周澤彬

摘 要：文章詳盡地介紹了長壽命瀝青路面的概念、體系特征，研究了結(jié)構(gòu)選擇之時每層架構(gòu)的作用以及其構(gòu)成，并介紹了這種道路體系的設(shè)計觀念，借助分析與討論可推斷出長壽命瀝青路面在將來會有更為廣闊的應(yīng)用以及發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：長壽命路面 瀝青混合料 面層

在高等級道路中，半剛性基層與瀝青面層的結(jié)合是先進(jìn)最為常見的道路結(jié)構(gòu)模式。這種傳統(tǒng)的道路體系組合因為其自身有著強(qiáng)度高、造價低等優(yōu)勢受到了廣泛的使用，但伴隨著道路基礎(chǔ)設(shè)施投入到具體使用時，半剛性基層的缺陷也逐漸顯現(xiàn)了出來，譬如，容易出現(xiàn)溫縮干縮縫隙、同瀝青路面的粘結(jié)性較弱等，使道路結(jié)構(gòu)在投入使用環(huán)節(jié)中呈現(xiàn)出了很多早期的危害。現(xiàn)如今中國半剛性瀝青路面的使用壽命通常都無法達(dá)到設(shè)計的要求與標(biāo)準(zhǔn)，而修復(fù)的成本又非常高，并且會對交通、當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)、該區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成巨大的影響。我國這幾年來高速公路施工的經(jīng)驗說明，之前依照“強(qiáng)基、薄面、穩(wěn)土基”的方案規(guī)劃的半剛性瀝青路面體系已無法滿足當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢了，要求引入國際上先進(jìn)的道路設(shè)計理念，及時研究開發(fā)出全新的道路施工體系以及施工技術(shù)。

1.長壽命瀝青路面

長壽命瀝青道路主要就是指那些設(shè)計使用時限>40年，并且投入到養(yǎng)護(hù)當(dāng)中的資金成本非常低的一種道路路面結(jié)構(gòu)。

長壽命瀝青路面或者說是長效性瀝青道路在上個世紀(jì)60年代的美國北部就已開始建設(shè)加厚型以及全厚型的瀝青道路體系。美國永久性路面（PerpetualPavement）的理念最開始是由路面聯(lián)盟APA所定義出來的，并組織美國國家瀝青路面協(xié)會NAPA、美國瀝青協(xié)會AI與36個州的瀝青協(xié)會一同對長壽命道路施工計劃展開了研究與討論，美國所進(jìn)行討論的內(nèi)容其實就是歐洲長壽命瀝青道路規(guī)劃概念的一種延伸，所以在美國有很多的區(qū)域也將這種結(jié)構(gòu)的路面稱之為長壽命瀝青路面。直到上個世紀(jì)90年代，長壽命路面逐漸變成了全球范圍當(dāng)中討論個熱門課題，在美洲、歐洲、澳大利亞甚至是非洲部分地區(qū)都就這一課題展開了深入的研究與討論。

長壽命道路的結(jié)構(gòu)特點在于瀝青層的厚度要遠(yuǎn)>傳統(tǒng)路面的瀝青層厚度，從根本上解決了傳統(tǒng)路面所存在的磨損破壞的問題。長壽命路面并不是說道路不會被破壞或者是使用不會出現(xiàn)損壞，而說得是道路本身的損傷只會出現(xiàn)道路的表層，在其整個壽命時限中，不必進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的大修，因為損壞只會出現(xiàn)在道路的表層，因此只用開展預(yù)防性的維護(hù)就可以保證道路的正常使用，并且在路面破損到一定程度時，將路面磨耗層銑刨，并替換成為厚度相同的新混合材料就可以將路面繼續(xù)投入使用，維修的過程非常的簡單且以操作。

2.路面結(jié)構(gòu)選取

長壽命瀝青道路的技術(shù)重點在于依照性能科學(xué)的配置道路結(jié)構(gòu)層。一般情況下，長壽命瀝青道路的主體結(jié)構(gòu)大致可以分成以下3層：面層、中間層以及HMA基層，詳情參見圖1。依照道路結(jié)構(gòu)的性能，規(guī)定路面結(jié)構(gòu)的面層具備抗車轍、防滲水以及抗磨損的性質(zhì)，中間層有著較強(qiáng)的抗車轍功能，基層主要是具備有抗磨損以及超強(qiáng)的耐久性。

2.1面層

面層因為直接遭受路面活載的影響，要求具備有充足的表層構(gòu)造厚度以及平整度，水穩(wěn)性強(qiáng)，可以為車輛的形式帶來一個平穩(wěn)的形式環(huán)境。不僅如此，上部瀝青混合料所受到的車輛剪切作用是做多的，非常容易就會因為高溫出現(xiàn)形變的情況，所以上層結(jié)構(gòu)一般借助高強(qiáng)度的瀝青混凝土進(jìn)行施工，厚度通?？刂圃?cm左右，譬如美國的馬里蘭州與威斯康星州在道路建設(shè)之時選用SMA瀝青來當(dāng)做是路面的建材。得到了較為成功的施工經(jīng)驗。此外，為了強(qiáng)化道路的排水與抗?jié)窕阅埽煽紤]在上層再鋪設(shè)一層厚度較薄的OGFC材料，其厚度通?？刂圃?.5cm左右，以便于定期對表面的功能開展對應(yīng)的修復(fù)工作。

2.2中間層

長壽命瀝青路面的承受的應(yīng)力：車輪載荷影響下100～150mm范圍是受壓加大的區(qū)間，更是磨損出現(xiàn)的主要區(qū)間，所以中間層或者是連接層設(shè)置最主要的目的就是為了承受車輛所帶來的載荷效益，降低基層與路基頂層縱向的壓應(yīng)變，因此中間層的材質(zhì)要求具備耐高溫以及耐久性強(qiáng)的特征，厚度通?？刂圃?0～18cm?；旌喜牧系哪透邷胤€(wěn)定性，一般就是借助粗集料間骨料的互相接觸與高溫穩(wěn)定性良好的膠結(jié)料來獲取，所以中間層一般會借助高模量抗車轍的瀝青進(jìn)行對應(yīng)的施工。中面層借助模量較大的混合材料還能降低下面層的彎拉應(yīng)力，并強(qiáng)化道路分散載荷的性能。為了強(qiáng)化混合料的質(zhì)量，能借助Superpave的設(shè)計方案，瀝青膠結(jié)料種類同樣能借助改性瀝青來進(jìn)行施工。

2.3基層

所有結(jié)構(gòu)層當(dāng)中最大彎拉應(yīng)變出現(xiàn)在瀝青混合料的基底，該區(qū)間很容易就會出現(xiàn)疲勞破損的情況，所以長壽命瀝青大陸基層的主體性能就是抵御活荷載作用下道路結(jié)構(gòu)出現(xiàn)彎曲破損的問題，一般基層種類可以選取柔性的基層，或者是在上基層就借助柔性基層體系，下基層選用半剛性基層進(jìn)行組合，因為柔性基層材質(zhì)本身有著柔性強(qiáng)、耐磨損、水穩(wěn)性強(qiáng)的優(yōu)勢，所以有著較強(qiáng)的減少疲勞破損的功效。

2.4路基

在長壽命瀝青路面中，其施工質(zhì)量及竣工之后性能的決定性因素就是路基。路基在施工中扮演著工作平臺的角色，便利了自卸車與攤鋪機(jī)的運行，在碾壓階段中路基抵抗上部輪載導(dǎo)致的變形，能有效壓實上部瀝青混凝土面層；在高速公路投入運營之后，路基的穩(wěn)定性尤為重要，這是因為路基不僅是上部交通荷載發(fā)揮承載力作用的平臺，還因為凍融與含水量的變化會使路基承載性能產(chǎn)生極大的變化。所以在憑借力學(xué)設(shè)計方式時，一定要重視地基在各種條件下的勁度模量改變情況，并且依照最不理想的狀況開展設(shè)計工作。

3.長壽命瀝青路面設(shè)計理念

根據(jù)瀝青結(jié)構(gòu)層“疲勞極限（Fatigue Limit）”來制定科學(xué)、有效的長壽命路面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。而“Fatigue Limit”就是瀝青混合料具備彎拉應(yīng)變臨界點，要是路面結(jié)構(gòu)彎拉應(yīng)變相較于彎拉應(yīng)變臨界點更小，HMA底層就不會出現(xiàn)疲勞損傷的問題?；凇癋atigue Limit”的實際內(nèi)涵，要是路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度達(dá)到一定值，相較于“Fatigue Limit”來說，瀝青層底部應(yīng)力或是應(yīng)變就會更低，路面就不會出現(xiàn)源于瀝青層底部的疲勞開裂問題。而因基層及路基變形導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)性車轍同樣如此，要是基層及路基頂面壓應(yīng)變相較于臨界值要低一些，結(jié)構(gòu)性車轍的問題就不會產(chǎn)生。鑒于此，路面結(jié)構(gòu)其實就具備臨界強(qiáng)度，要是臨界強(qiáng)度能使瀝青層底拉應(yīng)變或是拉應(yīng)力、基層與路面頂面壓應(yīng)變低于“Fatigue Limit”，行車就并不會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性破壞現(xiàn)象的出現(xiàn)。強(qiáng)度達(dá)到臨界強(qiáng)度的話，就不要根據(jù)交通量來調(diào)整路面厚度。國外相關(guān)專家及學(xué)者已經(jīng)針對疲勞極限值進(jìn)行了分析，通常建議是100°。借助瀝青混凝土層底彎拉應(yīng)變及基頂壓應(yīng)變指標(biāo)對Fatigue Limit進(jìn)行有效控制，憑借抗剪指標(biāo)使表面損壞的情況得到有效控制。長壽命瀝青路面的設(shè)計，有機(jī)結(jié)合了瀝青路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計及瀝青混合料的構(gòu)成，使脫鉤的難題得到妥善的處理及解決，這也就是瀝青路面架構(gòu)選擇及設(shè)計的方向所在。

4.結(jié)束語

綜上所述，瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要發(fā)展方向就是長效性路面結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在交通量較大、重載的高等級道路上應(yīng)用比例相對較大。深入分析國外長效性瀝青路面的真實狀況后能得出結(jié)論，長效性瀝青路面在西方發(fā)達(dá)國家中已經(jīng)相對成熟，并且已得到廣泛普及，經(jīng)過路用研究與試驗研究能得出結(jié)論，相較于傳統(tǒng)路面結(jié)構(gòu)而言，長效性瀝青路面結(jié)構(gòu)的路用性更好。

參考文獻(xiàn)：

[1]李志遠(yuǎn).西銅高速全壽命周期瀝青路面設(shè)計方法研究[D].西安：長安大學(xué)，2011.

[2]徐鷗明.長壽命瀝青路面設(shè)計指標(biāo)與設(shè)計方法研究[D].西安：長安大學(xué)，2008.

[3]李峰，孫立軍，胡曉.長壽命瀝青路面設(shè)計方法與實踐綜述[J].公路，2005（07）：122-127.