半剛性基層瀝青路面設(shè)計的探討

1、72 跨世紀(jì)2009年3月第17卷第3期Cross Century,March 2009,Vol 17,No.3半剛性基層瀝青路面設(shè)計的探討姚向陽李紅輝(東陽市交通設(shè)計所,浙江,東陽,322100【摘要】分析了半剛性基層材料應(yīng)用和研究現(xiàn)狀,對國內(nèi)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計指標(biāo)提出了不同看法,針對日前反射裂縫仍是半剛性基層瀝青路面早期破壞的現(xiàn)狀提出了長壽命道路罩面層在結(jié)構(gòu)抗反射裂縫設(shè)計中的重要作用和具體研究內(nèi)容的建議?！娟P(guān)鍵詞】 半剛性基層;瀝青路面;反射裂縫;對策【中圖號】U416.02【文獻標(biāo)示碼】A 【文章編號】1005-1074(200903-007201我國高速公路大多采用半剛性基層瀝青路面的結(jié)構(gòu)形

2、式,這 種結(jié)構(gòu)成為我國使用最多、經(jīng)驗最豐富、研究最廣泛的路面結(jié)構(gòu)。 然而截止目前,半剛基層瀝青路面結(jié)構(gòu)在我國的使用情況仍不盡 理想,大多數(shù)的半剛基層瀝青路面結(jié)構(gòu)在使用早期就出現(xiàn)了各種 各樣的破壞形式,其中裂縫特別是反射裂縫成為最主要的早期破 壞形式。嚴(yán)重降低了路面的使用性能,縮短了路面的使用壽命,由 此造成的經(jīng)濟損失是難以計量的。為了使半剛性基層材料更好 地服務(wù)于我國的公路建設(shè)事業(yè),如何解決上述問題成為擺在公路 科技工作者面前的一道難題。1目前半剛性基層設(shè)計中存在的問題1.1路面結(jié)構(gòu)設(shè)計指標(biāo)依據(jù)半剛性基層材料在使用過程中的 疲勞損壞特性和半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計理論,在較薄瀝青 面層的情況下

3、,半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計受控于基層底部的 疲勞開裂。在以基層層底拉應(yīng)力控制的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法下,基 層材料發(fā)生的結(jié)構(gòu)性破壞,最終也將導(dǎo)致包括瀝青材料層在內(nèi)的 整個路面結(jié)構(gòu)的破壞,由此增大了路面后期維修、養(yǎng)護工作的難 度,特別是中斷交通、開挖基層并重新鋪筑路面結(jié)構(gòu),不僅在經(jīng)濟 上負擔(dān)較重,而且在社會上負面影響也較大。1.2材料設(shè)計方法對于半剛性基層材料,僅有強度、模量、劈 裂強度等簡單的幾個力學(xué)指標(biāo),忽視了諸如抗沖刷、抗裂、耐久性 等性能,難以設(shè)計出綜合路用性能最佳的材料。強度指標(biāo)的范圍 對于承載力、彎沉等指標(biāo)來說是合適的,但對于抗裂、抗沖刷、抗 疲勞性能而言是否同樣適宜值得懷疑。級配范圍過

4、于寬泛,實際 施工過程中難以掌握。級配在實際施工過程中面對原材料規(guī)格 的不穩(wěn)定,過程中產(chǎn)生的離析應(yīng)如何調(diào)整也缺乏明確的指標(biāo)。 2材料組成設(shè)計2.1瀝青面層類型選擇除承載能力外,半剛性路面的行駛質(zhì) 量或使用性能主要取決于瀝青面層,要求瀝青面層裂縫小,車轍 輕,平整,抗滑性能好和經(jīng)久耐用,這一切都應(yīng)根據(jù)各種瀝青混合 料的特性來選擇合適的面層結(jié)構(gòu)表面層應(yīng)考慮有良好的抗滑性 能,可根據(jù)情況設(shè)計抗滑表層,在冰凍地區(qū),不宜采用空隙率較大 的開級配結(jié)合料,以避免表面水在隙中反復(fù)凍融造成有害后果. 而宜采用隙率小于6%的中粒式瀝青砼作為表面層,而為了增加 瀝青面層的抗車轍能力,中面層和底面層采用粗粒式瀝青砼。

5、 2.2基層材料的選擇 目前我國一些公路和城市道路的路面質(zhì) 量不好,甚至過早產(chǎn)生破壞,與習(xí)慣上不重視基層和底基層材料 的組成設(shè)計有關(guān)。半剛性材料主要包括用石灰、水泥、石灰粉煤 灰(一灰穩(wěn)定的各種細、粗、中集料。這些被穩(wěn)定后的集料具有 足夠的強度和剛度,而且其強度和剛度也都隨齡期增長,具有足 夠的抗裂能力。另外,在抗疲勞性能方面,二灰穩(wěn)定類優(yōu)于水泥 穩(wěn)定類,而碎石灰土的抗疲勞性能最差。2.3石灰和二灰穩(wěn)定料類石灰粉煤灰可以用來穩(wěn)定各種粒料 和土,是一種可以用于基層和底基層的良好的混合料。石灰和二 灰穩(wěn)定材料的質(zhì)量在很大程度上取決于被穩(wěn)定的材料。從以前 的研究報告中,我們可以得出:當(dāng)灰土穩(wěn)定料類中

6、的集料含量在 60%左右,二灰結(jié)合料類的集料含量在75%左右時,其耐濕性均 最佳,抗裂性能最好,但這只是一種試驗性的結(jié)果.各地的集料組 合不同.性質(zhì)各異,所以集料的最佳組成應(yīng)有一個統(tǒng)一的規(guī)定。 2.4水泥穩(wěn)定料類水泥穩(wěn)定料類的組成原則是密實的最大干 密度的集料,以水泥膠結(jié)并填充其部分空隙而成,因此集料應(yīng)具 有一定的級配。穩(wěn)定粒料所需的水泥劑量取決于碎石中所含的 數(shù)量和質(zhì)量以及最終壓實密度,其水泥最佳用量可直接通過試驗 確定,有研究報告表明:當(dāng)水泥含量為56%時,抗溫縮和抗干縮 的性能最好,水泥穩(wěn)定料的水泥含量一般為46%為宜,并視各 地氣候情況而定。水泥處理基層同其它水泥處理材料一樣,都必 須

7、經(jīng)過養(yǎng)生,其竣工產(chǎn)品的強度一部分也取決于這一施工工序。 3對策3.1降低半剛性材料層底拉應(yīng)力水平為使維修工作僅限于表 面層,必須對基層材料的應(yīng)力水平做更高的要求,即基層層底拉 應(yīng)力應(yīng)保持在較低的水平上。為了降低半剛性材料層底拉應(yīng)力 水平,從結(jié)構(gòu)設(shè)計角度考慮有如下幾個途徑:全厚式瀝青路面, 僅對土基較軟弱處使用無機結(jié)合料處治材料;下放半剛性材料 至底基層,使用柔性基層;復(fù)合式結(jié)構(gòu),如過渡層結(jié)構(gòu).也稱“隔 斷層”結(jié)構(gòu)。采用級配碎石層作為上基層,半剛性材料作為下基 層;采用“倒裝結(jié)構(gòu)”,即降低半剛性基層材料的模量至較低的 水平,同時提高底基層和土基模量以達到不降低承載力的情況下 減小基層層底拉應(yīng)力水

8、平。 .3.2提高半剛性材料的抗拉性能為使半剛性材料能適應(yīng)較大 拉應(yīng)力,具有優(yōu)良的耐久性能和抗疲勞性能,應(yīng)研究提高半剛性 基層材料的力學(xué)、抗裂、抗沖刷、抗疲勞、耐久性等性能的措施,建 立基于綜合路用性能的半剛性基層材料多指標(biāo)、多因素設(shè)計體系 及相應(yīng)的合理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)深入研究骨架密實級配及相應(yīng)的評 價方法,從實踐當(dāng)中找出有價值的、不易離析、結(jié)構(gòu)良好的級配。 在較薄瀝青面層的情況下,以半剛性基層層底拉應(yīng)力為控制 指標(biāo),則半剛性材料先于瀝青面層材料達到疲勞壽命,為避免早 期破壞和開挖破壞性的維修,把養(yǎng)護工作僅限于道路表層,就必 須在結(jié)構(gòu)設(shè)計上設(shè)法降低半剛性基層層底拉應(yīng)力水平,同時研究 長壽命、高耐久性的半剛性材料。我國目前對路面罩面和維