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1瀝青路面結構的透層技術應用功效
①合理連接瀝青路面的不同施工結構層。按照高速公路路面結構設計，各結構層之間的接觸面應為安全性連接系統。因此，借助瀝青透層的應用，原本粘結力不強的內部結構瀝青層與非瀝青層之間將建立更緊密的結合，極大地改善了路面各結構層的整體性，也可有力避免各結構層之間出現的滑移安全隱患。②液體瀝青的在結構表層出現程度不一的滲入作用后，將直接填充基層結構中的孔隙或集料間隙，使得各空隙直接封閉，避免雨水滲入存留加重基層侵蝕軟化，可有效提升基層結構的穩定性。③高速公路的半剛性基層常要經碾壓、灑水養生等處理，其間可致大量粉塵飛揚，可能加重細集料與粗骨料之間的不結合問題。透層的應用能夠穩定浮塵，并加強粉塵與粗骨料層間的結合，降低軟弱結構層的出現。④瀝青透層的應用，可在基層均勻鋪就防塵保護瀝青層，在提高基層表面強度的同時增加抗摩擦力，避免基層結構的開裂等事故發生。
2高速公路的瀝青透層施工技術應用關鍵要點
（1）設施準備透層施工要按工藝要求來準備合理的施工設備，提前備好試驗檢測儀器、液態瀝青調制設備、灑布設備等物品，并對所有設施設備進行試用檢驗，確保設備的性能良好。（2）材料選擇常規以透層油為透層材料，液體石油瀝青、煤瀝青、乳化瀝青等都能作為透層材料，透層油的選擇需參考基層類型，同時還應掌握不同透層油的性能優缺點。液體石油瀝青即汽油、柴油、煤油等石油產品，經必要處理并混合瀝青材料而成，屬于目前瀝青路面應用最廣的透層油。大量理論研究與工程實踐證實，只有混合瀝青與石油兩種化學物質才能發揮更好的滲透效果，滲透深度越大則瀝青路面的生命周期越長。乳化瀝青顧名思義就是固態瀝青經高溫乳化后形成，整個生產過程涉及更多化學原理與機械操作，因而更加復雜。煤瀝青在日常工程中并不多見，原因在于煤瀝青毒性較重。總的來看，三種透層油的滲透效果由高到低排位依次為：煤瀝青、液體石油瀝青、乳化瀝青。（3）澆灑操作高速公路的路基施工完成后，路面瀝青透層可選在基層上表面養護水分變干后，以計算機實現瀝青機對接。當然，基層上表面的養護水分不能過于蒸發干燥，否則還需認真清掃和擦拭表面。公路路基若短時間內完成，需要積極完成異物清掃并淋灑水分進行濕潤，等水分晾干后再予以透層施工。透層澆灑工作前，各種建筑構造物應要求施工人員加強安全保護。瀝青路面的瀝青透層灑布后，理想狀態就是保持液態物質不隨意流淌，且應直至滲透基層深處。
3瀝青路面的透層技術應用實例分析
3.1工程實例基本情況。某高速公路第二標段全長23Km，其中公路施工工程量設計為：上面層為改性瀝青馬蹄脂施工；中面層為改性瀝青混凝土施工；下面層為瀝青混凝土施工；底基層為水泥穩定碎石施工，并設計有低劑量的水泥碎石處治層。該路段路基以整體、分離式相互結合來完成設計施工，整體路基26m寬，分離路基單幅寬13m。整條高速公路的設計車速達到100km/h。在某施工樁號處，要求在20cm水泥穩定碎石基層上表面頂面組織開展透層技術施工。該工程中所用到的瀝青透層材料中，以高滲透乳化瀝青作透層油，經過實驗測定，該透層油完全滿足JTGF40-2004規范中的質量要求。下表即為技術指標：3.2瀝青路面透層施工的方法要求。（1）施工前的準備工作完成各材料的入場試驗，嚴格落實材料的達標合規；完成施工設施設備以及機械裝置的檢查保養與試運行，確保配件充足、性能良好，認真確認瀝青灑布車的整體情況，標定噴灑量；完成水泥穩定碎石基層上表面的清洗，先用竹帚整體清掃，后用鼓風機吹盡浮灰，最后以高壓水完成沖洗。（2）透層乳化瀝青的噴灑噴灑前應指定專人測定乳化瀝青用量，調用智能型瀝青灑布車完成一次性液態瀝青的澆灑，并以人工方式補噴遺漏點，控制噴灑量，一旦出現過量情況則需要以碎石屑或砂灰粉吸油并做好碾壓；噴灑透層油后注意加強現場檢查，避免有車輛等機械設備行動所造成的油皮現象，而對透層油滲透深度不達標處，還需積極采取措施進行整改。（3）加強行動管制提高透層穩定性透層施工完成后的養護成型期間，現場應實施嚴格的行動管制，特別要求車輛與行人不得入內破壞。行動管制需要施工人員與項目管理的經理部門進行溝通并緊急協商出臺行動管制方案，重點限制交通，以確保施工養護成型時間足夠。施工方應在現場增設斷道通知，并設反光標志進行標識。3.3瀝青路面透層技術應用的質量檢查檢驗標準。
4結束語
高速公路每日所承受的車輛荷載量十分巨大，因而需要不斷提升公路整體性能，需要增加路基路面結構的穩定性。瀝青路面透層施工技術的設計與施工應用，應靈活挖掘透層結構之功用，正確認清透層瀝青材料的技術性能，不斷由專業人員研究和探索在選材、施工應用等方面的方法，才能創造更可靠的高速公路系統。
參考文獻
[1]王劍英.高速公路瀝青路面透層技術功能與材料應用[J].北方經貿,2015(3):65-65.
[2]翟永強.淺談高速公路路面透層瀝青施工技術[J].黑龍江交通科技,2011,34(3):35-36.
關鍵詞：重載交通；瀝青路面；設計
中圖分類號：S611
文獻標識碼：A 文章編號：
一、重載作用對瀝青路面的影響
1重載交通參數分析
N =∑c1c2n(P)。其中,P為軸重;N為軸載作用次數;n為系數。通過分析不同路面結構下軸載換算系數與軸載的關系,發現軸載換算系數n主要與軸載有關,利用回歸分析,忽略不同路面結構對軸載換算系數所造成的誤差,可以得到基于彎沉、彎拉以及車轍等效的軸載換算系數n的取值范圍。考慮超載,彎沉等效時n=5.0~5.8,線性分析結果n=5.0,非線性分析結果n=5.5;彎拉等效時,一般半剛性基層路面n≈8.0,考慮超載時n≈9.0;車轍等效時,n=4. 0~4. 5。此結果與國內外其他對軸載換算關系的研究成果基本一致。
由以上分析可知,n的取值遠大于規范規定的數值,這就說明在較短的時間內可以達到路面設計的累積標準軸次,所以路面的使用壽命大大減少。超載100%時,高速公路、一級公路的路面結構只能使用1. 40年,二級公路的路面結構只能使用1. 20年,三級公路的路面結構只能使用0. 70年。所以必須采取措施,減少影響,延長重載交通下瀝青路面的使用壽命。
2重載對設計指標體系的影響
根據分析，在標準軸載作用下，應用現行規范設計指標體系進行瀝青路面結構厚度計算時，路表彎沉指標起控制作用，整體性結構層(包括面層和基層)的層底拉應力驗算指標在厚度設計時一般不起作用。但路表彎沉指標同時存在明顯的缺陷。與其利用它來控制路面破壞，不如采用整體性結構層層底的拉應力和土基頂面容許壓應變來控制更為合理。但是，路表彎沉設計準則在我國柔性路面設計中已使用多年，它具有量測方便的優點，在一定程度上也反映了土基頂面壓應變。大量的計算分析表明，路表彎沉和土基頂面壓應變之間具有良好的相關關系。通過相關關系可以由路表彎沉推算到土基頂面壓應變，把土基頂面壓應變準則和路表彎沉結合起來，就可以同時利用上基頂面壓應變準則較合理和路表彎沉量測方便的優點。因此，建議仍將路表彎沉作為一個設計指標。
3重載對瀝青路面結構的影響
重載交通瀝青路面結構，軸載增大時，路面結構的力學響應那些發生了變化，在設計中我們將怎么在滿足疲勞壽命與設計指標的要求，下面我們先分析當軸載增大，主要對設計指標彎沉與基層底拉應力的影響。
表1軸載對設計指標的影響
圖2彎沉與軸重的關系
圖3基層底拉應力與軸重的關系
圖4瀝青層底拉應變與軸重的關系
圖5基層頂壓應變與軸重的關系
上面的圖表我們發現，當軸載為100KN增大到160KN時，路面的彎沉從30增大到45，基層底的彎拉應力從0.11MPa增大到0.17MPa，青層底拉應變增大到90με。，基層頂壓應變從130增大到260με，也就是說，在重載作用下，路面結構的整體剛度下降，基層的疲勞壽命降低，路面結構永久變形增大。經過上面的病害調查，重載下路面的車轍嚴重。
二、重載作用下瀝青路面的設計
1設計步驟
根據現行瀝青混凝土設計規范，可歸納出重載瀝青路面設計步驟為:
(l)交通資料的收集。交通資料包括:初始年日平均交通量和交通組成、軸載譜、超載方式和超載規律、歷年交通量及交通組成、方向分配系數、車道分配系數、軸載年平均增長率等，在此基礎上判斷是否適用于重載路面設計方法。若適用，利用本報告研究結果進行軸載換算及使用年限內累計標準軸次的計算，最后計算設計彎沉。
(2)收集沿線地質、土質及筑路材料狀況，并結合原有瀝青道路路面的使用及破壞情況，選擇適合于重載道路的筑路材料并初擬路面結構。試驗測定各結構層材料的抗壓回彈模量、劈裂強度等設計參數。
(3)根據設計彎沉值計算路面厚度，并進行半剛性基層、底基層容許彎拉應力、極限彎拉應力驗算及土基頂面容許壓應變驗算。若不滿足要求，或調整路面結構層厚度，或變更路面結構組合，然后重新進行計算。
2材料設計
對于瀝青路面的設計使用材料要充分考慮施工混合材料的抗剪強度。瀝青路面的混合材料通常是采用馬歇爾設計方法，馬歇爾設計方法是通過混合料的密度、流值、空隙率等做出材料的混合比，但是這種設計方法不能夠正確的分析出瀝青混合料的抗剪強度，所以對重載情況下，瀝青路面的實際受力狀態無法真實的反映出來。可以將瀝青路面的受力情況進行模型試驗，通過測量的數據，反映出瀝青路面在重載條件下的受力情況。通過三軸試驗方法，按抗剪強度進行瀝青混合料的配比設計。
3結構設計
根據以前的室內疲勞方程和力學設計程序，無論瀝青結構層多厚，結構都會必然產生疲勞開裂、車轍。而最新的理論發現當瀝青層超過一定厚度時，良好施工的路面結構不會產生源于層底的疲勞開裂和結構性車轍。當標準軸次超過一定次數后，瀝青層厚度無須增加。也就是說，瀝青層的厚度使層底拉應變小于一定的值以后，瀝青路面的下部將可以無限期地使用下去。所以永久性路面的最大特點是確保路面各類損壞控制在路面表面層頂部很薄的范圍內，如自上向下溫度疲勞開裂、車轍、表面磨耗、瀝青老化都努力限制在磨耗層內，防止出現中面層以下的結構性損壞，表面層的損壞只需通過預防性養護得以補救。 目前我國高速公路的結構設計大部分采用半剛性基層瀝青路面結構，這種結構路面對于車輛重載的抗壓能力較弱，容易導致路面破損現象出現。為此，本文介紹推薦一種由法國規范規定的全厚式路面結構設計方法，按該方法設計的瀝青混凝土路面結構，其厚度相比半剛性基層瀝青路面結構略薄，同時能夠降低路面因載重疲勞產生開裂現象發生，當需要修復時，只需要更換或加鋪一層表面層即可，無需大的結構性重修或重造。這給路面的修復工作降低了工作量和工程成本。全厚式路面結構設計是按照路面的功能合理的布置路面的層次結構，其特點是具有抗載重、抗疲勞、抗磨損、抗車轍、抗透水等。
4全厚式路面結構設計
重載瀝青路面多為全厚式路面結構設計。全厚式瀝青混凝土路面結構一般由磨耗層、連接層、基層和底基層組成。磨耗層應具有防滲透、防雨雪、抗滑耐磨的性能。連接層應具有抗車轍蠕變能力，能夠有效的保護基層。基層和底基層為全厚式瀝青混凝土路面的主要持力層，應具有良好的抗疲勞性能和很高的承載能力。支撐全厚式瀝青路面結構穩定的另一個非常重要的因素是路面承臺的穩定和強度。路面承臺也即國內統稱的路基和墊層。路面承臺的變量參數，直接影響路面結構的計算結果，法國人根據地質、水文、路基填料、施工工藝水平，交通量等因素，將路面承臺劃分為多個等級，列表供查。全厚式瀝青混凝土路面出現結構性破壞主要表現在兩方面：一是瀝青混凝土路面的疲勞裂縫破壞；二是路面承臺發生的結構性車轍破壞。為保證全厚式瀝青混凝土路面不出現上述破壞，需要對路面結構進行計算并滿足兩個條件：一是瀝青層層底的水平拉應變 εt，ad 應小于允許極限值；二是路面承臺表面的豎向壓應變 εz，ad 應小于允許極限值。
5厚度設計
國外的瀝青路面設計一般以瀝青混凝土面層的彎拉應力作為設計控制指標，同時以基層底面拉應力和路標彎沉作為驗算指標，如 Shell 設計法、AI 設計法等，這些方法比較符合國外的全厚式結構或粒料基層結構的特點。我國瀝青路面設計規范以路面設計彎沉為主要控制指標，對高等級路面的面層和半剛性基層驗算其層底拉應力。但根據有關研究，在目前半剛性基層應用十分普遍的情況下，基層的層底拉應力可以比較好反映荷載對結構的疲勞損耗要求，而且在進行高等級的路面結構設計時，往往是路標彎沉值符合要求，而基層底面拉應力驗算不能通過，因此基層底面拉應力指標更具有控制意義。根據國內外經驗，在重載瀝青路面設計中，一般采用增加瀝青面層厚度、改變瀝青面層強度、增加半剛性基層厚度以及土基增強等方法。
4 結語
隨著交通運輸業的快速發展，道路交通呈現出交通量大、軸載加大、輪胎壓力增加、車速提高等現象，這加劇了路面的疲勞損傷，并帶來一系列的早期破壞，嚴重影響了道路正常的使用壽命。因此，為保證路面的服務水平和長期性能，在道路設計中對交通參數進行合理處理，設計出適宜重載交通的路面結構和材料形式就顯得尤為重要。通過對本文的學習研究，可對提高重載交通條件下瀝青路面的承載能力、延長路面使用壽命具有一定的參考意義。
參考文獻：
[1]王斌等．重載下瀝青路面早期主要病害成因及維護方法[J]．魅力中國．2010（2）
[2]張勇．重載瀝青路面結構應力分析與優化方法探討[J]．北京工業大學．2009
[3]譚炳超.淺談重載瀝青路面的設計[J].沿海企業與科技.
關鍵詞：瀝青路面；設計指標；參數
1．引言
我國的瀝青路面設計規范對設計指標和相應的參數都有具體的規定，并且隨時間的推移，設計指標和參數進行著不斷的優化選擇，如果新的設計指標和參數更為有效，對于瀝青路面的設計和后期病害的預防起著舉足輕重的作用。
2．對我國設計規范的回顧
2.1 1958 年版規范
1958 版規范以極限相對彎沉作為設計指標，設計方法采用單圓荷載均質體彈性理論。極限相對彎沉λk= lk / D，D 為荷載作用面積當量圓直徑，lk 為路面處于極限狀況時，在荷載作用中心處的路表極限彎沉值。
2.2 1966 年版規范
1966 年版規范主要是修正了1958 年版規范的彎沉計算公式，提出了中國氣候分區及路基和路面材料計算參數值表，但設計標準與設計指標沒有變動。
2.3 1978 年版規范
1978 年版規范以容許彎沉作為設計指標。容許彎沉是路面達到破壞狀況時雙輪輪隙中點的路標回彈彎沉值。對彎沉在全面調查時，按路表外觀特征將瀝青路面劃分為5 個等級，視第四個等級的瀝青路面已達到損壞狀況，以第四等級路面彎沉低限作為路面處于破壞臨界狀態的劃界標準，此時的彎沉值即容許彎沉值。
容許彎沉值的經驗公式：
l R=(mm)
Nf ――路面達到臨界破壞狀態時的標準軸載累計作用次數；
A1――路面類型相關的系數。
2.4 1986 年版規范
1986 年版規范以路表容許彎沉值作為主要設計指標，對容許彎沉公式中的系數做了修改，并增加了公路等級系數，另外增加了瀝青混凝土面層或整體性材料基層的彎拉應力驗算指標。
(mm)
A2――公路等級系數。
2.5 1997 年版規范
1997 年版規范采用雙圓垂直均布荷載作用下的多層彈性連續體系理論，以設計彎沉值為路面整體剛度的設計指標，計算路面結構厚度。對高速公路、一級公路、二級公路的瀝青混凝土面層和半剛性基層、底基層應進行層底拉應力的驗算。同86 規范比較，設計指標成設計彎沉，并且增加了基層類型系數。
(mm)
A3――基層類型系數。
《公路瀝青路面設計規范(JTJ014-97)》取消了1987年設計規范中的諾謨圖，瀝青路面的設計采用專用計算機程序完成，這樣避免了繁雜的查圖設計工作。
2.6 2006 年版規范
2006年10月，交通部了公路瀝青路面設計規范的新版本。此版規范沿用了前一版（1997版）規范的結構設計方法。
(1)即：計算彎沉值不大于設計彎沉值
(2)即：計算點的層底拉應力不大于材料的容許拉應力
在進行結構響應分析時，材料參數的取用采用下述方法：（1）路基回彈模量采用承載板法測定，并以不利季節的數值作為設計值；（2）半剛性材料的回彈模量采用120天或180天齡期的壓縮模量測定結果，其抗拉強度采用相同齡期的劈裂強度試驗結果；（3）瀝青混合量的模量采用20°C（計算路表彎沉）或15°C（計算層底拉應力）時的壓縮模量測定結果，其抗拉強度采用15°C時的劈裂試驗結果，但未考慮不同地區溫度差異的影響。
3．對我國現有規范的設計指標和參數的分析
分析現行的設計指標和參數，可發現存在以下問題：（1）路面結構厚度設計都是路表容許彎沉值指標起控制作用，但該指標無法具體反映路面的使用性能和損壞類型。（2）路表彎沉值是一項整體性、綜合性和表觀性的指標，其無法控制面層底面或基層底面的應力狀況和大小，也不能如實反映路面可能出現的損壞類型。（3）對于柔性基層瀝青路面，現行規范的設計指標和相關參數值有待補充和修正。（4）各項材料性質測試指標和方法未能如實反映材料的力學特性，故難以正確建立力學響應量與路面結構使用性能之間的關系模型。（5）新規范提出采用面層底面拉應力和半剛性基層底面拉應力作為設計指標指導路面結構設計，但已有研究指出：僅半剛性基層底面拉應力是一個有效指標。
4．半剛性基層瀝青路面設計理論改進
瀝青路面設計方法必須采用多指標控制，才能避免或者控制車轍與裂縫等主要病害。下面就疲勞開裂與車轍形成兩個方面分別討論如何進行瀝青路面設計。
4.1 半剛性基層瀝青路面疲勞壽命問題
我國的半剛性基層瀝青路面裂縫以反射裂縫為主，反射裂縫的本質就是瀝青面層在不利力學狀態下的疲勞斷裂。進行瀝青路面結構設計計算時應該采用基層發生開裂后的等效模量，或者按照斷裂的基層建立模型計算面層底面的拉應力、拉應變。同時建立其適用于我國各個地區的瀝青混合料材料的疲勞方程，結合新的計算方法進行路面結構的抗疲勞開裂設計。
4.2 半剛性基層瀝青路面車轍問題
隨著我們瀝青路面的設計厚度得到增加，車轍病害逐漸顯現出來。已有研究得知：半剛性基層瀝青路面的車轍變形主要來自上中面層的流變變形及隆起變形，接近基層的部分變形很小。可以推斷控制半剛性基層瀝青路面的車轍變形需要在路面面層中選取一個合理的力學指標。建立半剛性基層瀝青路面計算模型，考慮高溫下面層模量為400MPa，半剛性基層及其以下結構層強度與溫度無關。按照壓應變和剪應變指標，在相同材料下對路面厚度有著不同的要求。路面厚度增加面層內部的壓應變是變小的，而面層厚度增加導致面層內部剪應變增大。鑒于目前路面結構設計存在眾多不同意見，不對路面面層厚度發表相關看法。至于控制面層永久變形的合理指標，希望公路領域專家早日確定一個合理的指標。
5.瀝青路面設計理應考慮的指標和參數
5.1 瀝青路面新指標和參數體系構建原則
為了改善現行瀝青路面結構設計的指標和參數，2005年初交通部立項開展研究，計劃提出新的設計指標和響應的設計參數。主要依據下述原則考慮：（1）仍遵循力學――經驗法的基本思路；(2)針對層狀復合結構和損壞類型多樣化的特點，采用多設計指標體系，各指標分別控制對應的損壞類型；(3)設計基準期內路面的累計損傷仍采用當量損壞法分析；(4)對設計參數的采集要求分為3個層次，分別規定不同精細或準確程度的方法；(5)材料性質參數應能反映行車荷載和環境因素對其性狀的影響，并采用科學的試驗方法測定；(6)各種損壞模型的建立以室內試驗為基礎，室外驗證和修正以路面加速加載試驗(ALF)為主；(7)在現有國內外前沿水平的基礎上建立設計指標和參數的基本框架體系。
5.2 現行的瀝青路面設計指標和參數
現行瀝青路面設計指南所構建的設計指標體系：瀝青層的疲勞壽命、無機結合料穩定層的疲勞壽命、路基頂面的容許壓應變、瀝青混合料的蠕變率以及瀝青的蠕變勁度和斷裂應變，前三項主要與路面結構有關，而后兩項則主要與材料組成有關，他們分別針對和控制五種主要路面損壞類型。
現行瀝青路面設計指南所構建的設計參數：路基和粒料層回彈模量、路基回彈模量濕度調整系數和綜合調整系數、瀝青混合料動態壓縮模量、無機結合料彈性模量，并相應地制定了各個參數的標準試驗規程。這些設計參數能反映材料的力學性質，并能與設計指標的預估模型建立合理的相關關系。
6．結論
目前我國瀝青路面設計規范、設計理論已經比較成熟，但是設計指標還存在不足。為此，對于瀝青路面有效的設計指標和參數的確定還需要做更多的研究和探討、進行更為精確的論證，得出更為有效的模型和理論支撐。
參考文獻：
[1] 公路瀝青路面設計規范（JTG D50--2006）.人民交通出版社，2006.
[2] 公路瀝青路面施工技術規范（JTG F40--2004）.人民交通出版社，2004.
[3] 瀝青路面設計指標和參數研究.中交公路規劃設計院有限公司.2007-12.
論文關鍵詞：高等級公路；瀝青路面；層間
1 路面結構設計理論
1.1 路面結構設計的目標
路面結構設計的基本目標就是在道路的使用壽命期限內不發生損壞，這個目標看似簡單，實則很難做到，這就需要在路面結構設計時要充分考慮多個方面的因素，比如環境因素、材料因素、荷載因素、結構因素以及經濟因素等等，通過這些因素的綜合分析和評判，最終才可能選擇一個符合實際、性價比較高的設計方案。具體而言，路面結構設計有抗滑性、平整性和耐用性三個衡量標準，抗滑性從傳統意義上而言并不屬于路面結構設計的內容，但是隨著高等級公路的日益增多，汽車行使速度的不斷提高，抗滑性越來越受到重視，抗滑性可以通過表層材料的選擇和設計來實現；平整性可以減少因為荷載沖擊而給道路帶來的破壞性，同時可以提高行使的舒適性，由于平整性可以降低對道路的破壞，所以也間接地提高了道路的使用壽命；耐用性是路面結構設計中的核心性能，所有的設計方法都是以此為中心展開設計的，耐用性要求路面有足夠的強度已達到抗變形的目的，耐用性代表了道路的設計使用壽命。
1.2 路面結構設計的方法
路面結構設計的方法根據設計機理不同分為三類：基于經驗的設計方法、基于力學的設計方法和基于性能的設計方法：（1）經驗設計法：包括CBR設計法與AASHTO設計法，CBR的設計思想認為路面應提供足夠的質量和厚度從而防止路面層內產生壓力變形，CBR的設計簡單明確，適用于低等級公路的路面結構設計；AASHTO方法引入了PSI概念，PSI是指路面現時服務能力指數，反映了道路使用者對路面質量的評價，評價值在0到5之間；（2）力學設計法：主要包括SHELL設計法和AI設計法，SHELL設計法把路面看做路基、基層與瀝青層三層結構，以厚度、彈性模量和泊松分別表示各層的特征；AI法把路面看成多層彈性體系，各層材料采用彈性模量和泊松比來表征；（3）性能設計法：包括SUPERPAVE設計法和OPAC設計法，SUPERPAVE設計法根據道路的使用性能進行路面和材料的設計，從而達到抗低溫、抗疲勞、抗車轍的目的；OPAC法主要考慮了環境因素和交通荷載因素對路面性能的影響。
2 瀝青路面層間狀態的影響因素
2.1 結構及材料類型影響
當混合料施工不當時容易發生離析現象，特別是混合料最大粒徑較粗、瀝青層總厚度較薄并三層鋪筑時更容易發生這種情況，離析后由于形成了較大的空隙率，從而無法防止路表水下滲情況的發生，而且由于其他原因產生的裂縫無法避免（特別是半剛性基層收縮殘生的瀝青路面反射縫），所以加大了雨水滲入路面的可能性。冰凍地區的路面，冬季毛細管聚冰導致了在春融期水分過于飽和，加上半剛性基層的透油層效果較差，水分將向上移動積存在基層表面，由于半剛性基層不透水，會導致水分無法從基層排走，如果瀝青路面較薄，作用到瀝青層底部的荷載壓力較大，基層表面機會越容易破壞成灰漿，會影響瀝青層的疲勞壽命。
2.2 施工管理的影響
施工管理對間層的影響也不應忽視，有些施工單位施工質量控制不嚴格，在進行基層表面清掃時清掃得不干凈、不徹底，導致了間層的粘結不好，造成了層間容易產生相對滑動，另外由于在施工期間施工車輛通行的隨意性以及不禁止外來車輛的通行，也會對間層造成嚴重的破壞。有些施工單位為了降低工程造價，在進行面層攤鋪前不對基層進行灑粘層油的工藝處理，或者在灑粘油層的施工中計量不夠、油膜不均勻等都會造成層間的粘結出現問題。要解決上述問題，首先要確保加強對基層表面嚴格的清掃工作，對基層表面粗糙度不合格的局部路段要進行相應的處理，達到技術要求之后，才可以進行粘結層的施工，另外在施工過程中嚴格進行車輛管理，禁止車輛通行。
2.3 溫度和水的影響
瀝青對溫度的敏感度很高，所以溫度對層間材料的影響很大，在夏季高溫時期，瀝青路面的溫度可以高達60攝氏度，在60度高溫下進行剪切試驗可以發現層間材料此時的抗剪強度已經很小了，所以在夏季高溫情況下，層間材料在重力的作用下就容易發生損壞，因此在路面層間結構的設計中要注意溫度對層間材料的影響。另外，水的影響也不能夠被忽視，半剛性基層具有不透水的特點，水分在基層上方無法擴散而只能滯留聚積，而瀝青表面層下面往往設置的是空隙率較大的瀝青混合料，其空隙間充滿了水分，在車輛行駛荷載的反復重壓之下，水動壓力會讓基層沖刷破壞而軟化，瀝青層與基層之間會從連續狀態轉變成半滑動或滑動狀態。
3 瀝青路面層間處理技術探討
3.1 粘結層材料功能分析
基層與面層之間的粘結層材料受力情況比較復雜，主要包括壓應力、拉應力和剪應力三類受力，另外，由于道路處于自然環境中，不可避免的受到日照、溫度、水等因素的影響，所以粘結層材料應該具有以下兩個重要功能：（1）抗拔能力，由于汽車輪胎在行駛過程中與路面的摩擦會影響層間的粘結效果，另外啟程行駛中的后輪產生的真空泵吸作用也會造成層間粘結的減弱，所以在粘結層材料選擇時要注意材料的抗拔能力，否則很容易產生層間分離現象；（2）抗剪能力，如果抗剪能力不足，基層和面層之間往往會出現推移、擁包、兩層皮等病害，輕者會影響路面的使用性能，嚴重的話會威脅到路面使用者的行車安全，所以粘結層材料還要具有較高的抗剪能力。
3.2 透層油的作用機理
透油層主要起到過渡偶合作用，當透油層撒布到基層之后，會在基層上形成一定深度的滲透，這種滲透填充了半剛性基層的表面空隙，形成了一個特殊的結構層，即偶合層，偶合層本身屬于基層的一部分，降低了基層材料的模量，從而解決了有機結合料到無機結合料之間的粘結問題。透油層的作用主要體現在以下幾個方面：首先提高了路面結構設計的連續性，從多層組合體系轉變成連續組合體系；其次，透油層的作用相當于增加了柔性材料結構層的厚度，從而提高了路面結構的抗變形能力；第三，透油層滲入基層后閉合了基層混合料的開口孔隙，增強了基層抵御水破壞的能力；最后，透油層可以避免基層內部水分的蒸發，省去了灑水養護的成本。
3.3 下封層材料的要求
關鍵詞：排水瀝青路面；研究；應用；規范
中圖分類號：U416.217文獻標識碼：A 文章編號：
引言：
國外對透水性瀝青混合料己研究多年，我國對此研究尚處于起步階段，雖然近年來對此已有許多相關的論文，但除個別工程外，我國目前尚未正式使用透水性瀝青混合料，主要就是因為透水性瀝青混合料的材料選擇、級配及施工工藝尚無完整的規范或指標。但從我國公路發展現狀和透水性瀝青混合料的材料特點及氣候、環境等方面考慮，在我國開展透水性瀝青混合料的研究己迫在眉睫。
1.排水瀝青路面的定義
排水瀝青( drainage asphalt )路面，又稱透水瀝青( porous asphalt )路面，針對表面層來說又稱多孔隙瀝青磨耗層( PAWC, porous asphalt wearing course )，開級配磨耗層( OGFC，open-graded friction course )等，指壓實后空隙率在20%左右，能夠在混合料內部形成排水通道的新型瀝青混凝土面層，其實質為單一粒徑碎石按照嵌擠機理形成骨架－空隙結構的開級配瀝青混合料。
2.排水瀝青路面的特性
透水性瀝青混凝土具有傳統瀝青鋪面所沒有的優點
1）透水性瀝青可以防濕滑：
透水性瀝青因可迅速排泄雨水并預防濕滑，故其可確保行車安全。可有效降低濕路面之噴濺及路面反光之暈眩。
2）透水性瀝青可降低噪音：
由于輪胎及車首間之氣體被下壓至表面孔隙，故滾動阻力及噪音皆有效降低，同時節省耗油量及輪胎的磨損。雨天時，透水性瀝青道路表面干爽，能提供比傳統濕滑路面較高且均勻之路面磨擦力，高速行駛時亦然，因而雨天行車無路面打滑之虞。
3）透水性瀝青可延長使年限：
有穩定而堅固的瀝青鋪面，其極佳之之瀝青黏著力，可提供高抗張及抗壓強度，此可降低路面變形的風險。
4）透水性瀝青容易鋪筑：
拌合溫度與傳統之非透水性瀝青混凝土之拌合溫度一樣，約在150~170℃；至于另一款所謂的HABD透水瀝青，其拌合溫度為110℃，因粒料極易硬化之故，使鋪筑十分困難，容易產生不均勻之鋪面。透水瀝青反之，用人工鋪筑極為容易，而且路面均勻而平滑。
5）透水性瀝青可降低成本：
透水性瀝青較傳統非透水瀝青混凝土更堅實。于相同厚度的條件下，傳統非透水性瀝青每平方公尺需要80公斤的瀝青混凝土，而透水性瀝青每平方公尺則須要65~70公斤即可。
3. 排水瀝青路面國內外應用概況
排水性瀝青混合料起源于歐洲，1960年德國首次使用此種路面。80年代在法國、英國、意大利等國家得以較大面積推廣。歐洲通常使用的厚度為40～50mm，主要是為了減少噪音，減輕雨天的濺水，提高抗滑能力。在美國，該種面層稱為OGFC，它本來是60年代幾個洲用作混合料封層發展起來的，后來又吸收了歐洲的經驗，大部分用作薄層表面層以獲得良好抗滑性能，鋪筑厚度在13～19mm。 日本從80年代后期開始這方面的試驗研究。雖然起步較晚，但發展較快，目前已形成較為完善的排水性瀝青混合料設計方法，應該說，日本是研究和應用排水瀝青路面最成功的國家之一。
我國對這類路面的研究起自20世紀90年代初期。國內部分高校和研究所先后在收集國外資料的基礎上做了一些嘗試性工作，工程應用很少，我國上海、河北、黑龍江、廣東等地修了一些小規模的試驗路，但由于使用普通瀝青，性能很差未獲得成功。
由于我國尚沒有對排水瀝青路面設計、施工和質量評價建立規范和標準，加之排水瀝青路面的諸多問題在國際上也尚處于認識發展階段，這使得這種在國外被稱作具有“頂級路面性能”的新型路面結構在國內遲遲不能推廣。 2001年～2004年，交通部公路科學研究院與東南大學等單位合作完成了交通部西部項目《山區公路瀝青面層排水技術研究》課題。該課題初步解決了我國應用排水瀝青路面的主要技術問題，包括材料性能與設計、結構設計、施工技術、路面安全特性等，在重慶渝鄰高速修筑了長3km的實體工程，試驗了不同空隙率、不同改性瀝青的多種排水性瀝青路面。該課題成果經交通部科教司鑒定，總體上達到國際先進水平，為排水瀝青路面在我國的應用奠定了基礎。 2005~2006年，交通部公路科學研究所承擔了江蘇省交通科學研究計劃項目《排水性瀝青路面應用技術研究》。根據本項目研究成果，在鹽通高速成功地鋪筑了16.8km的排水性瀝青路面，這條試驗路也是目前我國南方高溫多雨地區第一條大規模的排水性瀝青路面實體工程，取得了豐富的研究成果。2008年，江蘇省又在寧杭高速公路二期修筑了全長20.9km的排水瀝青路面，目前使用效果良好。 近年來，我國高速公路建設發展迅速，里程逐年增長，路網日趨完善。如何提高路面的使用品質，如何向社會提供更安全、更舒適、更快捷的公路交通，已成為我國交通部門追求的新目標。可以預測，排水瀝青路面將適應這一趨勢，在我國得到更廣泛的應用。
4.工程應用中的相關注意事項
我國尚沒有對排水瀝青路面設計、施工和質量評價建立規范和標準，故我們需在工程應用中摸索前進。由于其獨特性，排水瀝青路面在工程應用中除了符合現有相關規范，還應注意以下幾點：
1）混合料技術要求
有別于其他瀝青混合料，排水性瀝青混合料壓實成形后空隙率在20%左右，±20℃瀝青混合料的飛散損失率應不大于10%，滲水系數應不小于900mL/15s。
2）排水性瀝青路面結構設計
排水性瀝青路面由排水面層、基層、墊層等多層結構組成。排水面層厚度一般宜為40～50mm，空隙率在20%左右。
排水性瀝青路面結構形式
3）排水性瀝青路面排水設計
為充分發揮排水功能，不透水層表面應確保橫坡和平整度，應設置通道等能迅速將水排出的設施。
邊溝排水處理示意圖
5.結束語
不管從國際路面使用趨勢，還是國內實際情況出發，瀝青排水路面的推廣及應用已經迫在眉睫。當瀝青排水路面技術在國內成熟推廣應用，路面的使用品質將極大的提高，公路交通也將變得更安全、舒適、快捷。
參考文獻：
論文關鍵詞：瀝青路面 早期損壞 合理結構 反射開裂 水損壞
論文摘要：目前，隨著我國公路建設不斷發展，瀝青路面結構作為主要的路面結構而被廣泛應用。但是在我國目前公路建設和養護過程中，瀝青路面結構的損壞問題非常突出，成為目前困擾我國交通建設發展的難點和熱點問題。文章就我國瀝青路面主要結構形式和使用性能評價進行了相關分析。
在我國公路建設不斷發展的過程中，瀝青路面結構作為一種主要的路面結構形式被廣泛應用。目前我國通車的公路路面中，約80%以上的路面結構采用了瀝青路面，瀝青路面結構已成為我國公路建設發展過程中所采用的主要路面結構形式。在公路建設取得巨大成就的同時，也暴露出了一些問題，特別是在已建成的高速公路中，瀝青路面結構出現了較多的早期損壞，明顯表現出瀝青路面結構長期使用性能的不足。本文開展了我國瀝青路面主要結構形式和使用性能評價的研究。
一、瀝青路面功能作用和要求
瀝青路面的功能和作用不言而喻是以滿通車輛安全、舒適通行為目的的，由于公路是暴露在自然環境條件下的土工工程構造物，因此，瀝青路面還需滿足并適應自然環境條件。我國現行的公路瀝青路面設計規范對瀝青路面結構設計的目的做出了明確要求，即“路面在設計年限內，滿足各級公路相應的承載能力、耐久性、舒適性、安全性的要求”。根據路面的功能和作用，對瀝青路面結構的基本要求包括以下幾個方面：（1）強度，公路路面的強度是指路面結構層對于行車和自然因素等作用的抵抗能力即承載能力；（2）穩定性，公路路面的強度經常受到自然氣候和水文因素的影響而發生變化，為了保證路面滿通車輛行駛的需要，要求路面結構在任何氣候和水文條件下都必須保持穩定的強度；（3）平整度，路面越平整，交通車輛行駛時的振動、沖擊越小，行車的滾動阻力也越小，這樣就能保證交通車輛以較高的車速行駛，并使車輛的損壞減少，燃油和輪胎磨耗降低，行車更舒適；（4）粗糙度，路面粗糙度的大小關系到行車安全，因此瀝青路面必須滿足一定的抗滑要求。
二、瀝青路面結構的分類
從大的分類來說，公路路面可以按照使用的材料、施工方法、工程造價的多少或使用的品質及承受的交通荷載的方式進行分類。公路路面通用的分類如下，按照使用的材料、施工方法分類，公路路面可以劃分為以下幾種類型土質路面、穩定處理路面、瀝青路面、水泥混凝土路面、砌塊路面。按照工程造價的多少分類，可以分為低級路面、中級路面和高級路面。按照承受的交通荷載的方式分類，可以分為柔性路面和剛性路面，我國還增加了半剛性路面。此種方式還可以認為是根據路面的力學特性進行劃分的。
我國按照路面使用性質和技術因素，公路路面劃分為高級路面、簡易式高級路面、過渡式路面和低級路面四類。按照路面在交通荷載作用下的工作特點劃分為三類，即柔性路面，包括鋪筑于非剛性底層上之各級瀝青路面及用有機結合料或不同結合料之各種土壤路面與粒料路面。剛性路面，包括水泥混凝土路面及用水泥混凝土為底層上鋪瀝青作為磨耗層之路面。半剛性路面，水泥混凝土基層上之各種塊料鋪砌的路面。按照路面在荷載作用下的工作特點，公路路面類型劃分調整為兩類，即柔性路面包括有機結合料處治石料路面，碎石和礫石路面，塊料鋪砌路面，結合料處治土和粒料改善土路面等。由于我國瀝青路面結構形式日趨單一，現行規范對路面結構類型的分類明顯不全面，比如國外應用較多的半剛性材料做底基層，瀝青穩定粒料和粒料材料做基層的結構形式在現行規范中沒有定義，而國外一般稱這種結構類型為混合式結構或倒裝式結構。
三、瀝青路面早期損壞原因與機理分析
近年來，我國瀝青路面早期損壞現象引起了廣泛的關注，有關的科研院所、院校、以及交通部門對造成瀝青路面結構早期損壞的現象、原因進行了分析和研究。本文在分析和總結這些資料的基礎上，通過對幾條高速公路實際使用性能的調查，對半剛性基層瀝青路面結構早期損壞類型和原因進行了分析總結。
（一）關于半剛性基層瀝青路面的開裂
半剛性基層路面的開裂是一種必然的結果，因為這是由半剛性基層材料本身的性質決定的。盡管我們可以通過一定的技術途徑改進或改善半剛性基層材料的開裂的特點，但壁面半剛性基層材料的開裂特點。照以上分析，當水泥穩定材料用做路面基層時，交通荷載的作用會加劇水泥穩定材料的開裂，因此在一定條件下，基層開裂的結果必然反映到面層上來，材料的性質從根本上已經確定開裂的發生。所以說水泥穩定類材料的開裂是必然的。在這個階段中，如果水進入路面結構內，一方面由于水和水泥穩定材料中的細顆粒在開裂破碎后能形成膠液，對開裂有一定重愈合作用，如果這種潮濕狀況在短時間內得以改變，水泥穩定材料的強度會重新形成，但在重交通荷載作用下，由于壓力水的滲透，水泥穩定材料的開裂也可能被加速。
（二）關于半剛性基層瀝青路面結構的反射開裂
通過對國內半剛性基層瀝青路面結構早期損壞現象調查后發現，目前國內很多高速公路由于半剛性基層材料的開裂引起的反射裂縫問題非常突出，分析造成半剛性基層開裂的原因就是使用的水泥劑量太高，在很多高速公路上，行車道上的反射裂縫很明顯，而超車道上的反射裂縫幾乎沒有，證明了以上對材料開裂的分析是正確，正是在交通荷載作用下，半剛性基層的開裂會加劇，有效使用壽命會縮短，半剛性基層材料開裂引起的反射裂縫不可避免。要避免這種早期損壞的發生，半剛性基層的強度必須控制在一定范圍內。
（三）關于半剛性基層瀝青路面結構的破壞機理
按照前面我國瀝青路面結構設計方法，半剛性基層瀝青路面結構的破壞應該從半剛性底基層開始，實際瀝青路面結構的早期損壞形式和試驗結果表明這種設計理念并不全面，因為目前大多數的半剛性基層瀝青路面結構的破壞是始于瀝青面層的。這種破壞形式目前在國內的一些高速公路上也已經表現出來，其特征還可以通過路面表面的彎沉指標反映出來，即當這種破壞發生時，路面結構表面的彎沉仍然較小。對于較薄瀝青面層的半剛性基層瀝青路面結構，在路面交通荷載作用下，隨著瀝青路面結構層間黏結狀態的改變，瀝青層與半剛性基層的層間結合狀況由逐漸由連續變為滑動，瀝青面層的疲勞剪切開裂發生;隨著荷載的繼續作用，半剛性基層的裂縫得到快速擴展，并逐漸向上反射，造成瀝青層的破壞進一步加劇，這個階段可以認為是半剛性基層瀝青路面結構疲勞破壞的第一階段；隨著交通荷載的繼續作用，瀝青層和半剛性基層的開裂進一步加速，路面結構強度急劇衰減，直到瀝青層和半剛性基層發生完全損壞，成為第二階段。
（四）半剛性基層瀝青路面的水損壞
目前半剛性基層瀝青路面結構的水損壞主要有兩種表現形式，即瀝青混合料的水損壞和結構性水損壞。半剛性基層瀝青路面結構的水損壞有兩種表現形式，一種是由于半剛性基層沒有形成足夠強度或強度不足，當路表水進入使半剛性基層后，由于半剛性基層的軟化而造成強度失穩，從而在路面結構表面形成坑槽;另一種形式是半剛性基層強度過高，開裂在所難免，當路表水進入路面結構后，不僅會軟化半剛性基層表面，而且水會沿裂縫深入整個半剛性基層內部，導致路面結構發生根本性的損壞，在交通荷載作用下，這種破壞進一步加劇。因此，要控制和解決半剛性基層的早期水損壞問題，一要注意選擇合適的瀝青混合料類型，另一方面要控制半剛性基層材料的強度在合理的范圍內，不能低，也不宜太高。
（五）關于半剛性基層瀝青路面結構的車轍
瀝青路面車轍的形成主要受溫度、軸載、材料類型以及路面結構形式的影響，其中溫度對車轍的形成影響最大。對于半剛性基層瀝青路面結構，當溫度較高時，由于瀝青層軟化，瀝青混合料非常容易發生塑性形變。路面結構面層材料強度應高于基層材料。基層材料的強度要大于底基層材料，路面結構層的強度從上到下應有一個合適的比值。
四、結語
通過對國內外瀝青路面結構形式及使用性能的對比研究，結合我國瀝青路面特點，詳細分析了我國瀝青路面主要結構形式，并分析了路面結構早期損壞特點以及原因，為我國公路建設合理規劃設計提供設計基礎。
參考文獻
[關鍵詞] 瀝青路面；早期破損；防治措施
[Abstract] Illustrates the types of damage of asphalt pavement and analyzes the seasons of damage of asphalt pavement from both internal and external factors. At the same time, this paper puts forward the prevention from three aspects of material selection, design and construction, and analyzes the disposal method of the damage of asphalt pavement.
[Key words] asphalt pavement；early damage；prevention
中圖分類號：U416文獻標識碼： A 文章編號：
1 前言
據相關資料統計，截止2012年底我國高速公路通車里程達9.56萬公里，這其中瀝青路面所占的比重非常大，瀝青路面結構的早期破壞問題也日益突出。調查表明，許多公路通車一至兩年以后，甚至不到一年，其瀝青面層就產生了大量麻面、松散、掉粒、唧漿、坑洞、網裂等破壞現象，結構內部剝蝕程度相當嚴重。
2 瀝青路面早期破損類型及產生原因
2.1裂縫類
裂縫主要表現為龜裂、網裂和各種形式的縱橫裂縫。路面裂縫使雨水很容易滲入瀝青混凝土路面的面層、基層甚至土基內部，形成對路面的浸泡，降低了路基、基層的結構強度和面層的耐久性。
根據裂縫產生的原因，又可分為荷載型裂縫和非荷載型裂縫兩大類。荷載型裂縫主要是瀝青路面在行車荷載作用下而產生的裂縫。非荷載型裂縫主要是溫度收縮裂縫和溫度疲勞，溫度收縮裂縫一般起始于溫度變化率最大的表面并很快向下延伸, 且隨著時間的增長、瀝青的老化, 瀝青面層的抗裂縫能力逐年降低, 溫度收縮裂縫也隨之增加；溫度疲勞裂縫由于環境氣溫反復升降，在瀝青面層中產生的溫度應力日復一日地反復作用在瀝青面層中，瀝青面層產生疲勞開裂。
2.2 變形類
瀝青路面變形類破損主要包括車轍、波浪、擁抱。車轍主要出現于行車輪帶處，是路面結構及土基在行車荷載作用下的補充壓實,以及結構層中材料的側向位移產生的積累所形成的永久變形。車轍的產生主要是在高溫和荷載的綜合作用下，荷載應力超過瀝青混合料的穩定度極限,使流動性變形不斷積累,形成流動變形和失穩性變形。
波浪和擁抱的產生主要是由于瀝青面層過厚、熱穩定性差、面層與基層之間的粘結強度低，在車輛荷載水平作用下產生推移，形成高低不平的波浪形變形，嚴重時形成擁抱。
2.3 松散類
松散是由于瀝青混凝土表面層中的集料顆粒脫落, 從表面向下發展的漸進過程。集料顆粒與裹覆瀝青之間喪失黏結力是顆粒脫落的主要原因。
2.4 泛油類
泛油是瀝青從瀝青混凝土層的內部和下部向上移動, 使表面有過多瀝青的現象。油石比偏大是出現泛油現象的主要原因，另外，高溫季節雨水侵入瀝青混凝土內部后，如瀝青與礦料的黏結力不足, 瀝青很快就會從集料表面剝落并向上移動，也會產生更嚴重的泛油現象。
3瀝青路面早期破損的預防
預防瀝青路面早期破損的出現，主要從材料的選擇、結構設計、施工控制這三個環節入手。
3.1 材料的選擇
在寒冷、陰濕地區，要選用稠度小、針入度大和低溫延度大的瀝青，以提高混合料的低溫抗裂性；骨料優先選用堿性石料，且級配良好、針片狀含量少，當采用酸性石料時，必須摻入抗剝離劑等活性物質，改善石料和瀝青的粘附性；在高等級公路施工中，盡量采用改性瀝青，提高瀝青的粘度和穩定性。
3.2 路面結構設計
對于瀝青面層的設計，最主要的是要選擇合理的瀝青面層級配類型。按照美國對Superpave和SMA的綜合研究，對瀝青混合料要求目標空隙率控制在4%左右。但一般認為，瀝青混合料的設計空隙率控制在3%~5%的范圍內是適宜的，這可同時兼顧混合料的高溫性能和水穩定性。至于空隙率與構造深度的矛盾,可以考慮同時采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)和改性瀝青。
3.3 路面施工要求
由于施工工藝和程序控制不嚴格造成的路面缺陷主要有以下幾方面：一是路面離析和不均勻嚴重，這樣容易造成局部滲水，使路面出現病害；二是施工中壓實不足，由于片面追求平整度，不能在溫度較高的時候及時壓實，不敢采用輪胎壓路機，這樣就造成了路面表層看起來很平整，通車不久就很快衰減；三是施工污染。瀝青面層一般分為二層或三層，施工中把路面底層弄臟了，造成了層與層之間形成不了一個有機的整體，從而降低了路面結構層的承載能力。
因此，一定要嚴格控制施工工藝和程序，保證瀝青混合料壓實度、厚度及平整度達到設計和規范要求；有條件的話可采用大動力機械拌和設備，以便更好做到瀝青混合料拌和均勻、油石比控制準確。
4 瀝青路面早期病害處治措施
目前，國內外對瀝青路面小面積早期損壞的修補方法有：傳統修補方法、紅外輻射修補方法及熱輻射加熱修補方法。
4.1 傳統修補方法
傳統修補方法是先劃出所需修補坑槽的輪廓線，沿輪廓線用切割機切割至坑底穩定部分。然后用風鎬、液壓鎬或銑刨機去除瀝青路面的損壞部分, 將開挖后的瀝青塊、塵土、廢渣清掃，廢渣的清除要見到穩定面為止，同時將坑邊四周的雜物清理干凈。接著，噴灑粘層油，采用的粘層油可用改性乳化瀝青或石油瀝青，用量一般為0.4kg/，用手工或小型機具噴灑進坑槽及坑槽周邊。最后利用綜合養護車在現場拌制瀝青混合料并將其填入坑槽, 攤平后用壓路機壓實。
4.2 熱輻射加熱修補法
熱輻射加熱修補方法是利用輻射加熱技術來加熱損壞的瀝青路面，然后在補充些新的瀝青混合料、攤平、壓實。該方法類似于再生路面，這是因為兩種方法都會利用原路的廢舊瀝青混合料，不同于再生路面的是，熱輻射加熱修補法沒有將新的混合料與舊混合料混合，而是采用加熱的方法將二者結合在一起。
4.3 紅外加熱修補法
紅外加熱修補是以液化石油氣為燃料加熱紅外線輻射板, 利用紅外線輻射加熱損壞路面, 然后攤平并壓實。這種方法與熱輻射加熱修補方法相似，只是加熱的方式不同。
綜上三種處治方法，后兩種方法雖然無廢棄舊料, 環保性較好，但由于沒有對原路面結構進行深層處治，不能對病害進行較為徹底的處治。
5結語
瀝青路面技術及新材料日新月異，為解決我國瀝青路面早期破損問題，我們必須在學習新技術、應用新材料、認真總結自身經驗教訓的基礎上開拓進取、深化研究。
參考文獻:
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[2]鄧學均.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,2004.
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關鍵詞:柔性基層；半剛性基層；重載適應性
Abstract: the paper to pavement mechanics for computing tools BISAR3.0 software, analysis standard axle load, overload, overload 100% 50% of cases of the two different the mechanical response of the asphalt pavement, the contrast of the way the table deflection, pavement structure all levels (surface, basic level, subbase) mechanical properties. The results show that the asphalt pavement and flexible grassroots semi-rigid base of the asphalt pavement overloaded adaptability differences. Only for the rational optimized combination, can realize the two complementary advantages of pavement structure.
Keywords: flexible grassroots; Semi-rigid base; Overloaded adaptability
中圖分類號：U416.217文獻標識碼：A 文章編號：
1概述
近年來，我國車輛的超載、超限情況十分普遍，重載(這里重載是指單軸軸載大于 130kN 或雙軸軸載大于 220kN 的軸載) 日益顯著增加。調查表明，規范規定的軸載換算公式已不適用。本文采用交通部公路科學研究所《重載瀝青路面設計規范研究報告》里的科研成果，當計算標準軸載、超載50％、超載100％的情形時，荷載接地壓力分別采用0.707MPa、0.84MPa、1.0MPa，與之相對應的三種作用半徑分別為10.65cm、12.50cm、15.47cm。
目前，在我國高等級公路中，瀝青路面占 80%-90%，其中約90%以上采用半剛性基層。由于半剛性基層自身不可克服的缺點：溫縮、干縮變形大，易開裂，并最終形成反射裂縫，在行車荷載、水、溫度梯度的綜合作用下，使得路面結構產生松散、唧漿、車轍等病害，極易導致路面結構的破壞。特別是在車輛重型化日益嚴重的今天，更加暴露了半剛性基層路面的這種缺點，使得路面使用性能和壽命均達不到理想水平。而柔性基層如級配碎石、瀝青穩定碎石等，屬于粘彈性材料，韌性好，有一定自愈能力，但是變形和彎沉較大，其面層層底容易產生疲勞開裂，雖然可以采取增加瀝青面層厚度來延長裂縫擴展時間的措施，但這樣一來投資成本較高，而且也會加重瀝青面層出現車轍的可能性。下面就以力學的方法來探討這兩種路面結構在不同荷載條件下的力學響應。
2路面結構設計及計算
2.1理論基礎
對路面結構進行計算和分析是基于彈性層狀體系理論，荷載圖式采用與雙輪組相當的兩個圓形均布荷載，其圓心距假定為三倍荷載圓半徑。雙圓均布荷載中心點的坐標分別為(0，0，0)和(3δ，0，0) (δ為荷載半徑)。軸載是采用之前提到的標準軸載、超載50％、超載100％的情形。
2.2路面結構
本文所考慮的柔性基層和半剛性基層瀝青路面瀝青路面的具體結構及參數如表2-1和表2-2所示，結構層總厚度均為70cm。
表2-1柔性基層瀝青路面結構
層位 材料 厚度（cm） 彈性模量（Mpa） 泊松比
上面層 瀝青混凝土 4 1500 0.25
下面層 8 800 0.25
基層 級配碎石 38 300 0.30
底基層 級配砂礫 20 200 0.35
土基 25 0.35
表2-2半剛性基層瀝青路面結構
層位 材料 厚度（cm） 彈性模量（Mpa） 泊松比
上面層 瀝青混凝土 4 1400 0.25
中面層 5 1200 0.25
下面層 6 700 0.25
基層 水泥砂礫 35 1500 0.25
底基層 石灰土 20 750 0.30
土基 25 0.35
3計算結果分析
3.1路表彎沉分析
彎沉是表征路面總體剛度的指標，在荷載相同、土基支承相同的條件下，彎沉越小，則總體剛度越大，抗變形能力越大。圖3-1為柔性基層瀝青路面與半剛性基層瀝青路面路表彎沉隨荷載增長的變化情況。
圖3-1路表彎沉
由圖3-1可以看出，隨著軸載的增長，柔性基層瀝青路面和半剛性基層瀝青路面彎沉變形也會逐漸變大，這說明路表彎沉對車輛軸載變化較為敏感，而柔性路面的彎沉增長率大于半剛性基層瀝青路面，說明柔性基層瀝青路面的路表彎沉對車輛軸載變化更為敏感。
3.2下面層層底受力分析
圖3-2為兩種路面結構分別在不同荷載作用下下面層層底的力學響應及其分布規律。從圖中可知，柔性基層瀝青路面的下面層層底所受的水平應力均為正值，可見其下面層在車輛荷載作用下處于受彎拉狀態。當車輛超限嚴重時，很容易造成瀝青面層的拉裂破壞。而半剛性基層瀝青路面的下面層層底所受的水平應力均為負值，說明在車輛超載很嚴重時，半剛性基層瀝青路面的面層也不會產生拉裂破壞。
圖3-2 下面層層底最大拉應力（MPa）
3.3基層和底基層層底受力分析
柔性基層瀝青路面和半剛性基層瀝青路面的基層和底基層層底主要受拉應力，圖3-3、圖3-4分別為兩種路面結構的基層、底基層層底最大拉應力隨軸載增長的變化規律。隨著荷載的增加， 柔性基層瀝青路面與半剛性基層瀝青路面基層、底基層層底的最大拉應力都在增大，變化趨勢大致相同。從兩圖可以看出，半剛性基層瀝青路面的基層和底基層底面的最大拉應力要比柔性基層瀝青路面的大，而且隨著軸載的增加最大拉應力增大較明顯，可見嚴重超限運輸車輛會使半剛性基層瀝青路面的基層和底基層的抗拉強度不足，提前在層底產生拉裂破壞，并反射到面層，形成面層的反射裂縫早期破壞。而柔性基層瀝青路面的基層和底基層的板體性較差、強度低，故其最大拉應力隨軸載增加的變化較小。因此，半剛性基層瀝青路面的基層及底基層的最大拉應力的變化對車輛軸載變化更加敏感。根據之前的學習，我們知道結構的疲勞壽命由結構的拉應力所決定的。所以，半剛性基層瀝青路面在超載車輛數量較多、頻繁作用時，極易引起疲勞拉裂破壞，嚴重影響其使用壽命。
圖3-3 基層層底最大拉應力（MPa）
圖3-4 底基層層底最大拉應力（MPa）
由圖3-3和圖3-4的比較可以看出，半剛性基層瀝青路面底基層層底拉應力大于基層層底拉應力，這也驗證了對于設置半剛性下基層（即底基層）的路面結構，通常極限狀態首先發生在下基層底部，產生初始裂縫，然后向上使得基層拉應力增大而引起基層裂縫，最后擴展到瀝青面層。
4結論
（1）通過路表彎沉的比較，柔性基層和半剛性基層瀝青路面在車輛軸載變化的條件下，柔性基層瀝青路面表現的更為敏感。
（2）在相同的交通荷載的作用下， 柔性基層和半剛性基層瀝青路面呈現不同的破壞狀態。柔性路面的破壞主要是瀝青面層的疲勞拉裂破壞和路面整體的功能性車轍沉陷；半剛性路面的破壞主要是因基層及底基層的拉裂破壞而促使面層形成反射裂縫破壞。
（3）鑒于這兩種路面結構的特點，今后的研究方向在于充分發揮它們各自的優勢，進行優化組合設計。
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關鍵詞:瀝青路面;水損壞;路面結構;持續粘附能力;表面能理論;分子定向理論
中圖分類號:U416
文獻標識碼:A
文章編號:1009-2374(2009)18-0186-03
一、瀝青路面水損壞的特性
瀝青路面水損壞是一個普遍存在的問題,也決不是一個過時的話題,特別是在中國南方地區。瀝青路面水損壞問題的本質是瀝青與集料在靜、動水壓力作用下的持續粘附能力,這也是該問題的核心。瀝青混合料水損壞的作用機理,主要依據是瀝青對集料的粘附理論,包括力學理論、化學反應理論、表面能理論和分子定向理論。
(一)瀝青特性
瀝青一般帶負電荷,由于含有少量羧酸和亞楓而呈弱酸性;而集料的巖性決定了集料表面電荷的性質和酸堿特性。所以,按照化學反應理論,瀝青對集料的粘附性決定于集料的巖性。
(二)集料特性
某些集料過分堅硬致密,破碎后表面光滑不利于瀝青粘附。潮濕的集料與瀝青的粘附性大大降低。滯留在混合料內部的水分夏季遇高溫會變為水蒸汽,使瀝青膜從集料表面撐開。而有些吸水率稍大的集料,只要施工時徹底干燥,瀝青將會被吸入集料內部一部分,反而有良好的水穩定性。集料中含有泥土對瀝青混合料得水穩定性的影響很大,土壤都帶有負電荷,它是強親水物質。單從材料本身的角度而言,水滲入路面中的途徑還是很多的,例如施工時集料本身是含水的,而生產混合料時又不可能完全烘干,又例如施工時由于石料本身壓碎值較大或壓路機振幅過大,路面表面露白,給水進入瀝青與集料之間的界面提供了條件,還有開放交通后集料表面瀝青的磨耗、集料本身的損失等,都造成路面內部實際上是長時間處于潮濕狀態的,如果瀝青與集料粘附性不良,剝落也是不可避免的。排水不良、路面滲水是我國高速公路瀝青路面水損害的重要原因,但并非根本原因,根本的原因是瀝青與集料的粘附性不良。要防止或減輕瀝青路面水損害,最好是能提高瀝青與集料的粘附性。但是,消石灰和水泥的添加不可能完全攪拌均勻,抗剝落劑的性能參差不齊,目前國內抗剝落劑的添加工藝的不成熟導致添加效果差,都給瀝青與集料的粘附性留下了隱患。
因此,在改善瀝青對集料粘附性的同時,對路面結構和排水進行研究改善顯然是十分必要的,國內、外對透水基層、抗滑密實的上封層和排水設施等進行了研究與應用,這是疏導的方法。
二、現行設計規范對瀝青路面水損壞的考慮
我國現行瀝青路面設計規范針對瀝青路面水損壞現象作了如下規定:
1.粗集料與瀝青應具有良好的粘附性,對年平均降雨量1000mm以上的高速公路和一級公路,表面層所用集料與瀝青的粘附性應達到5級;其他情況粘附性不宜低于4級。
2.當粘附性達不到要求時,應通過摻入適量的消石灰、水泥或抗剝落劑等措施,提高粘附性等級及混合料的水穩定性。
3.礦粉必須采用石灰石等堿性石料磨細的石粉,不得使用酸性巖石等其他礦物的礦粉。
4.為防止雨雪下滲,浸入基層、土基,瀝青面層應選用密級配瀝青混合料。當采用排水基層時,其下均應設防水層,并設置結構內部的排水系統,將雨水排除路基外。
5.為排除路面、路基中滯留的自由水,確保路面結構處于干燥或中濕狀態,下列情況下的路基應設置墊層:(1)地下水位高,排水不良,路基經常處于潮濕、過濕狀態的路段;(2)排水不良的土質路塹,有裂隙水、泉眼等水文不良的巖石挖方路段;(3)季節性冰凍地區的中濕、潮濕路段,可能產生凍脹需設防凍墊層的路段;(4)基層或底基層可能受污染以及路基軟弱的路段。
6.現行瀝青路面設計規范還規定瀝青混合料的空隙率較大、路面滲水嚴重時宜設上封層。可以看出,現行規范對瀝青路面水損壞的防治還停留在給出設計原則階段,因而是粗線條的,對于中央分隔帶、路緣石如何設計、路面結構組合應選用哪些類型的混合料還不夠詳盡,不能很好地指導建設、施工。
三、影響瀝青路面水損壞的路面結構因素分析
路面結構組合和路面排水設計合理時,路面排水通暢,路面結構內部基本無積水或不至于產生動水壓力,有利于瀝青混合料的水穩定性,反之則不利于瀝青混合料的水穩定性。
(一)路面結構組合設計
1.材料――瀝青混合料類型。瀝青混合料為全開式結構或密實式結構時,路面不易發生水損壞;瀝青混合料為半開式結構時,路面易發生水損壞。隨著公稱最大粒徑的增大,滲水系數將增加,所以為了做到密水,減小公稱最大粒徑是有效的。
施工失敗時以上關于瀝青混合料類型對路面水損壞的影響的分析不適用。瀝青路面密實度小,則孔隙率大,路面結構內部積水,在車輛荷載作用下易產生動水壓力。
2.結構組合。路面結構組合設計包括給路面不同層位選擇恰當的材料類型,保證路面結構的整體承載力和水穩定性。這包括選擇密實而具有良好骨架結構的瀝青混合料,使得路面不至于發生表面型水損壞;選擇良好的透層和粘層材料,使得路面整體強度足夠,不至于發生內部型水損壞;處理好接縫,避免縫邊級配離析和壓實不足。
例如,近年來廣泛采用的三層式瀝青路面結構中,上面層普遍設計為AK類瀝青混合料,是一種半開式結構,再加上施工離析等原因,路面水損壞嚴重,在排水不暢的橋面情況更嚴重;下面層普遍設計為AC-25I型,而實際使用效果該層由于施工離析嚴重,導致透水嚴重,大量發生內部型水損壞,使得路面疲勞耐久性差,有時甚至中面層AC-20I型瀝青混合料也存在相同的問題。湖北省和廣東省就提出將下面層設計為AC-20I型瀝青混合料,這一建議顯然具有進步性。但是,由于加工更小粒徑的碎石工藝流程更繁雜、產量更低和單價較高等原因,這一建議一直沒有得到采納。
對于瀝青面層的厚度與公稱最大粒徑的關系一定要引起注意,必須保證厚度不小于公稱最大粒徑的3倍,對SMA要求甚至更高。然而,國內一些高速公路建設忽視了這個問題,例如有些公路由于造價的原因減薄了路面結構厚度,卻沒有相應調整瀝青混合料類型,導致兩者不相匹配。厚度與公稱最大粒徑不相匹配一般是厚度偏薄,其后果是級配離析嚴重,表面缺粒嚴重,導致壓實離析,路面滲水。相反的例子是,施工單位私自調整級配,名義是按設計混合料類型施工,實際調細級配甚至將公稱最大粒徑減小一個篩孔,使得上述不良現象大大減輕甚至基本消失。
由于國內長期以來注重路面平整度等原因,路面結構設計的主流一直是半剛性基層瀝青路面,對于柔性基層結構使用較少,在瀝青下面層和上基層之間采用碎石層作排水層的做法自然就難以實施。許多國家在水泥穩定碎石集料上面設置級配碎石層作為過渡層,以減少路面的開裂和有利于排水,成為倒裝結構,如南非、法國和德國等。我們經常說有些國家也使用半剛性基層,實際上是組合式基層瀝青路面。
過去較多地使用乳化瀝青類、稀釋瀝青類材料作為透層、粘層,但實際使用效果較差,不僅層間脫空,而且水容易滲透進入路面結構,或積存在上基層表面,造成瀝青路面唧漿等。稀釋瀝青類材料作為透層、粘層存在的問題是,我國工程建設往往工期十分緊張,特別是新建公路,有時存在作為稀釋劑的煤油還沒有揮發就攤鋪上一層混合料,影響了路面質量。近年來較多地使用熱瀝青類材料作為透層、封層,層間結合加強的同時,路面結構防水能力也得到加強。
近年來越來越注重施工縫的設置,這也是結構方面的很好的考慮,例如,相鄰兩幅及上下層的橫向接縫均應錯位1m以上,上面層應采用垂直的平接縫。上、下層的縱縫應錯開150mm(熱接縫)或300～400mm(冷接縫)以上。這些措施有利于防止集料離析上下重疊或左右緊鄰,防止形成聯通的透水面積。
(二)路面排水設計
路面排水設計與瀝青路面水損壞密切相關,適當的路面排水設計與路面結構設計組合可以極大地減緩路面水損壞。路面排水設計應遵循幾個原則,使得路面降水盡快通過路表逕流排走,進入路面結構內部的水以盡量快的速度通過路面結構內部排水系統排走。
1.中央分隔帶排水。在我國,中央分隔帶植樹防眩而不加封閉帶來的水損壞現象一直以來沒有得到改善,但近年來,一些公路特別是改擴建的公路開始將植樹以外的面積采用漿砌片石等措施進行封閉。遭受抱怨的還有反濾土工布被立柱打穿,造成中央分隔帶滲水,但可從設計上檢查立柱尺寸是否足以穿透土工布。
2.硬路肩排水。擋水式的路緣石使路面表面排水滯留在路面上成為水坑,也妨礙了具有一定透水能力的表面層的內部積水從硬路肩排出。近年來較多采用了平放的路緣石,不至于使水滯留在路面上。
3.路面結構內部排水。挖方路段的排水往往是薄弱環節,尤其要注意邊溝的深度,不僅能排路表水,還應能排結構層的水,使路面內部的水能排入邊溝。路基中有地下水或裂隙水冒出時,將使路基含水量過大,承載能力嚴重降低,所以挖方路段的縱向排水盲溝也是很重要的。在瀝青層下設置排水層,可以是級配碎石層,也可以是嵌擠良好的瀝青或水泥穩定碎石(或貫入式結構層),空隙率應達到15%以上。但施工期間必須保證路面不被污染,以防止將空隙堵住。
(三)施工質量和工藝
施工質量和工藝的可靠、合理是一切設計得到體現的保證,是工程建設的生命。沒有施工質量和合理的工藝作保障,任何完美的設計都只是一紙空文。
以上路面材料、結構組合和路面排水系統等幾個影響因素都對瀝青路面水損壞存在影響,相互之間一方面普遍存在聯系,另一方面又存在相對獨立性。它們是通過瀝青與集料在靜、動水壓力作用下的持續粘附能力這一內部影響因素而相互聯系的,故屬于內部聯系、本質聯系。
四、瀝青路面水損壞的室內試驗研究方法簡介
一般而言,瀝青路面水損壞研究以瀝青路面在車輛荷載和路面結構內部水的雙重作用下的損壞為研究對象。沒有車輛荷載的作用,動水壓力無從產生;沒有路面結構內部水的存在,即使有車輛荷載,也不會產生動水壓力,故車輛荷載和動水壓力對瀝青路面的水損壞研究缺一不可。
目前,有關水對瀝青混合料性能影響的研究大部分集中在分析瀝青混合料的水敏感性和抗水損壞材料的開發上,而有關水的作用對瀝青混合料長期性能的影響,以及路面在此條件下的疲勞壽命衰減等方面的研究工作進行得較少。
常規的描述水對瀝青混合料性能影響的試驗方法大致可分為兩類:
一類是將未經壓實的松散瀝青混合料浸于水中一段時間后,主觀評價或利用試驗儀器檢查集料裹覆瀝青膜的剝蝕程度,并據此作為判定瀝青混合料水穩定性的依據。這類方法以水煮法、浸水法和光電分光度法為代表,美國SHRP研究內容中還發展了一種攪動水凈吸附法。目前有研究改變這類試驗的試驗參數如試驗溫度、試驗時間等進行試驗,取得了初步效果。
另一類評價方法是將瀝青混合料試件或芯樣置于一定的水浸蝕環境條件下,以某些物理力學指標的衰減程度來表征混合料的水穩定性。這類方法有馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗、洛特曼試驗、改進的洛特曼試驗以及浸水輪輒試驗等。
也有過一些研究從一定角度模擬了水對瀝青混合料的動態作用,如Jimenez在亞利桑那大學提出重復孔隙水壓力的作用。為了能夠模擬孔隙水壓力,將試件浸入水中,同時施加一個能夠產生35～217kPa的孔隙水壓力的循環應力作用。Jimenez認為這個水壓力范圍與飽和狀態瀝青路面在車輛荷載作用下產生的孔隙水壓力范圍是相吻合的。
工欲善其事,必先利其器。恰當的試驗方法是通向研究成功的第一步,也是關鍵的一步。在目前瀝青路面水損壞普遍嚴重存在的情況下,研究有效評價瀝青混合料或瀝青路面水穩定性的室內試驗方法,是十分有必要的,也是十分緊迫的。
五、瀝青路面水損壞的現場試驗研究方法
為了使瀝青混合料水穩定性研究符合實際、接近實際,光憑室內試驗分析是不夠的,有必要在實體工程中開展現場試驗研究。然而到目前為止,國內外還沒有完整地提出過進行瀝青路面水損壞現場試驗研究的思想,已有的研究還只限于在路況調查階段對瀝青路面水損壞進行分類、歸納、統計和分析查明原因。瀝青路面水損壞現場試驗研究方法的提出,無疑將成為本課題研究的一個創新點。
1.比較研究不同結構組合瀝青路面的水穩定性,如半剛性基層與瀝青穩定基層瀝青路面,又如表面層設計為AK-13A、SAC-13的和SMA-13A的進行比較,中、下面層設計為AC類結構的和FAC類的結構進行比較,層間結合采用乳化瀝青的和采用熱瀝青的進行比較,下封層采用應力吸收層的與采用熱瀝青上撒布瓜米石的進行比較。比較的具體方法可以采用現場病害調查(反映表面水損壞情況),也可以采用路表彎沉檢測分析(反映內部水損壞情況),既能調查得到需要的數據,又不對路面造成破壞。
2.利用TBR儀等無損檢測手段檢測路面結構內部實際含水情況,比較不同路面結構表面和內部排水設計的瀝青路面的水穩定性,例如對是否設置排水墊層的路面進行對比,對是否封閉中央分隔帶除植樹以外部分的路面進行對比,對是否設置硬路肩路緣石的路面水穩定性進行對比。
3.利用動水壓力測試系統,對車輪荷載作用下動水壓力進行測試,為路面結構受力分析提供更多參數。
4.利用公路改擴建的機會,進行開挖試驗,檢驗不同路面結構組合、不同路面排水設計情況時的瀝青路面水穩定性。
六、結語
瀝青路面水損壞涉及設計、施工和養護等眾多環節,而路面結構設計的影響尤其重要。針對瀝青路面水損壞的現狀,顯然應該從設計的角度下更多的功夫,例如現行設計規范主要從力學的角度考慮瀝青路面結構承載能力,對水損壞的考慮就有很大的欠缺,沒有針對路面使用性能進行設計。要想在短時間內解決路面設計方法體系顯然是有不小困難的,然而,從材料的角度對瀝青路面水損壞的室內、外試驗研究也還很不夠,特別是沒有從理論上很好地解決瀝青混合料水穩定性的原理,這也是瀝青混合料水穩定性設計和檢驗的難題所在。
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