瀝青路面結(jié)構(gòu)研究綜述

【摘要】本文討論了國內(nèi)外瀝青路面結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀，并對我國瀝青路面結(jié)構(gòu)性能改進(jìn)提出了幾點(diǎn)措施。

【關(guān)鍵詞】瀝青路面結(jié)構(gòu)；半剛性基層路面；柔性基層路面

1、瀝青路面結(jié)構(gòu)國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

1.1我國瀝青路面結(jié)構(gòu)發(fā)展?fàn)顩r

在我國，已經(jīng)建成的高等級(jí)公路中，采用的路面結(jié)構(gòu)型式以瀝青路面為主。其中采用瀝青路面結(jié)構(gòu)的約占80%～90%，采用水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的約占10%～20%。在瀝青路面中95%采用的是半剛性基層瀝青路面，5%采用的是其它基層結(jié)構(gòu)。[1]我國高速公路瀝青路面長期以來采用半剛性基層瀝青路面這種單一型式的結(jié)構(gòu).這是由于以往經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)差和缺乏瀝青的原因。這種路面結(jié)構(gòu)造價(jià)低廉，取材容易，符合我國強(qiáng)基薄面的國情，為我國公路發(fā)展起到了促進(jìn)的作用，雖然大多數(shù)情況能滿足一定的使用要求，但實(shí)際存在諸多不足，如無法防止開裂和進(jìn)水，不能迅速排除路面內(nèi)部水，使得基層面條件惡化，就會(huì)給瀝青路面的使用壽命和耐久性帶來不利影響；另一方面，這種結(jié)構(gòu)的瀝青路面基層強(qiáng)度、剛度過高導(dǎo)致了軸載換算系數(shù)變大，增加了對重載車輛的敏感性，因此，長時(shí)間的重壓下易出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象。并且這種結(jié)構(gòu)的瀝青路面，基層材料的強(qiáng)度和模量會(huì)慢慢衰減，而瀝青路面的使用壽命取決于基層，這也是我國瀝青路面耐久性差、使用壽命短、需要不斷維護(hù)的主要原因。我國半剛性瀝青路面出現(xiàn)開裂的另一方面原因是半剛性基層干縮、溫縮開裂的反射開裂，目前這種現(xiàn)象已經(jīng)成為我國瀝青路面的主要病害之一，這種現(xiàn)象的發(fā)生已經(jīng)嚴(yán)重影響著我國瀝青路面的正常使用。

隨著大規(guī)模的建設(shè)高速公路，各地的氣候、交通、原材料、地質(zhì)等條件差異極大，在進(jìn)行高速公路瀝青路面設(shè)計(jì)時(shí)該考慮各地具體的情況來采用不同的結(jié)構(gòu)型式。采用一種瀝青路面結(jié)構(gòu)顯然是不合理的。

1.2國外瀝青路面結(jié)構(gòu)發(fā)展?fàn)顩r

國外的路面結(jié)構(gòu)形式多樣，一般根據(jù)本國的情況來設(shè)計(jì)，從國外瀝青路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)用情況來看，歐美主要國家及日本多采用柔性基層路面，柔性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)所用的材料基本上為瀝青混凝土，瀝青穩(wěn)定材料和粒料材料三種類型，不外乎根據(jù)交通荷載，氣候條件進(jìn)行組合設(shè)計(jì)。他們所采用的瀝青層的總厚度比較大，一般超過20cm，而基層或者底基層則多采用強(qiáng)度較低的無機(jī)穩(wěn)定材料以及級(jí)配碎石等。柔性基層路面可以克服半剛性基層瀝青路面的一些弱點(diǎn)，可以解決現(xiàn)有瀝青路面早起損壞的問題，并且由于其模量與瀝青面層接近，瀝青穩(wěn)定碎石基層與瀝青面層的層間粘結(jié)效果好等優(yōu)點(diǎn)，有利于提高路面受力的協(xié)調(diào)性，延長路面使用壽命。

而法國和南非主要采用半剛性基層路面，由于法國的土質(zhì)多種多樣，且各地的差異很大，高質(zhì)量的粒料資源相對比較豐富，路用結(jié)合料資源如水泥、瀝青等工業(yè)產(chǎn)品，高爐礦渣、粉煤灰等副產(chǎn)品分布也很廣，但是石油產(chǎn)品全部靠進(jìn)口，因此不得不盡量少用瀝青，而多用水硬性結(jié)合料等其它材料。法國采用的半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)形式與我國一樣，但是法國對半剛性基層出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)反射裂縫進(jìn)行了嚴(yán)格處理，然后按照一定的使用年限，不斷進(jìn)行罩面，以保證瀝青路面結(jié)構(gòu)的長期使用性能。南非則大量采用了倒裝結(jié)構(gòu)，一般采用級(jí)配碎石做基層，面層只有3-5cm的瀝青混凝土，但卻保持了較好的長期使用性能[2]。

2、瀝青路面結(jié)構(gòu)的組合與改善

從2001年起，交通部公路科學(xué)研究院針對目前高速公路瀝青路面早期損壞現(xiàn)象，充分考察了國際上高速公路普遍采用的結(jié)構(gòu)，吸取了本國不同瀝青路面結(jié)構(gòu)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，多個(gè)省市的高速公路上鋪筑了不同結(jié)構(gòu)瀝青路面試驗(yàn)路，并進(jìn)行了大量研究。為解決我國現(xiàn)有瀝青路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的早期出現(xiàn)的反射裂縫和車轍損害問題，大致從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。

2.1改善傳統(tǒng)的半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)

對半剛性基層路面按照功能性重新設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)，上面層在荷載作用下處于三向壓縮狀態(tài)，它是路面結(jié)構(gòu)中直接和荷載及外部環(huán)境接觸的層位，因此其對層位功能要求較多，主要應(yīng)起到平整、抗滑、抗低溫抗裂、防滲水、抗磨耗的作用；中面層在荷載作用下處于豎向壓縮狀態(tài)，對抗高溫車轍起著關(guān)鍵的作用；下面層在荷載作用下處于橫向拉壓狀態(tài)，對抗疲勞開裂、防反射裂縫起著關(guān)鍵的作用[3]。在半剛性基層和路面結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行防反射裂縫處理，如鋪設(shè)土工格柵，條帶聚合物，聚酯玻纖布等，這些材料具有強(qiáng)度大，延伸率小的特點(diǎn)，能較好的防止反射裂縫的發(fā)生。

2.2采用柔性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)

國際上普遍采用柔性基層，而且我國也嘗試了這種結(jié)構(gòu).并取得了成功?？梢哉f它很好地解決了當(dāng)前半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)所造成的反射裂縫和水損害問題。所以這種結(jié)構(gòu)值得推薦。是1種很好的途徑。在干旱和半干旱地區(qū).我們可以采用半剛性基層也可以采用柔性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)：在西部多砂礫地區(qū)，可以就地取材多考慮砂礫基層或級(jí)配砂礫基層；在多雨潮濕地區(qū)和冰凍地區(qū).瀝青層建筑在排水性較好的級(jí)配碎石柔性基層上也許有更多的優(yōu)越性。

2.3采用組合式瀝青路面結(jié)構(gòu)

對于半剛性基層長壽命瀝青路面而言，由于半剛性基層強(qiáng)度高，模量遠(yuǎn)大于瀝青層，各結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力應(yīng)變一般均可滿足長壽命路面的設(shè)計(jì)要求，因此控制半剛性基層的開裂成為關(guān)鍵問題。在結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)時(shí)，可采用復(fù)合式瀝青路面結(jié)構(gòu)，或設(shè)置抗反射裂縫層都可收到良好的效果。

對于柔性基層長壽命瀝青路面來說，由于瀝青層底的彎拉應(yīng)變和基頂?shù)膲簯?yīng)變都難以滿足長壽命瀝青路面的設(shè)計(jì)指標(biāo)，因此，從結(jié)構(gòu)組合方面考慮，不僅需要設(shè)置抗疲勞層以提高瀝青路面的抗疲勞性能，而且需要設(shè)置高模量的瀝青層來提高抗剪切變形的能力和減小基頂壓應(yīng)變。另外，需要提高土基的承載能力來減少對瀝青層的要求。

結(jié)論：

通過研究國內(nèi)外瀝青路面的發(fā)展?fàn)顩r，認(rèn)清我國目前瀝青結(jié)構(gòu)路面的發(fā)展形式及存在的問題，盡可能的解決半剛性基層在使用中存在的問題以及發(fā)展其他形式瀝青路面結(jié)構(gòu)，哪種結(jié)構(gòu)更適合還有待在實(shí)際工程中檢驗(yàn)。