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篇1
我國90%以上的高等級公路瀝青路面基層和底基層采用半剛性材料。半剛性基層瀝青路面已經成為我國高等級公路瀝青路面的主要結構類型。
在七·五期間，國家組織開展了“高等級公路半剛性基層、重交通道路瀝青面層和抗滑表層的研究”的研究工作，對瀝青混合料的高溫穩定性、低溫抗裂性，瀝青面層的開裂機理、車轍和疲勞、抗滑表層設計和應用、半剛性基層材料的強度特性和收縮特性，組成設計要求等進行了深入的研究工作，提出了較為完整的研究報告，為高等級公路半剛性基層瀝青路面的設計和施工提供了理論依據和技術保證。
由于現行的《柔性路面設計規范》頒布于1986年，隨著國家對交通運輸業的日益重視和人們筑路經驗的不斷提高，一致認為1986年版的《柔性路面設計規范》已不能滿足高等級公路半剛性基層瀝青路面的需要。由于對半剛性基層認識不足，使得設計結果具有一定的盲目性，設計結果要么過分保守，要么因路面結構設計不當而產生早期破壞，造成很大的經濟損失。因此，如何利用七·五國家攻關項目取得的成果，結合近十年來半剛性基層瀝青路面的設計和施工經驗，根據實際使用效果，提出適合本地區特點的路面結構，對路面結構設計方法的更新和路面實際使用效果的改善具有重要的意義。根據江蘇、安徽、浙江高等級公路的實際，江蘇在鎮江、無錫、蘇州、徐州、連云港共計4線10段進行調查，安徽在合肥、馬鞍山、淮南三市調查了3線8段，浙江在嘉興和杭州調查了2線5段共計9線23段。調查的路面結構具有一定的典型性。
2國內外研究概況
2.1國外國道主干線基層的結構特點
國外國道主干線基層結構有以下特點：
(1)多數采用結合料穩定的粒料(包括各種細粒土和中粒土)及穩定細粒土(如水泥土、石灰土等)只能用作底基層，有的國家只用作路基改善層。法國和西班牙在重交通的高速公路上，要求路面底基層也用結合料處治材料。
(2)使用最廣泛的結合料是水泥和瀝青，石灰使用得較少。此外，還使用當地的低活性慢凝材料和工業廢渣，如粉煤灰、粒狀礦渣等。
(3)有的國家用瀝青穩定碎石做基層的上層，而且用瀝青做結合料的結構層的總厚度(面層+基層的上層)常大于20cm。
經過幾十年的總結，國外在半剛性基層瀝青路面結構組合上雖有所改進，但半剛性材料仍是常采用的基層和底基層材料。
2.2國外典型結構示例
國外瀝青路面結構設計方法經過幾十年的完善，已經提出了比較成熟的設計方法，并且許多國家提出了典型結構設計方法，表1給出了法國典型結構一個范例。
表1
土的等級
交通等級
PF1
PF2
PF3
To(750-2000)
7BB+7BB+25GC+25GC
7BB+7BB+25GC+20GC
7BB+7BB+25GC+25GC
T1(300-750)
8BB+25GC+25GC
8BB+25GC+20GC
8BB+20GC+20GC
T2(150-300)
6BB+25GC+22GC
6BB+22GC+20GC
6BB+20GC+18GC
T3(50-150)
6BB+22GC+20GC
6BB+18GC+18GC
6BB+15GC+15GC
注：(1)交通等級欄下括號內的數值指一個車道上的日交通量，以載重5t以上的車計；
(2)PF1，PF2和PF3指土的種類和土基的潮濕狀態，PF1相當于一般的土基；
(3)BB指瀝青混凝土，GC指水泥粒料；
(4)表中數字單位為cm。
一些國家在高等級公路上實際采用過的半剛性基層瀝青路面結構見表2。
一些國家在高等級公路上實際采用過的半剛性基層瀝青結構表表2
國家
瀝青層厚度(cm)
半剛性材料層厚度(cm)
備注
日本
20～30
水泥碎石，30～20
荷蘭
20～26
水泥碎石，40～15
西德
30
貧混凝土，15
另有防凍層
英國
9.5～16.9
貧混凝土，15另
有底基層
瑞典
12.5
水泥粒料
南非
17.5
水泥砂礫，30
西班牙
8
水泥粒料
當前的規定
2.3其它高速公路路面結構
瀝青路面典型結構設計表3
道路名稱
長度
(km)
路面結構
面層(cm)
基層(cm)
底基層(cm)
廣佛路
15.7
4中粒式
5細粒式
25水泥碎石或
31水泥石屑
25-28水泥土
沈大路
375
4中粒式
5細粒式
6瀝青碎石
25水泥碎石
京津塘
142.5
5中粒式
6細粒式
12瀝青碎石
25水泥碎石
30石灰土
京石
14
4中粒式
8瀝青碎石
15二灰碎石
40石灰土
濟青路
15-18開級配中粒式
38-40二灰碎石
42石灰土
正在建設的滬寧高速公路路面結構如表4。
表4
標段
結構
層
A1
B4
B5
B7
C1
C4
C5
C2
D1
D6
D7
D9
E1
E5
F1
F6
F7
G1
G2
G4
G5
G6
面層
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
基層
30
LFA
30
LFA
25
LFA
25
LFA
40
LFA
38
LFA
30
LFA
20
LFA
18
LFA
20
LFA
20
LFA
底基層
30
LF
30
LFS
33
LS
33
LFS
18
LF
20
LFS
33
LFS
40
LFS
36
FS
40
LFS
40
LFD
注：AC-瀝青面層(4cm中粒式，6cm粗粒式，6cm中粒式)；
LFA-二灰碎石，LF-二灰，LS-石灰土；
LFS-二灰土，LFD-二灰砂。
國內七·五期間修筑的主要幾條試驗路的結構、實體工程及正在建設的一些高等級公路的結構表明，半剛性基層是瀝青路面最主要的結構類型，同時，不同設計人員所提出的結構組合相差較大，甚至，對同一條路，不同設計單位設計的路面結構相差也很大。因此，根據設計與施工經驗提出的適應不同地區的典型結構具有一定的理論意義和實踐意義。
3路面結構調查
典型結構調查要求選擇的路線及路段具有典型性，公路等級要求是二級或二級以上的半剛性基層瀝青路面，施工質量達到一定的水平，或者由專業隊伍承擔施工任務。施工質量檢查比較嚴格，如有相應的試驗路段，盡可能根據當時試驗目的及原始測試數據進行跟蹤調查。選擇的調查路段使用年限應達到三年以上，并有一定的交通量。路段應包括不同的路基結構(即填控情況)不同的地帶類型，不同的路面結構(含不同材料和不同厚度)，不同的使用狀態(如完好，臨界和破壞)和不同的交通量。被選擇的路段的基層結構應符合《公路路面基層施工技術規范》的規定，即不是用穩定細粒土或懸浮式石灰土粒料做的基層。路段長度在100～500m之間。為此，浙江、江蘇和安徽分別選擇320國道嘉興段，104國道蕭山段，206國道淮南段，205國道馬鞍山段，合蚌路，312國道鎮江、無錫、蘇州段，310國道新墟段、徐豐線進行全面的調查和測試。
根據選擇路段的基本情況，本次典型結構調查路段選擇具有以下特點：
(1)反映了不同地區，不同的道路修建水平；
(2)反映了不同地區，不同的路面結構組合類型；
(3)包括了表處，貫入式等一般二級公路采用的結構，也包括了高速公路采用的結構；(4)包括中間夾有級配碎石連結層的路面結構；
(5)反映了經濟和地區水平的差異；
(6)包括了不同地區主要使用的半剛性基層材料。
3.1路段測試內容及測試方法
本次路況測試主要包括：外觀、平整度、車轍、彎沉、摩擦系數及構造深度。外觀測試是裂縫、松散、變形等破壞的定量描述；彎沉由標準黃河車(后軸重10t)及5.4m(或3.6m)彎沉儀測試；摩擦系數由擺式摩擦系數測定儀測試；構造深度由25ml標準砂(粒徑0.15～0.3mm)攤鋪得；平整度為3m直尺每100m路段連續測10尺所得統計結果；車轍是3m直尺在輪跡帶上所測沉陷深度。
3.2數據采集方法
(1)合理性檢驗。由于實測數據存在偶然誤差，因此，在進行誤差分析之前，須去除觀測數據中那些不合理的數據，代之以較合理的數據，進行合理性檢驗。
實際工作中常用3σ原則和戈氏準則，3σ原則較近似，戈氏準則較合理。
(2)代表值的確定。代表值是在最不利情況下可能取得的值：
97.7%的保證率，α取2.0；95%的保證率，α取1.645。
在后面計算中，代表值確定如下：彎沉取；平整度、車轍為；摩擦系數、構造深度為X=-1645S。
3.3路面使用品質分析
3.3.1平整度
根據公路養護技術規范，不的道路等級對平整度有不同的要求。但本次調查結果表明：各路段的平整度與結構層組合與施工組織狀況有關。由于選擇路段路面結構使用了瀝青貫入式，瀝青貫入式是一種多孔隙結構，整體性較差，在行車荷載的重復作用下被再壓實，導致縱向出現不平整現象。同時施工時各層縱向平整度的嚴格控制對路面表面平整度控制有十分重要的意義。
3.3.2車轍
瀝青路面車轍是高等級公路重要病害之一。國外設計方法中AⅠ法以控制土基頂面壓應變為指標，shell設計方法則通過分層總和法直接從瀝青面層厚度及面層材料諸方面控制車轍。我國還沒有采用車轍指標，作為設計控制值，而是通過材料動穩定度或其它指標達到減少車轍的目的。對半剛性基層瀝青路面，由于土基頂面壓應力較小，在重復荷載作用下土基產生的再壓實的剪切流動引起的。在調查路段，瀝青貫入式結構由于其級配較差，在重復荷載作用下極易產生剪切流動和再壓實，同時其高溫穩定性較差，調查路段車轍量較大。
3.3.3抗滑能力
瀝青路面抗滑性能評價方法主要是測定面層的摩擦系數和紋理(構造)深度。瀝青面層紋理深度與礦料的抗磨能力(磨光值指標)和瀝青混合料高溫時的內摩阻力和粘聚力有關。紋理深度達到要求必須合理選定礦料級配、瀝青材料滿足高等級道路石油瀝青技術標準。
調查路段面層礦質材料為石灰巖，磨光值只有37左右，達不到高等級公路和大于42的要求。面層磨擦系數普遍較小，不滿足抗滑性要求。
3.4路面結構強度分析
調查路段經過兩年的彎沉及交通量實測，結果表明：不同調查路段由于承受的交通量不同，雖然路面結構相同，但強度系數不同。因此，只有根據強度系數才能判別路面結構是否達到使用壽命。同時，有些路段其路面結構組合及厚度明顯不符合設計要求或施工質量較差，因此必須調整設計厚度及結構組合。
3.5滬寧高速公路無錫試驗路綜合調查
滬寧高速公路無錫試驗路段是本次調查唯一針對高速公路特點的路面結構，通過近三年的運行和觀察，對高速公路設計與施工提出了許多有益的結論。
(1)半剛性基層路段彎沉在(2.13～8.25)(1/100mm)范圍，級配碎石段(X、XⅠ)彎沉為0.122mm和0.135mm，但在裂縫邊緣彎沉值明顯大于沒有裂縫處的彎沉，裂縫邊緣彎沉最大達20(1/100mm)。因此，在試驗路段彎沉絕對值能滿足高速公路強度要求，但必須注意裂縫對半剛性路面結構強度影響。
(2)路面平整度基本沒有改變，并能滿足要求。
(3)1994年夏季高溫持續時間長，對瀝青路面高溫穩定性提出了嚴峻的考驗。1994年觀測結果表明，試驗路段車轍較1993年基本沒有變化。
(4)路表面在行車碾壓作用下，行車帶滲水很小或根本不滲水。
(5)從路面構造深度和摩擦系數二方面分析，面層摩擦系數較1993年減少約(9～14)，在1993年新鋪路段，摩擦系數從65.4(LK-15A)，61.9(LH-20Ⅰ’)分別減少到35.4和32.0，減少約30。對同一級配來說，LH-20Ⅰ’玄武巖徑一年行車碾壓后的摩擦系數值比行車碾壓二年后砂巖(LH-20Ⅰ’)的摩擦系數值還要小，說明玄武巖的抗摩擦能力小于砂巖。對LK-15A加鋪層段，LK-15A段的摩擦系數LH-20Ⅰ’加鋪層路段摩擦系數大。
(6)對比英國產摩擦系數儀，英國產摩擦儀測試結果較國產摩擦儀增大范圍是：(16.6～23.65)平均約21.0，其回歸關系式為
f上=1.13×f東+16.9。
式中：f上為上海測試值；f東為東南大學測試值。
(7)半剛性路面裂縫較為嚴重，經二年運行，裂縫間距寬約為70～90m，窄的約為15～25m。裂縫寬度在1～10mm之間。而在''''層的開裂是面層開裂的主要原因。
3.6調查路段綜合結論
(1)本次調查涉及高速公路結構，一級公路、二級公路，因此，調查工作可靠，對提出典型結構具有指導意義。
(2)調查路段路面結構有許多貫入式結構。雖然這種結構整體穩定性不好，但調查結果表明，由半剛性材料引起的反射裂縫也相應減少。
(3)對高速公路路面結構，面層厚度12～16cm，基層底基層厚度50～60cm。
(4)對一級公路路面結構，面層厚度8～12cm，基層底基層總厚度40～55cm1。
(5)對二級公路路面結構，面層厚度6～10cm，基層底基層厚度35～45cm。
4土基等級劃分
土基是影響瀝青路面結構承載能力、結構層厚度和使用性能的重要因素。土基的強弱直接影響路表彎沉值的大小和瀝青路面使用壽命的長短。路面力學計算結果表明，瀝青路面的回彈彎沉值絕大部分是由土基引起的。合理劃分土基等級，保證土基施工質量對路面彎沉控制有重要的意義。
《柔規》規定土基必須處于中濕狀態以上，Eo的建議值根據土的相對含水量及土質確定。實際上，土基的回彈模量(Eo)值隨土的特性、密實度、含水量、路基所處的干濕狀態以及加荷方式和受力狀態的變化而變化。土基回彈模量Eo值規定以30徑剛性承載板在不利季節測定、在現場測定。柔性路面設計規范中的Eo建議表，就是根據全國各地舊路上不利季節在路面完好處，分層得出E1，E0，并在土基測點中心鉆孔取土測ρd、WWP，同時用手鉆在板旁取W校正，得出80cm范圍內的平均值，整理得出EP的建議值。該表采用6g錘的液限值，現改用100g錘測定液限。
如果用相對含水量確定土基的回彈模量，對重型擊實標準，可將原建議值提高30%。如華東地區中濕狀態土基加強彈模量最小值23MPa。則高等級公路路基的回彈模量最小值為23×1.3=30MPa這再一次證明土基回彈模量低限取30MPa是合理的。如果路基回彈模量最小值達不到要求，要求采取某種處治方法進行處治。
第二種確定土基回彈模量的方法是通過壓實度和土的稠度來計算土基的回彈模量。對比土的相對含水量與稠度的關系曲線，當Wc=1.0，0.75和0.50時，相當于地下水對路基濕度影響有關的臨界高度的分界相對含水量W1、W2、W3，即當Wc＜0.5時，相當于過濕狀態，Wc=0.5～0.75時，相當于潮濕狀態，Wc=0.75～1.00時，相當于中濕狀態，Wc＞1.00時，相當于處于干燥狀態。
土基強度等級劃分結果表明：必須使土基處中濕成干燥狀態，否則要作適當處理。如果根據CBR確定土基回彈模量，則第三種方法根據室內試驗，用E0=6.4CBR確定土基回彈模量值。
綜上所述，土基強度等級劃分為S1、S2、S3三個等級與各參數間相互關系見
表5
土基強度等級表5
土基強度等級
回彈模量范圍(MPa)
承載比范圍(CBR)
S1
30～45
4.5～7.0
S2
45～65
7.0～10.0
S3
＞65
＞10.0
5交通量等級的劃分
影響一條公路的交通量的因素既多又復雜，每個因素的不確定性又較大。因此，不可能較準確地知道公路開放時的平均日交通量，也不可能較可靠地確定交通組成和各自的平均年增長率。其結果是實際交通量與路面結構設計時預估的交通量有很大差異。
5.1高等級公路交通量取值范圍
高等級公路泛指二級汽車專用道以上的公路，二級汽車專用道第一年日平均當量次最小值一般為500，如以8%的增長率增長，15年累計作用次，對于小于該作用次數的公路將不作高等級公路處理。對高速公路而言，通行能力(混合交通)應大于25000輛/日，標準軸次一般為6000～8000輛/日，因而，若以5%的增長率增長，5年最大累計作用次數一般為15～1806次左右。
5.2劃分辦法及具體結果
交通等級劃分將以累計標準軸載作用次數對容許彎沉的均等影響為依據進行劃分。交通量等級劃分結果見表6。
交通等級劃分結果表6
等級
標準
T1
T2
T3
T4
累計標準軸次(次)
第一年日平均當
量軸次(次)
＜500
500～800
800～1200
＞1200
注：第一年日平均當量軸次由標準累計作用次數計算得，設計年限取為15年，增長率取為8%，
且以單車道計。
6典型結構圖式
6.1典型結構推薦的基本原則
結合結合調查路段的路面結構和實際的使用狀況，以及國內外半剛性基層瀝青路面實體工程設計成果，半剛性基層瀝青路面的承載能力主要依靠半剛性基層。因此承載能力改變時主要通過改變基層的厚度來實現。瀝青面層的厚薄主要考慮道路等級(交通量)的影響，為此，可得出半剛性基層瀝青路面典型結構瀝青面層、基層、底基層厚度改變的基本原則。
(1)瀝青面層總厚度控制在6～16cm。對相同交通等級，不同的路基等級，基層(或底基層)厚度不同，不同的交通等級，相同的土基等級改變瀝青面層的厚度。
(2)基層(或底基層)厚度變化盡可能考慮施工因素，即施工作業次數最小。
(3)不同的交通等級，主要改變基層或底基層的厚度，并且綜合考慮造價因素。
(4)材料選擇應結合華東片區實際，基層采用二灰碎石和水泥穩定粒料，底基層則采用石灰土和二灰土(二灰)
(5)為減少面層開裂，推薦結構提出采用級配碎石過渡層。
6.2半剛性基層瀝青路面典型結構
根據參數分析，推薦的基本原則及國內外路面結構設計原則，對半剛性基層瀝青路面共推薦60種典型結構，供有關單位設計時直接選用，表7是其中之一。
重交通道路瀝青路面典型結構圖表7
交通量
土基強度
等級
T1
T2
T3
T4
S1
8～10AC
20LFGA
30LFS
10～12AC
20LFGA
35LFS
12～14AC
20LFGA
37LFS
14～16AC
20LFGA
40LFS
S2
8～10AC
18LFGA
30LFS
10～12AC
20LFGA
30LFS
12～14AC
20LFGA
32LFS
14～16AC
20LFGA
35LFS
S3
8～10AC
20LFGA
20LFS
10～12AC
18LFGA
30LFS
12～14AC
18LFGA
32LFS
14～16AC
20LFGA
32LFS
注：AC——瀝青混凝土；LFGA——二灰碎石；LFS——二灰土。
6.3構推薦和驗算的幾點說明
(1)瀝青面層厚度在8～15cm之間，這主要根據調查結果及我國道路建設的現狀和水平。
(2)基層和底基層的厚度充分反映了結構的受力特性和結構層的經濟合理性要求。
(3)推薦的底基層厚度在三種驗算方法計算厚度之間，并反映了當前我國路面結構的現狀和水平。
(4)基層采用二灰碎石或水泥穩定粒料。由材料的變形特性的分析(見第8節)可知，水泥穩定粒料干縮、溫縮系數均大于二灰碎石，從減少開裂的角度以而言，建議優先選用二灰碎石。
(5)從施工最小工序數，公路投資最小的角度，盡可能通過改變底基層厚度
來滿足結構強度要求。
7結論
本課題通過對3省9線22段及滬寧高速公路無錫試驗段(11000m)的調查、測試、分析和總結，提出高等級公路半剛性基層瀝青路面典型圖及其它注意事項。
主要結論如下：
(1)詳細、全面地分析了國內外高等級公路瀝青路面采用半剛性材料作基層或底基層的經驗，進一步說明在現階段半剛性基層瀝青路面仍是高等級公路路面的主要結構類型。
(2)調查路段結構及功能狀況表明：瀝青貫入式結構不宜作為高等級公路瀝青路面的某一結構層，但瀝青貫入式結構對減少反射裂縫有益；石灰巖不能用作高等級公路瀝青路面上面層，否則不能保證抗滑要求；必須采用中粒式瀝青混凝土作為瀝青路面上面層，且其孔隙率應在3～6%的范圍之內；裂縫問題是半剛性基層瀝青路面十分重要的問題，它直接影響路面結構強度、使用性能及滲水狀況；級配碎石有利于延緩反射裂縫的產生；南方地區，半剛性基層的收縮與溫縮而形成的反射裂縫是瀝青路面裂縫產生的主要原因。
(3)結合調查結果、室內試驗及理論分析提出了土基模量分級及土基模量的三種確定方法，即野外承載板、CBR及現瀝青路面設計規范取值放大30%。
(4)室內通過CBR試驗及彈性模量試驗，提出了CBR與E0的關系，即E0=6.4CBR
篇2
一、公路瀝青路面結構設計的影響因素
在柔性基層、半剛性基層上，進行相應厚度瀝青混合料的鋪筑，這種面層路面結構為瀝青路面。瀝青路面設計中應嚴格遵循施工要求及當地地質、水文及氣候等情況進行施工，同時與當地實踐經驗密切結合，確保路面結構設計具有經濟性與合理性，進而對交通荷載及環境因素進行有效承受，在預定使用期限內對各級公路的承載能力、耐久性、舒適性及安全性要求加以滿足。按照當地實際情況與規范要求與各種材料的具體特性，在設計過程中面層選用瀝青混凝土材料，選用水泥煤灰碎石、水泥穩定碎石、天然砂礫等材料作為基層與底基層施工材料。
1、平整度
根據公路養護技術規范，不的道路等級對平整度有不同的要求。但本次調查結果表明：各路段的平整度與結構層組合與施工組織狀況有關。由于選擇路段路面結構使用了瀝青貫入式，瀝青貫入式是一種多孔隙結構，整體性較差，在行車荷載的重復作用下被再壓實，導致縱向出現不平整現象。同時施工時各層縱向平整度的嚴格控制對路面表面平整度控制有十分重要的意義。
2、車轍
瀝青路面車轍是高等級公路重要病害之一。國外設計方法中AⅠ法以控制土基頂面壓應變為指標，shell設計方法則通過分層總和法直接從瀝青面層厚度及面層材料諸方面控制車轍。我國還沒有采用車轍指標，作為設計控制值，而是通過材料動穩定度或其它指標達到減少車轍的目的。對半剛性基層瀝青路面，由于土基頂面壓應力較小，在重復荷載作用下土基產生的再壓實的剪切流動引起的。在調查路段，瀝青貫入式結構由于其級配較差，在重復荷載作用下極易產生剪切流動和再壓實，同時其高溫穩定性較差，調查路段車轍量較大。
3、抗滑能力
瀝青路面抗滑性能評價方法主要是測定面層的摩擦系數和紋理（構造）深度。瀝青面層紋理深度與礦料的抗磨能力（磨光值指標）和瀝青混合料高溫時的內摩阻力和粘聚力有關。紋理深度達到要求必須合理選定礦料級配、瀝青材料滿足高等級道路石油瀝青技術標準。
二、公路瀝青路面結構設計的應用
作為整個公路工程建設的重要組成部分，路面設計是否合理將直接影響到公路工程施工的整體質量。路面結構設計中其核心參數為路面材料的回彈模量、劈裂強度等，這些參數的選用將對路面設計的成敗造成直接的影響，為此必須嚴格遵循相關設計要求，進行各個參數的選用。
1、設計指標。設計指標是以彎沉值為控制指標，彎拉應力進行驗算校核。整體強度的設計控制指標用路表容許彎沉值來設計，確定設計彎沉指標。對于高速公路、一二級公路、瀝青面層等必須進行層底的抗拉驗算，瀝青混合面料層的城市道路還需進行抗剪驗算。
2、參數的選取和確定。計算分析中的標準軸載采用上述理論基礎中的BZZ-100為標準值，換算公式采用林繡賢《軸載換算公式的研究》成果中表述的以軸載比表達的公式進行軸載換算，該公式的提出是以彎沉等效和底層拉應力等效為基本原則，以多層彈性理論為基礎，分析軸載和彎沉、拉應力之間的關系，并結合實際的實測情況（彎沉、疲勞試驗、直槽測試等）進行對比、驗證而提出的。表征材料剛度和強度的指標分別是材料模量和抗拉應力，彎沉值、拉應力指標均用靜態抗壓回彈模量計算，抗拉強度由圓柱的劈裂試驗確定，靜態抗壓回彈模量通過抗拉強度來確定。完善設計控制指標。針對出現的一些設計指標問題，相關的研究已經非常成熟，可以通過引進相關控制指標來完善設計。例如，車轍問題，相關研究表明，路基垂直壓應變與重復荷載作用次數的關系可以控制車轍問題；水平拉應變可以很恰當的反映瀝青表層開裂的問題。另外，多考慮溫度、濕度等環境因素和經濟因素的影響，引入相應的控制指標。通過建立設計控制指標體系，來不斷完善設計。
3、面層剪應力與抗剪強度。選用瀝青路面，可以有效提升面層的剪應力，但將嚴重影響面層的抗剪強度。如選用較大空隙的級配瀝青混合料，并將水泥漿滲透到空隙內形成的半剛性面層材料時，可以有效降低低溫中的脹縮系數，并避免溫度縮裂等情況的出現，同時在高溫中可以有效提升其凝聚力，進而起到高溫剪切抵抗的作用，并能對面層材料的作用進行充分發揮，由此可見，瀝青路面的應用有利于減少面層厚度、剪應力降低及提升抗車轍能力等。
4、路表彎沉指標。經過長時間的研究，維姆（Hveem）于1955年發表了《路面彎沉和疲勞破壞》一文，這篇被Monismith譽為路面領域內最重要的論文闡述了路面彎沉和路面疲勞損壞間的關系，對后來采用分析方法預測路面疲勞開裂的研究產生了非常重要的影響。路表彎沉遂成為路面設計的一個重要指標，受到各國研究人員的青睞，甚至得到了不恰當的延拓。在我國的瀝青路面規范中路表彎沉也成為路面設計的一個關鍵性控制指標。路表彎沉指標主要具有以下優點：
（1） 彎沉指標的突出優點是其直觀性和可操作性，它建立在大量實測數據統計回歸的基礎上，對于交通不太繁重，結構層較薄情況（控制沉陷為主）是較適用的，但對繁重交通，路面結構較厚情況（控制疲勞和開裂為主）下其適用性降低；
（2） 在路面結構單一的中、輕交通時代，該指標既可表征路面結構的整體變形，也可用于表征路面結構的整體剛度。
三、結束語
綜上所述，瀝青路面設計是一項復雜的過程，為了確保瀝青路面設計質量，杜絕后續引發相關問題的產生，就必須做到各項程序選擇層層把關，嚴格控制。我國的瀝青路面設計方法雖有長足的發展和不斷完善，但是在設計指標運用控制、參數選取、及時更新方面仍然需要進一步完善，減少設計的隨意性和盲目性，通過不斷的總結設計經驗來完善設計、指導施工。
參考文獻：
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篇3
0.引言
目前，新建成的城市道路出現松散、坑槽等路面表面損壞的現象明顯，這嚴重影響了駕駛者的行車舒適性與路面使用功能性。研究表明，水損害問題是造成城市瀝青路面表面破壞的主要原因[1]。因此，本文結合筆者的從業經驗對城市道路水損害原因及防治對策進行深入分析。
1.城市道路水損害產生的原因分析
1.1水損害產生的外因
城市道路路面結構直接與外界環境接觸，如圖1所示，來自外界環境的雨水、雪水等極易通過瀝青道路表面的連通孔隙滲入到結構層內部，同時伴隨著行車荷載產生的動水壓力的反復沖刷作用，使瀝青路面出現水損害的問題。
隨著經濟的發展，城市的交通量逐年增加，促進了行車荷載產生動水壓力的沖刷及泵吸作用。過量的車輛尾氣排放，使大氣降水中的酸性物質增加[2]以及降雪后大量融雪劑的使用等因素，使瀝青材料與集料間的粘附力降低并產生剝落、松散等城市道路水損害現象。
1.2水損害產生的內因
不合理的瀝青混合料的級配設計、瀝青混合料攤鋪施工時產生的材料離析以及溫度離析等因素導致的攤鋪成型后瀝青混合料空隙率過大，使外界水滲入路面結構內部的問題加??；瀝青材料與集料選擇不當，出現材料間的粘附性不足，使瀝青材料和集料遇水剝落；結構層自身的排水性能較差（如半剛性基層結構）、結構層內部的排水系統、防水結構功能設計不當或缺失等原因是城市道路路面結構出現水損害的內在因素。
2.城市道路水損害預防和治理對策分析
采取有效措施減輕并從根本上預防和治理城市道路水損害是十分重要的，對于城市道路的水損害預防和治理，主要應該從合理的結構設計與良好施工工藝兩方面入手加以解決。
2.1合理選擇原材料，提高瀝青與集料間的粘附能力
要保證瀝青材料與集料間的粘附力，首先應使集料表面有良好的清潔狀況，必要時應對所使用的集料進行清洗，避免集料表面附著有灰塵，降低材料間的粘附性。
集料的物理性質對瀝青與集料間的粘附能力起關鍵作用。研究證明，通常堿性集料與瀝青的粘附能力明顯優于中性和酸性石料[3]，如圖2所示，在城市道路的建設中，用做瀝青面層的石料通常有石灰巖、玄武巖、安山巖三種，玄武巖與石灰巖石料都與瀝青材料有較好的粘附性，玄武巖材料硬度好常用在瀝青道路上面層中，石灰巖硬度稍差常用在中、下面層中。安山巖碎石硬度雖然好，但與瀝青的粘附性較差，當受料源供應的限制時，安山巖碎石可通過復合使用的方法，將其破碎成細集料與玄武巖材料組成復合集料在上面層中使用。
2.2合理選擇結構類型與配合比設計方案
城市道路的瀝青路面結構設計，應根據各層的功能要求合理選擇瀝青混合料類型。通常上面層應具有抗車轍、抗裂、抗水損害能力；中面層應具有抗車轍和結構穩定性的能力；下面層應具有抗疲勞的能力。由于上面層直接與車輪接觸，同時受行車荷載、環境因素（溫度、降水）等作用，因此，對上面層混合料的原材料的技術指標、級配設計等質量控制要更為嚴格。就防治水損害而言，上面層應采用密級配瀝青混凝土，同時在瀝青混合料設計中嚴格控制其設計空隙率指標，研究表明，設計空隙率不大于5%時，水基本無法深入瀝青混合料面層，當空隙率達到8%時，路面滲水效果明顯，但過小空隙率的瀝青混合料高溫穩定性能將變差。綜上考慮，表面層瀝青混合料的空隙率控制在3%～5%較為適宜[4]。另外，瀝青路面的施工攤鋪壓實質量也將影響路面的抗水損害能力，如壓實程度不均勻、混合料攤鋪過程中的離析現象（攤鋪離析、溫度離析）等，都將使現場的空隙率與設計空隙率產生偏差，壓實度不足將使瀝青路面抗水損害能力下降，而壓實過密則易使瀝青路面高溫穩定性能變差。
2.3控制及改善半剛性基層開裂現象
以水泥、石灰等穩定類材料為混合料作為基層或底基層在城市道路中應用廣泛，但半剛性基層易開裂，受干濕作用明顯，開裂后半剛性結構的強度及穩定性將被積水所弱化，嚴重影響使用壽命，因此，采取合理措施控制及改善半剛性基層開裂現象是必要的。
研究認為，半剛性基層的開裂是其本身的固有屬性，無法從根本上消除，但可以通過相應的技術措施減少裂縫的產生[5]，具體措施有：
1）控制水泥劑量。過多的水泥劑量將使基層表面出現裂縫，通常認為水泥的劑量應不大于6%。
2）選用骨架-密實型結構。在工程應用中證明，骨架-密實型水泥穩定級配碎石具有良好的抗裂性能，同時還可以有效緩解路面的橫向開裂現象。
3）采用土工合成材料以及應力吸收層等措施防止反射裂縫的產生。
2.4嚴格控制路面攤鋪壓實質量
如圖3所示，除一些成規模的市政主干道路工程外，很多市政新建和養護工程施工地點相對分散，工程規模較小，單次攤鋪使用瀝青混合料數量較小且運距較遠，這些因素都將影響路面攤鋪壓實質量，而路面攤鋪質量不佳，壓實度不足將引起道路的水損害。
為保證瀝青路面攤鋪后的壓實度，無論新建工程或是養護工程，都應嚴格控制瀝青混合料的到場溫度以及攤鋪中的瀝青混合料溫度，并配套相應的壓實設備；同時應注意環境條件對攤鋪的影響，如基層雨后潮濕未干不得攤鋪，更不得冒雨攤鋪等。在一些無法滿足瀝青混合料到場溫度的施工工點，可在熱拌瀝青混合料中摻入溫拌劑或直接采用低溫瀝青混合料的辦法，以保證攤鋪成型后的瀝青混合料達到基本不滲水的要求。
3.結論
本文從產生機理以及防治對策兩方面入手，對引起城市瀝青道路表面破壞的水損害問題進行了詳細介紹?？茖W的結構設計與良好施工工藝是預防和治理水損害的關鍵，合理的材料選擇和規范的施工管理才是從根本上克服水損病害出現的途徑。
參考文獻
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篇4
Abstract: the asphalt pavement structure service life is China's lack of asphalt pavement use in operation of the existence of the common phenomenon, the existing the asphalt pavement structure design system can't effectively reflect actual traffic load pavement structure mechanics behavior is under the important reasons. At present our country of the asphalt pavement design method, the vehicle load as static load equivalent or similar to the static load, pavement structure is for elastic system structure. Along with the development of the highway construction, highway transportation ChongZaiHua realize high speed. The running speed of the vehicle, the higher the vehicle vibration, the road vehicle vibration impact load is bigger. Carry weight, the greater the pavement bear loads is high, especially in summer high temperature condition, the asphalt pavement show serious sticky elastic. Pavement design still use static load model has not reflect the actual stress condition, can not explain the dynamic load pavement structure to produce a variety of phenomena. So, for the heavy vehicles under the action of the asphalt pavement under dynamic loading and road surface structure to produce a variety of dynamic response, has some of the realistic significance. This paper put forward the only in the asphalt pavement structure design to a bit of advice for your reference.
Keywords: typical semi-rigid asphalt road surface load dynamic response analysis and application
常用瀝青路面設計方法介紹
路面的結構由路基、墊層、基層和面層組成。面層是道路工程中直接承受荷載和環境作用的部分。對其要求是耐久、平整和光滑。路面設計的主要任務就是確保其壽命期間不發生不可接受的損壞。常用的瀝青路面設計方法分為兩類：經驗設計法和力學-經驗設計法【1】,。經驗設計法有代表性的有CBR設計法。力學-經驗設計法代表性的有Shell設計法和AI設計法。
現行的Shell設計方法把路面當做一種多層彈性體，設計中考慮兩項主要設計指標：面層底部容許彎拉應變εr和路基頂面的容許豎向壓應變εz。εr=CN-0.25
式中C為瀝青層模量有關的系數，保證率為95%，C=0.018；保證率為85%時C=0.021。
設計中還考慮兩項次要指標水泥穩定類材料底面的彎拉應變δr2和路表面的永久變形Δh。δr2=δrl（1-0.075lgN）
δr2----容許拉應力，δrl-----材料的極限彎拉強度。
Δh=khk=CmZ0
式中Δh---車轍深度；h---瀝青層厚度Smix―瀝青混合料的勁度；Cm動態因子；Z0構造因子。
AI設計法也把瀝青路面結構視為彈性層狀體系，設計中采用瀝青層底面的水平拉應變εt控制瀝青面層的疲勞裂縫，采用路基頂部豎向壓應變εC控制瀝青路面的永久變形。路面壽命與εt和εC的關系為：
Nf=a(1/εt)b
Nd=c(1/εC)d
式中 Nf---路面開裂時的荷載作用次數；
Nd---路面永久變形的荷載作用次數；
a、b、c、d---相關系數，由疲勞試驗得到。
我國的《公路瀝青路面設計規范》（JTG D50-2006）中，以彈性層狀連續體系理論為基礎，路面結構層厚度設計時，以滿足結構整體剛度和瀝青面層或半剛性基層、底基層抗疲勞開裂的要求，分別采用輪隙中心處路表彎沉和面層及基層層底拉應力作為控制指標，采用雙圓均布垂直荷載模式和BZZ-100標準荷載計算路面結構層的厚度。
總體來講，國內外瀝青路面設計規范均采用力學---經驗設計方法，理論基礎均為彈性層狀體系理論。采用的荷載模式均為靜態荷載，對動荷載的影響提出給予經驗的修正系數。設計模型中采用的材料性能參數有的是靜模量，有的是動模量，但只考慮環境因素對模量的影響，沒有考慮荷載因素對模量的影響。AI設計方法，考慮了瀝青混合料的黏彈性特性，但也只是在實踐基礎上提出相應的模量修正公式。
二、路面動力響應的主要評價指標介紹
1.面層底部彎拉應變εx：面層底部彎拉應變是基于力學-經驗法進行瀝青路面結構設計時評價疲勞壽命的常用指標，而應力是一個間接參數，無法直接測量獲取，只能通過埋設傳感器，通過檢測得到的應變值乘以彈性模量而得到應力。
2.基層頂部豎向壓應變εz：這個指標為力學-經驗法進行瀝青路面結構設計時評價車轍的指標。
3．路標彎沉Wz：該指標是我國瀝青路面設計驗收時的主要指標，用來評價路面結構的整體剛度。
4.面層底部縱向剪切應變：面層底部縱向剪切應變主要是破壞面層和基層的連接。面層失去基層的水平約束成為滑動狀態，不但增加面層底部的彎拉應變，減小疲勞壽命，瀝青路面在受到縱向剪切應變作用而產生壅包、裂紋等多種疲勞破壞現象。
5．面層底部橫向剪切應變：該應變破壞面層和基層的連接，當面層失去其水平約束后，易形成橫向的車轍。
6．面層內部最大縱向剪切應變:在該剪切應變作用下，瀝青路面產生縱向的流動變形，可以用于評價瀝青混凝土縱向流動變形的引起的各種破壞。
7.面層內部最大橫向剪切應變:該指標用來評價瀝青混凝土發生橫向流動變形引起的各種破壞，尤其是用來評價車轍。
三、典型半剛性基層瀝青路面動力響應研究
半剛性基層瀝青路面是在半剛性基層上鋪筑一定厚度的瀝青混合料面層的結構?；鶎右话悴捎盟喾€定或石灰穩定材料，彈性模量較大，水泥砂礫和二灰砂礫的抗壓模量一般在1100-1500Mpa。每個省根據當地的實際交通狀況和實踐經驗，面層厚度有所差異，總體來講，高速公路半剛性基層瀝青路面結構瀝青面層厚度較薄，一般在15-20cm左右。
目前蘇北較為廣泛采用典型的半剛性基層瀝青路面結構，取瀝青面層厚度12cm；基層采用水泥穩定碎石，厚度為36cm；底基層采用石灰穩定土，厚度為40cm。
廣泛半剛性基層路面結構及材料相應的參數 表1-1
其中的“V ”隨著瀝青混合料類型變化而變化?！?”表示不考慮該項內容。
表中主要參數為剪切模量，黏度、泊松比和密度。經大量的研究證明，瀝青混凝土的剪切模量和黏度受加載頻率和溫度影響是很大的。
車輛荷載是通過輪胎傳遞給瀝青路面的，輪胎的接地形狀和接地壓力分布是非常復雜的。輪胎的接地形狀介于矩形和橢圓之間，但是對于公路常見的載貨汽車的輪胎在載荷量較大時的接地狀態更接近于矩形。輪胎的接地壓力等于胎壓【2】。如圖所示，采用公路交通運輸中重型車輛常用輪胎10.00R20-16PR，單個輪胎的接地寬度B為210mm,兩個輪胎的總接地寬度為540mm,該值從野外實測得到，試驗研究表明，改變軸重和胎壓時，輪胎接地寬度B幾乎不變，將路面所受荷載等于胎壓，可以通過公示計算得到
輪胎接地長度Lx：
式中：W---軸重，Kg；
g---重力加速度，g=9.8；
P---胎壓，Pa。
Lx
C
B
A
Ly
注：圖中A點位于兩個輪胎間隙中心位置；B點位于輪胎中部,C點位于輪胎外側監測點。
四、標準軸重下瀝青路面動力響應分析
標準軸重取目前高速公路常見1+1型和1+2型載貨車輛（單后橋取軸重100KN，雙聯軸軸重取180KN，胎壓取0.7Mpa，車輛速度取60Km/h），各個動力響應參數的時間歷程，見下圖表：
圖1-1面層底部橫向彎拉應變圖1-2 面層底部縱向彎拉應變
A、B、C分別對應三個測點位置的動力響應。
圖1-3 土基豎向頂部壓應變圖1-4 路表彎沉
圖1-5 面層底部縱向剪切應變 圖1-6 面層底部橫向剪切應變
圖1-1~圖1-4為移動單后橋軸重100KN荷載作用下，面層底部縱向彎拉應變、橫向彎彎拉應變、土基頂部豎向壓應變、路表彎沉、面層底部縱向剪切應變、面層底部橫向剪切應變等動力響應參數隨時間的變化。
圖2-1 面層底部縱向彎拉應變 圖2-2 土基頂部豎向壓應變
圖2-3 路表彎沉 圖2-4面層底部縱向剪切應變
圖2-1~圖2-4為移動雙聯軸荷載作用下，面層底部縱向彎拉應變、土基頂部豎向壓應變、面層底部縱向剪切應變、路表彎沉等動力響應參數隨時間的變化。
綜合分析圖1-2~圖2-4可知：
（1）不管單后橋還是雙聯軸荷載，在移動車輛荷載下，面層底部縱向彎拉應變呈現應變交變狀態。常溫狀態，雙聯軸車輛荷載作用下，面層底部縱向彎拉應變呈現明顯干涉現象。雙聯軸前軸離去時，面層底部縱向彎拉應變呈現壓應變狀態，該應變還未復原至初始狀態，后車軸已經到達，面層底部始終呈現壓應變狀態。，應變量繼續增大，產生干涉現象。
(2)土基頂部豎向壓應變始終呈現壓應變狀態，前軸產生的彎沉稍大于后軸作用下的最大彎沉。
(3)移動車輛荷載下，面層底部縱向剪切應變呈現復雜的應變狀態。車輪達到觀測點前，該位置表現為負方向的剪應變，即剪應變方向與車輪行駛方向相反；而車輪離開觀測點后，該位置表現為正方向的剪應變，即應變方向與車輪行駛方向一致。雙聯軸作用下面層底部縱向彎拉剪切應變呈現明顯的干涉現象。
五、車輛軸重對半剛性基層瀝青面層路面動力響應的影響研究
傳統典型半剛性基層瀝青路面車輛軸重變化面層底部彎拉應變表表1-2
表中數據反映出傳統半剛性基層瀝青路面結構A和改進型半剛性瀝青路面結構B，隨著軸重的增加，縱向彎拉應變中的拉應變反而減小，說明面層底部縱向彎拉應變不能反映軸重對其動力響應的影響。因此，縱向彎拉應變作為評價這兩種瀝青路面結構的動力響應參數是不合理的【2】。瀝青路面結構A為廣泛半剛性基層瀝青路面結構，瀝青路面結構B為現行蘇北地區廣泛采用的雙層水泥穩定碎石18cm/層基層+12cmAC類瀝青混凝土面層結構。
六、移動車輛荷載作用下瀝青路面動力響應參數結果與瀝青路面疲勞壽命研究的應用
我國瀝青路面設計規范，用面層層底拉應力進行驗算，進而控制面層的疲勞破壞。傳統瀝青路面面層疲勞方程公式如下式計算：
Nf=k1（）k2
規范認為，Nf=1時的拉應力（一次荷載作用造成的破壞力）為極限抗拉強度。將極限抗拉強度ft引入疲勞方程式,推演出反映混合料疲勞特性的抗拉強度結構系數ks:
,ks=fNf0.22
式中：
f―由試驗確定的參數。
同濟大學用積累的數據歸納得到的結構行為方程反映瀝青路面疲勞問題，其結果如表1-3所示。
瀝青路面現場疲勞方程（半剛性基層）表1-3
注：Nf為累計當量軸次，t為面層底部的初始拉應變。
華南理工大學張肖寧教授主持完成交通部西部交通科技項目“瀝青路面設計指標和參數研究”分課題“瀝青面層疲勞開裂預估模型研究”，通過對華南理工大學、美國UC-Berkeley和美國SHRP研究項目進行的共計618組疲勞試驗數據處理，并綜合考慮室內疲勞壽命預估模型的實用性及國際通用模型形式一致性，最終確定了以初始彎拉勁度模量和應變水平為自變量的疲勞壽命模型，通過研究瀝青混合料的動態抗壓模量與動態彎拉勁度模量之間的關系，推薦給出疲勞壽命預估模型：
式中：Nf―-疲勞破壞時的荷載作用次數；
--施加的拉應變；
E―-混合料的單軸動態壓縮模量。
瀝青路面疲勞壽命預估模型模擬公式，其中涉及的主要參數指標為施加的拉應變、瀝青混合料的單軸動態壓縮模量E。其中拉應變可以用埋設應變片的試驗檢測方法獲取，但是瀝青路面的現場荷載分布是極其復雜的，包括現場的環境溫度、和路面的應力應變狀態在室內模擬疲勞試驗中難以完整表達，實際路面承受荷載的作用時間和間歇時間都是隨機變化值，并非室內試驗所施加的常應力變化。路面不斷變化的溫度和疲勞試驗的等溫條件也不同，從而使材料的性質也發生變化。因此在一些經驗設計的基礎上還需要根據室內試驗獲取的模型的基礎上預測實際路面的疲勞性能，需要進行現場的修正。張肖寧教授根據ALF試驗儀進行加速加載實驗基礎上，對3種不同厚度瀝青路面疲勞壽命處理，提出現場修正系數:
C=
在此公式的基礎上將疲勞壽命的計算公式簡化為下式：
Nf=4.655×1019（）3.747（）1.278
式中：C1―輪跡橫向分布系數；
C2-現場修正系數；
C3-車道系數；
E-瀝青混合料動態壓縮模量，MPa。
在公式中將標準荷載下面層底部拉應變的數據以實驗室內的模擬實驗數據，同時考慮了現場的車道系數和輪跡橫向分布系數、現場修正系數。筆者認為運用該公式用于目前瀝青路面的疲勞壽命預估，該評估方法更可靠，與瀝青路面使用現狀更加吻合。當然目前國內的一些大型的試驗室在采用更加精細的試驗儀器所獲得瀝青路面現場荷載分布和應力響應變化數據更加的詳細和充分，所獲得疲勞壽命預算模型也更加的符合現場實際情況。
篇5
前言：瀝青路面的早期破壞是指在瀝青路面使用前期，即在瀝青路面設計壽命的前期發生的過早的各種形成的破壞。論文參考網。隨著公路交通事業的迅速發展，交通量的不斷增長，交通車輛噸位的增長，荷載等級的提高及車輛超載等對瀝青路面的破壞日益嚴重，并極大的影響公路使用質量和公路使用壽命，影響交通運輸上網發展，分析瀝青路面早期破壞的原因，提出預防破壞的措施方法，對公路質量及公路運輸是有重要意義。
（一）瀝青路面早期破壞原因
（1）結構設計不合理。瀝青面層結構選用不當，混合料類型不合理，根據瀝青路面設計規范，瀝青面層除應滿足車輛的使用要求外，還應滿足雨水不滲等要求，宜選用粒徑較小，空隙也小的級配混合料，盡量采用小粒瀝青砼，以提高瀝青路面面層的防滲性。對于選用中粗粒砼或開級配或半開級配瀝青碎石的瀝青路面，必須在瀝青面層下設下封層，防止雨水滲水。
（2）油路補強段的路面厚度考慮不足。路面改造過程中，為充分利用老路并節約土地及投資，利用舊路的線位及結構層，按照公路補強設計的一般要求和科學態度，宜先對所用的路段狀況進行客觀評估，根據舊路的狀況（特別是強度彎沉指標）確定利用舊路的方案及補強厚度，但實際上，一些設計單位往往沒有認真細致的調查，大致給出一個補強厚度及路段樁號就草草了事，結果導致許多補強路段補強后彎沉值大于設計值，造成新路強度不足，早期破壞嚴重。
（3）巖石路段石質類型確定有誤，在路基設計中，由于沒有足夠的地質鉆探資料，僅靠地表情況判斷石質類型，容易出錯。如有的公路，原設計為石方路段，僅用15㎝水穩砂礫做整平層，未設置半剛性基層。實際開挖后，路基為泥質頁巖及風化巖，施工單位照圖施工后，由于雨水滲入，導致泥質頁巖及風化巖軟化，瀝青路面結構強度不足，出現大面積風裂。
（4）路面厚度設計問題。論文參考網。路面厚度設計的依據是設計年限內的累計當量軸次，設計單位為了計算方便，一般將設計公路的交通量劃分為一定車型的標準交通量與另一定型的非標準車交通量，然后將確定車型的非標準車的軸次，換算成標準車軸載的當量軸次，最后用設計年限內的當量軸次，計算路面設計彎沉及結構厚度。
（二）施工質量問題可能造成瀝青路面早期損壞
（1）土基尤其是是粘性土路基施工中，要加強對土的粉碎和翻曬，盡量保證碾壓路段土體含水量的均勻，力求土體固結后路基模量不出現大的差異，要防止對過干的土（低于重型擊實標準最佳含水量3%）采取超壓方式進行壓實。
（2）目前，我國高等級公路路堤普遍比較高，而施工周期又相對較短，這對路基沉降非常不利，施工中，應優先安排高填土路段路基施工，并盡量快速施工，讓路基完成后有盡量長的時間固結，橋梁工程的臺背填土往往是高填土路段。也要盡早施工，不能有“重橋輕路”的思想。
（3）使用石灰材料的基層（如二灰碎石基層等）既要對購進石灰的品質把關，更要防止石灰的活性損失。活性損失越多，其基層強度就越低。因此，施工控制中，石灰消解時間的確定和對消石灰的保管（特別是雨季保管）應納入施工管理的重要內容。
（4）我國目前對半剛性基層（如二灰碎石或水泥或水泥穩定碎石基層）內在質量控制的主要方法是密實度檢查，后期強度則主要通過彎沉檢測量為確定?；鶎蛹霞壟淇刂仆趯嶋H施工時被忽視，二灰碎石或水泥穩定碎石基層均屬于嵌擠密實型結構，其集料級配對基層強度形成有很大影響。若級配不連續或結構內級配不均勻，在剪應力作用下，局部易碎裂，造成松散，甚至損壞整個路面。
（5）基層養護不到位也易造成路面早期損壞。我國現行路面結構設計多在半剛性基層加鋪瀝青面層，基層完成后采用灑水車配以人工鋪助灑水來進行養生，受主、客觀因素的影響，這種養生方法常常不到位，目前機械化程度較高，基層施工速度較快，因為灑小汽車配備不足，或施工取水困難，或氣侯干燥等，路基養生工作往往不到位。灑水車或施工車輛輪胎通過造成基層頂面產生浮灰或表面松散。“保濕養生法”或許是解決這一問題的有效途徑。
（6）瀝青混合料的品質無疑是瀝青路面良好使用性能的重要保證，施工中對瀝青面層集料的相對穩定、瀝青拌和樓的粗量系統及礦粉控制、瀝青混合料的拌和和碾壓溫度混合料的表面離析等予以足夠的重視。
（三）車轍原因分析
車轍的形成原因主要是瀝青混合料以及交通條件環境系統的影響，車轍變形主要來源于瀝青混合料的粘滯流動和一定的壓實作用，瀝青混合料在高溫下由于車輪反復碾壓，產生機橫向剪流動造成車轍，另外施工中用油偏高，瀝青稠度偏高，礦料級配中細了過高，礦粉摻量過大也會產生車轍。論文參考網。
（四）養護方面
瀝青路面的質量好壞，與設計，施工有著很主要的關系，同時與養護也有著重要聯系，瀝青路面設計施工的再好，如養護不當，也會對路面造成損壞，當瀝青路面出現沉降裂縫、車轍、坑槽等破壞時，應及時發現分析成因，采用適當的方法進行處理，修復以免損壞進一步的蔓延。
二、路面病害的防治措施
（一）優化設計
提高長期使用性能的重點應該從優化結構組合設計，按每一條路的實際情況得到的數據去設計路面面層，這樣的數據才能更合理、更適合。對各油面層瀝青混合料進行優化設計，礦質混合料設計時應采用骨架密實結構，最佳瀝青用量應根據不同層油面層需要的功能謹慎選定。為提高瀝青路面的高溫穩定性，黑龍港流域施工采用的瀝青用量應按最佳瀝青用量OAC的±0.3%選用，中、下油面層宜取低限。重載道路或高速公路瀝青路面建議對中、上面層使用瀝青進行SBS改性。
（二）原材料質量控制
（1）瀝青應選用具有良好的高低溫性能、抗老化性能、含蠟量低，高粘度的優質國產或進口瀝青。在條件許可的情況下，可在瀝青中摻和各種類型的改性劑，以提高基性能指標。
（2）集料選用的骨料應選用表面粗糙、石質堅硬、耐磨性強、嵌擠作用好、與瀝青粘附性能好的集料。
（3）混合料的級配確定瀝青混合料的高溫穩定性和疲勞性能、低溫抗裂性，路面表面特性的耐久性是兩對矛盾，相互制約，照顧了某一方面性能，可能會降低另一方面性能。
（4）混合料配合比設計，實際上是在各種路用性能之間搞平衡或最優設計，根據當地的氣侯條件和交通性況做具體分析，盡量互相兼顧，當然為提高瀝青路面使用性能還可以考慮以下兩個途徑：第一是改善礦料級配，采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）：第二是改善瀝青結合料，采用改性瀝青。
（三）路基的強度
首先壓實度是反映路基強度的重要指標，也是提高路基強度和穩定性的最經濟、最有效的技術措施，施工中必須嚴格檢測控制，使其達到規定值。填土層的厚度對壓實度有直接的影響，每層的松鋪厚度不應大于30㎝。必須嚴格控制路基的填筑工藝，確保路基強度。
（四）施工過程中質量的控制
（1）瀝青的選用十分關鍵，要挑選符合規范各項要求的瀝青，特別是瀝青針入度、軟化點、延度指標必須嚴格把關。由于近些年的氣侯偏暖，因此，瀝青標號宜選擇在規定范圍內低標號瀝青。此外，透層油，粘層油瀝青應采用與瀝青混凝土用同一種瀝青，特別是油石比的選擇應考慮粘層油，透層油返油時對其影響。
（2）在瀝青混合料配合比設計上要特別重視
（3）瀝青混合料拌合時間、出廠溫度、攤鋪溫度、碾壓成型等溫度控制必須嚴格按規范要求進行，合理安排工期，避開不利天氣施工。
（4）攤鋪機應選用熟練的攤鋪機操作手，并選擇兩臺前后錯開同時施工，而少采用傘斷面攤鋪機，在攤鋪過程中，應盡量避免停機，注意路面縱向接縫的成型及碾壓工藝。]
結束語
路面早期破損已為瀝青路面的主要危害之一，各級交通管理部門都應引起足夠的重視。并根據其成因從路面設計，原材料進場到具體施工，有針對性采取一系列預防和改善措施。同時，必須建立健全質量保證體系，從管理部門、設計部門到施工部門，層層重視，層層控制，層層落實。只有這樣，才能從根本上減少對瀝青路面的早期破損現象的確發生，使公路建設質量全面提高，更上新臺階。
參考文獻
[1]沈金安.瀝青及瀝青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社.
篇6
前言
半剛性基層被廣泛用于修建公路瀝青路面的基層或底基層。在我國已建成的高速公路路面中就有90%以上是半剛性基層瀝青路面,在今后的國道主干線建設中,半剛性基層瀝青路面仍將是主要的路面結構形式。半剛性基層瀝青路面其優點主要表現在:強度高、承載力大、整體性好、剛性大。但半剛性基層也有自身不足之處,其抗溫、抗濕變形能力較差,易形成干縮裂縫及濕縮裂縫,進而使路面產生反射裂縫,導致瀝青面層開裂,影響路面使用質量,縮短路面使用壽命。
由于國內高等級的公路基本上都采用半剛性基層瀝青路面，而對柔性基層瀝青路面采用較少。但是從世界各國高等級公路路面結構來看，以柔性基層瀝青路面為主，對路面基層要求較高，一般用瀝青穩定碎石做基層的上層，而且用瀝青做結合料的結構層的總厚度常大于 20cm。國外的使用經驗表明，柔性基層瀝青路面使用性能良好。
根據國內外使用經驗，柔性基層瀝青路面主要病害有疲勞開裂、車轍和低溫開裂，其中車轍和低溫開裂均可以通過選擇合適的瀝青結合料和合理的混合料設計加以解決。疲勞開裂是唯一可以通過路面結構設計進行控制的破壞模式。
綜上所述，對兩種不同基層瀝青路面的疲勞性能差異的分析，對我們進行路面設計及工程應用都具有相當大益處。
1.瀝青路面面層疲勞損傷機理
瀝青路面的疲勞性是指在汽車輪載作用下，路面在長期使用過程中均存在壓應力、拉應力,且處于兩種應力交迭變化狀態,當荷載重復作用超過路面面層材料所能承受的疲勞次數后,就會使結構強度抵抗力下降,產生疲勞破壞的性能。
在行駛車輪的荷載作用下,路面結構內各點均處于復雜的應力應變狀態中,圖1中面層底部B點的應力、應變隨著車輪滾動而變化。當車輪作用于B點正上方時,B點受到三向拉應力作用;當車輪行駛過后B點應力方向轉變,數值變小,并有剪應力產生;當車輪駛過一定距離后,B點則承受主壓應力作用。路面表面A點則相反,車輪駛近時受拉,車輛直接作用時受壓,長期處于應力(應變)交替循環變化的狀態。
路面材料的抗壓強度遠大于其抗拉強度,而且B點在車輪下所受的拉應力遠大于A點在車輪駛近或駛過后產生的拉應力,因此路面疲勞裂縫通常從面層底部開始。所以路面疲勞設計也應該以面層底部的拉應力、拉應變作為控制指標。
2.采取兩種不同基層對瀝青路面的水平應力分析
本文將以彈性層狀體系為基礎，分析在標準荷載（BZZ-100）作用下，兩種基層瀝青路面在水平應力方面的不同。
表1 兩種基層的路面結構參數
計算的軸載采用現行規范規定標準：標準軸載為雙輪組單軸重P—100kN，輪胎接地壓強p—0.7MPa，單輪傳壓面當量圓直徑d—21.3 cm，兩輪中心距為1.5 d。
由于水平應力在當量圓中心比雙輪論析中心處大，考慮水平應力的顯著性，本文取當量圓中心處點厚度0，2，5，8，10，15，20，25，30，40cm時，利用BISAR 3.0程序計算出相應點的水平應力如表2。
表2 兩種基層在不同厚度的水平應力值
由BISAR 3.0程序所得的數據得出各深度的水平應力分布圖 圖3
從圖3可知，柔性基層的水平應力隨深度的變化率比半剛性基層的要大，即柔性基層的水平應力對路面厚度的敏感性更高。柔性基層在層底拉應力取得最大值。
對于半剛性基層瀝青路面，瀝青面層處于受壓狀態，因此可以不考慮瀝青面層的彎拉疲勞，只考慮半剛性基層層底受拉，在汽車荷載反復作用下，可能產生疲勞斷裂，且在基層斷裂后，裂縫逐漸向瀝青層擴展直至路表。
對于柔性基層瀝青路面， 瀝青混凝土面層和瀝青穩定基層的上部受壓， 瀝青穩定基層下部受拉，且層底承受最大的彎拉應力，因此在重復荷載作用下，瀝青層層底可能首先產生疲勞開裂，裂縫逐漸向上延伸，直至路面出現疲勞裂縫。
3.柔性基層與半剛性基層瀝青路面疲勞設計方法
我國瀝青路面設計規范采用層底拉應力指標進行驗算,充分考慮結構層材料的疲勞性,利用結構強度系數Ks與材料的劈裂強度得出結構層底面的容許拉應力,具體如下:層底拉應力≤容許拉應力,則滿足要求。
其中,為瀝青穩定基層材料的容許拉應力;為瀝青穩定基層材料的劈裂強度;為抗拉強度結構系數; Ac為公路等級系數;Ag為瀝青混合料級配系數;為標準軸載當量軸次。
根據我國瀝青路面設計規范,在計算瀝青混合料與半剛性材料的結構強度系數KS=B0Nc時,采用的系數c分別為0.22和0.11。
瀝青混合料疲勞壽命為:
半剛性材料疲勞壽命為:
根據此公式可以得到由各層層底拉應力值來確定不同基層瀝青路面的疲勞壽命。
4.不同基層瀝青路面疲勞壽命對軸重的敏感性分析
由路基路面設計理論分析得知,單后軸雙輪組不同軸載應力比的簡化公式為:
其中,、均為基層底面拉應力; P1,P2均為軸載重量。
聯系基層材料的疲勞規律,其疲勞規律為:
其中, 為該材料的抗拉強度;σ為某軸載作用N次的疲勞拉應力。B、c為材料常數。
由上面兩個式子可以得到以基層底面拉應力等效時的軸載換算公式為：
對瀝青穩定基層中b=0.84,c=0.22；半剛性基層中b=0.84,c=0.11,則有：
瀝青穩定基層：
半剛性基層：
由以上計算公式計算標準軸載作用一次為1次,其他軸載重分別相當于標準軸載次數N,其結果見表3
表3當量軸載作用次數
由表3可以看出：半剛性基層的疲勞壽命較柔性基層對軸載更加敏感。即半剛性基層路面上的超載車輛增多,導致路面很快損壞;而瀝青穩定基層路面軸載敏感性小,對超載車輛的適應性較強,適合于超載較多的道路。
結論
綜上所述，半剛性基層和柔性基層瀝青路面在抗疲勞性能方面存在著以下一些不同：
（1） 由于半剛性基層的水平應力對路面厚度的敏感性較差，所以可以通過增加半剛性基層厚度來有效增加其疲勞壽命。而柔性基層厚度對路面厚度的敏感性較好，增加柔性基層厚度對其疲勞壽命的增加較小。
（2） 由于瀝青路面疲勞性能由層底拉應力作為控制指標，在基層材料和結構參數等不同的情況下，柔性基層與半剛性基層瀝青路面的疲勞壽命不同。
（3） 由于半剛性基層的疲勞壽命較柔性基層對軸載更加敏感，所以當道路上交通量以小型車輛為主時(占交通量80%以上),宜采用半剛性基層路面,其疲勞壽命更長。相反，柔性基層路面則更適合超載較多的道路。
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作者簡介：
篇7
瀝青路面具有表面平整，堅實、無接縫、施工工期短、養護維修簡便和有良好的減振性等優點，使行車平穩、舒適而低噪聲。但由于受到交通量增長、重載超載車輛的增多、溫度變化、濕度變化，冰凍作用、設計、施工、采用材料和養護管理等因素的影響，出現了多種瀝青路面病害，如瀝青路面的裂縫、車轍和水損害等。根據我們這幾年來對我省瀝青路面的實際損壞情況的調查，談談瀝青路面常見的病害與裂縫出現的原因及其預防措施。
一、常見瀝青路面病害
瀝青路面的損壞所表現出的形式和特征是多種多樣的。經總結分析，主要有以下幾種常見病害。
1.瀝青路面的裂縫
瀝青路面建成后，都會產生各種形式的裂縫。初期產生的裂縫對瀝青路面的使用性能基本上沒有影響，但隨著表面雨水的侵入，導致路面強度下降，在大量行車荷載作用下，使瀝青路面產生結構性破壞。瀝青路面裂縫的形式是多種多樣的，裂縫從表現形式可分為橫向裂縫、縱向裂縫和網狀裂縫三種。影響裂縫的主要因素有：瀝青的品種和等級、瀝青混合料的組成、面層的厚度、基層材料的收縮性、土基和氣候條件等。2、瀝青路面的車轍
車轍是路面結構層及土基在行車重復荷載作用下的補充壓實，以致結構層材料的側向位移所產生的累積永久變形。影響瀝青路面車轍深度的主要因素是瀝青路面結構和瀝青混凝土本身的內在因素，以及氣候和交通量及交通組成等的外界因素。車轍產生的主要原因有：(1)瀝青混合料油石比過大；(2)表面磨損過度：(3)雨水侵入瀝青混凝土內部；(4)由于基層含不穩定夾層而導致路面橫向推擠形成波形車轍。
3、瀝青路面的松散
松散是直接影響行車安全的路面病害，松散可能出現在整個路面表面。也可能在局部區域出現，但由于行車作用，一般在輪跡帶比較嚴重。其產生的主要原因有：(1)局部路基和基層不均勻沉降引起路面破壞；(2)碎石中含有風化顆粒，水侵入后引起瀝青剝離；(3)隨著使用時間的增多，瀝青結合料本身的粘結性能降低，促使面層與輪胎接觸部分的瀝青磨耗，造成瀝青含量減少，細集料散失；(4)機械損害或油污染。
4、瀝青路面的水損害
瀝青路面在存在水分的條件下，經受交通荷載和溫度漲縮的反復作用，一方面水分逐步侵入到瀝青與集料的界面上，同時由于水動力的作用。瀝青膜漸漸地從集料表面剝離，并導致集料之間的粘結力喪失而發生路面破壞。瀝青路面產生水損害的原因主要有材料、設計、施工、土基和基層、超載車輛等原因。
5、瀝青路面的凍脹和翻漿
瀝青路面產生凍脹和翻漿主要是在凍融時期，因為水的侵入和路基土的水穩定性能差，由于冰凍的作用，路基上層積聚的水分凍結后引起路面脹起并開裂。道路翻漿是水、土質、溫度、路面和行車荷載五個主要因素綜合作用的結果。其中水、土、溫度構成翻漿的三個自然因素，缺少任何一個因素都不可能形成翻漿。
6、瀝青路面的沉陷
沉陷是路面變形中最普遍的一種，特點是面積大，涉及的結構層次深，主要出現在挖方段和填挖交界處。其產生的主要原因是：(1)土質路塹排水不暢，路床下部路基過濕潤而產生不均勻沉降，引起路面局部下沉；(2)路面強度不能適應日益增長的交通量，易發生疲勞破壞：(3)路基或基層強度不足或填挖路基強度不一致，在車輛荷載作用下，路基或基層結構遭破壞而引起沉陷；(4)橋頭路面沉降不均勻而引起沉陷并與橋面發生錯位。
二、瀝青路面出現裂縫的原因分析及其預防措施
1原因分析
瀝青路面出現裂縫的主要原因而可以分為兩大類：一種主要是由于瀝青面層溫度變化而產生的溫度裂縫，一般稱之為非荷載型裂縫：另一種是由于行車荷載的作用而產生的結構性破壞裂縫，一般稱之為荷載型裂縫。
(1)非荷載型裂縫
非荷載型裂縫主要是溫度裂縫，也有因施工不當、材料選取不當等引起的裂縫。其產生的原因有：
1)瀝青材料在較高溫度條件下，具有良好的應力松弛性能，溫度升降產生的變形不至于產生過高的溫度應力。但在冬季氣溫驟降時，土基和路面基層由于受溫度變化，冬季冰凍產生的膨脹，導致路基和基層產生裂縫并反射到瀝青面層，瀝青混合料的應力松弛趕不上溫度應力的增長，同時勁度急劇增大，超過混合料的極限強度或極限拉伸應變，便會產生開裂。此外，隨著溫度反復升降，溫度應力使混合料的極限拉伸應變變小，又加上瀝青的老化使瀝青勁度增高，應力松弛性能降低，故可能在比一次性降溫開裂溫度更高的溫度下開裂，同時裂縫是隨著路齡的增加而不斷增加。
2)瀝青的品種和等級也是影響瀝青路面開裂的重要因素。在長期的實踐經驗中，選用高粘度、低稠度的瀝青，其溫度敏感性較低，能延遲溫度裂縫的產生；瀝青未達到適合本地區氣候條件和使用要求的質量標準，低溫抗變形能力較差，致使瀝青面層在低溫下產生收縮開裂。
3)地基處理不當，路基碾壓不均勻，造成路基沉降不均勻；舊路拓寬時，新舊路基搭接部位沒有嚴格按照臺階式分層壓實處理，以及下部基層比較軟弱，或地基處理不徹底等。
4)鋪筑瀝青面層采用分幅攤鋪時，接縫處理不當，結合不良，對接縫處碾壓不密實，造成路面滲水或面層壓實未達到要求，在行車作用下形成裂縫。
(2)荷載型裂縫
荷載型裂縫即主要由于行車荷載作用而產生的裂縫，其產生的原因有：
1)隨著交通運輸的高速發展。原有的路面強度日趨不足，路面滿足不了交通量迅速增長和汽車載重明顯增大的需求，瀝青路面過早產生疲勞破壞，瀝青路面很快開裂。
2)原結構設計不合理，未充分考慮到各種不利因素，施工質量不好，瀝青路面面層厚度不足，瀝青路面原材料的品質不符合設計規范要求，路面強度明顯不能滿足行車要求。在行車作用下，特別是超大噸位車輛的頻繁碾壓，瀝青路面很快開裂。
2防止措施
針對以上分析的瀝青路面病害的原因，主要從施工材料、設計、施工、養護和交通管理等5個方面采取相應的預防措施。
(1)材料方面
合理確定瀝青路面結構，瀝青面層的裂縫主要由瀝青面層本身的低溫收縮引起的。選用低溫勁度小、延度大、溫度敏感性差、含蠟量低的優質瀝青，精選礦料，準確級配瀝青面層的礦料和合理配置瀝青混合料配合比。配制出性能優良的瀝青混合料，控制瀝青用量，保證瀝青混合料性能優良，均可有效減少裂縫。
(2)設計方面
精心設計，對地形復雜地段做好地質調查工作。要特別注意加固地基，防止因地基軟弱而出現不均勻沉降，使用合格填料填筑路基，或對填料進行處理后再填筑路基，確保路基有足夠的強度和穩定性，以保證路面具有穩定的基礎：選用抗沖刷性能好、干縮系數和溫縮系數小及抗拉強度高的半剛性材料做基層：選用優質瀝青做瀝青面層；在穩定度滿足要求的前提下，應該選用針入度較大的瀝青做瀝青面層。
參考文獻
（1）沈金安,李福普等.高速公路瀝青路面早期損壞分析與防治對策[M].北京:人民交通出版社.
篇8
0 引言
瀝青混合料疲勞性能是指其在特定荷載環境與氣候環境條件下抵抗重復加載作用而不產生破裂的能力。疲勞損壞是瀝青混凝土路面最主要的破壞形式之一。為了保證瀝青路面具有良好的使用性和耐久性,世界各國瀝青路面設計方法均以路面疲勞特性作為基本設計原則,國內外研究和評價瀝青混合料抗疲勞性能的方法有很多,其中控制應力彎曲疲勞試驗是研究瀝青混合料抗疲勞性能的最有效方法。
本文介紹控制應力彎曲疲勞試驗,并采用該試驗方法對AC-13瀝青混合料的抗疲勞性能進行評價,提出瀝青混合料抗疲勞性能的評價指標,分析AC-13瀝青混合料其抗疲勞性能變化規律。
1 瀝青混合料抗疲勞評價方法概述
國內外研究瀝青混合料抗疲勞性能的方法有很多種,綜合目前已有的研究成果,瀝青路面疲勞特性試驗方法主要包括:1)現場試驗法;2)試槽法;3)試板試驗法(也稱為試塊法);4) 試件法;5)槽口彎曲疲勞試驗等。
如此繁多的試驗方法,如何選擇。本論文從試驗的可操作性、試驗結果的可直接應用性及國內對抗疲勞性能的相關規定要求考慮,采用控制應力簡支梁彎曲疲勞試驗法進行應力控制的疲勞試驗,研究瀝青混合料的疲勞性能,為瀝青混合料的設計與施工提供指導。
2 簡支梁彎曲疲勞試驗原理
本文采用中點加載簡支梁彎曲試驗法,加載模式為控制應力方式。控制應力的疲勞試驗是在重復加載的疲勞試驗過程中,保持應力不變,疲勞破壞是以試件的疲勞斷裂作為準則,達到疲勞破壞的荷載作用次數為疲勞壽命。
這種加載方式下疲勞壽命公式一般為:
Nf=k(σf /σ) n
式中:
Nf為疲勞壽命,采用試件破壞時的加載次數;
k,n為試驗常數,其值取決于試驗條件,加載方式和材料特性等,n 也稱為坡度系數;
σ為每次施加于試件的常量應力的最大幅度,MPa;
σf為瀝青混合料的彎拉強度。
3 瀝青混合料抗疲勞性能評價
采用控制應力彎曲疲勞試驗對AC-13瀝青混合料進行抗疲勞性能評價,AC-13確定瀝青混合料抗疲勞性能。
3.1 試驗材料
3.1.1 集料
粗集料采用石灰巖碎石,細集料采用石灰巖機制砂,經過試驗測試,所采用的集料均滿足相關技術要求。
3.1.2 瀝青
采用Shell Pen60/80瀝青,對瀝青按JTG F40―2004《公路瀝青路面施工技術規范》要求的性能指標檢測,經檢測瀝青性能指標滿足相關技術要求。
3.2 瀝青混合料配合比設計
分別對AC-13瀝青混合料進行配合比設計,確定瀝青混合料的集料用量比例和最佳油石比。
3.2.1 礦料級配設計
礦料級配設計采用馬歇爾設計方法,設計時充分考慮到JTG F40―2004《公路瀝青路面施工技術規范》要求,確定的AC-13瀝青混合料的集料用量比例為:
10~15mm碎石:5~10mm碎石:機制砂= 35%:23%:42%
3.2.2 最佳油石比確定
按照JTG F40―2004《公路瀝青路面施工技術規范》規定的瀝青混合料最佳油石比確定方法,確定AC-13瀝青混合料的最佳油石比為為5.0%。
3.3 抗疲勞試驗結果及分析
3.3.1 Pen60/80的AC-13瀝青混合料疲勞試驗結果
采用PLS疲勞試驗機以控制應力簡支梁彎曲疲勞試驗對Pen60/80的AC-13型瀝青混合料抗疲勞性能進行評價。
試件尺寸:采用車轍成型儀成型300mm×300mm×50mm的板狀試件,然后沿碾壓成型方向切割出240mm×50mm×50mm的小梁試件。
試驗條件:試驗溫度15℃,加載頻率10Hz,跨徑20cm,采用應力控制三點彎曲試驗,根據不同應力比下的疲勞破壞數據,繪制加載次數和變形曲線。
AC-13瀝青混合料小梁彎曲強度試驗結果平均破壞荷載為2.63kN,抗彎拉強度為6.312 MPa;
AC-13瀝青混合料的小梁疲勞試驗結果如下:
疲勞作用次數:212、347、2188、3447、19935;
相應應力比:0.6、0.5、0.3、0.2;
相應對數:2.326、2.540、3.340、3.537、4.300。
AC-13瀝青混合料的小梁疲勞彎曲疲勞方程如下:
疲勞方程:y = -0.1945x + 1.0241R2= 0.9633
疲勞方程參數及相關系數 :k=10.57n=0.1945R2= 0.9633
以疲勞次數的對數為橫坐標,應力比為縱坐標,繪制AC-13瀝青混合料的疲勞曲線圖如下圖1。
3.3.2 試驗數據分析及結論
1) AC-13瀝青混合料的疲勞次數服從標準疲勞方程模式,滿足疲勞性能要求。疲勞次數都隨著應力水平的增加而呈現明顯下降趨勢,說明車輛輪載的增加,對路面耐久性的破壞很明顯,因此進行路面結構設計時,應充分考慮擬建道路的交通組成特點,尤其是對于重載車輛的破壞作用要有較準確的判斷,防止路面由于超載而使疲勞壽命大大降低。
2)疲勞方程的參數k值可以稱為疲勞擴大系數,k值越大,說明疲勞壽命越長, n可以稱為速度系數,該值越大,說明疲勞次數隨著應力水平的增加衰減的速度越快,耐久性能良好的混合料的疲勞方程一般具有k值較大,n值較小的特點。
4 結論
通過研究現有的瀝青混合料疲勞試驗方法,本論文采用現象學法中的控制應力簡支梁彎曲疲勞試驗法,對AC-13瀝青混合料進行抗疲勞性能進行評價,AC-13瀝青混合料的疲勞次數服從標準疲勞方程模式,滿足疲勞性能要求,提出應將疲勞破壞試驗、指標作為路面結構設計的依據。
參考文獻
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篇9
Key words： asphalt pavement；Top-Down crack；cracking mechanism
中圖分類號：U41 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）05-0071-02
0 引言
根據路面病害調查顯示，我國瀝青路面的早期破壞極為嚴重，一些高速公路的瀝青路面甚至在通車后1～3年內就出現了較大面積的早期破壞。越來越多的研究證實了許多與荷載有關的疲勞裂縫發生在路面的表面且自上而下擴展貫穿瀝青混凝土面層，并成為瀝青路面病害的主要形式，稱為瀝青路面Top-Down裂縫（簡稱TDC）。這種荷載型表面裂縫是一種比傳統的疲勞裂縫更為嚴重的情況，盡管有些表面裂縫初期對路面結構的承載能力沒有影響，但是它們對瀝青路面面層的使用性能和功能壽命有著強烈的影響。
國外已經對瀝青路面TDC進行了一定研究，但尚不完善，理論預估模型和設計方法尚沒有形成，開裂機理眾說紛紜，國內對于TDC的研究很少，設計規范中尚缺乏控制該病害的設計指標。
本文綜合國內外學者的研究，對TDC開裂研究進行了全面的分析和評價。
1 國內研究現狀
徐鷗明、郝培文[1]特別關注路表應力及其對瀝青路面裂縫損壞機理的影響，認為在路表一個相對小的、接近1cm深的拉應力區域進行研究，來定義損壞機理比較好。并采用應力強度因子以及定義裂縫末端的響應行為；發現拉應力對損壞有至關重要的作用，大大超過了裂縫末端的剪應力，且在裂縫增長階段拉應力大小的變化取決于裂縫長度。
李清富、楊澤濤[2]認為路面結構最大剪應力發生在路面表層，位置在輪跡邊緣，其大小接近或超過常溫下瀝青混合料的抗剪強度，是半剛性路面產生TDC的主要原因，進而提出了剪應力與面層和基層彈性模量比的關系，并分析了路面厚度對最大剪應力的影響，這些因素的影響在路面結構設計時要充分考慮。
孫路遙、邱俊、王春林等[3]從路面結構受力分析的角度分析并詳細闡述溫縮（橫向）裂縫及表面（縱向）裂縫產生的原因。作者認為表面裂縫可能是施工原因，由瀝青層的表面層或者中面層與下面層脫開所造成的，而之所以脫開是由于施工時的層間污染。
黃志濤[4]認為Top-Down開裂的裂縫產生和擴展模式是張開型裂縫即拉應力損壞模式。他用應力強度因子描述裂縫尖端的響應行為。本文重點計算了環境、溫度引起的勁度梯度對應力強度因子的影響，勁度梯度的影響得到準確定位。
羅輝[5]等基于斷裂力學理論，利用無單元伽遼金-有限元耦合方法分析了瀝青路面的開裂問題，提出水平荷載對瀝青路面Top-Down裂紋（TDC）的擴展不利。本文分析TDC的方法較為新穎，但是開裂判定準則不夠完善。
趙延慶等采用移動荷載模式，在有限元方法中利用動態模量主曲線和時間-溫度位移因子來表征瀝青混合料的力學性質，利用斷裂力學的方法分析了溫度、車速、裂縫長度和基層類型等對瀝青路面Top-Down裂縫裂尖應力強度因子的影響。相比其他文章對TDC考慮的因素更為全面。
2 國外研究現狀
E.Freitas[6]等通過加速輪軌試驗和三維非線性粘彈有限元模型，研究了混合料設計參數以及施工質量對Top-Down裂縫的影響。發現施工質量是TDC一個主要成因。本文提出疲勞并不能引起Top-Down裂縫，但卻能加劇裂縫的發展。
Michael[7]認為離析引起瀝青路面Top-Down裂縫，離析區域易表現為疲勞裂縫。通過調查研究，認為路表面較差的疲勞性能是因為壓實不足引起的高空隙率進而加速老化。
Svasdisant[8]等研究認為，Top-Down裂縫主要是由兩種原因引起的：①由輪載誘發的表面徑向拉應力以及由施工、溫度和老化導致的勁度差異；②瀝青結合料的老化降低了混合料的拉伸強度和拉伸應變。Elisabete Fraga.de Freitas[9]等人指出影響瀝青路面Top-Down裂縫最主要因素是空隙率（高空隙率）和骨料級配（粗集料）。試驗表明TDC在高溫下易開裂，而且級配的影響不如溫度、空隙率影響大。Donna等認為瀝青路面Top-Down裂縫是由瀝青混合料離析造成，該學者主要從施工因素進行了分析。
HU Chunhua[10]采用有限元分析TDC，考慮了輪胎壓力和車輛軸重的變化，建立三維四層體系有限元模型得出輪載下強大的剪應力是造成Top-Down開裂的主要原因的結論。
3 結論
目前國內外文獻總結出Top-Down開裂成因主要有四個：①輪載附近局部應力集中；②溫縮應力；③瀝青混合料老化；④施工質量問題導致的混合料離析，壓實不足等。國內大部分文獻還是單方面將開裂起因歸咎于剪應力或拉應力，由于開裂準則的限制，這種觀點并不完善。
瀝青路面Top-Down裂縫開裂起因的研究需要綜合考慮應力集中、溫縮應力、勁度梯度、施工質量等多方面的影響因素，這就要求尋求一種新的開裂判斷準則，可以綜合考慮多方面的因素，確定瀝青路面Top-Down裂縫起因、擴展、影響因素，進而優化路面結構、設計參數、施工工藝，不斷提高施工工藝與技術，提高瀝青路面質量與使用壽命。
參考文獻：
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[7]Michael Schorsch. Effects of Segregation on the Initiation and Propagation of Top-Down Cracks [R].Washington D.C.82st Transportation Research Board Annual Meeting Washington D.C.2003.
篇10
瀝青路面在我國高等級公路上已經大量使用，但瀝青路面往往在較短的時間內就會產生嚴重的破壞，遠未達到道路的設計年限。這些損壞不僅造成了巨大的經濟損失，同時也對現行路面設計、施工技術提出了挑戰。早期損壞的頻繁，再加上重載交通道路的堵塞問題以及由其產生的延遲費用引起了道路管理部門的普遍重視。人們想使路面盡量少修少補，提高其服務壽命，因而長壽命路面也就應運而生了。長壽命路面是一種永久性路面結構，在材料和工程質量達到要求的前提下不管是交通荷載還是環境條件都不會引起路基和路面基層的破壞。是指路面的損壞僅發生在路面的上層，維修時只需將表層混合料銑刨，并換成等厚度的新混合料即可。這類路面的特點是路面總厚度較小，基本上消除了傳統上存在的疲勞破壞，路面的損壞只發生在路面的上部。
2 長壽命瀝青路面的概念及特點
國外20世紀60年代以來修建了大量全厚式瀝青混凝土路面和深層高強瀝青混凝土路面。這類路面的特點是路面的總厚度大于傳統上采用的瀝青混凝土面層較薄的路面結構的厚度，基本上路面的損壞只發生在路面的表層。以此為基礎，提出了長壽命的概念。典型的長壽命瀝青混凝土路面概念如圖1所示，其要點如下：
（1）輪載下100～ 150 mm區域是高受力區域，也是各種損壞（主要是輪轍）的發生區域。
（2）面層為40～ 75 mm厚的高質量瀝青混凝土，需為車輛提供良好的行駛界面，應具有足夠的表面構造深度、抗車轍、水穩定性好的特點。
（3）中間層為100～ 175 mm厚的高模量抗車轍瀝青混凝土，起到連接和擴散荷載的作用，應具有高模量（剛度）、抗車轍的特點。
（4）HMA基層為75～ 100 mm厚的高柔性抗疲勞瀝青混凝土，起到消除疲勞破壞的作用，應具備高柔性、抗疲勞、水穩定性好的特點。
（5）最大拉應變產生在HMA基層底部，該區域最易發生疲勞破壞，該區域的彎拉應變對于控制瀝青混凝土層自下而上的疲勞開裂、防止路面過早結構性損壞具有特別重要的意義。
（6）路面基礎為瀝青混凝土層的鋪筑提供良好的界面，對于路面的變形、抗凍，都是至關重要的。
3 國內外長壽命瀝青路面的研究現狀
在國外，根據美國瀝青路面協會（APA）定義，長壽命路面是指設計使用年限達50年的瀝青路面，在設計使用年限內無結構性的修復和重建，僅需根據表面層損壞進行周期性的修復。
在國內，長安大學的王選倉和侯榮國兩位教授對長壽命瀝青路面的定義為路面設計壽命超過40年的路面結構，其應具備以下特點。
（1）設計年限達到40年。
（2）路面不發生結構性破壞，損壞只發生在表面功能層，只需對表面功能層進行養護維修。
（3）路面厚度較大，初期費用可能偏高，但維修費用低，在壽命周期內最經濟。
3.1 國外長壽命路面研究現狀
在英國提出了長壽命設計理念后，迅速傳遍歐洲，此后法國、德國、意大利等發達國家先后各自提出了長壽命路面的理念。歐洲國家的長壽命路面理念可歸納為以下幾點：
（1）使用壽命 大于40年。
（2）裂縫 裂縫產生于瀝青面層表面并由上向下發展；絕大多數為縱向裂縫，位置在輪跡兩側，也有橫向表面裂縫。
（3）車轍1997年Nunn[7]等人發現，厚瀝青路面存在一個厚度上限，超過這個限值自下而上的疲勞開裂和結構性車轍都不會發生。
（4）疲勞壽命數據統計分析表明，90%多的殘余壽命差別是由瀝青用量和瀝青硬度的不同而引起，瀝青的老化則是疲勞壽命差異的主要影響因素。
（5）瀝青的養生 主要結構層的逐漸硬化對道路有利，瀝青的老化是一種養生過程；不希望磨耗層過度老化，會導致路面從表層開裂；基層使用的瀝青針入度為100（0.1 mm），20年后其針入度會降至20（0·1 mm）甚至更低。TRL對AC養生研究表明：道路在使用期間瀝青碎石基層勁度會逐漸增長至原來的4倍或者更高，這種變化對長壽命路面的設計有重大意義[8]。
（6）路面強度 瀝青在養生作用下道路勁度隨時間增加，路段彎沉隨時間而減??；施工良好的厚瀝青路面荷載擴散能力提高，瀝青基層不會出現因交通誘發的破壞。
（7）材料選擇 英國硬質瀝青的使用是與長壽命路面結構的使用相結合；采用剛度更大的基層材料，如HMB15、HMB25、HMB35三種高模量瀝青混合料。
3.2 國內長壽命路面研究現狀
近幾年，隨著國外長壽命瀝青路面設計思想的引入，國內也相繼開展了大量有關長壽命瀝青路面的實體工程研究。如長安大學公路學院王選倉教授提出的PCC+AC復合式路面（上面層為瀝青混凝土路面，下面層為普通水泥混凝土路面）結構，其通過對路面結構組合的調整，可達到長壽命的目的。這種路面結構層已在河南尉許高速公路上得到成功驗證，效果良好。
國內的長壽命瀝青路面大多采用了半剛性穩定粒料類作為結構基層或底基層。雖然國內許多單位對長壽命瀝青路面結構進行了許多研究，但受國外全柔性長壽命路面設計思想的影響較大，沒有形成適合國內交通、環境特點的長壽命路面設計理論。
4 結語
本文通過對國內外長壽命路面研究現狀的對比與分析，借鑒國外長壽命瀝青路面設計的先進思想，分析了長壽命瀝青路面的特點與各層位的功能。
隨著交通量的不斷增長和軸載的不斷增大，長壽命瀝青路面將成為未來主要的路面結構。因此，在我國開展長壽命瀝青路面研究對于提高道路使用性能，節約道路建設、養護、維修等費用都具有重要的現實意義。
參考文獻：
篇11
1問題的提出與意義
1-1概 述
公路運輸在整個國民經濟生活中一直發揮著重要的作用。近年來，隨著我國道路交通事業的發展，將瀝青混凝土路面應用于高等級公路顯得愈來愈重要。在己建成的高速公路中，90%以上是以半剛性材料為基層，瀝青混凝土為面層的路面（簡稱半剛性路面）。半剛性基層具有較高的強度與承載力、良好的整體穩定性和耐久性，為實現“強基薄面”的結構提供了可靠保證。然而，隨著半剛性瀝青路面的大量使用，逐步發現半剛性瀝青路面也存在著一些嚴重的問題。其主要表現在：半剛性材料具有的干縮和溫縮特性，使瀝青路面不可避免要產生反射裂縫，并容易導致瀝青面層的破壞。另外，半剛性基層的抗沖刷性能也較弱，易引起水損害等不利影響。
1-2 問題的提出
鑒于半剛性基層材料自身固有的特性，為了防止和減少半剛性瀝青路面反射裂縫，國內外科研工作者進行了大量的研究工作，如采用調整結合料用量與比例，增加粗骨料含量并嚴格設計級配，以便盡可能的減小溫縮和干縮效應，增加半剛性基層材料抗裂性能。或采用通過增加瀝青面層厚度以防止基層反射裂縫及從結構本身入手防止和減少半剛性瀝青路面基層的反射裂縫等。以上這些方法雖對抑制瀝青路面反射裂縫起到了一定的作用，但仍沒有從根本上解決瀝青路面的開裂問題。故此，急需尋求一種其它的基層材料來克服半剛性基層的缺點，以提高瀝青路面的使用品質。而以剛度相對較小的柔性材料作為瀝青路面的基層，可以吸收部分層底拉應力，大大減少路面開裂的可能性。以解決瀝青路面的反射裂縫問題。以瀝青穩定級配碎石為基層的柔性基層瀝青路面具有半剛性基層瀝青路面所不具備的許多優越性。
（1）瀝青混合料對于水分的變化不敏感，不易受水損害，不易產生收縮開裂而導致面層出現反射裂縫；
（2）由于面層和基層材料結構的相似性，路面結構受力、變形更為協調；
（3）同瀝青面層一起構成全厚式瀝青面層，從而使得整個瀝青面層的修筑時間減少；
（4）剛度相對較小，減少裂縫產生的幾率。
1-3 問題研究的意義
由于瀝青穩定碎石柔性基層具有諸多優點，以其為基層的路面結構在國外已得到廣泛應用，而國內的相關研究還不完善。因此，深入系統的研究瀝青穩定碎石柔性基層的混合料設計方法，了解、分析瀝青穩定碎石柔性基層的路用性能，找出適合實際情況的瀝青穩定碎石柔性基層的施工工藝和方法去指導施工，對于避免瀝青路面的過早開裂，提高瀝青路面的服務年限和使用質量有著極為重要的意義。
2 瀝青穩定碎石混合料的路用性能要求
路面基層是面層的基礎，基層主要承受由面層傳來的車輛荷載的垂直力，并擴散到下面的墊層和土基中去。實際上基層是路面結構中的承重層，它應具有足夠的強度和剛度，并具有良好的擴散應力的能力。雖然基層遭受大氣因素的影響比面層小，但是仍然有可能經受地下水和通過面層滲入雨水的浸濕，所以基層結構應具有足夠的水穩定性。同時，基層表面要求有較好的平整度，這是保證面層平整性的基本條件。
瀝青穩定碎石混合料作為路面的基層，必須具有上述基層材料所必需的工程特性。同時，作為瀝青混合料，其強度、穩定性、破壞模式等，都與瀝青穩定碎石基層的使用環境密切相關，特別是對于溫度比較敏感，在不同溫度區域的破壞模式有很大的不同。而我國的瀝青路面面層大多數情況下厚度較?。ń^大多數在20cm以下），這樣外界荷載和環境因素（溫度、濕度等）的變化，就會對處于面層之下的基層材料——瀝青穩定碎石混合料的性能產生劇烈的影響。
因此，主要從瀝青穩定碎石基層混合料的使用條件，即：荷載因素、溫度狀況、結構功能，以及施工應用方便性的要求等方面，來研究瀝青穩定碎石混合料的路用性能要求。
2-1高溫穩定性
瀝青穩定碎石混合料是一種典型的流變性材料，它的強度和勁度模量隨著溫度的升高而降低。為了保證瀝青路面在高溫季節不至于產生推移、波浪、車轍、泛油等病害，作為基層的瀝青穩定碎石混合料必須進行高溫穩定性研究，以確保高溫時，其能夠有足夠的強度和勁度模量來支撐路面結構，保證路面的使用品質。
2-2低溫抗裂性
瀝青是一種溫度敏感性材料，溫度的變化會使其力學性能發生很大的變化。隨著溫度的降低，瀝青混合料的強度和勁度都會明顯增大，然而，其變形能力卻會顯著下降，并會出現脆性破壞。
瀝青穩定碎石混合料作為基層材料，雖然所面臨的低溫狀態不會很嚴重，但在冬季氣溫急劇降低時，也可能會因收縮而產生橫向裂縫?；鶎拥拈_裂不但會造成基層本身強度的降低，而且裂縫會反射到面層，造成面層的開裂，破壞路面結構完整性，進而在水分和行車荷載的綜合作用下產生飽和。其結果是路面強度明顯降低，在大量行車荷載的反復作用下，產生沖刷和卿漿現象，從而使裂縫發展成為網裂、龜裂而使路面很快產生結構破壞。
而應用瀝青穩定碎石柔性基層的初衷之一，就是減少像半剛性基層路面那樣的基層反射裂縫，因此必須要保證瀝青穩定碎石基層混合料有良好的低溫抗裂性能，已發揮其柔性基層的優點。
2-3強度和剛度
基層是路面面層的基礎，是瀝青路面的承重層。因此，瀝青穩定碎石混合料作為基層材料必須具備足夠的強度以支撐路面結構。另外在車輛荷載的作用下，路面內部的應力狀態非常復雜，根據理論分析，在路面中有三個不同的應力區，即：（1）在路面的上層為三向受壓區，既有壓應力又有剪應力；（2）路面中層為受壓區，該區內由于荷載產生的剪應力已經很小，處于一種豎向受壓的狀態；（3）路面下層為受拉區，在荷載的作用下會出現彎拉應力。瀝青穩定碎石基層位于面層以下，處于受壓區和受拉區。即瀝青穩定碎石基層需要承受荷載的壓實作用以及底面的彎拉作用。因此，要保證瀝青穩定碎石基層混合料有足夠的抗壓強度和抗拉強度。
另一方面，為了防止在車輛荷載作用下產生過量的變形，從而造成路面結構的車轍、沉陷等破壞。也應該保證瀝青穩定碎石基層有足夠的剛度。
2-4耐久性
為了保證路面具有較長的使用年限，必須保證作為路面基礎的瀝青穩定碎石基層具有較好的耐久性。道路是一種是野外結構物，建成后要受到行車荷載和外界環境的因素（溫度、濕度等）的反復作用，對于瀝青穩定碎石基層，由于其層位的關系，它受惡劣環境影響的程度雖不象面層那樣劇烈，但在路面使用期間，在環境影響下經受車輪荷載的反復作用，長期處于應力應變交迭變化狀態，致使基層結構強度由于疲勞而逐漸下降。當荷載重復作用超過一定次數以后，在荷載作用下瀝青穩定碎石基層內產生的應力就會超過強度下降后的結構抗力，產生疲勞破壞。因此瀝青穩定碎石基層混合料應該有良好的抗疲勞性能。以保證路面結構的耐久性。
2-5施工和易性
要保證室內配料在現場施工條件下順利的實現，瀝青穩定碎石混合料除了應具備前述的技術要求外，還應具備適宜的施工和易性。影響瀝青混合料施工和易性的因素很多，諸如當地氣溫、施工條件及混合料性質等。
單純從混合料材料性質而言，影響瀝青混合料施工和易性的首先是混合料的級配情況，如粗細集料的顆粒大小相距過大，缺乏中間尺寸，混合料容易分層層積（粗粒集中表面，細粒集中底部）；如細集料太少，瀝青層就不容易均勻地分布在粗顆粒表面；細集料過多，則使拌和困難。此外當瀝青用量過少，或礦粉用量過多時，混合料容易產生疏松不易壓實。反之，如瀝青用量過多，或礦粉質量不好，則容易使混合料粘結成團塊，不易攤鋪。
瀝青穩定碎石混合料柔性基層的應用研究，應該從級料集配設計和確定瀝青最佳用量方面，確保基層混合料的施工和易性。
3 進一步研究的建議
為了更好地利用瀝青穩定碎石基層，以解決半剛性基層所帶來的反射裂縫和水損壞問題，應對瀝青穩定碎石基層進行更廣泛、更深入的研究。在今后的研究工作中，建議對以下問題作進一步的研究：
（1）嘗試提出新的瀝青穩定碎石基層混合料級配，對其進行試驗研究，以期提出適合基層用的瀝青混合料的級配范圍；
（2）研究瀝青穩定碎石基層瀝青路面的結構設計方法，提出相應的設計指標及標準；
（3）對瀝青穩定碎石柔性基層防止瀝青路面反射裂縫的理論原理作出進一步研究推敲；
（4）碎瀝青穩定碎石混合料的實驗室成型方法作進一步研究，以期獲得最符合實際的應用狀態的試件成型方法和試驗指標試驗參數；
（5）對瀝青穩定碎石基層混合料的施工技術應更一步研究，進一步探索瀝青穩定碎石基層厚度和合理的壓實機械組合對壓實度的影響。
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篇12
1 前言：市政道路是否暢通、平整，是體現城市硬環境建設的重要指標。目前，城市道路路面使用周期大大縮短，遠遠達不到設計使用年限即出現破壞現象。尤其是城市出現某種重要賽事或是名頭大的活動，就會在各交通要道重新加蓋瀝青面層，以保證城市環境的優越性。但往往時間不長，瀝青路面的裂縫愈顯嚴重，其中網裂，龜裂，縱縫，橫縫等。其原因是多方面的，有執行標準、設計、施工方面的原因；有交通量迅猛增加的原因：有原材料質量的原因。這里通過生產實踐過程積累的經驗，針對各種導致路面破壞的各種原兇簡要闡述預防措施。
2 市政瀝青路面開裂原因
2.1瀝青路面開裂的主要原因可分為兩大類：一種是由于行車荷載的作用而產生的結構性破壞裂縫，一般稱之為荷載型裂縫?，F在路面長期受到過往車輛的超荷載作用，很快就出現各種各樣的病害。另一種主要是由于瀝青面層溫度變化而產生的溫度裂縫，包括低溫收縮裂縫和疲勞裂縫，一般稱之為非荷載型裂縫。論文參考網。
2.2由于我國現行瀝青路面設計規范中規定或推薦瀝青路面采用半剛性基層。所以還存在著因為半剛性基層的溫縮裂縫或干縮裂縫引起瀝青面層產生的反射裂縫或對應裂縫。
2.3由于施工的原因產生的橫向裂縫和縱向裂縫。
3 影響裂縫產生的主要因素
3.1技術標準低：市政標準90版從1990年執行到2008年近18年標準沒有更新，而近二十年、特別是近十年隨著國民經濟的迅猛發展，城市建設也日新月異，市政道路建設跟著飛速發展，二十年前所積累的經驗數據來規范現代化建設，顯然已經不能滿足。論文參考網。由于舊的試驗技術和儀器設備的欠缺原規范所規定的檢測項目和指標也不能控制工程質量，導致雖然技術指標合格，但工程并不能滿足使用功能，造成破損，裂縫等。
3.2集料生產不規范，質量不能滿足施工要求，碎石開采企業大都是臨時職業資格，雖然國家對工程質量要求非常嚴格，但對于開采企業沒有統一標準，執行和監管力度不夠。生產企業都為小型私人企業，質量意思淡薄，難以從源頭控制材料質量。特別市政工程受地方保護影響，材料大都被區域地方民眾壟斷，施工企業很難控制。造成不用則卻的現象。生產的碎石材料特別是含泥量過高，其會使瀝青粘度降低，混合料強度降低。另外影響市政瀝青路面質量的還有應用了河砂，傳統工藝中應用河砂比例太大，一般20型瀝青混凝土用河砂在18～25％，這樣可使混合料加工容易，能滿足級配要求，增加混合料的和易性，但是河砂主要成分為石英屬酸性材料，對瀝青指標會有一定的破壞作用，所以增加了混合料的流值和降低了強度。而目前高等級公路都不允許使用天然砂，而代替采用玄武巖或石灰巖加工的人工砂。
3.3瀝青及瀝青混合料的性質
瀝青質量，由于部分施工單位所采購的瀝青,標號達不到要求,導致瀝青與礦料之間的粘結力低或瀝青低溫脆性大,高溫穩定性差,從而導致油層松散。瀝青和瀝青結合料的性質是影響瀝青路面溫度開裂的最主要原因，瀝青混合料的低溫勁度是決定瀝青路面是否開裂的最根本因素，瀝青勁度又是決定瀝青混合料勁度的關鍵。在瀝青性能指標中，影響更大的是溫度敏感性，溫度敏感性大的瀝青更容易開裂。夏季高溫時,瀝青材料粘滯度降低,在荷載作用下,可能使路面表面造成泛油,也可能瀝青材料與礦料一起被擠動而引起面層車轍、推擠、波浪等變形破壞。在冬季低溫下,瀝青材料會由于收縮作用而產生脆裂破壞。在水分和溫度作用下,瀝青材料與礦料間的粘結力降低,瀝青面層就會出現松散、剝落等破壞。久而久之,形成惡性循環,使得路面通行能力大大降低。由于特殊原因(如拌和機的拌和、人為因素),使得油石比不合理。論文參考網。油石比偏大容易形成波浪、油包;偏小則容易引起滲水、裂縫、網裂和松散等。
3.4基層材料的性質
市政工程原設計基層材料一般都為石灰土基層，在施工過程中石灰含量控制不好，使其強度遠遠不能滿足城市交通的影響，基層是道路承重的主要結構，基層破損必然導致路面破損。施工中基層平整度不好及強度不均致使基層塌陷將直接反應至面層?；鶎咏Y合料偏少、混合料拌和不均勻、基層存在夾層、基層失養干裂、未形成早期強度和過早鋪筑油層都將影響基層的抗壓、抗拉強度和剛度,導致路面產生波浪、油包、網裂等病害。
3.5施工因素
在保證基層質量的前提下，嚴格控制瀝青路面施工質量，特別是生產溫度的控制，包括拌合溫度，運輸溫度，碾壓溫度，關鍵拌合和碾壓溫度必須嚴格控制；另一方面施工接縫，市政道路越來越寬，攤鋪機有效攤鋪寬度為7.5～12.5米，對于36～48米寬的路面必然會產生接縫問題，那么采用熱接縫或雙機聯鋪或多機聯鋪最有效消除縱縫的方式。施工中面層厚度達不到設計要求也會大大影響瀝青面層的壽命。
4 減輕市政工程瀝青路面裂縫的有效措施
目前CJJ1-2008版《城鎮道路工程施工與質量驗收規范》非常全面具體得對城鎮道路工程進行了技術指標的規定。根據規范，通過路面結構設計和厚度計算可以滿足瀝青路面強度和承載能力要求，基本解決荷載型裂縫產生的問題。對于如何避免或減輕非荷載型裂縫的產生，應從設計與施工、原材料控制及設備配置等方面來進行考慮。
4.1設計方面
4.1.1在進行半剛性路面設計時，首先應選用抗沖刷性能好、干縮系數和溫縮系數小、抗拉強度高的半剛性材料做基層。
4.1.2選用松弛性能好的優質瀝青做瀝青面層。在缺少優質瀝青的情況下。應采取改善瀝青性質的措施添加改性劑、聚酯纖維和抗剝落劑是目前最有效的方式。
4.1.3采用合適的瀝青面層厚度，確保半剛性基層在使用期間一般不會產生干縮裂縫和溫縮裂縫。
4.1.3基層與瀝青面層之間增加抗拉彈性的聚酯玻纖布或玻纖網格。
4.2 施工方面
在半剛性基層上預設伸縮縫，避免溫度變化產生后期裂縫。透層或粘層完成后，應盡快鋪筑瀝青面層。嚴格控制瀝青混合料的拌和質量。設置瀝青拌合料成品料倉，控制成品料倉料位，防止卸料離析。提高面層攤鋪質量。在攤鋪混合料時，運距不能過遠，攤鋪溫度應控制在130℃～160℃為宜，攤鋪厚度均勻，保證瀝青面層的壓實度，壓實設備數量應配套，碾壓遍數不能太少，以免混合料孔隙過大：一般不能進行補料，尤其是下面層：基層雨后潮濕未干，不得攤鋪，更不得冒雨攤鋪；縱向、橫向接縫應緊密、平順，各幅之間重疊的混合料應用人工鏟走。
4.3原材料及管理措施
加強原材料的檢驗工作，對質量不符合要求的材料，絕不能使用?；旌狭系墓橇蠎x用表面粗糙、石質堅硬、耐磨性強、嵌擠作用好、與瀝青粘附性能好的集料。如果骨料呈酸性則應添加一定數量的抗剝落劑或石灰粉，確?；旌狭系目箘兟湫阅?，同時應盡量降低骨料的含水量?；旌狭鲜褂玫牡V粉要進行搭棚存放，做好防雨防潮措施。
5 結束語
篇13
1 前言：城市道路是否暢通、平整，是體現城市硬環境建設的重要指標。目前，城市道路路面使用周期大大縮短，遠達不到設計使用年限即出現破壞現象。瀝青路面的裂縫尤其嚴重，其中網裂，龜裂，縱縫，橫縫等。其原因是多方面的，有執行標準、設計、施工方面的原因；有交通 量迅猛增加的原因：有原材料質量的原因。。這里通過生產實踐過程積累的經驗，針對各種導致路面破壞的各種原兇簡要闡述預防措施。
2 城市瀝青路面開裂原因
2.1瀝青路面開裂的主要原因可分為兩大類：一種是由于行車荷載的作用而產生的結構性破壞裂縫，一般稱之為荷載型裂縫。另一種主要是由于瀝青面層溫度變化而產生的溫度裂縫，包括低溫收縮裂縫和疲勞裂縫，一般稱之為非荷載型裂縫。
2.2由于我國現行瀝青路面設計規范中規定或推薦瀝青路面采用半剛性基層。所以還存在著因為半剛性基層的溫縮裂縫或干縮裂縫引起瀝青面層產生的反射裂縫或對應裂縫。
2.3由于施工的原因產生的橫向裂縫和縱向裂縫。
3 影響裂縫產生的主要因素
3.1技術標準低：市政標準90版從1990年執行到2008年近18年標準沒有更新，而近二十年、特別是近十年隨著國民 經濟 的迅猛 發展 ，城市建設也日新月異，城市公路建設跟著飛速發展，二十年前所積累的經驗數據來規范現代 化建設，顯然已經不能滿足。由于舊的試驗技術和儀器設備的欠缺原規范所規定的檢測項目和指標也不能控制工程質量，導致雖然技術指標合格，但工程并不能滿足使用功能，造成破損，裂縫等。
3.2集料生產不規范，質量不能滿足施工要求，碎石開采 企業 大都是臨時職業資格，雖然國家對工程質量要求非常嚴格，但對于開采企業沒有統一標準，執行和監管力度不夠。牛產企業都為小型私人企業，質量意思淡薄，難以從源頭控制材料質量。特別市政工程受地方保護影響，材料大都被區域地方民眾壟斷，施工企業很難控制。造成不用則卻的現象。生產的碎石材料特別是粉塵和軟石含量過高超過3％，這兩項指標是影響瀝青混合料內在質量的關鍵因素，會使瀝青粘度降低，混合料強度降低。另外影響市政瀝青路麗質量的還有應用了河砂，傳統工藝中應用河砂比例太大，一般20型瀝青混凝土用河砂在18～25％，這樣可使混合料加工容易，能滿足級配要求，增加混個合料的和易性，但是河砂主要成分為石英屬酸性材料，對瀝青指標會有一定的破壞作用，所以增加了混個合料的流值和降低了強度。而目前高等級公路都不允許使用天然砂，而代替采用玄武巖或石灰巖加工的人工砂。。
3.3瀝青及瀝青混合料的性質
瀝青和瀝青結合料的性質是影響瀝青路面溫度開裂的最主要原因，瀝青混合料的低溫勁度是決定瀝青路面是否開裂的最根本因素，瀝青勁度又是決定瀝青混合料勁度的關鍵。在瀝青性能指標中，影響更大的是溫度敏感性，溫度敏感性大的瀝青更容易開裂。
3.4基層材料的性質
市政工程原設計基層材料一般都為石灰土基層，而其強度遠遠不能滿足城市交通 對其的影響，基層是道路承重的主要結構，基層破損必然導致路面破損。
3.5施工因素
在保證基層質量的前提下，嚴格控制瀝青路面施工質量，特別是生產溫度的控制，包括拌合溫度，運輸溫度，碾壓溫度，關鍵拌合和碾壓溫度必須嚴格控制；另一方面施工接縫，市政道路越來越寬，攤鋪機有效攤鋪寬度為7.5～12.5米，對于36～48米寬的路面必然會產生接縫問題，那么采用熱接縫或雙機聯鋪或多機聯鋪最有效消除縱縫的方式。
4 減輕市政工程瀝青路面裂縫的有效措施
目前cJJ1～2008版《城鎮道路工程施工與質量驗收規范》非常全面具體得對城鎮道路工程進行了技術指標的規定。根據規范，通過路面結構設計和厚度計算 可以滿足瀝青路面強度和承載能力要求，基本解決荷載型裂縫產生的問題。對于如何避免或減輕非荷載型裂縫的產生，應從設計與施工、原材料控制及設備配置等方面來進行考慮。
4.1設計方面
4.1.1在進行半剛性路面設計時，首先應選用抗沖刷性能好、千縮系數和溫縮系數小、抗拉強度高的半剛性材料做基層。
4.1.2選用松弛性能好的優質瀝青做瀝青面層。在缺少優質瀝青的情況下。應采取改善瀝青性質的措施添加改性劑、聚酯纖維和抗剝落劑是目前最有效的方式。
4.1.3采用合適的瀝青面層厚度，確保半剛性基層在使用期間一般不會產生干縮裂縫和溫縮裂縫。
4.1.4設置應力消減(應力吸收)中間層，采用柔性基層作為應力吸收和傳遞結構層，后者在青睞高速、京滬高速，晉濟高速等高速公路已廣泛應用，效果良好。
4.1.5在基層與瀝青面層之問加鍘增加抗拉彈性的聚酯玻纖布或玻纖網格。
4.2施工方面
在半剛性基層上預設伸縮縫，避免溫度變化產生后期裂縫。透層或粘層完成后，應盡快鋪筑瀝青面層。嚴格控制瀝青混合料的拌和質量。設置瀝青攤琶合料成品料倉，控制成品料倉料位，防止卸料離析。。提高面層攤鋪質量。在排鋪混合料時，運距不能過遠，攤鋪溫度應控制在130℃～160℃為宜，攤鋪厚度均勻，保證瀝青面層的壓實度，雎實設備數量應配套，碾壓遍數不能太少，以免混合料孔隙過大：一般不能進行補料，尤其是下面層：基層雨后潮濕未干，不得攤鋪，更不得冒雨攤鋪；縱向、橫向接縫應緊密、平順，各幅之間重疊的混合料應用人工鏟走。
4.3原材料及管理措施
加強原材料的檢驗工作，對質最不符合要求的材料，絕不能使用?；旌狭系墓橇蠎x用表面粗糙、石質堅硬、耐磨性強、嵌擠作用好、與瀝青粘附性能好的集料。如果骨料呈酸性則應添加一定數量的抗剝落劑或石灰粉，確?；旌狭系目箘兟湫阅?，同¨寸應盡量降低骨料的含水量。混合料使用的礦粉要進行搭棚存放，做好防雨防潮措施。
5 結束語
