淺談高等級(jí)公路瀝青路面層間結(jié)合技術(shù)

何喜民

摘 要：文章主要是針對(duì)高等級(jí)公路瀝青混凝土各路面結(jié)構(gòu)層之間的結(jié)合技術(shù)進(jìn)行了探討，從路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論出發(fā)，簡(jiǎn)述了路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和設(shè)計(jì)方法，分析了影響瀝青路面層間狀態(tài)的各影響因素，最后對(duì)瀝青混凝土路面層間結(jié)合技術(shù)進(jìn)行了探討，希望能夠拋磚引玉，對(duì)工程建設(shè)者能有所幫助。

關(guān)鍵詞：高等級(jí)公路；瀝青混凝土路面；層間結(jié)合

1 路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論概述

路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的根本目標(biāo)在于使路面在道路設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)不發(fā)生破損。這個(gè)目標(biāo)說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單做起來(lái)難。因?yàn)槁访娴氖褂檬芎芏嘁蛩氐挠绊?，如環(huán)境因素、材料因素、荷載因素、結(jié)構(gòu)因素、經(jīng)濟(jì)因素等，因此在做路面設(shè)計(jì)時(shí)我們要綜合考慮這些因素，對(duì)每種影響因素進(jìn)行分析和判定，然后選擇一個(gè)既符合施工需要，又能相對(duì)比較經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案。具體到工作中，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要依據(jù)三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量：即抗滑性能，平整度和耐久性。隨著汽車(chē)行駛速度的日益提高，抗滑性指標(biāo)顯得越來(lái)越重要，通過(guò)對(duì)瀝青上面層使用材料的選擇和設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)路面良好的抗滑性能；平整度好的路面可以減少車(chē)輛荷載對(duì)路面沖擊造成的破壞，也可以提高駕駛?cè)藛T及乘車(chē)人員的舒適程度，如果平整度較差，那么路面就容易損壞，就間接的影響到路面的使用壽命；耐久性是整個(gè)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心部分，所有的設(shè)計(jì)方法都是依據(jù)此項(xiàng)指標(biāo)展開(kāi)的，耐久性實(shí)際上就是抗變形性，它要求路面有足夠的強(qiáng)度能夠應(yīng)對(duì)各種因素引起的變形，道路設(shè)計(jì)使用年限的代表性指標(biāo)就是耐久性。

路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法，一般可分以下幾種，每種方法中又呈現(xiàn)不同的設(shè)計(jì)思路：

（1）基于經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法。包括CBR設(shè)計(jì)法與AASHTO設(shè)計(jì)法兩種，兩種設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)思想有所不同，CBR的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單明了，比較適合低等級(jí)公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)方法認(rèn)為路面應(yīng)該從加大質(zhì)量和厚度方面來(lái)提高路面層間抗壓力變形能力；AASHTO方法則是從道路使用者對(duì)路面質(zhì)量的評(píng)價(jià)來(lái)設(shè)計(jì)，評(píng)價(jià)值在0～5之間。

（2）基于力學(xué)的設(shè)計(jì)方法。一種是把路面分成路基、基層與瀝青面層三層結(jié)構(gòu)，分別以結(jié)構(gòu)層厚度、彈性模量和泊松來(lái)表示各層的特征；另一種是把路面看成一個(gè)多層彈性體系，各層材料均采用彈性模量和泊松比來(lái)表征。

（3）基于性能的設(shè)計(jì)方法。也有兩種設(shè)計(jì)方法，一種是根據(jù)道路的抗車(chē)轍性、抗低溫性和抗疲勞性等一些使用性能來(lái)進(jìn)行路面設(shè)計(jì)和材料選擇，另一種則是從環(huán)境因素和交通荷載因素對(duì)路面性能的影響來(lái)考慮進(jìn)行設(shè)計(jì)的。

2 影響瀝青路面層間狀態(tài)的因素

2.1 水和溫度對(duì)路面層間狀態(tài)的影響

首先說(shuō)水，水對(duì)層間材料的影響不容小覷，由于半剛性基層的不透水性，水分積存在基層表面無(wú)法排除，也無(wú)法擴(kuò)撒，基層上邊就是空隙率比較大的瀝青下面層，積存的水分填充到空隙內(nèi)，經(jīng)過(guò)車(chē)輛荷載反復(fù)作用，水產(chǎn)生的壓力會(huì)沖刷基層，使基層軟化破壞，造成瀝青層和基層之間發(fā)生不連續(xù)，變成半滑動(dòng)或滑動(dòng)狀態(tài)。另外，溫度對(duì)瀝青材料的影響比較大，因此導(dǎo)致層間材料對(duì)溫度變化比較敏感，尤其是在夏季高溫時(shí)期，瀝青路面的溫度可達(dá)到60度，這時(shí)對(duì)層間材料做剪切試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)抗剪強(qiáng)度已經(jīng)很小，因此如果在夏季高溫環(huán)境下，層間材料如果再受到重力作用就很容易會(huì)發(fā)生損壞。

2.2 結(jié)構(gòu)類(lèi)型和材料種類(lèi)對(duì)路面層間狀態(tài)的影響

瀝青混合料在施工中如果控制不當(dāng)很容易發(fā)生離析的現(xiàn)象，如果是粗粒式瀝青混合料，它的公稱(chēng)最大粒徑較大，如果設(shè)計(jì)的瀝青總厚度較小，又在攤鋪時(shí)分三層鋪筑就更容易出現(xiàn)離析，離析后空隙率較大，容易發(fā)生路表水下滲情況，同時(shí)裂縫的產(chǎn)生也會(huì)隨之而來(lái)，更增加了雨水滲入路面的可能性。在冬天寒冷地區(qū)，冰凍的路面會(huì)聚集大量冰水，春季來(lái)臨后，冰水融化，水分達(dá)到飽和，加上半剛性基層透水性效果差，水分就會(huì)存在基層表面，半剛性基層的不透水性阻止水分從基層排除，如果此時(shí)設(shè)計(jì)的瀝青厚度很薄，那么瀝青底部受到荷載壓力就會(huì)很大，基層表面發(fā)生破壞，產(chǎn)生灰漿，使瀝青的疲勞壽命受到威脅。

2.3 施工管理對(duì)路面層間狀態(tài)的影響

如果在施工管理過(guò)程中對(duì)質(zhì)量控制不嚴(yán)格，在清掃基層表面時(shí)，清掃人員責(zé)任心不強(qiáng)，沒(méi)有打掃干凈，遺留的雜物或松散殘?jiān)蜁?huì)影響層間的粘結(jié)效果，造成層間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)；還有施工期間如果不控制車(chē)輛通行，也會(huì)破壞層間粘結(jié)結(jié)構(gòu)；有些施工單位偷工減料，為了節(jié)約施工支出，不按設(shè)計(jì)要求施工，在面層攤鋪之前不在基層上撒粘層油，或是減少粘層油噴灑量，噴灑不均勻等都會(huì)導(dǎo)致層間粘結(jié)不好。

3 瀝青路面層間結(jié)合技術(shù)

3.1 粘結(jié)層材料功能分析

分析基層與面層之間的粘結(jié)層材料受力情況得出主要有壓應(yīng)力、拉應(yīng)力和剪應(yīng)力三種類(lèi)別，加之道路處在自然環(huán)境中，難免會(huì)受到光、熱、水等因素的影響，所以粘結(jié)層材料必須具備以下兩個(gè)重要功能：抗拔能力和抗剪能力。

車(chē)輛在行駛時(shí)，汽車(chē)輪胎路面發(fā)生摩擦作用力，進(jìn)而影響到層間結(jié)構(gòu)的粘結(jié)效果，還有汽車(chē)在行駛中后輪產(chǎn)生的真空泵吸作用也會(huì)減弱層間粘結(jié)作用力，因此選擇粘結(jié)材料時(shí)一定要考慮材料的抗拔能力，以免發(fā)生層間分離現(xiàn)象；另外，如果粘結(jié)層材料抗剪能力差，那么基層和面層之間就會(huì)出現(xiàn)推移、擁抱、脫皮等病害，影響道路使用功能，甚至?xí)绊懙降缆肥褂谜叩纳踩?/p>

3.2 透層油的作用機(jī)理

透層油是撒布在基層表面起過(guò)渡耦合的作用，透層油在基層表面會(huì)形成一層油膜，滲入到基層一定的深度，滲透進(jìn)去的透層油填充了基層結(jié)構(gòu)的空隙，形成一個(gè)特殊的結(jié)構(gòu)層，也叫耦合層，它降低了基層材料的模量，實(shí)現(xiàn)了無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料的有效粘結(jié)。經(jīng)分析，透層油的作用主要可以歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：（1）提高了路面結(jié)構(gòu)層的整體性，使各結(jié)構(gòu)層之間形成連續(xù)的結(jié)構(gòu)組合體系。（2）撒布的透層油會(huì)形成一定的厚度，相當(dāng)于增加了柔性材料結(jié)構(gòu)層厚度，從根本上加強(qiáng)了路面結(jié)構(gòu)抗變形性能。（3）油層深入到基層半剛性材料中空隙后，加強(qiáng)了基層抗水毀能力。（4）透層油還起到對(duì)基層養(yǎng)護(hù)的作用，減少養(yǎng)護(hù)工序，節(jié)約施工成本，節(jié)約水資源，加快施工進(jìn)度。

3.3 對(duì)下封層所用材料的具體要求

下封層施工是基于透層油施工之后進(jìn)行的，它的作用是封水、防水、穩(wěn)定基層、使瀝青面層與基層能夠有效粘結(jié)、緩解基層反射裂縫的產(chǎn)生等。也就是說(shuō)面層和基層之間良好的粘結(jié)除了透層油的過(guò)渡耦合以外，下封層也能起到一定的粘結(jié)作用?；鶎邮┕ね瓿珊笠M快撒布透層油，透層油會(huì)滲入到基層結(jié)構(gòu)中，形成一定的滲入深度，在面層攤鋪之前再撒布下封層，這樣下封層更容易與基層形成整體，此時(shí)下封層和透層共同作用，在基層表面進(jìn)行水封，既組織外邊水分進(jìn)入，又能控制內(nèi)部水分蒸發(fā)，使基層能夠在合理的水量條件下進(jìn)行水化反應(yīng)，有利于強(qiáng)度的增長(zhǎng)，保證整個(gè)基層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度均勻提高。因此下封層材料應(yīng)該滿(mǎn)足以下五大性能要求：粘附性能、柔韌性能、滲透性、成膜性和工作性能。這些性能能夠使下封層與基層表面粘結(jié)良好，不脫皮；能保證下封層在溫度和荷載作用下有伸縮性，不發(fā)生斷裂；能夠更好的滲入到半剛性基層中起到加固結(jié)構(gòu)層和粘結(jié)的作用；形成一層均勻的薄膜，起到防水和粘附的功能；同時(shí)能夠方便施工，便于貯存運(yùn)輸。

4 結(jié)束語(yǔ)

瀝青路面層間結(jié)合狀態(tài)的好壞直接關(guān)系到路面的使用壽命，如果瀝青路面層間結(jié)合作用沒(méi)有充分發(fā)揮出來(lái)，或是得不到重視而沒(méi)有進(jìn)行有效的層間粘結(jié)處理，那么瀝青路面層間結(jié)合部分就會(huì)成為路面整體結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，因此，一定要引起高度重視，不斷完善路面層間結(jié)構(gòu)處理技術(shù)，具有一定的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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