摘要：文章分析了瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題，提出提高路面路用性能的一些措施。

 

　　關(guān)鍵詞：瀝青路面；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問題與措施

 

　　Abstract: This paper analyzes the problems in the structural design of asphalt pavement is proposed to improve some of the measures of the Pavement Performance.

 

　　Key words: asphalt pavement; structural design; problems and measures

 

　　中圖分類號：U416.217      文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A      文章編號：2095-2104（2012）

 

　　1路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題

 

　　1.1 結(jié)構(gòu)類型選擇不當(dāng)

 

　　大量的調(diào)查研究資料表明，水損害是瀝青路面早期破壞的主要原因。在多雨潮濕地區(qū)，采用AK型上面層結(jié)構(gòu)，空隙率較大，下雨后，水分容易滲入面層內(nèi)，如果中、下面層采用AC-Ⅰ型相對密實(shí)的結(jié)構(gòu)，水分則聚集在上面層和中面層之間，并使上面層長期浸泡在水中，導(dǎo)致路面發(fā)生松散、坑洞等破壞；反之若中、下面層采用AC-Ⅱ型結(jié)構(gòu)，水分會(huì)直接滲入基層，基層長期浸泡在水中，會(huì)發(fā)生松散、唧漿，從而使整個(gè)路面結(jié)構(gòu)破壞，危害更大。

 

　　目前瀝青路面中、下兩層均采用常規(guī)或規(guī)范級配中值的AC-Ⅰ型結(jié)構(gòu)，路面結(jié)構(gòu)高溫穩(wěn)定性欠佳，在炎熱氣候及渠化、超重交通荷載的作用下容易導(dǎo)致路面出現(xiàn)車轍，此外由于其礦料間隙率也難以滿足要求，通常采用減少瀝青用量的方法來滿足間隙率的要求，這樣使瀝青路面的耐久性能降低。

 

　　1.2 瀝青混合料類型與結(jié)構(gòu)層厚度不匹配

 

　　設(shè)計(jì)中往往選擇的瀝青混合料類型與路面結(jié)構(gòu)層厚度不匹配，由于集料最大粒徑過大，公稱尺寸集料偏多，因而造成混合料容易離析、壓實(shí)困難、空隙率偏大，從而導(dǎo)致早期水損害問題。我國《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的水損害指標(biāo)不足以防止水損害，因?yàn)轳R歇爾密度滿足規(guī)范要求，路面空隙率仍可能超過8%。

 

　　1.3 瀝青混合料級配不盡合理

 

　　對于礦料級配的確定主要有理論法和經(jīng)驗(yàn)法。理論計(jì)算法是按照不同粒徑相互嵌擠的原理或干涉原則推導(dǎo)出計(jì)算公式，主要有n法、I法和K法。瀝青混合料并非越密越好，應(yīng)該在滿足瀝青混合料的基本體積性質(zhì)（如VMA、VFA、VA等）的基礎(chǔ)上，盡可能密實(shí)；SMA是由相互嵌擠的粗骨料為骨架，再用較多的瀝青與礦粉纖維及少量的細(xì)集料組成瀝青瑪蹄脂填充骨架間而形成的嵌擠型密實(shí)結(jié)構(gòu)混合料；Superpave瀝青路面混合料設(shè)計(jì)引入了限制區(qū)和控制點(diǎn)的概念，并且級配范圍不固定。控制點(diǎn)是級配曲線必須通過的一個(gè)范圍，也就是說，按高性能瀝青路面規(guī)定組成礦料級配曲線時(shí)，曲線粗集料的一端必須通過規(guī)定的幾個(gè)控制點(diǎn)，限制接近最大粒徑的顆粒數(shù)量。而限制區(qū)是級配曲線不能通過的區(qū)域，即曲線的細(xì)集料不能通過的區(qū)域，它的目的主要是為了限制混合料中的砂礫的含量，以避免混合料在鋪筑過程中發(fā)生壓實(shí)問題或抗永久變形能力不足。控制點(diǎn)處范圍較寬，這樣就突破了以往級配應(yīng)用中大家普遍采用的走中值的思路，給級配設(shè)計(jì)提供了相當(dāng)大的靈活性，可以針對不同性質(zhì)的集料設(shè)計(jì)出不同的級配曲線，同一種集料也可設(shè)計(jì)出不同的級配曲線，從中選擇滿足各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的最佳曲線。

 

　　1.4 瀝青路面原材料選用控制不嚴(yán)

 

　　瀝青材料對于路面的低溫抗裂性能及高溫抗車轍性能及耐久性的關(guān)系非常直接。面層結(jié)構(gòu)的粗集料的壓碎值達(dá)不到規(guī)定的要求時(shí)，在行車荷載和環(huán)境因素的反復(fù)作用下被壓碎，而使得路面抗滑性能和抵抗變形的能力減弱。此外，一般酸性巖石的石料如花崗巖、石英巖等與瀝青的粘附性較差，長時(shí)間后會(huì)使瀝青膜漸漸地從集料表面剝落，并導(dǎo)致集料之間的粘結(jié)力喪失而導(dǎo)致路面破壞。

 

　　1.5 下封層重視不夠

 

　　瀝青下封層有封閉路面下滲水、擴(kuò)散路面應(yīng)力、增強(qiáng)面層、基層的連接及減少基層反射裂縫至面層等等作用，是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常重要的一環(huán)。而目前設(shè)計(jì)中往往對此重視不足，對封層的合理作法及施工要求等方面所作的工作不多。

 

　　1.6 路面排水系統(tǒng)不完善

 

　　路面表面排水不暢，排水設(shè)施不完善，路面積水或水分滯留時(shí)間太長使水分滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部；路面結(jié)構(gòu)層抗水損害性能差，水穩(wěn)性不足。

 

　　2提高路面路用性能可采取的措施

 

　　2.1 合理地選擇路面結(jié)構(gòu)類型

 

　　2.1.1 選擇原則

 

　　路面面層根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂睢⒆匀粭l件及當(dāng)?shù)亓?xí)慣及經(jīng)濟(jì)水平等綜合確定。表面層應(yīng)綜合考慮高溫抗車轍、低溫抗開裂、抗滑的需要；中面層應(yīng)重點(diǎn)考慮抗車轍能力；底面層重點(diǎn)考慮抗疲勞開裂性能、密水性等。對潮濕區(qū)、濕潤區(qū)等雨水、冰雪融化對路面有嚴(yán)重威脅的地區(qū)，在考慮抗車轍能力的同時(shí)還應(yīng)重視密水性的需要，防止水損害破壞，宜適當(dāng)減小設(shè)計(jì)空隙率，但應(yīng)保持良好的雨天抗滑性能。對于旱地區(qū)，受水的影響很小，對密水性及抗滑性能的要求可放寬。

 

　　2.1.2 上面層選擇

 

　　在我國重要的公路運(yùn)輸主干線（重載車輛多、交通量大）的建設(shè)上，SMA路面具有極大的選擇優(yōu)勢。

 

　　2.1.3 中、下面層選擇

 

　　Superpave高性能瀝青路面在高溫抗車轍方面具有很大的優(yōu)勢，混合料低溫、疲勞抗開裂性能良好，此外，由于其空隙率相對較小，其抗水損害能力也較強(qiáng)，適合作高速公路中、下面層，尤其是在重載多的高速公路。當(dāng)然，有些地方仍然習(xí)慣于采用AC-Ⅰ型瀝青混凝土作中、下面層，但對規(guī)范密級配進(jìn)行了改進(jìn)，一定程度上提高了動(dòng)穩(wěn)定度。

 

　　2.1.4 選擇合適的結(jié)構(gòu)層厚度

 

　　瀝青路面結(jié)構(gòu)層厚度應(yīng)等于或大于集料最大公稱尺寸的3倍，對粗的混合料，結(jié)構(gòu)層厚度應(yīng)大于集料最大公稱尺寸的3倍。按此原則，AK-13最大公稱尺寸為13.2mm，則路面結(jié)構(gòu)層厚度應(yīng)大于等于4cm，AC-16Ⅰ最大公稱尺寸為16.0mm，則路面結(jié)構(gòu)層厚應(yīng)大于等于5cm，AC-20Ⅰ最大公稱尺寸為19mm，路面結(jié)構(gòu)層厚度應(yīng)大于等于6cm，AC-25Ⅰ最大公稱尺寸為26.5mm，則路面結(jié)構(gòu)層厚度應(yīng)大于等于8cm。這個(gè)原則正逐漸被認(rèn)可，按此原則確定的路面結(jié)構(gòu)層厚度在施工中更便于壓實(shí)，混合料離析程度減輕，使用效果也相對更好。

 

　　2.1.5 合理進(jìn)行瀝青混合料級配

 

　　對夏季溫度較高，且高溫持續(xù)時(shí)間長，但冬季不太冷的地區(qū)或者重載路段應(yīng)重點(diǎn)考慮抗車轍能力的需要，減少4.75mm及2.36mm的通過率。選用較大的設(shè)計(jì)空隙率，當(dāng)采用密級配混合料時(shí)，宜選用粗型密級配瀝青混合料；對冬季溫度較低，且低溫持續(xù)時(shí)間長的地區(qū)，或者非重載路段，應(yīng)在保證抗車轍能力的前提下，充分考慮提高低溫抗裂性能，適當(dāng)增大4.75mm及2.36mm的通過率。選用較小的設(shè)計(jì)空隙率，當(dāng)采用密級配混合料時(shí)，宜選用細(xì)型密級配瀝青混合料；對夏季溫度高，且持續(xù)時(shí)間長，冬季又十分寒冷，年溫差特別大，又屬于重載路段的工程，高溫要求和低溫要求發(fā)生矛盾時(shí)，應(yīng)以提高其高溫抗車轍能力為主，兼顧低溫抗裂性能的需要，在減少4.75mm及2.36mm的通過率的同時(shí)，適當(dāng)增加0.075mm的通過率，使其級配范圍成S型，并取中等或偏高水平的設(shè)計(jì)空隙率。

 

　　2.1.6 嚴(yán)格選用優(yōu)質(zhì)的原材料

 

　　選用優(yōu)質(zhì)的瀝青非常重要，瀝青選擇不但要滿足規(guī)范要求，而且要盡可能提高指標(biāo)要求。此外，對于高速公路的上面層，應(yīng)盡可能采用改性瀝青，改性瀝青對高溫穩(wěn)定性次數(shù)較之普通瀝青能提高一倍以上，改性瀝青對低溫彎曲試驗(yàn)破壞應(yīng)變較之普通瀝青也有很大程度的提高。在重載較多或氣候條件差并有條件時(shí)，高速公路中面層也應(yīng)盡可能采用改性瀝青。

 

　　路面面層石料應(yīng)采用高強(qiáng)度、耐磨并且與瀝青粘結(jié)性較好的中基性石料為宜。此外，應(yīng)對集料的扁平細(xì)長含量等進(jìn)行試驗(yàn)，Superpave還對堅(jiān)固性、安定性進(jìn)行試驗(yàn)，從源頭上保證混合料的性能。此外，當(dāng)石料與瀝青的粘接性相對較低時(shí)，應(yīng)在瀝青中加入表面活性劑（如抗剝落劑），有效提高瀝青對集料的粘結(jié)力。

 

　　2.1.7 注意下封層質(zhì)量

 

　　設(shè)計(jì)中對下封層必須提出明確的施工要求，施工方法以及封層材料，并且為了保證施工質(zhì)量，應(yīng)強(qiáng)調(diào)機(jī)械化、專業(yè)化施工。江蘇等省份對下封層提出明確的施工指導(dǎo)意見，對此類較為先進(jìn)成熟的做法值得在設(shè)計(jì)中推廣。

 

　　2.1.8 完善路面排水系統(tǒng)

 

　　路面的早期破壞可以說都與水的損害有關(guān)，所以必須設(shè)計(jì)完善的路面排水系統(tǒng)，包括:路肩排水、超高段排水、中央分隔帶排水等等。

 

　　3結(jié)語

 

　　瀝青的層面的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。要努力引進(jìn)國際上的先進(jìn)技術(shù)，引進(jìn)國外的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，結(jié)合我國的具體情況，完善它的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。