瀝青路面材料及結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)(臺(tái)電倉(cāng))

瀝青路面材料及結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)

臺(tái)電倉(cāng)

（中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院西安市710068）

［摘要］瀝青混凝土路面是我國(guó)現(xiàn)階段高速公路采用的主要路面形式。然而由于各地區(qū)氣候環(huán)境、交通量及經(jīng)濟(jì)條件存在顯著差異，因此對(duì)瀝青路面性能要求不同。本文結(jié)合幾個(gè)不同地區(qū)具有代表性的瀝青路面設(shè)計(jì)實(shí)踐，對(duì)評(píng)價(jià)瀝青結(jié)臺(tái)料的規(guī)范進(jìn)行了探討，闡明了瀝青混合料材料設(shè)計(jì)，必須依據(jù)環(huán)境特點(diǎn)，結(jié)合瀝青面層應(yīng)力場(chǎng)和溫度場(chǎng)的分布，進(jìn)行切實(shí)的材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；強(qiáng)調(diào)了施工工藝對(duì)保證瀝青路面最終使用性能的重要作用。為了減輕瀝青路面水損害，提高表層抗滑功能，多碎石嵌擠骨架密實(shí)瀝青混合料是一種理想的路面材料，但應(yīng)進(jìn)一步研究面層整體密實(shí)結(jié)構(gòu)的抗車轍問(wèn)題。

關(guān)鍵詞瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B1引言

瀝青路面因其具有優(yōu)越的路用性能得以在全世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用。它作為一種無(wú)接縫的連續(xù)式路面，因其具有足夠的力學(xué)強(qiáng)度，能適應(yīng)各種行車荷載，且行車平穩(wěn)、舒適、噪音低以及便于維修的特點(diǎn)而在公路路面鋪筑中占有很大比例。20世紀(jì)以90年代以前，我國(guó)瀝青路面以表處、貫入式及瀝青碎石為主。而在我國(guó)高等級(jí)公路的建設(shè)中．瀝青混凝土路面成為主要的路面形式。瀝青膠結(jié)料是極其復(fù)雜的高分子碳?xì)浠�合物，是一種典型的流變性材料。瀝青混合料的力學(xué)性質(zhì)受溫度和荷載作用影響很大�，F(xiàn)代交通特點(diǎn)是交通量大、軸載重、超載嚴(yán)重、車輛渠化行駛，且我國(guó)地域?qū)拸V，氣溫差別很大，降水分布不均。嚴(yán)酷的氣候條件和荷載作用使瀝青路面出現(xiàn)不同形式的病害。許多高速公路瀝青路面修建不久就產(chǎn)主早期破壞。高溫季節(jié)，大型車輛及超載路段，車轍已成為瀝青路面最嚴(yán)重的破壞形式。我們?cè)�在山西晉焦線及其相接的河南境內(nèi)焦新線進(jìn)行過(guò)軸載調(diào)查，這是一條運(yùn)煤干線，經(jīng)對(duì)車輛箱體和鋼板改造，雙軸和單軸最大荷載可分別達(dá)50t和25t，極大地加劇了瀝青路面破壞和車轍的產(chǎn)生。

瀝青路面水損害是伴隨高等級(jí)公路發(fā)展，近幾年才充分認(rèn)識(shí)的又一嚴(yán)重病害。由于在公路投入營(yíng)運(yùn)后，這種病害來(lái)得快、發(fā)生早，因而在近幾年瀝青路面設(shè)計(jì)研究中給予了足夠的重視。在季節(jié)性冰凍地區(qū)和多雨潮濕地區(qū)，瀝青路面更易產(chǎn)生松散、坑精等水損害破壞形式。瀝青路面低溫裂縫普遍存在。目前我國(guó)高速公路幾乎全部采用半剛性基層，半剛性材料收縮裂縫的反射使瀝青路面裂縫加劇。

高速公路的使用者對(duì)道路安全和舒適性要求日趨強(qiáng)烈。這就要求高速公路路面應(yīng)具有良好的表面抗滑功能。然而有些高速公路由于抗滑性能不足，交通事故時(shí)有發(fā)生。

為了減輕瀝青路面這些病害，就必須改善提高瀝青混合料的路用性能，本文將總結(jié)幾年來(lái)不同地區(qū)高等級(jí)公路瀝青路面設(shè)計(jì)實(shí)踐，著重探討瀝青路面材料及結(jié)構(gòu)組成設(shè)計(jì)。2瀝青材料及改性2．1瀝青膠結(jié)料

瀝青路面重在瀝青，因而國(guó)內(nèi)外對(duì)瀝青結(jié)合料的研究非常深入而廣泛。然而如何評(píng)價(jià)瀝青性能是首先面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。

早期的瀝青規(guī)范是以25℃的針人度來(lái)劃分的，此為夏季的平均溫度，當(dāng)時(shí)認(rèn)為它是反映瀝青硬度的最好方法，但它僅能反映瀝青的常溫性能。后來(lái)在此種規(guī)范中還增加了薄膜烘箱試驗(yàn)，以模擬瀝青在熱拌過(guò)程中的老化。

隨著瀝青計(jì)入度規(guī)范的應(yīng)用，用此指標(biāo)控制修建的路面夏季常出現(xiàn)車轍問(wèn)題，25℃針入度不能滿足路面高溫性能要求。不同原油或經(jīng)不同提煉過(guò)程得到的相近針入度瀝青卻具有不同的感溫性。因此，美國(guó)接著發(fā)展了以60t動(dòng)力粘度為主的瀝青規(guī)范，來(lái)正確地反映瀝青的高溫性能與流動(dòng)性。瀝青粘度規(guī)范反映了瀝青的高溫性能與常溫性能．但不能反映瀝青的低溫性能。為了克服這一問(wèn)題，又提出了針入度指數(shù)（PI），來(lái)反映瀝青的感溫性，PI值越高，溫度敏感性越小。

瀝青粘度規(guī)范提高了對(duì)瀝青粘結(jié)料的質(zhì)量要求，但是路面過(guò)早損壞的現(xiàn)象仍十分嚴(yán)重，需要反映瀝青路面性能的瀝青規(guī)范。因此，美國(guó)聯(lián)邦公路管理局提出公路戰(zhàn)略研究計(jì)劃（SHRP），研究提出了高性能瀝青結(jié)合料規(guī)范，采用流變測(cè)量法全面考察瀝青的路用性能。通過(guò)對(duì)原樣瀝青、旋轉(zhuǎn)薄膜老化殘留瀝青和壓力烘箱加速老化后的瀝青進(jìn)行試驗(yàn)，評(píng)價(jià)瀝青的高溫、低溫、抗疲勞和老化性能。

瀝青結(jié)合料規(guī)范從針入度到粘度再到性能規(guī)范石SHRP計(jì)劃提出的性能規(guī)范為最新的能反映瀝青全面性能的規(guī)范。

為了適應(yīng)我國(guó)公路交通的發(fā)展，更好地修筑瀝青路面，我國(guó)“八五”期間進(jìn)行了國(guó)家科技攻關(guān)專題“道路瀝青及瀝青混合料路用性能研究”。研究中借鑒了美國(guó)SHRP標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)氣候分區(qū)的思路，提出了我國(guó)瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)。通過(guò)大量研究提出了道路瀝青的關(guān)鍵性技術(shù)指標(biāo)，建立了以針入度、10C0延度為主要指標(biāo)，以瀝青感溫性指標(biāo)為核心的新指標(biāo)和技術(shù)要求。鑒于國(guó)內(nèi)瀝青含蠟量高的特點(diǎn)，提出以當(dāng)量軟化點(diǎn)T800和當(dāng)量脆點(diǎn)T1.2來(lái)評(píng)定瀝青高低溫性能。

SHRP計(jì)劃提出的性能規(guī)范需要專門的配套設(shè)備，國(guó)內(nèi)受設(shè)備的限制，目前不可能采用SHRP計(jì)劃提出的指標(biāo)評(píng)價(jià)瀝青的性能，而“八五”攻關(guān)項(xiàng)目提出的關(guān)鍵性指標(biāo)，比較適應(yīng)我國(guó)測(cè)試設(shè)備的現(xiàn)狀，因此對(duì)瀝青性能除按現(xiàn)行規(guī)范指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)外，可以參考“八五”攻關(guān)項(xiàng)目提出的關(guān)鍵性指標(biāo)對(duì)瀝青性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

瀝青混合料的高溫性能雖然主要取決于礦料的骨架，但瀝青則起到阻礙混合料發(fā)生剪切變形的約束作用，對(duì)于密級(jí)配瀝青混凝土而言，瀝青結(jié)合料的膠結(jié)作用更為重要。瀝青混合料的低溫抗裂性能主要取決于瀝青結(jié)合料的低溫拉伸能力。瀝青與礦料的粘附性直接影響瀝青路面的水損害。瀝青混合料的疲勞性能與集料及其級(jí)配有關(guān)，然而瀝青也是一重要因素。因此，在瀝青混合料材料設(shè)計(jì)中，必須選擇符合氣候條件和交運(yùn)環(huán)境的路用性能要求的瀝青用量和指度。

由于受以前修筑瀝青表處、貫入式及瀝青碎石路面使目較稀瀝青的經(jīng)驗(yàn)限制，有些高速公以瀝青路面采目較稀的瀝青，然而，車輛渠化行駛加劇了車轍的形成，因此，在瀝青標(biāo)號(hào)的選用上，應(yīng)兼瀝青路面抗開(kāi)裂的需要，采用合理的瀝青調(diào)度。例如，在國(guó)道主干線連徐高速公路瀝青路面設(shè)計(jì)中，初出期選用AH90號(hào)瀝青，最終戶整采用AH70號(hào)瀝青。2．2抗剝劑

瀝青路面的水損害與瀝青混合料的級(jí)配密切相關(guān)，但其源于瀝青膜從集料表面的剝離。瀝青混合料的水穩(wěn)性取決于瀝青與集料的粘附性。

高速公路瀝青路面需要高質(zhì)量的集料，此其表面層集料還應(yīng)具有耐磨和較高的磨光值，而一般石灰?guī)r等堿性石料難以滿足這些要求，因此表面層采用玄武巖、安山巖等石料。中、下面層受料源限制尚有采用花崗巖、砂巖等酸性石料，這些石料與瀝青的粘附性差，必須提高瀝青與集料之間的粘結(jié)。近幾年多條高速公路瀝青路面設(shè)計(jì)中采用了抗剝劑．以提高瀝青與集料的抗剝落能力。

國(guó)內(nèi)外許多試驗(yàn)結(jié)果表明，抗剝劑對(duì)提高瀝青與集料的長(zhǎng)期粘附性能并不理想。對(duì)摻入抗剝劑的瀝青直接進(jìn)行水煮法試驗(yàn)，可以將粘附性等級(jí)顯著提高，達(dá)到4～5級(jí)。如果對(duì)摻入抗剝劑的瀝青先進(jìn)行薄膜加熱試驗(yàn)（模擬拌和過(guò)程中的老化），再進(jìn)行水煮法試驗(yàn)，其粘附性就不一定達(dá)到高速公路要求，這便說(shuō)明了抗剝劑的長(zhǎng)期效果值得懷疑。因此，國(guó)內(nèi)外處理酸性石料又回到傳統(tǒng)方法上來(lái)，采用摻加消石灰粉或水泥和在骨料表面噴消石灰漿等措施，這種堿性處理方法效果較好，為提高瀝青與集料粘附性的首選途徑。但在骨料表面噴消石灰漿需要設(shè)備，且要處理大量集料，尚應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)因素多。23改性瀝青

瀝青路面諸多的使用性能要求結(jié)合料需有良好的性能，而一般普通未改性瀝青難以勝任，國(guó)產(chǎn)瀝青由于受油源和生產(chǎn)工藝的制約，優(yōu)質(zhì)瀝青甚少。進(jìn)口瀝青不僅價(jià)格高，且也不一定能滿足特定環(huán)境下的瀝青路面要求，而改性瀝青正是滿足這些要求的途徑。

近幾年．我國(guó)對(duì)改性瀝青及其工藝研究相當(dāng)廣泛，出現(xiàn)了多種工藝，不同改性劑的新型產(chǎn)品、設(shè)備和生產(chǎn)商。但受設(shè)備、經(jīng)濟(jì)和認(rèn)識(shí)方面的影響，改性瀝青并未在高速公路中廣泛使用。目前改性瀝青重在改善瀝青的高溫穩(wěn)定性，受測(cè)試方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響．改性瀝青的低溫性能尚需要更多地探討，低溫性能的改善也難于改善高溫性能。盡管如此，改性瀝青的廣泛研究和SMA在北京地區(qū)的較成功使用，顯示了改性瀝青這一領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的研究應(yīng)用前景。

3瀝青混合料材料組成設(shè)計(jì)3l瀝青混合料的路用性能

為了滿足高速行駛的舒適性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，就必須提高歷青路面的使用性能。這種使用性能包括瀝青路面的高溫性能、低溫抗裂性能、水穩(wěn)定性、抗疲勞望能、抗老化性能和表面服務(wù)功能。

瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性首先取決于礦料的骨架，尤其集料的相互嵌擠作用，瀝青結(jié)合料的性質(zhì)和含量則對(duì)則對(duì)混合料剪切變形起制約作用。礦料級(jí)配對(duì)瀝青說(shuō)混合料高溫穩(wěn)定性起決定性作用。而瀝青路面的低溫抗裂性能則主要取決于瀝青結(jié)合料的低溫拉伸變形能力。瀝青路面的水損害是由于瀝青與集料表面粘結(jié)力喪失而導(dǎo)致剝離．瀝青混合料的水穩(wěn)性取決于瀝青與礦料界面的鉆結(jié)力，尤其是礦料品種。

瀝青混合料的疲勞開(kāi)裂源于荷載的反復(fù)作用，集料性貢、礦料級(jí)配、瀝青混合料的性質(zhì)都影響疲勞耐久性．疲勞耐久性將影響瀝青路面的使用壽命。

瀝青路面的耐久性還與瀝青的老化速率密切相關(guān)，為了減輕瀝青的老化速率，混合料的孔隙率應(yīng)小些。

瀝青路面的抗滑、排水能力是高速交通提出的新要求，取決于表面粗集料的微觀構(gòu)造及客觀構(gòu)造深度。

上述瀝青混合料的性能要求往往相互矛盾。首先，高溫性能和低溫性能就是一對(duì)矛盾。為了提高高溫抗車轍能力，盡量多采用粗集料，減少用油量，采用較稠瀝青，但這種混合料易產(chǎn)生低溫開(kāi)裂，而要提高低溫抗裂性能，則要求增加用油量，采用較密級(jí)配、較稀的瀝青，但其易出現(xiàn)車轍、泛油、擁包。疲勞耐久性和抗老化要求混合料的低空隙與抗滑低噪聲要求的高空隙又是一對(duì)主要矛盾。另外，我國(guó)目前高等級(jí)公路瀝青路面大多分上、中、下面層。應(yīng)力計(jì)算和溫度場(chǎng)研究表明，上面層多為抗剪壓縮區(qū)，中面層為豎向壓縮區(qū)，下面層多為拉伸疲勞破壞區(qū)。中、上面層受溫度影響大，因此三層基本上各有側(cè)重點(diǎn)要求。上面層首先要求抗滑，其次為低溫抗裂、高溫抗車轍，中面層以抗高溫車轍和低溫裂縫為主，下面層以抗疲勞為主。

瀝青路面面層雖較薄，但有上述諸多性能要求，瀝青混合料材料組成設(shè)計(jì)就必須根據(jù)公路所在的氣候環(huán)境、交通量及荷載作用特點(diǎn)，分清主次，協(xié)調(diào)這些矛盾，依具體條件分析論證，以提高瀝青混合料的使用性能。

瀝青路面的性能都與瀝青混合料的孔隙率有關(guān)�？够�性能要求瀝青混合料表面粗糙，構(gòu)造深度大，然而這種混合料孔隙率比較大。而抗水害、耐疲勞、防老化及抗裂性均要求混合料孔隙率小些�？管囖H要求混合料孔隙率有一個(gè)適度．因此混合料孔隙率表征著瀝青路面的性能，瀝青路面的材料組成設(shè)計(jì)必須控制孔隙率。32典型項(xiàng)目瀝青路面設(shè)計(jì)

下面通過(guò)最近幾年我們完成的幾個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，談?wù)劄r青混合料結(jié)構(gòu)及材料設(shè)計(jì)。具體情況見(jiàn)表1。

廣州北二環(huán)高速公路為珠江三角州環(huán)線高速公路組成部分，交通量大，該地區(qū)年均降雨量為1800mm，年平均氣溫21.80C，極端最高氣溫38.70C，極端最低氣溫0.60C，氣候特點(diǎn)為氣溫高、降水量大。瀝青路面設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮高溫抗車轍、水損害問(wèn)題和表層抗滑功能。因而表面層采用了抗滑性能良好的中粒式瀝青混凝土AK16A，其粗集料多，可以提高抗車轍能力。對(duì)于水損害，采取防水與排水相結(jié)合的綜合措施，中面層采用封水性好的密級(jí)配瀝青混凝土AC25Ⅰ，下（底）面層采用了孔隙率較大的開(kāi)級(jí)配瀝青碎石，以排泄少量滲水。此項(xiàng)目路面設(shè)計(jì)采用了國(guó)內(nèi)很少還用的結(jié)構(gòu)層排水。

山西晉城～河南焦作～河南新莊高速公路，為晉煤外運(yùn)干道之一。重車多、超載嚴(yán)重，雙軸和單軸最大軸荷載可分別達(dá)50t和25t，軸重堪稱國(guó)內(nèi)之首。極端最高氣溫達(dá)38.60C，極端最低氣溫為-22.80C，年平均氣溫為7.90C～11.70C,年均降水量約為600mm。由于重車多、渠化行駛，瀝青混合料設(shè)計(jì)首先應(yīng)解決高溫車轍，同時(shí)也要兼顧低溫抗裂和表層抗滑，因而，表面層采用了AK16A，中面層采用AC25Ⅰ。由于降水量一般，下面層采用了節(jié)省礦粉和瀝青、相對(duì)經(jīng)濟(jì)的粗粒式瀝青混凝土AC25Ⅱ。由于該路段重車多且超常重，瀝青混合料材料及結(jié)構(gòu)組成設(shè)計(jì)，尚應(yīng)依據(jù)這些特點(diǎn)進(jìn)一步深入研究，調(diào)整中、上面層的集料級(jí)配，使之具有更好的抗車轍能力，下面層建議采用抗疲勞、抗水損害性能更好的AC25Ⅰ瀝青混凝土。

新疆烏魯木齊～奎屯高速公路及蘭州忠和～柳溝河高速公路，地處西地區(qū)，交通量相對(duì)較小，年降水量為143～500mm，最高月平均氣溫為25.80C。瀝青混合料低溫抗裂和防凍水穩(wěn)性是瀝青路面設(shè)計(jì)應(yīng)解決的主要問(wèn)題。由于降水量少，交通量小，因而下面層采用粗粒式瀝青混凝土AC30Ⅱ較為經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)可行。

江蘇連云港～徐州高速公路為國(guó)道主干線連霍公路的一端。交通量大，該地區(qū)年降水量約900mm，極端最高氣溫為43.3℃，極端最低氣溫為-23℃，瀝青路面設(shè)計(jì)應(yīng)著重考慮高溫抗車轍和水損害，兼顧瀝青混合料的低溫抗裂和表層抗滑，因此，上面層采用了中粒式瀝青混凝土AK-16A，中、下面層采用粗粒式瀝青混凝土AC25Ⅰ型。下面層采用AC25Ⅰ，主要是為了提高瀝青路面整體抗水損害能力，同時(shí)AC25Ⅰ抗疲勞性能好，可以更好地滿足下面層在大交通量條件下應(yīng)具有的抗疲勞耐久性功能。由于該項(xiàng)目瀝青路面要解決高低溫性能問(wèn)題，除采用多碎石、密級(jí)配集料外，還應(yīng)采用高低溫性能好的結(jié)合料或改性瀝青。從上述幾個(gè)項(xiàng)目瀝青路面設(shè)計(jì)可以看出，由于氣候和交通特征不同，瀝青路面各有其主要性能要求，瀝青混合料材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就要滿足這些具體要求，兼顧其它性能，不能盲目地采用其它地區(qū)的成功經(jīng)驗(yàn)。4施工工藝

瀝青混合料材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是瀝青路面獲得使用性能的基礎(chǔ)，施工工藝是瀝青路面最終形成使用性能的保證。完善的設(shè)計(jì)，沒(méi)有合理的施工工藝，不可能形成滿足要求的瀝青路面。目前，我國(guó)高速公路瀝青路面的拌和、攤鋪、壓實(shí)等施工設(shè)備已具有相當(dāng)高的水平，也注重了瀝青了質(zhì)量與檢測(cè)，但尚存在對(duì)集料質(zhì)量控制不嚴(yán)的狀況。小規(guī)模生產(chǎn)加工集料不可能保證集料符合技人要求，必須規(guī)�；�生產(chǎn)，并改變碎石軋制方式，以保證集料的立方體形狀與棱角，才能使粗集料的嵌擠骨架作用形成。

我國(guó)目前高速公路瀝青路面施工，還存在一種現(xiàn)象是注重路面平整度。由于平整度是竣工驗(yàn)收一項(xiàng)硬指標(biāo)，因而施工單位非常重視，片面地強(qiáng)調(diào)了平整度，而最終成型的瀝青混合料的壓實(shí)度稍差，造成孔隙率偏大，影響瀝青路面的水穩(wěn)定性、疲勞耐久性和抗裂性能。尤其在重冰凍地區(qū)，孔隙率偏大，將造或?yàn)r青路面嚴(yán)重的冰凍水損害，因此建議施工過(guò)程中加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)瀝青混合料孔隙率監(jiān)測(cè)，確�；旌狭蠅簩�(shí)度。對(duì)于嵌擠骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)層，振碾工藝直接影響骨架作用的形成，關(guān)系到瀝青路面的最終使用性能。因此，可以說(shuō)施工工藝與材料設(shè)計(jì)是瀝青路面不可分割的兩大核心問(wèn)題。

表1典型項(xiàng)目瀝青路面設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱上面層中面層下面層烏奎路3cm細(xì)粒式瀝青混凝土AK-13A5cm細(xì)粒式瀝青混凝土AC-25Ⅰ7cm細(xì)粒式瀝青混凝土AC-30Ⅱ廣州北二環(huán)4cm細(xì)粒式瀝青混凝土AK-16A8cm細(xì)粒式瀝青混凝土AC-25Ⅰ10cm瀝青碎石河南焦新線4cm細(xì)粒式瀝青混凝土AK-16A5cm細(xì)粒式瀝青混凝土AC-25Ⅰ6cm細(xì)粒式瀝青混凝土AC-25Ⅱ山西晉焦線4cm細(xì)粒式瀝青混凝土AK-16A5cm細(xì)粒式瀝青混凝土AC-25Ⅰ6cm細(xì)粒式瀝青混凝土AC-25Ⅱ連徐線4cm細(xì)粒式瀝青混凝土AK-16A5cm細(xì)粒式瀝青混凝土AC-25Ⅰ7cm細(xì)粒式瀝青混凝土AC-25Ⅱ蘭州過(guò)境線4cm細(xì)粒式瀝青混凝土AK-16A5cm細(xì)粒式瀝青混凝土AC-25Ⅰ6cm細(xì)粒式瀝青混凝土AC-25Ⅱ5結(jié)論與建議

我國(guó)地域廣闊，氣候環(huán)境、交通量及經(jīng)濟(jì)條件存在顯著地差異，對(duì)瀝青路面性能要求不同，瀝青混合料材料設(shè)計(jì)必須依據(jù)環(huán)境特點(diǎn)，結(jié)合面層應(yīng)力場(chǎng)和溫度場(chǎng)的分布，進(jìn)行切實(shí)的材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還應(yīng)進(jìn)行大量室內(nèi)試驗(yàn)，選擇優(yōu)化材料組成，同時(shí)采取合理的施工工藝，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，才能形成具有良好使用性能的瀝青路面。

近幾年高速公路瀝青路面出現(xiàn)的早期病害中，水損害較為嚴(yán)重，因而瀝青混合料設(shè)計(jì)也重視考慮水損害，除采用增加集料與瀝青粘附性措施外，更多地是采用孔隙率小的密實(shí)級(jí)配瀝青混合料，以減輕水進(jìn)入并滯留在瀝青混合料中，防止瀝青膜與集料的剝離。

多碎石嵌擠骨架密實(shí)瀝青混合料，是近幾年表面層多采用的抗滑結(jié)構(gòu)構(gòu)層，它有較高的表面構(gòu)造深度，可以滿足抗滑和抗車轍功能要求．同時(shí)，因結(jié)構(gòu)密實(shí)而孔隙率小，還具有良好的抗水損害、耐疲勞、防裂縫性能，此種結(jié)構(gòu)是較為理想的表面層結(jié)構(gòu)，因而被廣泛研究和推廣使用。

由此看來(lái)，瀝青路面較為合理結(jié)構(gòu)組合為上、中面層采用多碎石嵌擠骨架密實(shí)型瀝青混合科，下面層采用密級(jí)配瀝青混凝土（ACI型），三層結(jié)構(gòu)孔隙率均較小，可以減輕水損害，但尚有一點(diǎn)令人擔(dān)心，就是整體抗車撤性能，尚有待對(duì)其使用效果進(jìn)行觀測(cè)和研究。

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瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)

瀝青路面通常由瀝青面層、基層、底基層、墊層等多種結(jié)構(gòu)組成，如下圖所示：

面層基層底基層墊層路面結(jié)構(gòu)圖

瀝青面層

瀝青面層可為單層、雙層或三層。高速公路和一級(jí)公路采用三層式結(jié)構(gòu)（表面層、中面層和下面層），二級(jí)及以下公路采用雙層式結(jié)構(gòu)（表面層、下面層）。表面層應(yīng)具有平整密實(shí)、抗滑耐磨、抗裂耐久等功能。表面層是直接承受車輛荷載和自然因素影響的結(jié)構(gòu)層，因此，它首先應(yīng)具有良好的抗滑性能和平整度，保證行車安全舒適，其次要密實(shí)不透水，保證路面結(jié)構(gòu)在各種氣候下具有穩(wěn)定的使用功能。同時(shí)，表面層直接接受太陽(yáng)輻射，受大氣環(huán)境的影響最顯著，要求面層具有高溫抗車轍和低溫抗開(kāi)裂的能力。表面層通常采用粗型細(xì)粒式或中粒式瀝青混凝土：AC-10C、AC-13C和AC-16C，AC-13C和AC-16C這兩種使用最多。

中、下面層應(yīng)具有高溫抗車轍、抗剪切、密實(shí)和不透水的性能。中面層通常選用粗型中粒式瀝青混凝土AC-20C，下面層通常選用粗型中粒式或粗粒式瀝青混凝土：AC-20C和AC-25C。

瀝青面層在路面結(jié)構(gòu)中的價(jià)格較高，一般情況下對(duì)瀝青面層厚度應(yīng)有所控制，但是也不能過(guò)薄。各瀝青層的厚度應(yīng)與混合料公稱最大粒徑相匹配，瀝青混合料的一層壓實(shí)最小厚度不宜小于混合料公稱最大粒徑的2.5-3倍。

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瀝青混合料的壓實(shí)最小厚度與適宜厚度

最大粒瀝青混合料類型徑/mm粒徑/mm公稱最大符號(hào)厚度/mm度/mmAC-5AC-10AC-13AC-16AC-20AC-25SMA-10SMA-13SMA-16SMA-20OGFC-10OGFC-1315203540507025304050203015-3025-4040-6050-8060-10080-12025-5035-6040-7050-8020-3030-40壓實(shí)最小適宜厚砂粒式密級(jí)配瀝青混凝土（AC）9.513.216194.759.513.2161926.59.513.216199.513.2細(xì)粒式中粒式粗粒式26.531.513.2161926.513.2瀝青瑪蹄脂混合料（SMA）細(xì)粒式中粒式細(xì)粒式開(kāi)級(jí)配瀝青磨耗層（OGFC）16此外，在各瀝青層中必須至少有一層為密級(jí)配瀝青混合料。

基層、底基層

瀝青路面結(jié)構(gòu)中瀝青面層主要起功能性作用，而非承重層。承擔(dān)承重層作用的主要是基層�；鶎討�(yīng)具有穩(wěn)定、耐久、較高的承載能力。

由于底基層是次要承重層，因此對(duì)材料質(zhì)量要求較低，可更廣泛地選擇當(dāng)?shù)夭牧�，以�?jié)約造價(jià)。

瀝青路面的基層按材料和力學(xué)特性的不同可以分為柔性基層（瀝青穩(wěn)定碎石或無(wú)

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結(jié)合料級(jí)配碎石）、半剛性基層（無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土）和剛性基層（低強(qiáng)度等級(jí)混凝土）3種。

半剛性基層、底基層主要包括水泥穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類、石灰粉煤灰（二灰）穩(wěn)定類。半剛性基層的板體性較好、整體強(qiáng)度高，可以大大提高瀝青路面結(jié)構(gòu)的整體剛度。半剛性基層的主要缺點(diǎn)是收縮開(kāi)裂和不能很快排水。半剛性基層收縮開(kāi)裂會(huì)引起反射裂縫；

半剛性基層強(qiáng)度很高，致使半剛性基層本身非常致密，幾乎成為完全不透水的層次。從面層下滲的水只能積存在面層與基層之間，在車輪荷載的反復(fù)作用下，基層表面逐步破壞，成為灰漿，并通過(guò)面層的裂縫擠到路面上來(lái)，這就是通常所說(shuō)的“唧漿”，成為瀝青面層水損壞的重要原因。

墊層

墊層是設(shè)置在底基層和土基之間的結(jié)構(gòu)層，它的功能是改善土基的濕度和溫度狀況，以保證面層和基層的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性不受土基水溫狀況變化而造成的不良影響。另一方面的功能是將基層傳下的車輛荷載加以擴(kuò)散，以減小土基頂面的應(yīng)力和變形。同時(shí)也能阻止路基土擠入基層中，影響基層結(jié)構(gòu)的性能。故墊層常鋪設(shè)在土基水溫狀況不良地段。在凍深較大的地區(qū)鋪設(shè)的能起防凍作用的墊層稱為防凍層；在地下水位較高的地區(qū)鋪設(shè)能起隔水作用或防止地表積水下滲的墊層稱為隔離層。

修筑墊層的材料強(qiáng)度要求不一定高，但水穩(wěn)定性和隔溫性能要好。常用的墊層材料分為兩類，一類是由松散粒料，如砂、礫石、爐渣等組成的透水性墊層；另一類是用水泥或石灰穩(wěn)定土等修筑的穩(wěn)定類墊層。

各級(jí)公路的排水墊層應(yīng)與邊緣的排水系統(tǒng)相連接，墊層應(yīng)鋪筑到路基邊緣或與邊溝下的滲溝相連接。

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層間結(jié)合要求

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取技術(shù)措施，加強(qiáng)路面各結(jié)構(gòu)層之間的結(jié)合，提高路面結(jié)構(gòu)的整體性，避免產(chǎn)生層間滑移。

①瀝青層之間應(yīng)設(shè)黏層。黏層瀝青可用乳化瀝青、改性乳化瀝青或熱瀝青，灑布數(shù)量宜為0.3-0.6kg/m2。

②各種基層上宜設(shè)置透層。透層瀝青應(yīng)具有良好的滲透性能，可用液體瀝青、乳化瀝青等。

③在半剛性基層上應(yīng)設(shè)下封層。

④新舊瀝青層之間，瀝青層與舊水泥砼板之間應(yīng)灑布黏層瀝青，宜用熱瀝青或改性乳化瀝青、乳化瀝青。

⑤拓寬路面時(shí)，新、舊路面接茬處宜噴涂黏結(jié)瀝青。

⑥雙層式半剛性材料基層宜采取連續(xù)攤鋪、碾壓工藝，增強(qiáng)層間結(jié)合，已形成整體。

特別提示：如果瀝青路面各層之間不能形成整體，那路面的承載力就會(huì)受到很大影響。因次，必須要強(qiáng)化黏層油，改進(jìn)透層油，保證瀝青層之間以及瀝青層與非瀝青層之間能夠黏結(jié)成整體，這是防止瀝青路面發(fā)生早期破壞、保證瀝青路面使用壽命的前提。

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