道路結構層間性能評價研究

杜國智

摘 要：近年來，我們國家的經濟得到了飛速的發展，社會也在不斷的進步，對于道路結構層的評價引發社會越來越多的關注。現階段我國道路病害主要發生在層間剪切破壞和反射裂縫破壞兩方面，近幾年，有很多研究道路結構的抗剪性與抗裂性的試驗。本文重點針對路面的抗剪、抗震以及粘性等角度對結構層間的性能評價展開詳細的研究。

關鍵詞：道路結構;層間性能;評價

近幾年，我國政府不斷加大道路建設力度，據調查資料分析，在我們國家已有的公路中，以瀝青路面居多，這是由于瀝青路面不但施工簡單、工期短，而且可供選擇的結構種類繁多、道路維護保養方便，而且縮短通車時間等諸多優點，即使瀝青路面有諸多優點，但是依然存在不足[1]。

1.路面層間破壞情況

1.1層間剪切破壞機理

層間剪切破壞類型主要發生于瀝青路面中，道路路面的各個結構層之間存在著抗剪性，這種特殊的性能在世界各地相關領域都很少涉及到[2]。但是，就我國道路路面的現實狀況來講，由于道路荷載所形成的剪力進一步引發的路面結構被破壞問題刻不容緩。剪切破壞通常是瀝青路面破壞司空見慣的種類，從病害產生的具體部位還可以繼續劃分為兩種類型：一是路面層的混合料內部產生的剪切性破壞，這種病害類型主要發現于剎車或者啟動比較頻繁的路段。二是結構層間產生的剪切性破壞種類，而這種病害類型主要發生于道路層間結合性能不太好的路段中，發生病害之后比較容易造成路面層間的滑移問題，從而進一步引發路面剝落、裂縫等危害。

1.2反射裂縫破壞機理

反射裂縫類型的破壞直接關系著路面結構的穩定情況以及道路的使用性能，路面開裂造成的破壞大大縮短了路面的使用壽命，其中，瀝青路面開裂主要表現為：疲勞開裂、低溫開裂以及反射開裂等種類[3]。反射裂縫是由于剛性半剛性的基層（或者舊路面）本來存在著裂縫問題，在溫度和荷載的共同作用下產生擴張力，如果裂縫擴張產生的應力沒有得到及時有效的緩解，那么在裂縫的四周形成應力聚集在一起，這就導致瀝青混凝土的底面承載著非常大的拉應力，最后的結果就是裂縫逐漸向路表延伸。

2.層間粘結性能評價

將瀝青碎石封層推移和擁包的成因作為依據，可以利用路面層之間的抗拉、抗剪強度當作路面層間粘性的評價標準，本文把瀝青碎石封層試件作為實驗對象，通過拉拔和正壓扭剪兩個室驗來檢測結構層之間的抗拉和抗剪的性能強度，利用層間被破壞時產生的拉力值表示層間的抗拉強度[4]。實驗開始前，根據前述成型方法辦法和各試驗水平成型試件，等到試件全部徹底固化之后，把擦碎石封層的外殼需要全部擦涂滿環粘結劑，把拉頭與碎石層緊密粘連起來，等到徹底牢固之后，試驗可以開始。其中，開始正交拉拔實驗時，每一組測試 次，實驗測出拉拔力的多少，算出平均值，每一項因素對于抗拉力產生怎樣的影響，有何規律。利用極差來代替不同的因素對于實驗對象層之間的抗拉強度所產生的不同的影響，實驗過程中的四個因素里，影響抗拉強度的結果是：纖維用量（0.05kN）<纖維長度（0.06kN）<碎石用量（0.147kN）<乳化瀝青用量（0.233kN）。結構層之間的抗拉強度因為乳化瀝青用量不同而變化，與瀝青的用量成正相關。這是由于瀝青用的越多，能夠滲透到路面里的也就越多，而且被包裹起來的碎石面也越來越大，結構瀝青量越來越大，就能使得層間結合起來更為嚴密牢固。在碎石量在900g-1100g范圍之間時，結構層之間的抗拉性能與碎石使用量成正相關。碎石使用量超出1100g之后，在繼續增加用量，層間的抗拉強度反而快速價降低，這是因為在碎石使用量低于1100g的時候，封層的外表有很多沒有包裹上碎石的區域，當碎石不停地投入，被包裹的表面也逐漸增多，使得結構瀝青量加大，加上封層和拉頭的交接面增加，綜合作用使得抗拉力增加。一旦碎石投入量繼續加大，結構瀝青的含量增加速度便逐漸降低，因此，拉拔力的增長幅度也會逐漸變弱，而且碎石投入量是1200g時，碎石的覆蓋率已幾乎達到100%。實驗結果發現，纖維的長度和使用量對抗拉強度的影響也不容忽視，僅次于碎石用量。結果證明，纖維長度對于結構層之間的抗拉強度影響程度不大，但是不斷地加大纖維的使用量，抗拉強度開始逐漸加大，達到最大數值后便開始減少，出現最高值時的纖維使用量為9g。

3.層間抗裂性能評價

低溫開裂作為瀝青路面病害的常見表現形式。美國公路戰略研究計劃（簡稱SHRP）在研究瀝青材料的低溫性能時，嚴格模擬了瀝青在施工期間以及五年路面使用期間老化的實際狀態。SHRP 采用彎曲梁流變儀的彎曲蠕變試驗和直接拉伸試驗對瀝青的低溫抗裂性能進行評價，利用通過RTFOT以及壓力老化的瀝青，測量均值最低的道路溫度時的低溫彎曲蠕變勁度模量S 作為最主要指標。SHRP通過BBR實驗對瀝青的低溫抗裂性能進行評價，實驗需要605 時的S不能超過300MPa，另外，還需要605 時蠕變勁度和荷載作用的時間雙對數曲線斜率m 值不能低于0.3（m 是表現瀝青勁度的時間敏感性能以及應力松弛性能，m越大說明其應力松弛和抗裂性能越好）。

文章主要是圍繞剪切破壞和反射裂縫兩種最普遍的路面病害類型進行研究，解析其病理成因，總結破壞其層間結構的常見因素，結合現階段已有的實驗方法，提出自己的思路，病對現有的試驗方法進行完善。

參考文獻：

[1]武書華.半剛性基層瀝青路幾面層間剪切疲勞特性及接觸狀態評價研究[D].長安大學，2012（06）：220-221.

[2]田耀剛，韓慶，田世亮等. 半剛性基層瀝青路面層間病害調查與研究[J].武漢理工大學學報，2010（4）：169-172.

[3]李江衛.膠粉改性瀝青應力吸收層防治瀝青路面反射裂縫研究[D].重慶交通大學，2011（03）：116-117.

[4]陳俊彥.瀝青路面層間黏結性能影響因素及改善措施[J].山西交通科技，2014（5）：28-30.