摘要：文章分析了瀝青路面結構設計中存在的問題，提出提高路面路用性能的一些措施。

 

　　關鍵詞：瀝青路面；結構設計；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      文獻標識碼：A      文章編號：2095-2104（2012）

 

　　1路面結構設計中存在的問題

 

　　1.1 結構類型選擇不當

 

　　大量的調查研究資料表明，水損害是瀝青路面早期破壞的主要原因。在多雨潮濕地區，采用AK型上面層結構，空隙率較大，下雨后，水分容易滲入面層內，如果中、下面層采用AC-Ⅰ型相對密實的結構，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，導致路面發生松散、坑洞等破壞；反之若中、下面層采用AC-Ⅱ型結構，水分會直接滲入基層，基層長期浸泡在水中，會發生松散、唧漿，從而使整個路面結構破壞，危害更大。

 

　　目前瀝青路面中、下兩層均采用常規或規范級配中值的AC-Ⅰ型結構，路面結構高溫穩定性欠佳，在炎熱氣候及渠化、超重交通荷載的作用下容易導致路面出現車轍，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構層厚度不匹配

 

　　設計中往往選擇的瀝青混合料類型與路面結構層厚度不匹配，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、壓實困難、空隙率偏大，從而導致早期水損害問題。我國《公路瀝青路面施工技術規范》規定的水損害指標不足以防止水損害，因為馬歇爾密度滿足規范要求，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驗法。理論計算法是按照不同粒徑相互嵌擠的原理或干涉原則推導出計算公式，主要有n法、I法和K法。瀝青混合料并非越密越好，應該在滿足瀝青混合料的基本體積性質（如VMA、VFA、VA等）的基礎上，盡可能密實；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集料組成瀝青瑪蹄脂填充骨架間而形成的嵌擠型密實結構混合料；Superpave瀝青路面混合料設計引入了限制區和控制點的概念，并且級配范圍不固定。控制點是級配曲線必須通過的一個范圍，也就是說，按高性能瀝青路面規定組成礦料級配曲線時，曲線粗集料的一端必須通過規定的幾個控制點，限制接近最大粒徑的顆粒數量。而限制區是級配曲線不能通過的區域，即曲線的細集料不能通過的區域，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生壓實問題或抗永久變形能力不足。控制點處范圍較寬，這樣就突破了以往級配應用中大家普遍采用的走中值的思路，給級配設計提供了相當大的靈活性，可以針對不同性質的集料設計出不同的級配曲線，同一種集料也可設計出不同的級配曲線，從中選擇滿足各項技術標準的最佳曲線。

 

　　1.4 瀝青路面原材料選用控制不嚴

 

　　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系非常直接。面層結構的粗集料的壓碎值達不到規定的要求時，在行車荷載和環境因素的反復作用下被壓碎，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，長時間后會使瀝青膜漸漸地從集料表面剝落，并導致集料之間的粘結力喪失而導致路面破壞。

 

　　1.5 下封層重視不夠

 

　　瀝青下封層有封閉路面下滲水、擴散路面應力、增強面層、基層的連接及減少基層反射裂縫至面層等等作用，是路面結構設計非常重要的一環。而目前設計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 路面排水系統不完善

 

　　路面表面排水不暢，排水設施不完善，路面積水或水分滯留時間太長使水分滲入路面結構內部；路面結構層抗水損害性能差，水穩性不足。

 

　　2提高路面路用性能可采取的措施

 

　　2.1 合理地選擇路面結構類型

 

　　2.1.1 選擇原則

 

　　路面面層根據當地的氣侯、自然條件及當地習慣及經濟水平等綜合確定。表面層應綜合考慮高溫抗車轍、低溫抗開裂、抗滑的需要；中面層應重點考慮抗車轍能力；底面層重點考慮抗疲勞開裂性能、密水性等。對潮濕區、濕潤區等雨水、冰雪融化對路面有嚴重威脅的地區，在考慮抗車轍能力的同時還應重視密水性的需要，防止水損害破壞，宜適當減小設計空隙率，但應保持良好的雨天抗滑性能。對于旱地區，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輸主干線（重載車輛多、交通量大）的建設上，SMA路面具有極大的選擇優勢。

 

　　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，適合作高速公路中、下面層，尤其是在重載多的高速公路。當然，有些地方仍然習慣于采用AC-Ⅰ型瀝青混凝土作中、下面層，但對規范密級配進行了改進，一定程度上提高了動穩定度。

 

　　2.1.4 選擇合適的結構層厚度

 

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

 

　　2.1.5 合理進行瀝青混合料級配

 

　　對夏季溫度較高，且高溫持續時間長，但冬季不太冷的地區或者重載路段應重點考慮抗車轍能力的需要，減少4.75mm及2.36mm的通過率。選用較大的設計空隙率，當采用密級配混合料時，宜選用粗型密級配瀝青混合料；對冬季溫度較低，且低溫持續時間長的地區，或者非重載路段，應在保證抗車轍能力的前提下，充分考慮提高低溫抗裂性能，適當增大4.75mm及2.36mm的通過率。選用較小的設計空隙率，當采用密級配混合料時，宜選用細型密級配瀝青混合料；對夏季溫度高，且持續時間長，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生矛盾時，應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，適當增加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計空隙率。

 

　　2.1.6 嚴格選用優質的原材料

 

　　選用優質的瀝青非常重要，瀝青選擇不但要滿足規范要求，而且要盡可能提高指標要求。此外，對于高速公路的上面層，應盡可能采用改性瀝青，改性瀝青對高溫穩定性次數較之普通瀝青能提高一倍以上，改性瀝青對低溫彎曲試驗破壞應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，高速公路中面層也應盡可能采用改性瀝青。

 

　　路面面層石料應采用高強度、耐磨并且與瀝青粘結性較好的中基性石料為宜。此外，應對集料的扁平細長含量等進行試驗，Superpave還對堅固性、安定性進行試驗，從源頭上保證混合料的性能。此外，當石料與瀝青的粘接性相對較低時，應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力。

 

　　2.1.7 注意下封層質量

 

　　設計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量，應強調機械化、專業化施工。江蘇等省份對下封層提出明確的施工指導意見，對此類較為先進成熟的做法值得在設計中推廣。

 

　　2.1.8 完善路面排水系統

 

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

 

　　3結語

 

　　瀝青的層面的設計是至關重要的。要努力引進國際上的先進技術，引進國外的標準、規范，結合我國的具體情況，完善它的設計與應用。