長(zhǎng)壽命瀝青路面研究

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1、淺談長(zhǎng)壽命瀝青路面的研究摘要：隨著我國(guó)瀝青路面特別是高速公路及城市道路早起路面病害的不斷加劇，許多路面在開(kāi)放交通后不久就產(chǎn)生了嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)性破壞，因此道路工作者加大了對(duì)長(zhǎng)壽命瀝青路面的研究。本文首先簡(jiǎn)要介紹了長(zhǎng)壽命瀝青路面的概念和設(shè)計(jì)理念，然后對(duì)長(zhǎng)壽命瀝青路面的各結(jié)構(gòu)層進(jìn)行了分析，最后提出了具體的設(shè)計(jì)步驟。關(guān)鍵詞：長(zhǎng)壽命，瀝青路面，研究隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷進(jìn)步，國(guó)家建設(shè)部門(mén)加大了全國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)特別是高等級(jí)公路的投資力度。高速公路已在全國(guó)得到了迅猛發(fā)展，經(jīng)濟(jì)水平相對(duì)落后的西部地區(qū)也加快了高速公路的建設(shè)進(jìn)程，多條聯(lián)通各省份的高速公路相繼建成通車(chē)，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)

2、。但是我國(guó)道路交通量和車(chē)輛荷載的增加幅度也越來(lái)越大，許多新建通車(chē)的高速公路在通車(chē)后短短的3到5年內(nèi)就出現(xiàn)了嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)破壞。路面結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題已經(jīng)引起了全國(guó)道路工作者的充分重視，長(zhǎng)壽命瀝青路面作為一種高性能的柔性路面成為高等級(jí)公路路面結(jié)構(gòu)選擇和設(shè)計(jì)的新趨勢(shì)。長(zhǎng)壽命路面是國(guó)外瀝青路面研究人員提出的一項(xiàng)新技術(shù)，其主要優(yōu)勢(shì)為基本消除了普通瀝青路面經(jīng)常出現(xiàn)的疲勞損壞，路面的損壞只發(fā)生在路表層，對(duì)路面結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生破壞。1長(zhǎng)壽命瀝青路面的概念及設(shè)計(jì)理念長(zhǎng)壽命瀝青路面又稱全厚式瀝青路面，是國(guó)際瀝青路面界提出的一項(xiàng)新的瀝青路面組合形式。早在20世紀(jì)60年代，國(guó)外道路研究人員就已經(jīng)鋪設(shè)了大量的全厚式瀝青路

3、面來(lái)驗(yàn)證其各項(xiàng)路用性能，其中設(shè)計(jì)合理、施工良好的路面均表現(xiàn)出了優(yōu)異的路用性能，提供了長(zhǎng)期的道路服務(wù)。長(zhǎng)壽命瀝青路面就是將加厚的瀝青面層直接鋪筑在路基上，但是整個(gè)路面的總厚度小于普通瀝青路面的結(jié)構(gòu)層厚度，能夠從基本上減緩甚至消除傳統(tǒng)的路面疲勞損壞。此外，需要說(shuō)明的是長(zhǎng)壽命瀝青路面設(shè)計(jì)的根本理念是實(shí)現(xiàn)路面損壞模式的轉(zhuǎn)變，從“自下而上”的損壞模式轉(zhuǎn)換為“自上而下”的損壞模式，所以說(shuō)長(zhǎng)壽命瀝青路面并非不會(huì)產(chǎn)生損壞，而是路面的損壞只發(fā)生在瀝青面層，當(dāng)受損的瀝青面層影響整個(gè)路面的路用性能時(shí)，只需將表層的瀝青混合料進(jìn)行銑刨、挖空，再用等厚度的新瀝青混合料填上即可，維修過(guò)程十分簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)。2長(zhǎng)壽命瀝青路

4、面的各結(jié)構(gòu)層經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)壽命瀝青路面在車(chē)輛荷載的作用下，其力學(xué)響應(yīng)具有普遍規(guī)律，我們按照其規(guī)律可以將瀝青面層大致分為表面層、中間層和基層三種，各層的力學(xué)要求、設(shè)計(jì)厚度以及實(shí)現(xiàn)措施各不相同。2.1表面層表面層又稱為磨耗層，主要為車(chē)輛行駛提供一個(gè)良好的界面，國(guó)外長(zhǎng)壽命路面表面層的壽命周期一般為10年，國(guó)內(nèi)因超載情況嚴(yán)重，壽命周期一般為5到8年。從結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)分析結(jié)果可以看出，表面層是路面中各種損壞最容易產(chǎn)生的區(qū)域，一般為路表以下4cm~7cm的地方，在路面設(shè)計(jì)中必須針對(duì)道路等級(jí)和當(dāng)?shù)貧夂蛩臈l件選取合適的高性能瀝青材料作為膠結(jié)料，以滿足表面層關(guān)于抗車(chē)轍性能、抗表面開(kāi)裂性能、抗

5、滑性能、水穩(wěn)定性的要求，同時(shí)優(yōu)先選擇骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)的瀝青混合料以提供較高的承載力和抗壓性能，對(duì)于降雨量較大的地區(qū)也可采用開(kāi)級(jí)配抗滑磨耗層以利于降水能夠及時(shí)的從路表面排走。2.2中間層中間層又稱聯(lián)結(jié)層，多為我們通常所說(shuō)的中面層，主要起擴(kuò)散路表荷載的作用，因此必須同時(shí)具備良好的耐久性和穩(wěn)定性，中間層在整個(gè)路面結(jié)構(gòu)中承受較大的剪切應(yīng)力，是車(chē)輪荷載作用的高應(yīng)力區(qū)，通常會(huì)發(fā)生剪切破壞和剪切疲勞破壞，設(shè)計(jì)年限一般為40年。從長(zhǎng)壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)分析中也可以看出，距離路表3cm~7cm是車(chē)轍和剪切破壞最容易發(fā)生的地方，在設(shè)計(jì)時(shí)中間層厚度一般選為10cm~16cm，混合料類型多為粗骨料骨架結(jié)構(gòu)

6、，同時(shí)選用流動(dòng)性較小、針入度較低的硬瀝青作為膠結(jié)料，經(jīng)濟(jì)條件允許的地方應(yīng)考慮采用高模量瀝青混凝土。2.3基層長(zhǎng)壽命瀝青路面基層在路面結(jié)構(gòu)中主要起抵抗疲勞破壞的作用，其抗疲勞性能和水穩(wěn)定性應(yīng)較好，設(shè)計(jì)時(shí)可優(yōu)先考慮使用高柔性瀝青混凝土。瀝青基層在車(chē)輛荷載作用下會(huì)產(chǎn)生層底彎拉應(yīng)力，重復(fù)作用則會(huì)引起疲勞開(kāi)裂。美國(guó)加利福尼亞州道路研究人員經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，增大瀝青含量并減小混合料孔隙率，能夠有效提高基層的耐久性和柔性，同時(shí)，細(xì)級(jí)配的瀝青混合料也可以延長(zhǎng)瀝青路面的疲勞壽命。此外，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中選定一個(gè)適當(dāng)?shù)幕鶎雍穸纫彩菧p少層底拉應(yīng)變，保證瀝青路面疲勞壽命的重要方法。3長(zhǎng)壽命瀝青路面的設(shè)計(jì)3.1長(zhǎng)壽命路

7、面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)長(zhǎng)壽命路面設(shè)計(jì)是基于瀝青路面力學(xué)研究的重要成就，設(shè)計(jì)工作中最重要的是保證瀝青層底不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的彎拉疲勞破壞，即瀝青層層底的彎拉應(yīng)變不得超過(guò)其疲勞極限對(duì)應(yīng)的臨界值，各設(shè)計(jì)指標(biāo)依據(jù)荷載作用下路面結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力、應(yīng)變響應(yīng)情況進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。1992年，美國(guó)道路科研院在國(guó)際公路會(huì)議上較為系統(tǒng)地提出了長(zhǎng)壽命瀝青路面的設(shè)計(jì)方法。路面結(jié)構(gòu)組合形式及各結(jié)構(gòu)層厚度受材料、交通、環(huán)境以及服務(wù)性能共同制約。疲勞破壞是影響長(zhǎng)壽命瀝青路面路用性能的一個(gè)重要因素，可