殷 威，馮 培

（1.中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司，湖北 武漢 430014；2.中機中聯(lián)工程有限公司，重慶市 400039）

0 引言

目前我國公路與城市道路瀝青路面基層普遍采用半剛性基層，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計以路表彎沉值、半剛性基層層底拉應(yīng)力和瀝青層剪應(yīng)力作為瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計指標。將瀝青路面使用性能（抗車轍、抗低溫開裂、抗疲勞等）與瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計相結(jié)合，分析瀝青路面各結(jié)構(gòu)層層位功能，總結(jié)路面結(jié)構(gòu)材料及厚度與瀝青路面使用性能的變化規(guī)律[1-2]、瀝青路面反射裂縫與瀝青路面的變化規(guī)律，提出路面結(jié)構(gòu)的合理組合方案及改善路面使用性能的措施，并對不同路面結(jié)構(gòu)組合方案進行經(jīng)濟分析，歸納路面材料與瀝青路面價格的變化規(guī)律，為工程中瀝青路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計及其經(jīng)濟性提供一定的參考。

1 瀝青路面結(jié)構(gòu)層層位功能[1]

1.1 瀝青上面層

在不同低溫條件下，瀝青面層的溫縮應(yīng)力在瀝青面層頂面為最大，沿厚度方向逐漸減小，因此可以將瀝青上面層作為主抗低溫縮裂區(qū)。

1.2 瀝青中面層

瀝青面層車轍引起的高溫剪應(yīng)力沿路面厚度方向的規(guī)律是先增大后減小，峰值大約在路面厚度7 cm處，根據(jù)面層厚度變化規(guī)律，可以將瀝青中面層作為主抗車轍區(qū)。

1.3 瀝青下面層

瀝青面層常溫拉應(yīng)力峰值為路面深度9～22 cm區(qū)域，9 cm以下一般為瀝青路面的下面層，因此可以將瀝青下面層作為主抗疲勞區(qū)。

1.4 瀝青面層的層位分工特性

瀝青上面層：主抗低溫縮裂區(qū)、抗水損害區(qū)、抗老化區(qū)、抗表面平整區(qū)、抗車轍區(qū)。

瀝青中面層：主抗車轍區(qū)、抗表面裂縫區(qū)、抗反射裂縫區(qū)。

瀝青下面層：主抗疲勞區(qū)、抗車轍區(qū)、抗反射裂縫區(qū)。

2 瀝青面層變化對瀝青路面使用性能的影響[2]

2.1 抗疲勞特性

通過前文的介紹，瀝青路面的主抗疲勞區(qū)為瀝青下面層，當(dāng)瀝青下面層厚度增加或模量增大時，瀝青路面的最大拉應(yīng)力不斷減小，抗疲勞特性不斷提升。由此可見，適當(dāng)?shù)脑黾酉旅鎸拥暮穸?，改進下面層的瀝青混合料配合比，提高下面層的模量，可有效提升瀝青路面的抗疲勞性能。

2.2 抗車轍特性

通過前文的介紹，瀝青路面的主抗車轍區(qū)為瀝青中面層，當(dāng)瀝青中面層厚度增加或模量增大時，瀝青路面的抗車轍能力有效提升。由此可見，適當(dāng)?shù)脑黾又忻鎸拥暮穸?，改進中面層的瀝青混合料配合比，提高中面層的模量，可有效提升瀝青路面的抗車轍能力。

2.3 抗低溫縮裂特性

通過前文的介紹，瀝青路面的主抗車轍區(qū)為瀝青上面層，當(dāng)瀝青上面層厚度增加時，瀝青路面的最大溫縮應(yīng)力無明顯減少，當(dāng)瀝青上面層回彈模量增大時，瀝青路面的最大溫縮應(yīng)力明顯減少。由此可知，改善瀝青路面的抗低溫縮裂特性，只能從提高瀝青上面層的模量入手。

2.4 不同瀝青路面組合對瀝青路面性能的影響

以兩層式路面為例，設(shè)定面層厚度為10 cm，可采用組合一（5 cmAC13+5 cmAC16）、組合二（5 cmAC13+5 cmAC20）、組合三（4 cmAC13+6 cmAC20），通過研究得知，各層同等厚度下，采用AC20比AC16抗車轍能力更好；而總厚度相同，各層材料相同時，組合三比組合二抗車轍能力更優(yōu)。因此，適當(dāng)?shù)臑r青厚度差值，模量差值更符合瀝青路面結(jié)構(gòu)組合體系，獲得更好的使用性能。

3 瀝青路面的變化對瀝青路面反射裂縫的影響[3]

3.1 瀝青面層厚度變化

根據(jù)研究，瀝青路面厚度在10 cm以上時，瀝青路面的反射裂縫將顯著減少，當(dāng)瀝青路面厚度在12～15 cm區(qū)間時，瀝青路面的反射裂縫將急劇減少，當(dāng)瀝青路面厚度大于15 cm時，瀝青路面的反射裂縫減小幅度大幅減緩。因此，增加瀝青路面厚度可有效減少反射裂縫，但厚度超過某個界限，其經(jīng)濟性急劇降低，合理的路面厚度能兼顧使用效果和經(jīng)濟性。

3.2 提高基層模量

改善基層材料的配比，提高基層材料的模量可有效的降低反射裂縫。

3.3 增加中間層

在面層與基層之間增加瀝青碎石、級配碎石、橡膠瀝青或土工材料等中間層，可有效減少反射裂縫。

4 研究總結(jié)

4.1 瀝青面層材料的變化

以4 cmAC13+6 cmAC16+8 cmAC25+35 cm水穩(wěn)+20 cm級配碎石為例,在基層材料厚度、上面層、中面層材料厚度不變情況下，將下面層調(diào)整為AC20，由于材料模量增加，其厚度相應(yīng)減小，通過計算表明，在其他層材料厚度不變的情況下，將較大粒徑的瀝青混合料調(diào)整為較小的瀝青混合料，其造價將減少。

4.2 面層總厚度的變化

以4 cmAC13+6 cmAC16+8 cmAC25+35 cm水穩(wěn)+20 cm級配碎石為例,在各層材料不變的情況下，將面層厚度由18 cm調(diào)整為16 cm，基層厚度將相應(yīng)增加，通過計算表明，在各層材料不變的情況下，減小瀝青面層總厚度，增加基層厚度，形成“強基薄面”，其造價將有效減少。

4.3 底基層材料變化

以4 cmAC13+6 cmAC16+8 cmAC25+35 cm水穩(wěn)+20 cm級配碎石為例,在面層材料厚度、基層材料厚度的情況下，將粒料基層替換為穩(wěn)定土基層，可有效降低造價。

4.4 底基層厚度變化

對于石料缺乏區(qū)，以4 cmAC13+6 cmAC16+8 cmAC25+35 cm水穩(wěn)+20 cm級配碎石為例,在面層材料厚度、基層材料、底基層材料不變的情況下，瀝青路面造價隨著水穩(wěn)基層的增厚，粒料底基層的減薄而降低。

5 研究總結(jié)

5.1 面層的合理組合

（1）上面層的合理厚度宜為3～5 cm。

（2）面層的總厚度宜為10～18 cm。

（3）中面層厚度與下面層的厚度比為0.75～0.8。

5.2 提高瀝青面層使用性能的措施

（1）增加中面層、下面層的厚度。

（2）上面層、中面層改性，中面層添加抗車轍劑。

（3）改善瀝青混合料配合比，提高瀝青混合料的模量。

5.3 防治反射裂縫的措施

（1）增加中面層、下面層的厚度。

（2）中面層改性。（3）改善基層材料配合比，提高基層材料的模量。（4）增加中間層（柔性基層、橡膠應(yīng)力吸收層、土工合成材料等）。

（5）基層切縫。

5.4 提高瀝青路面經(jīng)濟性的措施

（1）采用較小粒徑組合。

（2）減少瀝青面層總厚度。

（3）底基層采用穩(wěn)定土。

（4）石料缺乏區(qū)，采用水穩(wěn)底基層替代粒料底基層。

6 結(jié)語

本文主要介紹了瀝青面層的功能分區(qū)、瀝青面層的變化對瀝青使用性能的影響，瀝青路面反射裂縫與瀝青路面的相應(yīng)關(guān)系，瀝青路面材料及厚度變化對瀝青路面造價的影響，具體應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)夭牧瞎?yīng)條件、運輸距離、路基的工程地質(zhì)、施工季節(jié)、材料供應(yīng)價格、當(dāng)?shù)厥┕に降榷喾矫嬉蛩睾侠磉x擇路面結(jié)構(gòu)的建設(shè)形式，使瀝青路面在結(jié)構(gòu)安全、使用性能和工程造價上達到和諧統(tǒng)一。

[1]呂文江.瀝青路面結(jié)構(gòu)與材料設(shè)計一體化研究[D].陜西西安:長安大學(xué),2006.

[2]馬強.基于使用性能的瀝青路面面層結(jié)構(gòu)與材料優(yōu)化研究[D].陜西西安:長安大學(xué),2011.

[3]白琦峰.半剛性基層瀝青路面反射裂縫防治措施對比研究[D].江蘇南京:東南大學(xué),2005.

[4]CJJ 169-2012,城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計規(guī)范[S].