王一帥

（浙江浙交檢測(cè)技術(shù)有限公司，浙江杭州 310015）

1 瀝青路面層間黏結(jié)

在路面結(jié)構(gòu)的性能中，層間界面結(jié)合起著重要作用，尤其在瀝青路面中，但由于缺乏對(duì)實(shí)際路用情況的測(cè)試，在路面分析過(guò)程中尚未充分考慮此因素。目前，層間黏結(jié)已成為路面領(lǐng)域熱點(diǎn)研究課題之一。Le等提出了一種新方法，通過(guò)水平剪切反映模量表征路面層間相互作用，可以使用無(wú)損檢測(cè)結(jié)果的反算，評(píng)估全面測(cè)試中試驗(yàn)路面的瀝青層間界面黏結(jié)的現(xiàn)場(chǎng)狀況，可以更好地了解瀝青路面的結(jié)構(gòu)行為，有助于更好地評(píng)估其長(zhǎng)期性能。

2 瀝青路面水穩(wěn)定性

水穩(wěn)定性是瀝青路面破損產(chǎn)生的主要原因之一，在車輛荷載的作用下，雨水的滲入瀝青導(dǎo)致路面的耐久性下降，造成破損。現(xiàn)有的部分試驗(yàn)方法可用于評(píng)價(jià)瀝青與集料的水穩(wěn)定性，松散、壓實(shí)的瀝青混合料試件均適用。除了試驗(yàn)測(cè)試方法外，大量文獻(xiàn)中構(gòu)建了種種機(jī)理與模型，并提出基本概念計(jì)算瀝青膠結(jié)料在濕潤(rùn)條件下黏附或脫黏的熱力學(xué)趨勢(shì)，Soenen等總結(jié)了應(yīng)用的相關(guān)測(cè)試方法。

3 新型鋪裝方案

根據(jù)最終的預(yù)期用途對(duì)路面進(jìn)行功能性處理，在建筑技術(shù)和材料方面創(chuàng)造了不同的路面解決方案。在傳統(tǒng)的瀝青路面中，新的設(shè)計(jì)解決方案涵蓋了特殊瀝青混凝土（多孔或彩色瀝青混合物）、鋪路磚、鵝卵石路面或超薄磨耗層。鋪路磚是鵝卵石或?yàn)r青人行道、自行車道以及老舊人行道的替代品方案，尤其在老城區(qū)，由于鋪路磚生產(chǎn)和鋪設(shè)成本較低，通常是舊路翻新的主要選擇方案[1]。Tataranni建議使用廢玄武巖粉，通過(guò)堿活化過(guò)程生產(chǎn)再生鋪路磚，此類鋪路磚為路面結(jié)構(gòu)提供了充分的嵌鎖作用。

光催化反應(yīng)是用于水與空氣凈化的技術(shù)之一，通常采用固體半導(dǎo)體催化劑，如TiO2，這類催化劑被某些波長(zhǎng)的紫外線所激活，催化降解空氣中的CO、HC和NOx?？諝庵械腘Ox是高反應(yīng)性氣體的總稱，大多數(shù)以NO和NO2的形式排放至空中。汽車燃料在燃燒過(guò)程中同樣會(huì)生成NOx，這類物質(zhì)通過(guò)與碳?xì)浠衔锇l(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致臭氧層的減弱與城市酸雨。

光催化材料通常以直接共混、表面涂層以及噴涂的方式運(yùn)用于實(shí)際施工當(dāng)中，直接共混由于光催化材料被瀝青所包裹，無(wú)法與可見(jiàn)光直接接觸，導(dǎo)致光催化效率較低。研究人員針對(duì)這一特性，采用表面涂層或噴涂法進(jìn)行改良，將光催化材料與微表處或超薄磨耗層技術(shù)結(jié)合，在路面上噴涂一定厚度的光催化材料，但存在噴涂材料耐磨耗性不佳、易脫落的問(wèn)題，使得對(duì)光催化路面的耐久性能成為研究熱點(diǎn)之一。

多樣化的光催化新型材料的研發(fā)使可選擇性大幅度增加，如氧化鋅、二氧化鋯、硫化鎘以及石墨相氮化碳材料，受限于材料自身的性質(zhì)特點(diǎn)，需要通過(guò)不同的修飾方法才能達(dá)到較好的路面光催化效果，如摻雜金屬元素、表面化學(xué)修飾等。但這類材料在路面復(fù)雜的環(huán)境作用下容易受酸堿不平衡作用產(chǎn)生剝落，導(dǎo)致光催化性能較早產(chǎn)生下降。光催化類的新型鋪裝方案是未來(lái)研究的熱點(diǎn)方向，對(duì)城市熱島效應(yīng)與環(huán)境保護(hù)具有重要作用。

4 再生瀝青路面（RAP）

再生瀝青路面（RAP）是一種具有顯著經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的可持續(xù)發(fā)展路面施工技術(shù)。研究高RAP含量對(duì)熱拌瀝青混合料性能的影響一直是研究項(xiàng)目的重點(diǎn)，但研究RAP分?jǐn)?shù)和粒徑對(duì)單獨(dú)使用粗粒或細(xì)粒RAP生產(chǎn)的高RAP混合料整體性能影響的相關(guān)文獻(xiàn)較少。Saliani等認(rèn)為，RAP顆粒尺寸對(duì)瀝青混合料中總瀝青含量影響顯著，且通過(guò)傳統(tǒng)瀝青混合料錄用性能測(cè)試和級(jí)配曲線設(shè)計(jì)，無(wú)法表征高RAP含量混合料中RAP顆粒的實(shí)際作用。

Holleran等將多孔瀝青（PA）的RAP循環(huán)加入新的PA混合料中，使用定量納米機(jī)械原子力顯微鏡（QNMAFM）和性能分級(jí)（PG）測(cè)試，評(píng)估了兩種PARAP瀝青的再生性能，建立了生物再生劑對(duì)RAP微觀結(jié)構(gòu)影響的模型，發(fā)現(xiàn)在納米級(jí)和宏觀尺度上測(cè)量的性質(zhì)之間，具有較強(qiáng)相關(guān)性，表明RAP瀝青的宏觀性質(zhì)是由瀝青微結(jié)構(gòu)中的極性分子和非極性分子間相互作用導(dǎo)致的，表明可以通過(guò)AFM中觀察到的微觀結(jié)構(gòu)表征瀝青膠結(jié)料宏觀性質(zhì)。

5 動(dòng)態(tài)模量預(yù)測(cè)模型

熱拌瀝青混合料（HMA）的動(dòng)態(tài)模量是基于黏彈性原理確定材料的基本應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，以HMA性質(zhì)、加載速率和溫度的函數(shù)表示。由于存在大量的影響因素及各影響因素之間的非線性相關(guān)，開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)模量預(yù)測(cè)模型是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。在Ghasemi等的研究中，從一系列實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中獲得的結(jié)果，包括混合料動(dòng)態(tài)模量、骨料級(jí)配、動(dòng)態(tài)剪切流變儀和混合料體積，用于創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，并開(kāi)發(fā)了一個(gè)用以估算動(dòng)態(tài)模量的模型。

Eleyedath等提出了一種全新的主成分分析（PCA）–基因表達(dá)編程（GEP）方法預(yù)測(cè)瀝青混凝土性能，將NCHRP 9-19研究期間開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)用于研究此方法。所有參數(shù)（即變量）的信息都用作輸入端，PCA有助于消除輸入的冗余，同時(shí)提高精密度。主成分（PC）用于開(kāi)發(fā)第一組預(yù)測(cè)模型，第二組預(yù)測(cè)模型基于個(gè)人PC的影響參數(shù)開(kāi)發(fā)。通過(guò)兩組的比較結(jié)果表明，使用變量作為直接輸入獲得的預(yù)測(cè)模型準(zhǔn)確性較高。該模型與使用擬合指標(biāo)優(yōu)化的基于回歸方程式的模型相比，新模型提供了更有效且準(zhǔn)確的替代方案，且具有足夠的靈活性，可將其與任何經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的新數(shù)據(jù)庫(kù)一起使用。

6 排水路面的修建及路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

6.1 排水路面的修建

在城市路面中，對(duì)城市環(huán)境影響較大的就是路面表面透水性差，路面積水通通排向邊側(cè)排水溝造成城市內(nèi)澇。考慮大孔隙排水路面在解決城市徑流和城市熱島等問(wèn)題的潛力，現(xiàn)階段，城市自行車道、人行道、停車場(chǎng)以及非主干道上修建了較多排水路面。

有研究建議使用摻加高黏劑的明色瀝青和淺石灰?guī)r骨料生產(chǎn)排水性路面瀝青混合料，采用合成骨料也是一種創(chuàng)新性生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)結(jié)合的方法。

相關(guān)研究使用9.5 mm的NMAS制備OGFC瀝青混合料，采用40號(hào)和50號(hào)瀝青，瀝青含量為4%～6%，增量0.5%。選擇最佳的瀝青含量（OAC）的標(biāo)準(zhǔn)包括空隙率、排水量、滲透性和耐磨性（老化和未老化），根據(jù)AASHTO T283-14測(cè)量的間接拉伸強(qiáng)度和水穩(wěn)定性，研究了瀝青混合料的路用性能。

結(jié)果表明，瀝青含量的增加導(dǎo)致空隙率、磨耗損失和滲透率值的降低，隨著排水量的增加，兩種情況下的間接拉伸強(qiáng)度測(cè)試（ITS）均得到了提高，說(shuō)明抗潮濕敏感性較好。OGFC瀝青混合物中瀝青黏合劑添加比例的增大會(huì)導(dǎo)致覆蓋骨料周圍的瀝青黏合劑的厚度增加。

向?yàn)r青混合料中添加4%苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）與加入9.5 mmNMAS效果一致，可以改善混合性能并顯示出更高的TSR（18.5%、16.4%和13.7%）。基于以上評(píng)估，SBS的使用使瀝青混合料具有更好的體積和性能特性，改善了骨料與瀝青之間的附著力，減少了HMA的剝離、水平變形，并提高了拉伸剛度模量值[2]。

6.2 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

路面設(shè)計(jì)是一個(gè)針對(duì)路面的長(zhǎng)期結(jié)構(gòu)評(píng)估過(guò)程，難以設(shè)計(jì)出一種有效的方法來(lái)確定路面的實(shí)際原位力學(xué)性能，但通過(guò)無(wú)損檢測(cè)可以確定瀝青路面層底應(yīng)變。

布拉格光柵（FBG）傳感器是一種可在惡劣環(huán)境下替代傳統(tǒng)應(yīng)變測(cè)試儀器進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的儀器。Kara De Maeijer等概述了全世界范圍內(nèi)光纖傳感器（FOS）在瀝青路面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用的最新發(fā)展，以確定這些系統(tǒng)是否能為長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)提供穩(wěn)定的測(cè)試結(jié)果。

路面設(shè)計(jì)中，流變性能通常被用以確定熱拌瀝青混合料（HMA）在柔性路面中抵抗永久變形的能力。Islam等研究了用于柔性路面的十一類HMA的混合系數(shù)對(duì)流變性能的敏感性。流變性隨有效瀝青含量、空隙率、礦物骨料間隙率、瀝青填充空隙率和瀝青含量的增加而增加。

7 路面車轍檢測(cè)方法與改良手段

車轍是瀝青路面常見(jiàn)病害之一，通常發(fā)生在十字路口、公共汽車站、鐵路交叉口、超載檢測(cè)站、爬坡車道和其他重載路段，這些路段普遍存在車輛減速、車輛行駛緩慢或大型靜態(tài)荷載等情況。通常采用確定柔性路面車轍來(lái)源的方法是現(xiàn)場(chǎng)取芯，屬于破壞性方法。

有學(xué)者使用了橫向剖面分析法（TPAM），是一種用以測(cè)定路面車轍的非破壞性方法，與傳統(tǒng)方法相比，TPAM更簡(jiǎn)單、更快、成本更低。

無(wú)損檢測(cè)（NDT）是優(yōu)化路面管理系統(tǒng)的重要組成部分。近年來(lái)，激光多普勒振動(dòng)計(jì)（LDV）已被引入道路工程中用于非接觸式測(cè)量。Hasheminejad等研究了兩種商用LDV系統(tǒng)，包括基于氦-氖（He-Ne）的振動(dòng)計(jì)和最近開(kāi)發(fā)的紅外振動(dòng)計(jì)。結(jié)果表明，He-Ne LDV的噪聲本底在處理深色表面（如瀝青混凝土）時(shí)較高，在路面材料上進(jìn)行的模態(tài)分析試驗(yàn)時(shí)，可以通過(guò)改善表面質(zhì)量或使用紅外LDV降低本底噪聲[3]。

在瀝青混合料中加入少量RAP可提高抗車轍性，且不會(huì)改變?yōu)r青混合料的力學(xué)強(qiáng)度和低溫抗裂性等性能，但人們對(duì)RAP級(jí)配和瀝青性質(zhì)如何影響混合料性能還沒(méi)有明確認(rèn)識(shí)。Saliani等指出，從粗顆粒RAP中回收的瀝青與細(xì)顆粒RAP回收的瀝青具有不同的特性，RAP粗顆粒中活性RAP瀝青的含量高于RAP細(xì)顆粒，RAP瀝青與原始瀝青的相互作用取決于RAP粒徑的尺寸。

8 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)代道路的建設(shè)已取得了極大成效，但隨著車輛荷載和數(shù)量的增加，對(duì)新型路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)與試驗(yàn)提出了更高的要求，本文意在綜述近期先進(jìn)路面材料與工程創(chuàng)新，為后續(xù)研究者提供借鑒。