半剛性基層瀝青路面設計的探討

【摘要】分析了半剛性基層材料應用和研究現狀，對國內路面結構設計指標提出了不同看法，針對目前反射裂縫仍是半剛性基層瀝青路面早期破壞的現狀提出了長壽命道路罩面層在結構抗反射裂縫設計中的重要作用和具體研究內容的建議。

【關鍵詞】半剛性基層;瀝青路面；反射裂縫；對策

【中圖號】U416.02【文獻標示碼】A【文章編號】1005-1074(2009)03-0072-01

我國高速公路大多采用半剛性基層瀝青路面的結構形式，這種結構成為我國使用最多、經驗

最豐富、研究最廣泛的路面結構。然而截止目前，半剛基層瀝青路面結構在我國的使用情況仍不盡理想，大多數的半剛基層瀝青路面結構在使用早期就出現了各種各樣的破壞形式，其中裂縫特別是反射裂縫成為最主要的早期破壞形式，嚴重降低了路面的使用性能，縮短了路面的使用壽命，由此造成的經濟損失是難以計量的。為了使半剛性基層材料更好地服務于我國的公路建設事業，如何解決上述問題成為擺在公路科技工作者面前的一道難題。

1目前半剛性基層設計中存在的問題

1．1路面結構設計指標依據半剛性基層材料在使用過程中的疲勞損壞特性和半剛性基層瀝青路面結構設計理論，在較薄瀝青面層的情況下，半剛性基層瀝青路面結構設計受控于基層底部的疲勞開裂。在以基層層底拉應力控制的路面結構設計方法下，基層材料發生的結構性破壞，最終也將導致包括瀝青材料層在內的整個路面結構的破壞，由此增大了路面后期維修、養護工作的難度，特別是中斷交通、開挖基層并重新鋪筑路面結構，不僅在經濟上負擔較重，而且在社會上負面影響也較大。

1．2材料設計方法對于半剛性基層材料，僅有強度、模量、劈裂強度等簡單的幾個力學指標，忽視了諸如抗沖刷、抗裂、耐久性等性能，難以設計出綜合路用性能最佳的材料。強度指標的范圍對于承載力、彎沉等指標來說是合適的，但對于抗裂、抗沖刷、抗疲勞性能而言是否同樣適宜值得懷疑。級配范圍過于寬泛，實際施工過程中難以掌握。級配在實際施工過程中面對原材料規格的不穩定，過程中產生的離析應如何調整也缺乏明確的指標。

2材料組成設計

2.1瀝青面層類型選擇除承載能力外，半剛性路面的行駛質量或使用性能主要取決于瀝青面層，要求瀝青面層裂縫小，車轍輕，平整，抗滑性能好和經久耐用，這一切都應根據各種瀝青混合料的特性來選擇合適的面層結構表面層應考慮有良好的抗滑性能，可根據情況設計抗滑表層，在冰凍地區，不宜采用空隙率較大的開級配結合料，以避免表面水在隙中反復凍融造成有害后果．而宜采用隙率小于6％的中粒式瀝青砼作為表面層，而為了增加瀝青面層的抗車轍能力，中面層和底面層采用粗粒式瀝青砼。

2．2基層材料的選擇目前我國一些公路和城市道路的路面質量不好，甚至過早產生破壞，與習慣上不重視基層和底基層材料的組成設計有關。半剛性材料主要包括用石灰、水泥、石灰粉煤灰(-灰)穩定的各種細、粗、中集料。這些被穩定后的集料具有足夠的強度和剛度，而且其強度和剛度也都隨齡期增長，具有足夠的抗裂能力。另外，在抗疲勞性能方面，二灰穩定類優于水泥穩定類，而碎石灰土的抗疲勞性能最差。

2．3石灰和二灰穩定料類石灰粉煤灰可以用來穩定各種粒料和土，是一種可以用于基層和底基層的良好的混合料。石灰和二灰穩定材料的質量在很大程度上取決于被穩定的材料。從以前的研究報告中，我們可以得出：當灰土穩定料類中的集料含量在60％左右，二灰結合料類的集料含量在75％左右時，其耐濕性均最佳，抗裂性能最好，但這只是一種試驗性的結果．各地的集料組合不同．性質各異，所以集料的最佳組成應有一個統一的規定。

2．4水泥穩定料類水泥穩定料類的組成原則是密實的最大干密度的集料，以水泥膠結并填充其部分空隙而成，因此集料應具有一定的級配。穩定粒料所需的水泥劑量取決于碎石中所含的數量和質量以及最終壓實密度，其水泥最佳用量可直接通過試驗確定，有研究報告表明：當水泥含量為5～6％時，抗溫縮和抗干縮的性能最好，水泥穩定料的水泥含量一般為4～6％為宜，并視各地氣候情況而定。水泥處理基層同其它水泥處理材料一樣，都必須經過養生，其竣工產品的強度一部分也取決于這一施工工序。

3對策

3.1降低半剛性材料層底拉應力水平為使維修工作僅限于表面層，必須對基層材料的應力水平做更高的要求，即基層層底拉應力應保持在較低的水平上。為了降低半剛性材料層底拉應力水平，從結構設計角度考慮有如下幾個途徑：①全厚式瀝青路面，僅對土基較軟弱處使用無機結合料處治材料；②下放半剛性材料至底基層，使用柔性基層；③復合式結構，如過渡層結構，也稱“隔斷層”結構。采用級配碎石層作為上基層，半剛性材料作為下基層；④采用“倒裝結構”，即降低半剛性基層材料的模量至較低的水平，同時提高底基層和土基模量以達到不降低承載力的情況下減小基層層底拉應力水平。

3．2提高半剛性材料的抗拉性能為使半剛性材料能適應較大拉應力，具有優良的耐久性能和抗疲勞性能，應研究提高半剛性基層材料的力學、抗裂、抗沖刷、抗疲勞、耐久性等性能的措施，建立基于綜合路用性能的半剛性基層材料多指標、多因素設計體系及相應的合理技術標準。應深入研究骨架密實級配及相應的評價方法，從實踐當中找出有價值的、不易離析、結構良好的級配。

在較薄瀝青面層的情況下，以半剛性基層層底拉應力為控制指標，則半剛性材料先于瀝青面層材料達到疲勞壽命，為避免早期破壞和開挖破壞性的維修，把養護工作僅限于道路表層，就必須在結構設計上設法降低半剛性基層層底拉應力水平，同時研究長壽命、高耐久性的半剛性材料。我國目前對路面罩面和維修的重視程度不夠，因此對初期防反設計效果對罩面防反設計效果的影響的研究也比較欠缺，如果考慮罩面和維修的因素會使路面裂縫度大大降低，從而提高路面的使用壽命。

參考文獻

[1]沙慶林．高等級公路半剛性基層瀝青路面[M]．北京：人民交通出版社．1997．