濕熱環(huán)境下瀝青路面層間剪切強(qiáng)度與差異改性

宋 洋，劉金明，王小慶，展洪斌

（1.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 建筑與交通學(xué)院，遼寧 阜新 123000；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 土木工程學(xué)院，遼寧 阜新 123000；3.中鐵四局 五公司，江西 九江 341000）

0 引言

近些年國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究表明，環(huán)境溫濕度的變化給路面材料的使用性能帶來(lái)較大影響，進(jìn)而影響瀝青路面的服務(wù)功能和使用壽命[1-2]，一般在轉(zhuǎn)彎半徑較小、長(zhǎng)大縱坡等特殊路段往往出現(xiàn)這種破壞形式，而在高濕熱地區(qū)，瀝青的力學(xué)性能會(huì)隨著環(huán)境溫度、濕度的變化而變化，導(dǎo)致瀝青混凝土與黏層材料之間的黏結(jié)性能受到影響，在這種惡劣自然條件作用下的特殊路段，其面層結(jié)構(gòu)內(nèi)部的抗剪切性能往往達(dá)不到車(chē)輛動(dòng)載荷反復(fù)作用下作用而產(chǎn)生的剪應(yīng)力，從而更加容易發(fā)生道路病害.對(duì)瀝青路面的層間剪切性能進(jìn)行研究，以增強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)的剪切力學(xué)性能.

目前對(duì)于瀝青路面的層間抗剪強(qiáng)度的研究，主要是從影響層間剪切外界因素的變化、材料用量的影響，例如瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)、黏層材料的灑布量問(wèn)題，材料自身的特性，例如瀝青混凝土的穩(wěn)定性能、黏層材料的黏結(jié)性能等對(duì)瀝青混凝土的層間抗剪強(qiáng)度影響分析[3-5].朱俊[6]等分析層間抗剪強(qiáng)度與粘層材料及用量的關(guān)系，通過(guò)直剪試驗(yàn)得出幾種改性瀝青的強(qiáng)度性能與最佳黏層油灑布量；RANDY[7]等通過(guò)瀝青路面層間剪切試驗(yàn)分析影響瀝青混凝土層間抗剪強(qiáng)度的主要因素，其中溫度是影響抗剪強(qiáng)度的主要因素.對(duì)于層間抗剪強(qiáng)度的研究，試驗(yàn)影響因素與實(shí)際路面影響因素的轉(zhuǎn)化分析對(duì)于增強(qiáng)面層間的層間剪切性能，減少高速公路瀝青路面病害具有重要的現(xiàn)實(shí)意義.

基于實(shí)際工程中車(chē)輛載荷、行車(chē)速度、坡度、平曲線半徑等都能夠影響瀝青路面的層間抗剪強(qiáng)度.吳幫偉[8]基于瀝青路面抗車(chē)轍性能，提出長(zhǎng)大縱坡標(biāo)準(zhǔn)的界定方法.而對(duì)于轉(zhuǎn)彎半徑較大，坡度較平緩的路段，根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)能夠達(dá)到實(shí)際剪切力要求，因此往往不易產(chǎn)生路面病害.對(duì)此，現(xiàn)有高速公路所選用的改性瀝青大多依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有進(jìn)行規(guī)范化、合理化的方案設(shè)計(jì).這樣的路面設(shè)計(jì)不僅會(huì)使得惡劣自然環(huán)境地區(qū)、特殊受力路段的承載力達(dá)不到要求，還會(huì)在工況較好路段增加施工成本.針對(duì)上述問(wèn)題，本文通過(guò)瀝青混合料的層間剪切試驗(yàn)，對(duì)影響層間剪切性能的影響因素進(jìn)行分析，得到單因素作用下的瀝青路面分級(jí)，從而建立高濕熱環(huán)境下瀝青路面的差異改性分級(jí)體系，為實(shí)際高速公路瀝青路面的面層建設(shè)提供方案.

1 瀝青路面層間剪切試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

瀝青路面層間界面抗剪強(qiáng)度的影響因素非常多，包括外界環(huán)境因素以及材料的影響.為最大限度模擬實(shí)際路面環(huán)境下瀝青路面的層間抗剪性能，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)7 種加載溫度為30 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃、60 ℃、65 ℃.在中國(guó)東南沿海、滇南、川黔等地區(qū)的年平均濕度均高于80%，選擇環(huán)境濕度為0%作為干濕對(duì)比分析.因此，設(shè)計(jì)3 種加載濕度分別為0%、80%、100%時(shí)進(jìn)行層間剪切試驗(yàn).在室內(nèi)試驗(yàn)剪切角度為15°、30°和40°下分別對(duì)不同面層組合類型的瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行層間剪切試驗(yàn)研究，實(shí)際工況下路面工作狀態(tài)分級(jí).

試驗(yàn)儀器為 YH-40B 恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱、TW-2000 單軸液壓機(jī)、HWX-L 型數(shù)顯恒溫鼓風(fēng)干燥箱、STLJ-5 瀝青混合料攪拌機(jī)，見(jiàn)圖1.

圖1 層間剪切試件裝配實(shí)物Fig.1 assembly drawing of interlaminar shear test piece

結(jié)合不同面層結(jié)構(gòu)與通過(guò)不同類別處理的不同黏層材料進(jìn)行對(duì)比分析.根據(jù)前期大量調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)粘層材料SBS 改性優(yōu)于液體瀝青AL(M)-3 和90#基質(zhì)瀝青[9-10]，現(xiàn)設(shè)計(jì)類型7、類型9 與類型8、類型10 對(duì)不同黏層材料的黏結(jié)性能與混合料間的關(guān)系進(jìn)行探究.由于上面層受力較大，設(shè)計(jì)上面層粘層材料為單一SBS 改性，下面層黏層材料設(shè)計(jì)液體瀝青與基質(zhì)瀝青進(jìn)行對(duì)比；橡膠具有較好的耐高溫性能，并且造價(jià)較低，為探究其與SBS 的適用性，設(shè)計(jì)類型1～類型4、類型5～類型6、類型8～類型9、類型11～類型12 進(jìn)行對(duì)比研究.具體組合類型見(jiàn)表1，其中類型1～類型6 為上面層，類型7～類型12 為下面層，見(jiàn)表1.

表1 面層組合類型設(shè)計(jì)Tab.1 design of combination type of surface course

1.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）溫度

瀝青路面的瀝青混合料和黏層材料都具有典型的黏彈性特性.本文針對(duì)試驗(yàn)制備的不同組合類型的瀝青混凝土試件，分別在不同加載溫度作用下進(jìn)行層間剪切試驗(yàn)，試驗(yàn)測(cè)得30 ℃～65 ℃下各組合類型的瀝青路面層間抗剪強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2.

圖2 不同溫度作用下瀝青路面層間抗剪強(qiáng)度Fig.2 interlaminar shear strength of asphalt pavement under different temperatures

（2）濕度

對(duì)不同試件進(jìn)行室內(nèi)模擬環(huán)境濕度影響的加載試驗(yàn).在中國(guó)降雨量較充沛的地區(qū)，全年降雨量高達(dá)1 600～2 500 mm，豐富的降雨量會(huì)使環(huán)境濕度大大升高.對(duì)于瀝青路面，常常處于浸水或高濕度狀態(tài)，這會(huì)嚴(yán)重影響瀝青混凝土面層的層間粘結(jié)性能，從而造成瀝青路面的層間剪切破壞.

將試件置于YH-40B 恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱中，溫度控制在40 ℃，分別調(diào)節(jié)濕度0%、80%、100%進(jìn)行3 組不同組合類型瀝青面層結(jié)構(gòu)的層間抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3.

圖3 不同濕度作用下瀝青路面層間抗剪強(qiáng)度Fig.3 shear strength of asphalt pavement under different humidity

圖3 顯示，在相同級(jí)配組合類型下，隨著環(huán)境濕度的增加，瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度隨之降低，尤其是在0%到80%之間，整體抗剪強(qiáng)度隨著組合類型的不同，下降速率較快；高濕度環(huán)境下瀝青混凝土的層間抗剪性能較弱，這是由于水分滲入在瀝青混凝土的孔隙中，在載荷的作用下，孔隙水產(chǎn)生動(dòng)水壓力作用，使瀝青黏附性降低并逐漸降低黏結(jié)力，嚴(yán)重影響了瀝青面層的層間抗剪性能.根據(jù)不同組合類型在環(huán)境濕度影響下的剪切強(qiáng)度峰值，進(jìn)行面層組合類型的排序，為面層合理匹配關(guān)系的提出奠定基礎(chǔ).

（3）剪切角度

在瀝青路面中，特別是在轉(zhuǎn)彎曲線半徑較小、長(zhǎng)大縱坡等特殊路段所受到的表現(xiàn)的非常明顯，說(shuō)明路面坡度以及轉(zhuǎn)彎半徑對(duì)瀝青路面的力學(xué)性能影響較大，車(chē)輛載荷在經(jīng)過(guò)這些特殊路段時(shí)由于緊急制動(dòng)或加速等原因?qū)β访娴乃阶饔昧哟?而反映在路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，不同坡度與轉(zhuǎn)彎半徑的作用下，面層的層間剪切角度不同.此外，為控制變量，加載環(huán)境溫度統(tǒng)一設(shè)為40 ℃，分別測(cè)得不同面層組合類型在不同剪切角度作用下的層間抗剪強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4.

圖4 不同剪切角度下瀝青路面層間抗剪強(qiáng)度Fig.4 interlaminar shear strength of asphalt pavement under different shear angles

根據(jù)圖4 可以看出，不同剪切角度下抗剪強(qiáng)度隨組合類型1～類型6 的提高而呈現(xiàn)線型下降的趨勢(shì)，且不同角度下抗剪強(qiáng)度下降值不同，剪切角度15°、30°、40°時(shí)其抗剪強(qiáng)度下降值依次為0.26 MPa、0.39 MPa、0.49 MPa，說(shuō)明不同角度下抗剪強(qiáng)度下降程度大小為40°＞30°＞15°.以上結(jié)果表明，隨著剪切角度的增大，SBS 改性瀝青混凝土的抗剪強(qiáng)度下降幅度大于橡膠改性瀝青混凝土.

（4）黏層材料

為研究高溫環(huán)境下，黏層材料對(duì)于瀝青路面層間抗剪強(qiáng)度性能的影響，分別選用基質(zhì)瀝青、液體瀝青AL(M)-3 和SBS 改性瀝青與各面層瀝青混凝土進(jìn)行粘結(jié)，然后統(tǒng)一加載溫度為40 ℃、剪切角度統(tǒng)一設(shè)置為40°下進(jìn)行不同面層組合類型的層間剪切試驗(yàn)，由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)位于同一面層的瀝青混合料對(duì)層間剪切強(qiáng)度的影響較小，因此這里研究粘層材料作為因素時(shí)分別選用上面層AC-20/AC-25 與下面層SMA-13/AC-20 分析，并增加無(wú)黏層材料作為對(duì)比，能夠更好地反應(yīng)黏層材料對(duì)于面層間的層間黏結(jié)性.經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得在不同粘層材料與不同級(jí)配類型下的抗剪強(qiáng)度見(jiàn)圖5.

圖5 不同黏層材料作用下瀝青路面層間抗剪強(qiáng)度Fig.5 shear strength of asphalt pavement under the action of different bonding materials

圖5 表明組合類型為AC-20C/AC-25C、SMA-13/AC-20C 的面層結(jié)構(gòu)通過(guò)加入不同的黏層材料所反映出的抗剪力學(xué)性能不同，通過(guò)無(wú)黏層材料的對(duì)比可知，黏層材料的使用對(duì)于增加瀝青混凝土的層間黏結(jié)性，提高層間抗剪強(qiáng)度具有顯著效果.這說(shuō)明黏層材料能夠提高瀝青混合料的抗剪切性能，從而有效地抵抗瀝青路面的層間剪切破壞，大大降低路面病害的產(chǎn)生.組合類型SMA-13/AC-20C 對(duì)應(yīng)的黏層材料在相同條件下的黏結(jié)性均優(yōu)于組合類型AC-20C/AC-25C.結(jié)合表1 可得，黏層材料的黏結(jié)性從高到低依次為SBS改性瀝青、液體瀝青AL(M)-3、基質(zhì)瀝青.

2 單因素作用下瀝青路面分級(jí)

2.1 基于試驗(yàn)指標(biāo)的等級(jí)評(píng)價(jià)

（1）溫度和濕度

試驗(yàn)分析結(jié)果表明，溫度對(duì)瀝青路面的層間抗剪性能的影響較大，試驗(yàn)分析時(shí)設(shè)置的環(huán)境溫度為路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度，與氣溫不同.為方便實(shí)際工程應(yīng)用，需建立路面溫度與氣溫的相關(guān)關(guān)系，本文采用SHPR 回歸模型計(jì)算不同氣溫條件下瀝青路面的溫度[11-13]，公式為

式中，Td(max)為路面內(nèi)某深度最高溫度，℃；Ts為路表最高溫度，℃；d為距離路表深度，m；Ta為最高氣溫，℃；Lаt為緯度，°.

廣西地區(qū)大部分處于北緯24°，根據(jù)式（1）～式（2）計(jì)算不同氣溫下瀝青路面溫度，見(jiàn)表2.

表2 不同氣溫下路面溫度隨深度的變化Tab.2 variation of pavement temperature with depth under different temperature

根據(jù)1.1 節(jié)分析，路面平均氣溫為分別40 ℃和50 ℃時(shí)，層間抗剪強(qiáng)度發(fā)生轉(zhuǎn)折，結(jié)合表2，對(duì)應(yīng)氣溫分別為20 ℃和30 ℃.因此，這里將氣溫分為3個(gè)工況等級(jí)，見(jiàn)表3.

表3 氣溫單因素分級(jí)Tab.3 single factor classification of air temperature

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，環(huán)境濕度對(duì)瀝青路面層間工作狀態(tài)影響較大，反應(yīng)材料水穩(wěn)定性能隨著濕度增加而減小，當(dāng)濕度大于80%時(shí)，層間剪切值出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，以80%為分界點(diǎn)進(jìn)行分級(jí)，濕度大于80%對(duì)應(yīng)工況等級(jí)A，小于80%對(duì)應(yīng)工況等級(jí)B.

（2）剪切角度

進(jìn)行層間剪切試驗(yàn)時(shí)，施加不同剪切角度的法相應(yīng)力，可以較真實(shí)的模擬路面實(shí)際受力情況，適用于評(píng)價(jià)路面層間結(jié)構(gòu)整體的抗剪性能[14].

剪切角度試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)剪切角度為30°時(shí)，層間抗剪強(qiáng)度變化較大.這里選取30°剪切角度作為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，剪切角度大于30°對(duì)應(yīng)工況等級(jí)A，小于30°對(duì)應(yīng)工況等級(jí)B.為了能夠更好的對(duì)瀝青路面進(jìn)行差異分析，需要將上述影響因素轉(zhuǎn)化為便于評(píng)價(jià)實(shí)際道路分級(jí)的指標(biāo).

2.2 基于改性需求的路面工作狀態(tài)分級(jí)

通過(guò)對(duì)層間剪切試驗(yàn)結(jié)果中各因素作用下各工況等級(jí)的平均剪應(yīng)力的計(jì)算，最終得出不同工況等級(jí)對(duì)應(yīng)的層間剪應(yīng)力區(qū)間，結(jié)果見(jiàn)表4.

表4 不同工況剪應(yīng)力區(qū)間Tab.4 shear stress range under different working conditions

瀝青路面實(shí)際受力情況比較復(fù)雜，而瀝青路面的層間滑移破壞也絕不是單一因素影響造成的，路面坡度、超載、車(chē)輛變速等對(duì)瀝青路面的層間性能造成巨大影響.路面坡度為5°，接地壓力1.3 MPa，加速行駛車(chē)輛對(duì)瀝青路面水平剪應(yīng)力為0.6 MPa[15].根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行交通載荷等級(jí)劃分，結(jié)果見(jiàn)表5.

表5 交通載荷等級(jí)劃分Tab.5 traffic load classification

研究發(fā)現(xiàn)，在行車(chē)載荷的作用下，瀝青路面所受到的軸力、剪應(yīng)力會(huì)隨著路面深度的增加而發(fā)生折減現(xiàn)象，這就對(duì)橋面路段的強(qiáng)度要求有所提高.因此，進(jìn)行工況分級(jí)時(shí)，對(duì)橋面路段、復(fù)合式路面增加一個(gè)等級(jí).為了便于對(duì)道路路段進(jìn)行等級(jí)劃分，這里將外界的溫度、濕度統(tǒng)一為氣候分區(qū)，工作狀態(tài)分級(jí)結(jié)果見(jiàn)表6.

表6 瀝青路面工作狀態(tài)分級(jí)Tab.6 classification of working conditions of asphalt pavement

利用單因素作用下的路面工作狀態(tài)分級(jí)，可以把道路全線工況等級(jí)的劃分為A、B、C 這3 個(gè)等級(jí)，對(duì)不同工況下的瀝青路面采取不同的改性方案，基于瀝青路面工作狀態(tài)分級(jí)的確定，能夠?yàn)楦男圆牧系倪x擇提供可靠依據(jù)，為差異改性匹配關(guān)系合理化奠定基礎(chǔ).

3 面層材料改性效果排序與分級(jí)

3.1 可拓模型建立

根據(jù)前期調(diào)查和試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，將瀝青路面劃分為優(yōu)、良、中和差4 個(gè)安全評(píng)價(jià)等級(jí)，計(jì)算各評(píng)價(jià)等級(jí)對(duì)應(yīng)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)值區(qū)間，將面層材料及粘層材料的各項(xiàng)指標(biāo)代入對(duì)應(yīng)數(shù)值區(qū)間，得到材料關(guān)聯(lián)度[16].

（1）經(jīng)典域、節(jié)域和待評(píng)物元的確定

將上述材料評(píng)價(jià)指標(biāo)與數(shù)值區(qū)間對(duì)應(yīng)得到

式中，Roj為經(jīng)典域物元；Rp為節(jié)域物元；P為面層材料；Vpi=[apibpi]為Rp關(guān)于影響因素ci的相應(yīng)擴(kuò)大的數(shù)值范圍；物元R由事物N、其特征C及對(duì)應(yīng)的量值V這3 個(gè)元素組成，當(dāng)事物N有n個(gè)特征時(shí)，稱R為n維物元，Ri為分物元.

（2）評(píng)價(jià)指標(biāo)關(guān)于安全評(píng)價(jià)等級(jí)關(guān)聯(lián)度計(jì)算

將某安全級(jí)別的可拓關(guān)聯(lián)度定義為所得各級(jí)別的關(guān)聯(lián)度與其對(duì)應(yīng)權(quán)重的乘積之和.

式中，x0為評(píng)價(jià)指標(biāo)具體數(shù)值；（a,b）為各等級(jí)數(shù)值區(qū)間；Koj（vi）為第j個(gè)物質(zhì)單元的第i個(gè)特征關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)物元等級(jí)的關(guān)聯(lián)度.

3.2 面層材料合理改性物元模型的確定

基于改性瀝青混合料的調(diào)查，綜合考慮廣西地區(qū)氣候條件、集料制備、改性瀝青適用性與經(jīng)濟(jì)性，將為高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗水損壞性及改性瀝青造價(jià)作為面層材料合理改性效果評(píng)價(jià)指標(biāo).結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)，并查閱相關(guān)規(guī)范進(jìn)行了面層材料評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的劃分.通過(guò)對(duì)SMA-13 的不同改性費(fèi)用的調(diào)查，確定了改性瀝青造價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn).用N1、N2、N3、N4分別代表優(yōu)、良、中和差4 個(gè)安全評(píng)價(jià)等級(jí)，等級(jí)優(yōu)可滿足A 級(jí)工況指標(biāo)值，等級(jí)良可滿足B 級(jí)工況指標(biāo)值，等級(jí)中可滿足C 級(jí)工況指標(biāo)值.用C1、C2、C3和C4分別代表高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗水損壞性及改性瀝青價(jià)格4 個(gè)評(píng)級(jí)指標(biāo).根據(jù)不同改性瀝青的室內(nèi)試驗(yàn)研究，并結(jié)合規(guī)范要求對(duì)4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)，中國(guó)目前石油瀝青造價(jià)取平均值為3 500 元/t，對(duì)不同改性的AC-13C 價(jià)格進(jìn)行調(diào)查，分級(jí)結(jié)果見(jiàn)表7.

表7 面層材料評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab.7 evaluation standard of surface material

評(píng)價(jià)不同面層結(jié)構(gòu)的改性效果，以SMA-13（橡膠改）、AC-13（SBS）這2 種上面層為例，分別用P1、P2表示，指標(biāo)值見(jiàn)表8.

表8 待評(píng)面層評(píng)價(jià)指標(biāo)值Tab.8 evaluation index value of surface layer to be evaluated

將面層材料評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行量化處理，確定其經(jīng)典域?yàn)?/p>

根據(jù)表8 確定待評(píng)物元

將量化處理后的面層材料評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)式（6）、式（7）可以求得各等級(jí)關(guān)聯(lián)度

根據(jù)Pjmax=max{Koj(P)∣j=1,2,3,...,m},可知面層SMA-13（橡膠改）處于材料等級(jí)中的優(yōu)，面層表明待評(píng)面層AC-13（SBS）處于材料等級(jí)中的良.同理可根據(jù)可拓學(xué)模型計(jì)算其他面層改性瀝青混凝土的可拓關(guān)聯(lián)度并劃分材料等級(jí)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表9.

表9 面層材料綜合關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果Tab.9 calculation results of comprehensive correlation degree of surface material

3.3 黏層材料分級(jí)

瀝青路面的主要破壞形式是面層之間的層間剪切破壞，而黏層材料的選擇是影響瀝青路面層間抗剪強(qiáng)度的重要因素，因此，對(duì)不同黏層材料進(jìn)行分級(jí)，從而對(duì)應(yīng)不同工況路面，選擇與其“契合”的黏層材料是非常有必要的.根據(jù)圖5 和表6 可得出黏層材料的評(píng)價(jià)等級(jí)，結(jié)果見(jiàn)表10.

表10 黏層材料分級(jí)Tab.10 classification of tack coat materials

4 工況分級(jí)下組合類型匹配關(guān)系

通過(guò)對(duì)不同影響因素下瀝青路面的層間剪切試驗(yàn)，得到不同組合類型、黏層材料下的路面剪應(yīng)力，并提出基于路面改性需求的路用狀態(tài)分級(jí).通過(guò)對(duì)可拓學(xué)理論的研究與分析，得到瀝青路面面層材料合理改性分級(jí)與黏層材料的分級(jí)，結(jié)合實(shí)際工況下不同縱坡、轉(zhuǎn)彎半徑下剪應(yīng)力分布規(guī)律，最終得出基于工況分級(jí)下瀝青路面組合類型的匹配關(guān)系.

對(duì)于A 級(jí)工況，在高濕熱地區(qū)的橋面、復(fù)合式路面，可選用橡膠改與SBS 改結(jié)合.A 級(jí)工況下的其他氣候分區(qū)的長(zhǎng)大縱坡路段盡量選用雙層SBS改性瀝青作為上面層.其他路段下采用方案3 組合方式能夠滿足強(qiáng)度要求.

對(duì)于B 級(jí)工況，在高濕熱地區(qū)的橋面和復(fù)合式路面宜分別選用方案1 和方案2 的面層組合類型.B級(jí)工況其他氣候分區(qū)的特殊路段一般可選用兩層SBS 改或兩層橡膠改.一般路段選用上層SBS 下層橡膠改性.

對(duì)于C 級(jí)工況，處于環(huán)境溫度較高、降雨量較大的地區(qū)，可選用單層橡膠改.其他路段一般選用單層SBS 改與巖瀝青結(jié)合，粘層材料使用基質(zhì)瀝青與液體瀝青搭配，結(jié)果見(jiàn)表11.

表11 工況等級(jí)下瀝青組合類型評(píng)價(jià)體系Tab.11 evaluation system of asphalt combination type under working condition grade

5 工程應(yīng)用

本文研究結(jié)果應(yīng)用于南寧市鳳嶺北路-高速環(huán)路立交工程（二期工程）道路工程中瀝青路面的施工，南寧鳳嶺北路立交橋二期路面工程中，共有長(zhǎng)大縱坡15 處，縱坡坡度大于2°路段31 處，縱坡坡度大于5°路段4 處，南寧位于高濕熱地區(qū)，氣候分區(qū)為A，改造前為全線單一路面結(jié)構(gòu)，由于現(xiàn)場(chǎng)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)不一，為使現(xiàn)場(chǎng)人員便于接受改造方案，以長(zhǎng)大縱坡1.2 km和縱坡坡度3°作為特殊路段劃分依據(jù).對(duì)現(xiàn)場(chǎng)路段進(jìn)行差異改性應(yīng)用，結(jié)果見(jiàn)表12.

表12 現(xiàn)場(chǎng)路段改造方案Tab.12 site road section reconstruction plan

改造前面層結(jié)構(gòu)為單一上面層橡膠改性、中面層SBS 改性.改造后的路面結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了特殊路段路面結(jié)構(gòu)的抗剪性能，同時(shí)減少了一般路段的改性瀝青使用，道路全線能夠滿足車(chē)輛載荷及外部氣候條件的強(qiáng)度需求，大大降低了工程費(fèi)用，雙層橡膠瀝青組合類型較原設(shè)計(jì)路面相比，每千米節(jié)約成本約6.271 萬(wàn)元；SBS 改性瀝青與基質(zhì)瀝青的面層組合類型，與原設(shè)計(jì)路面相比每千米節(jié)約成本約8.20 萬(wàn)元，道路全線共計(jì)節(jié)約成本約635.4 萬(wàn)元.

6 結(jié)論

（1）通過(guò)瀝青混凝土的層間剪切試驗(yàn)，得到瀝青路面的抗剪強(qiáng)度在所研究影響因素作用下的剪應(yīng)力分布規(guī)律，且瀝青路面的抗剪強(qiáng)度隨著溫度、濕度、剪切角度的增大而呈減小趨勢(shì)，并提出基于試驗(yàn)指標(biāo)的等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn).

（2）基于可拓學(xué)理論，通過(guò)對(duì)改性瀝青高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗水損壞性、改性瀝青費(fèi)用角度的分析得到瀝青的面層材料合理改性效果排序與分級(jí)以及粘層材料分級(jí).

（3）結(jié)合工況等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，將不同級(jí)別的材料組合類型與之匹配，最終總結(jié)得到匹配工況分級(jí)的瀝青路面組合類型評(píng)價(jià)體系.應(yīng)用于實(shí)際工程，道路安全性能與經(jīng)濟(jì)效益顯著.