合料水穩(wěn)定性的原理,這也是瀝青混合料水穩(wěn)定性設(shè)計和檢驗的難題所在。
參考文獻
[1]沈金安. 國外瀝青路面設(shè)計方法總匯[M].人民交通出版社,2004.
[2]張林洪,等.公路排水設(shè)施施工手冊[M].人民交通出版社,2004.
[3]董澤蛟.多孔介質(zhì)理論下飽和瀝青路面動力響應(yīng)分析[D].申請哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文,2006,(9).
[4]黃曉明.路面設(shè)計原理與方法[M].人民交通出版社,2001.
[5]張登良.瀝青路面工程手冊[M].人民交通出版社,2003.
[6]沈金安,等.高速公路瀝青路面早期損壞分析與防治對策[M].人民交通出版社,2004.
[7]于鳳河,等.道路改擴建工程設(shè)計與施工技術(shù)[M].人民交通出版社,2004.
[8]劉和鳳,等.高等級公路瀝青路面防排水設(shè)計[J].中南公路工程,2005,30(12).
[9]程英偉,等. 湖北省高等級公路瀝青路面面層材料選用研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版),2005,29(8) .
[10]張宏超,等.瀝青混合料水穩(wěn)定性能全程評價方法研究[J].同濟大學(xué)學(xué)報, 2002,30(4).
[11]公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范[S].人民交通出版社,1997.
[12]公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范(討論用報批稿),2004.
