原创《沥青路面结构综述》
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【摘 要】本文讨论了国内外沥青路面结构的现状,并对我国沥青路面结构性能改进提出了几点措施.
【关键词】沥青路面结构；半刚性基层路面；柔性基层路面
1.沥青路面结构国内外发展状况
1.1 我国沥青路面结构发展状况
在我国, 已经建成的高等级公路中, 采用的路面结构型式以沥青路面为主.其中采用沥青路面结构的约占80% ～ 90%, 采用水泥混凝土路面结构的约占10% ～ 20%.在沥青路面中95% 采用的是半刚性基层沥青路面, 5% 采用的是其它基层结构.[1] 我国高速公路沥青路面长期以来采用半刚性基层沥青路面这种单一型式的结构, 这是由于以往经济基础差和缺乏沥青的原因.这种路面结构造价低廉,取材容易,符合我国强基薄面的国情,为我国公路发展起到了促进的作用,虽然大多数情况能满足一定的使用要求,但实际存在诸多不足,如无法防止开裂和进水,不能迅速排除路面内部水,使得基层面条件恶化,就会给沥青路面的使用寿命和耐久性带来不利影响；另一方面,这种结构的沥青路面基层强度、刚度过高导致了轴载换算系数变大,增加了对重载车辆的敏感性,因此,长时间的重压下易出现塌陷现象.并且这种结构的沥青路面,基层材料的强度和模量会慢慢衰减,而沥青路面的使用寿命取决于基层,这也是我国沥青路面耐久性差、使用寿命短、需要不断维护的主要原因.我国半刚性沥青路面出现开裂的另一方面原因是半刚性基层干缩、温缩开裂的反射开裂,目前这种现象已经成为我国沥青路面的主要病害之一,这种现象的发生已经严重影响着我国沥青路面的正常使用.
随着大规模的建设高速公路, 各地的气候、交通、原材料、地质等条件差异极大, 在进行高速公路沥青路面设计时该考虑各地具体的情况来采用不同的结构型式, 采用一种沥青路面结构显然是不合理的.
1.2 国外沥青路面结构发展状况
国外的路面结构形式多样,一般根据本国的情况来设计,从国外沥青路面结构的应用情况来看,欧美主要国家及日本多采用柔性基层路面,柔性基层沥青路面结构所用的材料基本上为沥青混凝土,沥青稳定材料和粒料材料三种类型,不外乎根据交通荷载,气候条件进行组合设计.他们所采用的沥青层的总厚度比较大,一般超过20cm,而基层或者底基层则多采用强度较低的无机稳定材料以及级配碎石等.柔性基层路面可以克服半刚性基层沥青路面的一些弱点,可以解决现有沥青路面早起损坏的问题,并且由于其模量与沥青面层接近,沥青稳定碎石基层与沥青面层的层间粘结效果好等优点,有利于提高路面受力的协调性,延长路面使用寿命.
而法国和南非主要采用半刚性基层路面,由于法国的土质多种多样, 且各地的差异很大, 高质量的粒料资源相对比较丰富, 路用结合料资源如水泥、沥青等工业产品, 高炉矿渣、粉煤灰等副产品分布也很广, 但是石油产品全部靠进口,因此不得不尽量少用沥青, 而多用水硬性结合料等其它材料.法国采用的半刚性基层沥青路面结构形式与我国一样,但是法国对半刚性基层出现的结构反射裂缝进行了严格处理,然后按照一定的使用年限,不断进行罩面,以保证沥青路面结构的长期使用性能.南非则大量采用了倒装结构,一般采用级配碎石做基层,面层只有3-5cm 的沥青混凝土,但却保持了较好的长期使用性能[2].
2.沥青路面结构的组合与改善
从2001 年起, 交通部公路科学研究院针对目前高速公路沥青路面早期损坏现象, 充分考察了国际上高速公路普遍采用的结构, 吸取了本国不同沥青路面结构应用的经验, 多个省市的高速公路上铺筑了不同结构沥青路面试验路, 并进行了大量研究.为解决我国现有沥青路面结构出现的早期出现的反射裂缝和车辙损害问题,大致从以下几个方面进行.
2.1 改善传统的半刚性基层沥青路面结构
对半刚性基层路面按照功能性重新设计路面结构,上面层在荷载作用下处于三向压缩状态,它是路面结构中直接和荷载及外部环境接触的层位,因此其对层位功能要求较多,主要应起到平整、抗滑、抗低温抗裂、防渗水、抗磨耗的作用；中面层在荷载作用下处于竖向压缩状态,对抗高温车辙起着关键的作用；下面层在荷载作用下处于横向拉压状态,对抗疲劳开裂、防反射裂缝起着关键的作用[3].在半刚性基层和路面结构之间进行防反射裂缝处理,如铺设土工格栅,条带聚合物,聚酯玻纤布等,这些材料具有强度大,延伸率小的特点,能较好的防止反射裂缝的发生.
2.2 采用柔性基层沥青路面结构
国际上普遍采用柔性基层, 而且我国也尝试了这种结构, 并取得了成功.可以说它很好地解决了当前半刚性基层沥青路面结构所造成的反射裂缝和水损害问题.所以这种结构值得推荐, 是1 种很好的途径.在干旱和半干旱地区, 我们可以采用半刚性基层也可以采用柔性基层沥青路面结构; 在西部多砂砾地区, 可以就地取材多考虑砂砾基层或级配砂砾基层; 在多雨潮湿地区和冰冻地区, 沥青层建筑在排水性较好的级配碎石柔性基层上也许有更多的优越性.
2.3 采用组合式沥青路面结构
对于半刚性基层长寿命沥青路面而言,由于半刚性基层强度高,模量远大于沥青层,各结构层的应力应变一般均可满足长寿命路面的设计要求,因此控制半刚性基层的开裂成为关键问题.在结构组合设计时,可采用复合式沥青路面结构,或设置抗反射裂缝层都可收到良好的效果.
对于柔性基层长寿命沥青路面来说,由于沥青层底的弯拉应变和基顶的压应变都难以满足长寿命沥青路面的设计指标,因此,从结构组合方面考虑,不仅需要设置抗疲劳层以提高沥青路面的抗疲劳性能,而且需要设置高模量的沥青层来提高抗剪切变形的能力和减小基顶压应变.另外,需要提高土基的承载能力来减少对沥青层的要求.
结论：
通过研究国内外沥青路面的发展状况,认清我国目前沥青结构路面的发展形式及存在的问题,尽可能的解决半刚性基层在使用中存在的问题以及发展其他形式沥青路面结构,哪种结构更适合还有待在实际工程中检验.
沥青路面论文参考资料：
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