李曉虹

河南省周口市農(nóng)村公路管理處，河南周口466000

摘要 本文通過(guò)對(duì)周口市縣鄉(xiāng)道路面結(jié)構(gòu)的研究，提出了半剛性基層和瀝青面層在使用中的推廣前景。

關(guān)鍵詞 農(nóng)村公路；路面結(jié)構(gòu)；材料研究

中圖分類號(hào)U416.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2012）61-0064-02

1 本課題的主要研究?jī)?nèi)容和成果

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，縣鄉(xiāng)公路交通流量大幅度增長(zhǎng)，汽車載重量也明顯增加，對(duì)半剛性基層瀝青路面提出了更高的要求：不但要求面層材料具有良好的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性，而且還要求面層材料具有良好的抗滑性和耐久性；不但要求半剛性基層材料具有較高的力學(xué)強(qiáng)度和抗疲勞能力，而且還要求半剛性基層材料具有較強(qiáng)的抵抗溫縮和干縮的能力及較強(qiáng)的抗沖刷能力。

同時(shí)，完善瀝青路面設(shè)計(jì)方法以適應(yīng)高等級(jí)公路迅速發(fā)展的需要，也是當(dāng)前農(nóng)村公路建設(shè)中急需解決的問(wèn)題。因此，開(kāi)展本課題研究是十分及時(shí)和必要的，具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

1.1 半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)研究

1）通過(guò)參數(shù)敏感性分析可知：路表彎沉對(duì)土基模量E0最敏感；基層、底基層均采用半剛性基層材料有利于改善路面結(jié)構(gòu)的受力特性，底基層采用質(zhì)量較好的半剛性材料，有利于提高路面的抗疲勞性能和路面的使用性能；當(dāng)瀝青層為三層結(jié)構(gòu)時(shí)，表面層以滿足抗滑、防噪音、抗低溫縮裂、排水和抗剪切滑移為主；中面層以抗車轍、抗低溫縮裂和抗?jié)B為主；底面層則以抗疲勞和抗?jié)B為主；

2）典型基層研究結(jié)果表明，采用骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)的半剛性材料可以有效地提高基層的抗裂性能，采用粉煤灰替代水泥穩(wěn)定碎石中的部分水泥不僅可以降低材料費(fèi)用而且能改善混合料的路用性能；

3）除了考慮當(dāng)?shù)夭牧瞎?yīng)情況外，更應(yīng)該按層位功能選擇路面材料，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)層厚度時(shí)除了滿足路用性能要求之外，還要考慮經(jīng)濟(jì)性和施工的可行性。通過(guò)系統(tǒng)分析，確定了瀝青路面合理結(jié)構(gòu)形式。

1.2 骨架密實(shí)型水泥碎石混合料研究

1）提出了骨架密實(shí)型水泥穩(wěn)定碎石混合料的配合比設(shè)計(jì)方法。該法分為3個(gè)層次：第一層次強(qiáng)調(diào)的是主骨料的骨架作用；第二層次是通過(guò)試驗(yàn)確定水泥的最佳比例；第三層次確定水泥砂漿的比例；最后應(yīng)用體積法確定水泥砂漿與粗集料的配比，使水泥碎石混合料形成骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)；

2）通過(guò)水泥砂漿的正交試驗(yàn)以及數(shù)據(jù)分析可知，因素B（結(jié)合料與細(xì)集料的配比）對(duì)指標(biāo)（抗壓強(qiáng)度）作用高度顯著,因此在試驗(yàn)及施工過(guò)程中應(yīng)將其作為配合比設(shè)計(jì)的控制因素；因素A(細(xì)集料k值)作用不顯著，在試驗(yàn)及施工過(guò)程中可不作為配合比設(shè)計(jì)的控制因素；

3）試驗(yàn)結(jié)果表明，骨架密實(shí)型水泥碎石混合料具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，如抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度等。在滿足基本力學(xué)強(qiáng)度要求的同時(shí)，具有良好的水穩(wěn)定性和較高的抗疲勞性能，尤其具有良好的抗裂性能及抗沖刷性能；

4）應(yīng)用了一種簡(jiǎn)單的抗沖刷試驗(yàn)方法，并提出了預(yù)沖刷的概念，從而使水泥碎石混合料抗沖刷試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法更加合理。

1.3 高性能瀝青混合料研究

1）從三種不同級(jí)配瀝青混合料（SP、SAC和AC）的路用性能綜合指標(biāo)來(lái)看，多碎石瀝青混合料SAC和SP瀝青混合料使用品質(zhì)較好，而密級(jí)配瀝青混合料AC相對(duì)較差；

2）瀝青混合料中摻加纖維，可顯著地改善瀝青混合料的路用性能，特別是對(duì)多碎石瀝青混合料SAC的改善效果更好；而且，德蘭尼特聚脂纖維對(duì)瀝青混合料的路用性能改善效果優(yōu)于木質(zhì)素纖維，但工程造價(jià)增幅偏大，一般只適合在特殊路段上使用；

3）根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能綜合分析，多碎石瀝青混合料SAC、SP瀝青混合料、密級(jí)配瀝青混合料AC以及多碎石瀝青混合料SAC摻木質(zhì)素纖維具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

1.4 多指標(biāo)瀝青路面設(shè)計(jì)方法研究

1）由于不同季節(jié)、不同溫度條件下，軸載對(duì)路面疲勞損壞影響是不同的，應(yīng)對(duì)軸載換算進(jìn)行季節(jié)和溫度的修正，首次提出了軸載換算季節(jié)修正系數(shù)和溫度修正系數(shù)的概念。并利用等效原理，導(dǎo)出了彎沉等效軸載換算季節(jié)修正系數(shù)b與季節(jié)影響系數(shù)K1之間的關(guān)系以及彎沉等效軸載換算溫度修正系數(shù)a1和彎沉溫度修正系數(shù)K3之間的關(guān)系。給出了季節(jié)修正系數(shù)b的建議值，建立了拉應(yīng)力等效軸載換算溫度修正系數(shù)a2與溫度之間的關(guān)系，提出了確定軸載換算溫度修正系數(shù)的簡(jiǎn)便實(shí)用的方法。從而完善了軸載換算理論，使軸載等效換算更加合理；

2）以車轍為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，由于破壞狀態(tài)和破壞標(biāo)準(zhǔn)不同于彎沉和拉應(yīng)力指標(biāo)，應(yīng)建立基于車轍等效的軸載換算方法。利用軸載換算等效原理和車轍試驗(yàn)結(jié)果，參照國(guó)外研究成果，提出了車轍等效軸載換算公式，軸載換算系數(shù)為軸載比的4.35次方（同彎沉等效軸載換算）。并且利用不同溫度條件下的瀝青混合料車轍試驗(yàn)結(jié)果，建立了車轍等效軸載換算溫度修正系數(shù)a3與溫度之間的關(guān)系；

3）車轍是瀝青路面主要損壞模式，因此，車轍應(yīng)作為瀝青路面設(shè)計(jì)的一個(gè)重要指標(biāo)。提出了半剛性基層瀝青路面車轍的控制指標(biāo)、瀝青面層車轍深度預(yù)估方法以及容許車轍深度。以此為基礎(chǔ)，建立了以車轍為設(shè)計(jì)指標(biāo)的瀝青路面設(shè)計(jì)方法。進(jìn)而提出了以設(shè)計(jì)彎沉值、拉應(yīng)力和車轍為設(shè)計(jì)指標(biāo)的瀝青路面設(shè)計(jì)方法，從而使瀝青路面設(shè)計(jì)更趨完善。

2 本課題研究的推廣應(yīng)用前景與措施

半剛性基層瀝青路面以其良好的路用性能，在我國(guó)得以廣泛的使用。但是由于交通流量的大幅度增長(zhǎng)和汽車超載的日趨嚴(yán)重，導(dǎo)致了路面結(jié)構(gòu)的過(guò)早破壞，半剛性基層瀝青路面甚至出現(xiàn)了“當(dāng)年修，當(dāng)年壞”的不良現(xiàn)象，給養(yǎng)護(hù)管理部門帶來(lái)了相當(dāng)大的壓力。不僅大大增加了路面的養(yǎng)護(hù)維修工作量和養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用，影響路面的使用質(zhì)量和技術(shù)品質(zhì)，而且也給公路部門造成了許多不必要的經(jīng)濟(jì)損失，極大地影響了投資效益。

如何從材料組成和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩方面，提高半剛性基層瀝青路面的使用性能，是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。為此，本課題從半剛性基層瀝青路面的結(jié)構(gòu)和材料兩方面著手，進(jìn)行了深入和系統(tǒng)的研究。

農(nóng)村公路建設(shè)任重而道遠(yuǎn)，課題的研究成果有著十分廣闊的應(yīng)用前景，而且由于本課題的研究工作具有很強(qiáng)的針對(duì)性和實(shí)用性，其研究成果必然會(huì)得到農(nóng)村公路建設(shè)部門的重視，因而必然會(huì)促進(jìn)和加快本課題研究成果的推廣和應(yīng)用。這對(duì)我國(guó)農(nóng)村公路建設(shè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，特別是對(duì)于指導(dǎo)半剛性基層瀝青路面的設(shè)計(jì)和施工具有重要的實(shí)用價(jià)值。

本課題以半剛性基層瀝青路面為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)河南省瀝青路面典型路段的使用狀況的調(diào)查，以室內(nèi)試驗(yàn)和理論分析為手段，對(duì)路面結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行敏感性分析；對(duì)典型基層進(jìn)行研究，并分析了各類基層的適用性，提出了半剛性基層瀝青路面的合理結(jié)構(gòu)，確定了路面結(jié)構(gòu)層的合理厚度；重點(diǎn)研究了骨架密實(shí)型水泥碎石混合料和高性能瀝青混合料的組成設(shè)計(jì)及路用性能；提出了以彎沉、拉應(yīng)力和車轍為指標(biāo)的瀝青路面設(shè)計(jì)方法。

并在此基礎(chǔ)上修筑了試驗(yàn)路，跟蹤觀測(cè)表明，使用效果良好，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。試驗(yàn)路的鋪筑不僅為課題研究積累了第一手資料，同時(shí)，也為課題研究成果的推廣應(yīng)用積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

周口市農(nóng)村公路管理處將會(huì)同市交通局、河南省交通廳，在總結(jié)課題研究工作的經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)路段使用狀況的基礎(chǔ)上，根據(jù)課題研究成果鑒定會(huì)專家組的意見(jiàn)，繼續(xù)加強(qiáng)試驗(yàn)路的跟蹤觀測(cè)，并組織推廣應(yīng)用課題研究成果，在工程實(shí)踐中進(jìn)一步驗(yàn)證和完善，使科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，以適應(yīng)高等級(jí)公路建設(shè)的需要，提高半剛性基層瀝青路面的設(shè)計(jì)水平、改進(jìn)施工方法，改善半剛性基層瀝青路面的使用性能，延長(zhǎng)使用壽命，節(jié)省養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，最大限度地發(fā)揮投資效益，促進(jìn)豫東地區(qū)乃至河南省的農(nóng)村公路建設(shè)的飛速發(fā)展。

為穩(wěn)妥起見(jiàn)，結(jié)合周口市農(nóng)村公路建設(shè)的實(shí)際，2012年擬在周口市沈丘縣和商水縣農(nóng)村三級(jí)公路上擴(kuò)大試驗(yàn)路規(guī)模，進(jìn)一步觀測(cè)其使用效果，取得應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)后，2013年在周口市全面推廣應(yīng)用，同時(shí)力爭(zhēng)在全省范圍內(nèi)逐步推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]瀝青材料應(yīng)用手冊(cè).中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

[2]瀝青路面病害及處理方法研究.全國(guó)第四屆瀝青材料學(xué)術(shù)會(huì)論文集.