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篇1
我国90%以上的高等级公路沥青路面基层和底基层采用半刚性材料。半刚性基层沥青路面已经成为我国高等级公路沥青路面的主要结构类型。
在七·五期间，国家组织开展了“高等级公路半刚性基层、重交通道路沥青面层和抗滑表层的研究”的研究工作，对沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性，沥青面层的开裂机理、车辙和疲劳、抗滑表层设计和应用、半刚性基层材料的强度特性和收缩特性，组成设计要求等进行了深入的研究工作，提出了较为完整的研究报告，为高等级公路半刚性基层沥青路面的设计和施工提供了理论依据和技术保证。
由于现行的《柔性路面设计规范》颁布于1986年，随着国家对交通运输业的日益重视和人们筑路经验的不断提高，一致认为1986年版的《柔性路面设计规范》已不能满足高等级公路半刚性基层沥青路面的需要。由于对半刚性基层认识不足，使得设计结果具有一定的盲目性，设计结果要么过分保守，要么因路面结构设计不当而产生早期破坏，造成很大的经济损失。因此，如何利用七·五国家攻关项目取得的成果，结合近十年来半刚性基层沥青路面的设计和施工经验，根据实际使用效果，提出适合本地区特点的路面结构，对路面结构设计方法的更新和路面实际使用效果的改善具有重要的意义。根据江苏、安徽、浙江高等级公路的实际，江苏在镇江、无锡、苏州、徐州、连云港共计4线10段进行调查，安徽在合肥、马鞍山、淮南三市调查了3线8段，浙江在嘉兴和杭州调查了2线5段共计9线23段。调查的路面结构具有一定的典型性。
2国内外研究概况
2.1国外国道主干线基层的结构特点
国外国道主干线基层结构有以下特点：
(1)多数采用结合料稳定的粒料(包括各种细粒土和中粒土)及稳定细粒土(如水泥土、石灰土等)只能用作底基层，有的国家只用作路基改善层。法国和西班牙在重交通的高速公路上，要求路面底基层也用结合料处治材料。
(2)使用最广泛的结合料是水泥和沥青，石灰使用得较少。此外，还使用当地的低活性慢凝材料和工业废渣，如粉煤灰、粒状矿渣等。
(3)有的国家用沥青稳定碎石做基层的上层，而且用沥青做结合料的结构层的总厚度(面层+基层的上层)常大于20cm。
经过几十年的总结，国外在半刚性基层沥青路面结构组合上虽有所改进，但半刚性材料仍是常采用的基层和底基层材料。
2.2国外典型结构示例
国外沥青路面结构设计方法经过几十年的完善，已经提出了比较成熟的设计方法，并且许多国家提出了典型结构设计方法，表1给出了法国典型结构一个范例。
表1
土的等级
交通等级
PF1
PF2
PF3
To(750-2000)
7BB+7BB+25GC+25GC
7BB+7BB+25GC+20GC
7BB+7BB+25GC+25GC
T1(300-750)
8BB+25GC+25GC
8BB+25GC+20GC
8BB+20GC+20GC
T2(150-300)
6BB+25GC+22GC
6BB+22GC+20GC
6BB+20GC+18GC
T3(50-150)
6BB+22GC+20GC
6BB+18GC+18GC
6BB+15GC+15GC
注：(1)交通等级栏下括号内的数值指一个车道上的日交通量，以载重5t以上的车计；
(2)PF1，PF2和PF3指土的种类和土基的潮湿状态，PF1相当于一般的土基；
(3)BB指沥青混凝土，GC指水泥粒料；
(4)表中数字单位为cm。
一些国家在高等级公路上实际采用过的半刚性基层沥青路面结构见表2。
一些国家在高等级公路上实际采用过的半刚性基层沥青结构表表2
国家
沥青层厚度(cm)
半刚性材料层厚度(cm)
备注
日本
20～30
水泥碎石，30～20
荷兰
20～26
水泥碎石，40～15
西德
30
贫混凝土，15
另有防冻层
英国
9.5～16.9
贫混凝土，15另
有底基层
瑞典
12.5
水泥粒料
南非
17.5
水泥砂砾，30
西班牙
8
水泥粒料
当前的规定
2.3其它高速公路路面结构
沥青路面典型结构设计表3
道路名称
长度
(km)
路面结构
面层(cm)
基层(cm)
底基层(cm)
广佛路
15.7
4中粒式
5细粒式
25水泥碎石或
31水泥石屑
25-28水泥土
沈大路
375
4中粒式
5细粒式
6沥青碎石
25水泥碎石
京津塘
142.5
5中粒式
6细粒式
12沥青碎石
25水泥碎石
30石灰土
京石
14
4中粒式
8沥青碎石
15二灰碎石
40石灰土
济青路
15-18开级配中粒式
38-40二灰碎石
42石灰土
正在建设的沪宁高速公路路面结构如表4。
表4
标段
结构
层
A1
B4
B5
B7
C1
C4
C5
C2
D1
D6
D7
D9
E1
E5
F1
F6
F7
G1
G2
G4
G5
G6
面层
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
基层
30
LFA
30
LFA
25
LFA
25
LFA
40
LFA
38
LFA
30
LFA
20
LFA
18
LFA
20
LFA
20
LFA
底基层
30
LF
30
LFS
33
LS
33
LFS
18
LF
20
LFS
33
LFS
40
LFS
36
FS
40
LFS
40
LFD
注：AC-沥青面层(4cm中粒式，6cm粗粒式，6cm中粒式)；
LFA-二灰碎石，LF-二灰，LS-石灰土；
LFS-二灰土，LFD-二灰砂。
国内七·五期间修筑的主要几条试验路的结构、实体工程及正在建设的一些高等级公路的结构表明，半刚性基层是沥青路面最主要的结构类型，同时，不同设计人员所提出的结构组合相差较大，甚至，对同一条路，不同设计单位设计的路面结构相差也很大。因此，根据设计与施工经验提出的适应不同地区的典型结构具有一定的理论意义和实践意义。
3路面结构调查
典型结构调查要求选择的路线及路段具有典型性，公路等级要求是二级或二级以上的半刚性基层沥青路面，施工质量达到一定的水平，或者由专业队伍承担施工任务。施工质量检查比较严格，如有相应的试验路段，尽可能根据当时试验目的及原始测试数据进行跟踪调查。选择的调查路段使用年限应达到三年以上，并有一定的交通量。路段应包括不同的路基结构(即填控情况)不同的地带类型，不同的路面结构(含不同材料和不同厚度)，不同的使用状态(如完好，临界和破坏)和不同的交通量。被选择的路段的基层结构应符合《公路路面基层施工技术规范》的规定，即不是用稳定细粒土或悬浮式石灰土粒料做的基层。路段长度在100～500m之间。为此，浙江、江苏和安徽分别选择320国道嘉兴段，104国道萧山段，206国道淮南段，205国道马鞍山段，合蚌路，312国道镇江、无锡、苏州段，310国道新墟段、徐丰线进行全面的调查和测试。
根据选择路段的基本情况，本次典型结构调查路段选择具有以下特点：
(1)反映了不同地区，不同的道路修建水平；
(2)反映了不同地区，不同的路面结构组合类型；
(3)包括了表处，贯入式等一般二级公路采用的结构，也包括了高速公路采用的结构；(4)包括中间夹有级配碎石连结层的路面结构；
(5)反映了经济和地区水平的差异；
(6)包括了不同地区主要使用的半刚性基层材料。
3.1路段测试内容及测试方法
本次路况测试主要包括：外观、平整度、车辙、弯沉、摩擦系数及构造深度。外观测试是裂缝、松散、变形等破坏的定量描述；弯沉由标准黄河车(后轴重10t)及5.4m(或3.6m)弯沉仪测试；摩擦系数由摆式摩擦系数测定仪测试；构造深度由25ml标准砂(粒径0.15～0.3mm)摊铺得；平整度为3m直尺每100m路段连续测10尺所得统计结果；车辙是3m直尺在轮迹带上所测沉陷深度。
3.2数据采集方法
(1)合理性检验。由于实测数据存在偶然误差，因此，在进行误差分析之前，须去除观测数据中那些不合理的数据，代之以较合理的数据，进行合理性检验。
实际工作中常用3σ原则和戈氏准则，3σ原则较近似，戈氏准则较合理。
(2)代表值的确定。代表值是在最不利情况下可能取得的值：
97.7%的保证率，α取2.0；95%的保证率，α取1.645。
在后面计算中，代表值确定如下：弯沉取；平整度、车辙为；摩擦系数、构造深度为X=-1645S。
3.3路面使用品质分析
3.3.1平整度
根据公路养护技术规范，不的道路等级对平整度有不同的要求。但本次调查结果表明：各路段的平整度与结构层组合与施工组织状况有关。由于选择路段路面结构使用了沥青贯入式，沥青贯入式是一种多孔隙结构，整体性较差，在行车荷载的重复作用下被再压实，导致纵向出现不平整现象。同时施工时各层纵向平整度的严格控制对路面表面平整度控制有十分重要的意义。
3.3.2车辙
沥青路面车辙是高等级公路重要病害之一。国外设计方法中AⅠ法以控制土基顶面压应变为指标，shell设计方法则通过分层总和法直接从沥青面层厚度及面层材料诸方面控制车辙。我国还没有采用车辙指标，作为设计控制值，而是通过材料动稳定度或其它指标达到减少车辙的目的。对半刚性基层沥青路面，由于土基顶面压应力较小，在重复荷载作用下土基产生的再压实的剪切流动引起的。在调查路段，沥青贯入式结构由于其级配较差，在重复荷载作用下极易产生剪切流动和再压实，同时其高温稳定性较差，调查路段车辙量较大。
3.3.3抗滑能力
沥青路面抗滑性能评价方法主要是测定面层的摩擦系数和纹理(构造)深度。沥青面层纹理深度与矿料的抗磨能力(磨光值指标)和沥青混合料高温时的内摩阻力和粘聚力有关。纹理深度达到要求必须合理选定矿料级配、沥青材料满足高等级道路石油沥青技术标准。
调查路段面层矿质材料为石灰岩，磨光值只有37左右，达不到高等级公路和大于42的要求。面层磨擦系数普遍较小，不满足抗滑性要求。
3.4路面结构强度分析
调查路段经过两年的弯沉及交通量实测，结果表明：不同调查路段由于承受的交通量不同，虽然路面结构相同，但强度系数不同。因此，只有根据强度系数才能判别路面结构是否达到使用寿命。同时，有些路段其路面结构组合及厚度明显不符合设计要求或施工质量较差，因此必须调整设计厚度及结构组合。
3.5沪宁高速公路无锡试验路综合调查
沪宁高速公路无锡试验路段是本次调查唯一针对高速公路特点的路面结构，通过近三年的运行和观察，对高速公路设计与施工提出了许多有益的结论。
(1)半刚性基层路段弯沉在(2.13～8.25)(1/100mm)范围，级配碎石段(X、XⅠ)弯沉为0.122mm和0.135mm，但在裂缝边缘弯沉值明显大于没有裂缝处的弯沉，裂缝边缘弯沉最大达20(1/100mm)。因此，在试验路段弯沉绝对值能满足高速公路强度要求，但必须注意裂缝对半刚性路面结构强度影响。
(2)路面平整度基本没有改变，并能满足要求。
(3)1994年夏季高温持续时间长，对沥青路面高温稳定性提出了严峻的考验。1994年观测结果表明，试验路段车辙较1993年基本没有变化。
(4)路表面在行车碾压作用下，行车带渗水很小或根本不渗水。
(5)从路面构造深度和摩擦系数二方面分析，面层摩擦系数较1993年减少约(9～14)，在1993年新铺路段，摩擦系数从65.4(LK-15A)，61.9(LH-20Ⅰ’)分别减少到35.4和32.0，减少约30。对同一级配来说，LH-20Ⅰ’玄武岩径一年行车碾压后的摩擦系数值比行车碾压二年后砂岩(LH-20Ⅰ’)的摩擦系数值还要小，说明玄武岩的抗摩擦能力小于砂岩。对LK-15A加铺层段，LK-15A段的摩擦系数LH-20Ⅰ’加铺层路段摩擦系数大。
(6)对比英国产摩擦系数仪，英国产摩擦仪测试结果较国产摩擦仪增大范围是：(16.6～23.65)平均约21.0，其回归关系式为
f上=1.13×f东+16.9。
式中：f上为上海测试值；f东为东南大学测试值。
(7)半刚性路面裂缝较为严重，经二年运行，裂缝间距宽约为70～90m，窄的约为15～25m。裂缝宽度在1～10mm之间。而在''''层的开裂是面层开裂的主要原因。
3.6调查路段综合结论
(1)本次调查涉及高速公路结构，一级公路、二级公路，因此，调查工作可靠，对提出典型结构具有指导意义。
(2)调查路段路面结构有许多贯入式结构。虽然这种结构整体稳定性不好，但调查结果表明，由半刚性材料引起的反射裂缝也相应减少。
(3)对高速公路路面结构，面层厚度12～16cm，基层底基层厚度50～60cm。
(4)对一级公路路面结构，面层厚度8～12cm，基层底基层总厚度40～55cm1。
(5)对二级公路路面结构，面层厚度6～10cm，基层底基层厚度35～45cm。
4土基等级划分
土基是影响沥青路面结构承载能力、结构层厚度和使用性能的重要因素。土基的强弱直接影响路表弯沉值的大小和沥青路面使用寿命的长短。路面力学计算结果表明，沥青路面的回弹弯沉值绝大部分是由土基引起的。合理划分土基等级，保证土基施工质量对路面弯沉控制有重要的意义。
《柔规》规定土基必须处于中湿状态以上，Eo的建议值根据土的相对含水量及土质确定。实际上，土基的回弹模量(Eo)值随土的特性、密实度、含水量、路基所处的干湿状态以及加荷方式和受力状态的变化而变化。土基回弹模量Eo值规定以30径刚性承载板在不利季节测定、在现场测定。柔性路面设计规范中的Eo建议表，就是根据全国各地旧路上不利季节在路面完好处，分层得出E1，E0，并在土基测点中心钻孔取土测ρd、WWP，同时用手钻在板旁取W校正，得出80cm范围内的平均值，整理得出EP的建议值。该表采用6g锤的液限值，现改用100g锤测定液限。
如果用相对含水量确定土基的回弹模量，对重型击实标准，可将原建议值提高30%。如华东地区中湿状态土基加强弹模量最小值23MPa。则高等级公路路基的回弹模量最小值为23×1.3=30MPa这再一次证明土基回弹模量低限取30MPa是合理的。如果路基回弹模量最小值达不到要求，要求采取某种处治方法进行处治。
第二种确定土基回弹模量的方法是通过压实度和土的稠度来计算土基的回弹模量。对比土的相对含水量与稠度的关系曲线，当Wc=1.0，0.75和0.50时，相当于地下水对路基湿度影响有关的临界高度的分界相对含水量W1、W2、W3，即当Wc＜0.5时，相当于过湿状态，Wc=0.5～0.75时，相当于潮湿状态，Wc=0.75～1.00时，相当于中湿状态，Wc＞1.00时，相当于处于干燥状态。
土基强度等级划分结果表明：必须使土基处中湿成干燥状态，否则要作适当处理。如果根据CBR确定土基回弹模量，则第三种方法根据室内试验，用E0=6.4CBR确定土基回弹模量值。
综上所述，土基强度等级划分为S1、S2、S3三个等级与各参数间相互关系见
表5
土基强度等级表5
土基强度等级
回弹模量范围(MPa)
承载比范围(CBR)
S1
30～45
4.5～7.0
S2
45～65
7.0～10.0
S3
＞65
＞10.0
5交通量等级的划分
影响一条公路的交通量的因素既多又复杂，每个因素的不确定性又较大。因此，不可能较准确地知道公路开放时的平均日交通量，也不可能较可靠地确定交通组成和各自的平均年增长率。其结果是实际交通量与路面结构设计时预估的交通量有很大差异。
5.1高等级公路交通量取值范围
高等级公路泛指二级汽车专用道以上的公路，二级汽车专用道第一年日平均当量次最小值一般为500，如以8%的增长率增长，15年累计作用次，对于小于该作用次数的公路将不作高等级公路处理。对高速公路而言，通行能力(混合交通)应大于25000辆/日，标准轴次一般为6000～8000辆/日，因而，若以5%的增长率增长，5年最大累计作用次数一般为15～1806次左右。
5.2划分办法及具体结果
交通等级划分将以累计标准轴载作用次数对容许弯沉的均等影响为依据进行划分。交通量等级划分结果见表6。
交通等级划分结果表6
等级
标准
T1
T2
T3
T4
累计标准轴次(次)
第一年日平均当
量轴次(次)
＜500
500～800
800～1200
＞1200
注：第一年日平均当量轴次由标准累计作用次数计算得，设计年限取为15年，增长率取为8%，
且以单车道计。
6典型结构图式
6.1典型结构推荐的基本原则
结合结合调查路段的路面结构和实际的使用状况，以及国内外半刚性基层沥青路面实体工程设计成果，半刚性基层沥青路面的承载能力主要依靠半刚性基层。因此承载能力改变时主要通过改变基层的厚度来实现。沥青面层的厚薄主要考虑道路等级(交通量)的影响，为此，可得出半刚性基层沥青路面典型结构沥青面层、基层、底基层厚度改变的基本原则。
(1)沥青面层总厚度控制在6～16cm。对相同交通等级，不同的路基等级，基层(或底基层)厚度不同，不同的交通等级，相同的土基等级改变沥青面层的厚度。
(2)基层(或底基层)厚度变化尽可能考虑施工因素，即施工作业次数最小。
(3)不同的交通等级，主要改变基层或底基层的厚度，并且综合考虑造价因素。
(4)材料选择应结合华东片区实际，基层采用二灰碎石和水泥稳定粒料，底基层则采用石灰土和二灰土(二灰)
(5)为减少面层开裂，推荐结构提出采用级配碎石过渡层。
6.2半刚性基层沥青路面典型结构
根据参数分析，推荐的基本原则及国内外路面结构设计原则，对半刚性基层沥青路面共推荐60种典型结构，供有关单位设计时直接选用，表7是其中之一。
重交通道路沥青路面典型结构图表7
交通量
土基强度
等级
T1
T2
T3
T4
S1
8～10AC
20LFGA
30LFS
10～12AC
20LFGA
35LFS
12～14AC
20LFGA
37LFS
14～16AC
20LFGA
40LFS
S2
8～10AC
18LFGA
30LFS
10～12AC
20LFGA
30LFS
12～14AC
20LFGA
32LFS
14～16AC
20LFGA
35LFS
S3
8～10AC
20LFGA
20LFS
10～12AC
18LFGA
30LFS
12～14AC
18LFGA
32LFS
14～16AC
20LFGA
32LFS
注：AC——沥青混凝土；LFGA——二灰碎石；LFS——二灰土。
6.3构推荐和验算的几点说明
(1)沥青面层厚度在8～15cm之间，这主要根据调查结果及我国道路建设的现状和水平。
(2)基层和底基层的厚度充分反映了结构的受力特性和结构层的经济合理性要求。
(3)推荐的底基层厚度在三种验算方法计算厚度之间，并反映了当前我国路面结构的现状和水平。
(4)基层采用二灰碎石或水泥稳定粒料。由材料的变形特性的分析(见第8节)可知，水泥稳定粒料干缩、温缩系数均大于二灰碎石，从减少开裂的角度以而言，建议优先选用二灰碎石。
(5)从施工最小工序数，公路投资最小的角度，尽可能通过改变底基层厚度
来满足结构强度要求。
7结论
本课题通过对3省9线22段及沪宁高速公路无锡试验段(11000m)的调查、测试、分析和总结，提出高等级公路半刚性基层沥青路面典型图及其它注意事项。
主要结论如下：
(1)详细、全面地分析了国内外高等级公路沥青路面采用半刚性材料作基层或底基层的经验，进一步说明在现阶段半刚性基层沥青路面仍是高等级公路路面的主要结构类型。
(2)调查路段结构及功能状况表明：沥青贯入式结构不宜作为高等级公路沥青路面的某一结构层，但沥青贯入式结构对减少反射裂缝有益；石灰岩不能用作高等级公路沥青路面上面层，否则不能保证抗滑要求；必须采用中粒式沥青混凝土作为沥青路面上面层，且其孔隙率应在3～6%的范围之内；裂缝问题是半刚性基层沥青路面十分重要的问题，它直接影响路面结构强度、使用性能及渗水状况；级配碎石有利于延缓反射裂缝的产生；南方地区，半刚性基层的收缩与温缩而形成的反射裂缝是沥青路面裂缝产生的主要原因。
(3)结合调查结果、室内试验及理论分析提出了土基模量分级及土基模量的三种确定方法，即野外承载板、CBR及现沥青路面设计规范取值放大30%。
(4)室内通过CBR试验及弹性模量试验，提出了CBR与E0的关系，即E0=6.4CBR
篇2
一、公路沥青路面结构设计的影响因素
在柔性基层、半刚性基层上，进行相应厚度沥青混合料的铺筑，这种面层路面结构为沥青路面。沥青路面设计中应严格遵循施工要求及当地地质、水文及气候等情况进行施工，同时与当地实践经验密切结合，确保路面结构设计具有经济性与合理性，进而对交通荷载及环境因素进行有效承受，在预定使用期限内对各级公路的承载能力、耐久性、舒适性及安全性要求加以满足。按照当地实际情况与规范要求与各种材料的具体特性，在设计过程中面层选用沥青混凝土材料，选用水泥煤灰碎石、水泥稳定碎石、天然砂砾等材料作为基层与底基层施工材料。
1、平整度
根据公路养护技术规范，不的道路等级对平整度有不同的要求。但本次调查结果表明：各路段的平整度与结构层组合与施工组织状况有关。由于选择路段路面结构使用了沥青贯入式，沥青贯入式是一种多孔隙结构，整体性较差，在行车荷载的重复作用下被再压实，导致纵向出现不平整现象。同时施工时各层纵向平整度的严格控制对路面表面平整度控制有十分重要的意义。
2、车辙
沥青路面车辙是高等级公路重要病害之一。国外设计方法中AⅠ法以控制土基顶面压应变为指标，shell设计方法则通过分层总和法直接从沥青面层厚度及面层材料诸方面控制车辙。我国还没有采用车辙指标，作为设计控制值，而是通过材料动稳定度或其它指标达到减少车辙的目的。对半刚性基层沥青路面，由于土基顶面压应力较小，在重复荷载作用下土基产生的再压实的剪切流动引起的。在调查路段，沥青贯入式结构由于其级配较差，在重复荷载作用下极易产生剪切流动和再压实，同时其高温稳定性较差，调查路段车辙量较大。
3、抗滑能力
沥青路面抗滑性能评价方法主要是测定面层的摩擦系数和纹理（构造）深度。沥青面层纹理深度与矿料的抗磨能力（磨光值指标）和沥青混合料高温时的内摩阻力和粘聚力有关。纹理深度达到要求必须合理选定矿料级配、沥青材料满足高等级道路石油沥青技术标准。
二、公路沥青路面结构设计的应用
作为整个公路工程建设的重要组成部分，路面设计是否合理将直接影响到公路工程施工的整体质量。路面结构设计中其核心参数为路面材料的回弹模量、劈裂强度等，这些参数的选用将对路面设计的成败造成直接的影响，为此必须严格遵循相关设计要求，进行各个参数的选用。
1、设计指标。设计指标是以弯沉值为控制指标，弯拉应力进行验算校核。整体强度的设计控制指标用路表容许弯沉值来设计，确定设计弯沉指标。对于高速公路、一二级公路、沥青面层等必须进行层底的抗拉验算，沥青混合面料层的城市道路还需进行抗剪验算。
2、参数的选取和确定。计算分析中的标准轴载采用上述理论基础中的BZZ-100为标准值，换算公式采用林绣贤《轴载换算公式的研究》成果中表述的以轴载比表达的公式进行轴载换算，该公式的提出是以弯沉等效和底层拉应力等效为基本原则，以多层弹性理论为基础，分析轴载和弯沉、拉应力之间的关系，并结合实际的实测情况（弯沉、疲劳试验、直槽测试等）进行对比、验证而提出的。表征材料刚度和强度的指标分别是材料模量和抗拉应力，弯沉值、拉应力指标均用静态抗压回弹模量计算，抗拉强度由圆柱的劈裂试验确定，静态抗压回弹模量通过抗拉强度来确定。完善设计控制指标。针对出现的一些设计指标问题，相关的研究已经非常成熟，可以通过引进相关控制指标来完善设计。例如，车辙问题，相关研究表明，路基垂直压应变与重复荷载作用次数的关系可以控制车辙问题；水平拉应变可以很恰当的反映沥青表层开裂的问题。另外，多考虑温度、湿度等环境因素和经济因素的影响，引入相应的控制指标。通过建立设计控制指标体系，来不断完善设计。
3、面层剪应力与抗剪强度。选用沥青路面，可以有效提升面层的剪应力，但将严重影响面层的抗剪强度。如选用较大空隙的级配沥青混合料，并将水泥浆渗透到空隙内形成的半刚性面层材料时，可以有效降低低温中的胀缩系数，并避免温度缩裂等情况的出现，同时在高温中可以有效提升其凝聚力，进而起到高温剪切抵抗的作用，并能对面层材料的作用进行充分发挥，由此可见，沥青路面的应用有利于减少面层厚度、剪应力降低及提升抗车辙能力等。
4、路表弯沉指标。经过长时间的研究，维姆（Hveem）于1955年发表了《路面弯沉和疲劳破坏》一文，这篇被Monismith誉为路面领域内最重要的论文阐述了路面弯沉和路面疲劳损坏间的关系，对后来采用分析方法预测路面疲劳开裂的研究产生了非常重要的影响。路表弯沉遂成为路面设计的一个重要指标，受到各国研究人员的青睐，甚至得到了不恰当的延拓。在我国的沥青路面规范中路表弯沉也成为路面设计的一个关键性控制指标。路表弯沉指标主要具有以下优点：
（1） 弯沉指标的突出优点是其直观性和可操作性，它建立在大量实测数据统计回归的基础上，对于交通不太繁重，结构层较薄情况（控制沉陷为主）是较适用的，但对繁重交通，路面结构较厚情况（控制疲劳和开裂为主）下其适用性降低；
（2） 在路面结构单一的中、轻交通时代，该指标既可表征路面结构的整体变形，也可用于表征路面结构的整体刚度。
三、结束语
综上所述，沥青路面设计是一项复杂的过程，为了确保沥青路面设计质量，杜绝后续引发相关问题的产生，就必须做到各项程序选择层层把关，严格控制。我国的沥青路面设计方法虽有长足的发展和不断完善，但是在设计指标运用控制、参数选取、及时更新方面仍然需要进一步完善，减少设计的随意性和盲目性，通过不断的总结设计经验来完善设计、指导施工。
参考文献：
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[3] 申爱琴，孙增智，王小明. 陕西沥青路面典型结构设计参数敏感性分析[J]. 内蒙古公路与运输. 2001（01）
篇3
0.引言
目前，新建成的城市道路出现松散、坑槽等路面表面损坏的现象明显，这严重影响了驾驶者的行车舒适性与路面使用功能性。研究表明，水损害问题是造成城市沥青路面表面破坏的主要原因[1]。因此，本文结合笔者的从业经验对城市道路水损害原因及防治对策进行深入分析。
1.城市道路水损害产生的原因分析
1.1水损害产生的外因
城市道路路面结构直接与外界环境接触，如图1所示，来自外界环境的雨水、雪水等极易通过沥青道路表面的连通孔隙渗入到结构层内部，同时伴随着行车荷载产生的动水压力的反复冲刷作用，使沥青路面出现水损害的问题。
随着经济的发展，城市的交通量逐年增加，促进了行车荷载产生动水压力的冲刷及泵吸作用。过量的车辆尾气排放，使大气降水中的酸性物质增加[2]以及降雪后大量融雪剂的使用等因素，使沥青材料与集料间的粘附力降低并产生剥落、松散等城市道路水损害现象。
1.2水损害产生的内因
不合理的沥青混合料的级配设计、沥青混合料摊铺施工时产生的材料离析以及温度离析等因素导致的摊铺成型后沥青混合料空隙率过大，使外界水渗入路面结构内部的问题加剧；沥青材料与集料选择不当，出现材料间的粘附性不足，使沥青材料和集料遇水剥落；结构层自身的排水性能较差（如半刚性基层结构）、结构层内部的排水系统、防水结构功能设计不当或缺失等原因是城市道路路面结构出现水损害的内在因素。
2.城市道路水损害预防和治理对策分析
采取有效措施减轻并从根本上预防和治理城市道路水损害是十分重要的，对于城市道路的水损害预防和治理，主要应该从合理的结构设计与良好施工工艺两方面入手加以解决。
2.1合理选择原材料，提高沥青与集料间的粘附能力
要保证沥青材料与集料间的粘附力，首先应使集料表面有良好的清洁状况，必要时应对所使用的集料进行清洗，避免集料表面附着有灰尘，降低材料间的粘附性。
集料的物理性质对沥青与集料间的粘附能力起关键作用。研究证明，通常碱性集料与沥青的粘附能力明显优于中性和酸性石料[3]，如图2所示，在城市道路的建设中，用做沥青面层的石料通常有石灰岩、玄武岩、安山岩三种，玄武岩与石灰岩石料都与沥青材料有较好的粘附性，玄武岩材料硬度好常用在沥青道路上面层中，石灰岩硬度稍差常用在中、下面层中。安山岩碎石硬度虽然好，但与沥青的粘附性较差，当受料源供应的限制时，安山岩碎石可通过复合使用的方法，将其破碎成细集料与玄武岩材料组成复合集料在上面层中使用。
2.2合理选择结构类型与配合比设计方案
城市道路的沥青路面结构设计，应根据各层的功能要求合理选择沥青混合料类型。通常上面层应具有抗车辙、抗裂、抗水损害能力；中面层应具有抗车辙和结构稳定性的能力；下面层应具有抗疲劳的能力。由于上面层直接与车轮接触，同时受行车荷载、环境因素（温度、降水）等作用，因此，对上面层混合料的原材料的技术指标、级配设计等质量控制要更为严格。就防治水损害而言，上面层应采用密级配沥青混凝土，同时在沥青混合料设计中严格控制其设计空隙率指标，研究表明，设计空隙率不大于5%时，水基本无法深入沥青混合料面层，当空隙率达到8%时，路面渗水效果明显，但过小空隙率的沥青混合料高温稳定性能将变差。综上考虑，表面层沥青混合料的空隙率控制在3%～5%较为适宜[4]。另外，沥青路面的施工摊铺压实质量也将影响路面的抗水损害能力，如压实程度不均匀、混合料摊铺过程中的离析现象（摊铺离析、温度离析）等，都将使现场的空隙率与设计空隙率产生偏差，压实度不足将使沥青路面抗水损害能力下降，而压实过密则易使沥青路面高温稳定性能变差。
2.3控制及改善半刚性基层开裂现象
以水泥、石灰等稳定类材料为混合料作为基层或底基层在城市道路中应用广泛，但半刚性基层易开裂，受干湿作用明显，开裂后半刚性结构的强度及稳定性将被积水所弱化，严重影响使用寿命，因此，采取合理措施控制及改善半刚性基层开裂现象是必要的。
研究认为，半刚性基层的开裂是其本身的固有属性，无法从根本上消除，但可以通过相应的技术措施减少裂缝的产生[5]，具体措施有：
1）控制水泥剂量。过多的水泥剂量将使基层表面出现裂缝，通常认为水泥的剂量应不大于6%。
2）选用骨架-密实型结构。在工程应用中证明，骨架-密实型水泥稳定级配碎石具有良好的抗裂性能，同时还可以有效缓解路面的横向开裂现象。
3）采用土工合成材料以及应力吸收层等措施防止反射裂缝的产生。
2.4严格控制路面摊铺压实质量
如图3所示，除一些成规模的市政主干道路工程外，很多市政新建和养护工程施工地点相对分散，工程规模较小，单次摊铺使用沥青混合料数量较小且运距较远，这些因素都将影响路面摊铺压实质量，而路面摊铺质量不佳，压实度不足将引起道路的水损害。
为保证沥青路面摊铺后的压实度，无论新建工程或是养护工程，都应严格控制沥青混合料的到场温度以及摊铺中的沥青混合料温度，并配套相应的压实设备；同时应注意环境条件对摊铺的影响，如基层雨后潮湿未干不得摊铺，更不得冒雨摊铺等。在一些无法满足沥青混合料到场温度的施工工点，可在热拌沥青混合料中掺入温拌剂或直接采用低温沥青混合料的办法，以保证摊铺成型后的沥青混合料达到基本不渗水的要求。
3.结论
本文从产生机理以及防治对策两方面入手，对引起城市沥青道路表面破坏的水损害问题进行了详细介绍。科学的结构设计与良好施工工艺是预防和治理水损害的关键，合理的材料选择和规范的施工管理才是从根本上克服水损病害出现的途径。
参考文献
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[2] 葛文璇.城市道路和城市环境关系的研究[M].南京林业大学硕士论文，2004.
篇4
Abstract: the asphalt pavement structure service life is China's lack of asphalt pavement use in operation of the existence of the common phenomenon, the existing the asphalt pavement structure design system can't effectively reflect actual traffic load pavement structure mechanics behavior is under the important reasons. At present our country of the asphalt pavement design method, the vehicle load as static load equivalent or similar to the static load, pavement structure is for elastic system structure. Along with the development of the highway construction, highway transportation ChongZaiHua realize high speed. The running speed of the vehicle, the higher the vehicle vibration, the road vehicle vibration impact load is bigger. Carry weight, the greater the pavement bear loads is high, especially in summer high temperature condition, the asphalt pavement show serious sticky elastic. Pavement design still use static load model has not reflect the actual stress condition, can not explain the dynamic load pavement structure to produce a variety of phenomena. So, for the heavy vehicles under the action of the asphalt pavement under dynamic loading and road surface structure to produce a variety of dynamic response, has some of the realistic significance. This paper put forward the only in the asphalt pavement structure design to a bit of advice for your reference.
Keywords: typical semi-rigid asphalt road surface load dynamic response analysis and application
常用沥青路面设计方法介绍
路面的结构由路基、垫层、基层和面层组成。面层是道路工程中直接承受荷载和环境作用的部分。对其要求是耐久、平整和光滑。路面设计的主要任务就是确保其寿命期间不发生不可接受的损坏。常用的沥青路面设计方法分为两类：经验设计法和力学-经验设计法【1】,。经验设计法有代表性的有CBR设计法。力学-经验设计法代表性的有Shell设计法和AI设计法。
现行的Shell设计方法把路面当做一种多层弹性体，设计中考虑两项主要设计指标：面层底部容许弯拉应变εr和路基顶面的容许竖向压应变εz。εr=CN-0.25
式中C为沥青层模量有关的系数，保证率为95%，C=0.018；保证率为85%时C=0.021。
设计中还考虑两项次要指标水泥稳定类材料底面的弯拉应变δr2和路表面的永久变形Δh。δr2=δrl（1-0.075lgN）
δr2----容许拉应力，δrl-----材料的极限弯拉强度。
Δh=khk=CmZ0
式中Δh---车辙深度；h---沥青层厚度Smix―沥青混合料的劲度；Cm动态因子；Z0构造因子。
AI设计法也把沥青路面结构视为弹性层状体系，设计中采用沥青层底面的水平拉应变εt控制沥青面层的疲劳裂缝，采用路基顶部竖向压应变εC控制沥青路面的永久变形。路面寿命与εt和εC的关系为：
Nf=a(1/εt)b
Nd=c(1/εC)d
式中 Nf---路面开裂时的荷载作用次数；
Nd---路面永久变形的荷载作用次数；
a、b、c、d---相关系数，由疲劳试验得到。
我国的《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）中，以弹性层状连续体系理论为基础，路面结构层厚度设计时，以满足结构整体刚度和沥青面层或半刚性基层、底基层抗疲劳开裂的要求，分别采用轮隙中心处路表弯沉和面层及基层层底拉应力作为控制指标，采用双圆均布垂直荷载模式和BZZ-100标准荷载计算路面结构层的厚度。
总体来讲，国内外沥青路面设计规范均采用力学---经验设计方法，理论基础均为弹性层状体系理论。采用的荷载模式均为静态荷载，对动荷载的影响提出给予经验的修正系数。设计模型中采用的材料性能参数有的是静模量，有的是动模量，但只考虑环境因素对模量的影响，没有考虑荷载因素对模量的影响。AI设计方法，考虑了沥青混合料的黏弹性特性，但也只是在实践基础上提出相应的模量修正公式。
二、路面动力响应的主要评价指标介绍
1.面层底部弯拉应变εx：面层底部弯拉应变是基于力学-经验法进行沥青路面结构设计时评价疲劳寿命的常用指标，而应力是一个间接参数，无法直接测量获取，只能通过埋设传感器，通过检测得到的应变值乘以弹性模量而得到应力。
2.基层顶部竖向压应变εz：这个指标为力学-经验法进行沥青路面结构设计时评价车辙的指标。
3．路标弯沉Wz：该指标是我国沥青路面设计验收时的主要指标，用来评价路面结构的整体刚度。
4.面层底部纵向剪切应变：面层底部纵向剪切应变主要是破坏面层和基层的连接。面层失去基层的水平约束成为滑动状态，不但增加面层底部的弯拉应变，减小疲劳寿命，沥青路面在受到纵向剪切应变作用而产生壅包、裂纹等多种疲劳破坏现象。
5．面层底部横向剪切应变：该应变破坏面层和基层的连接，当面层失去其水平约束后，易形成横向的车辙。
6．面层内部最大纵向剪切应变:在该剪切应变作用下，沥青路面产生纵向的流动变形，可以用于评价沥青混凝土纵向流动变形的引起的各种破坏。
7.面层内部最大横向剪切应变:该指标用来评价沥青混凝土发生横向流动变形引起的各种破坏，尤其是用来评价车辙。
三、典型半刚性基层沥青路面动力响应研究
半刚性基层沥青路面是在半刚性基层上铺筑一定厚度的沥青混合料面层的结构。基层一般采用水泥稳定或石灰稳定材料，弹性模量较大，水泥砂砾和二灰砂砾的抗压模量一般在1100-1500Mpa。每个省根据当地的实际交通状况和实践经验，面层厚度有所差异，总体来讲，高速公路半刚性基层沥青路面结构沥青面层厚度较薄，一般在15-20cm左右。
目前苏北较为广泛采用典型的半刚性基层沥青路面结构，取沥青面层厚度12cm；基层采用水泥稳定碎石，厚度为36cm；底基层采用石灰稳定土，厚度为40cm。
广泛半刚性基层路面结构及材料相应的参数 表1-1
其中的“V ”随着沥青混合料类型变化而变化。“/”表示不考虑该项内容。
表中主要参数为剪切模量，黏度、泊松比和密度。经大量的研究证明，沥青混凝土的剪切模量和黏度受加载频率和温度影响是很大的。
车辆荷载是通过轮胎传递给沥青路面的，轮胎的接地形状和接地压力分布是非常复杂的。轮胎的接地形状介于矩形和椭圆之间，但是对于公路常见的载货汽车的轮胎在载荷量较大时的接地状态更接近于矩形。轮胎的接地压力等于胎压【2】。如图所示，采用公路交通运输中重型车辆常用轮胎10.00R20-16PR，单个轮胎的接地宽度B为210mm,两个轮胎的总接地宽度为540mm,该值从野外实测得到，试验研究表明，改变轴重和胎压时，轮胎接地宽度B几乎不变，将路面所受荷载等于胎压，可以通过公示计算得到
轮胎接地长度Lx：
式中：W---轴重，Kg；
g---重力加速度，g=9.8；
P---胎压，Pa。
Lx
C
B
A
Ly
注：图中A点位于两个轮胎间隙中心位置；B点位于轮胎中部,C点位于轮胎外侧监测点。
四、标准轴重下沥青路面动力响应分析
标准轴重取目前高速公路常见1+1型和1+2型载货车辆（单后桥取轴重100KN，双联轴轴重取180KN，胎压取0.7Mpa，车辆速度取60Km/h），各个动力响应参数的时间历程，见下图表：
图1-1面层底部横向弯拉应变图1-2 面层底部纵向弯拉应变
A、B、C分别对应三个测点位置的动力响应。
图1-3 土基竖向顶部压应变图1-4 路表弯沉
图1-5 面层底部纵向剪切应变 图1-6 面层底部横向剪切应变
图1-1~图1-4为移动单后桥轴重100KN荷载作用下，面层底部纵向弯拉应变、横向弯弯拉应变、土基顶部竖向压应变、路表弯沉、面层底部纵向剪切应变、面层底部横向剪切应变等动力响应参数随时间的变化。
图2-1 面层底部纵向弯拉应变 图2-2 土基顶部竖向压应变
图2-3 路表弯沉 图2-4面层底部纵向剪切应变
图2-1~图2-4为移动双联轴荷载作用下，面层底部纵向弯拉应变、土基顶部竖向压应变、面层底部纵向剪切应变、路表弯沉等动力响应参数随时间的变化。
综合分析图1-2~图2-4可知：
（1）不管单后桥还是双联轴荷载，在移动车辆荷载下，面层底部纵向弯拉应变呈现应变交变状态。常温状态，双联轴车辆荷载作用下，面层底部纵向弯拉应变呈现明显干涉现象。双联轴前轴离去时，面层底部纵向弯拉应变呈现压应变状态，该应变还未复原至初始状态，后车轴已经到达，面层底部始终呈现压应变状态。，应变量继续增大，产生干涉现象。
(2)土基顶部竖向压应变始终呈现压应变状态，前轴产生的弯沉稍大于后轴作用下的最大弯沉。
(3)移动车辆荷载下，面层底部纵向剪切应变呈现复杂的应变状态。车轮达到观测点前，该位置表现为负方向的剪应变，即剪应变方向与车轮行驶方向相反；而车轮离开观测点后，该位置表现为正方向的剪应变，即应变方向与车轮行驶方向一致。双联轴作用下面层底部纵向弯拉剪切应变呈现明显的干涉现象。
五、车辆轴重对半刚性基层沥青面层路面动力响应的影响研究
传统典型半刚性基层沥青路面车辆轴重变化面层底部弯拉应变表表1-2
表中数据反映出传统半刚性基层沥青路面结构A和改进型半刚性沥青路面结构B，随着轴重的增加，纵向弯拉应变中的拉应变反而减小，说明面层底部纵向弯拉应变不能反映轴重对其动力响应的影响。因此，纵向弯拉应变作为评价这两种沥青路面结构的动力响应参数是不合理的【2】。沥青路面结构A为广泛半刚性基层沥青路面结构，沥青路面结构B为现行苏北地区广泛采用的双层水泥稳定碎石18cm/层基层+12cmAC类沥青混凝土面层结构。
六、移动车辆荷载作用下沥青路面动力响应参数结果与沥青路面疲劳寿命研究的应用
我国沥青路面设计规范，用面层层底拉应力进行验算，进而控制面层的疲劳破坏。传统沥青路面面层疲劳方程公式如下式计算：
Nf=k1（）k2
规范认为，Nf=1时的拉应力（一次荷载作用造成的破坏力）为极限抗拉强度。将极限抗拉强度ft引入疲劳方程式,推演出反映混合料疲劳特性的抗拉强度结构系数ks:
,ks=fNf0.22
式中：
f―由试验确定的参数。
同济大学用积累的数据归纳得到的结构行为方程反映沥青路面疲劳问题，其结果如表1-3所示。
沥青路面现场疲劳方程（半刚性基层）表1-3
注：Nf为累计当量轴次，t为面层底部的初始拉应变。
华南理工大学张肖宁教授主持完成交通部西部交通科技项目“沥青路面设计指标和参数研究”分课题“沥青面层疲劳开裂预估模型研究”，通过对华南理工大学、美国UC-Berkeley和美国SHRP研究项目进行的共计618组疲劳试验数据处理，并综合考虑室内疲劳寿命预估模型的实用性及国际通用模型形式一致性，最终确定了以初始弯拉劲度模量和应变水平为自变量的疲劳寿命模型，通过研究沥青混合料的动态抗压模量与动态弯拉劲度模量之间的关系，推荐给出疲劳寿命预估模型：
式中：Nf―-疲劳破坏时的荷载作用次数；
--施加的拉应变；
E―-混合料的单轴动态压缩模量。
沥青路面疲劳寿命预估模型模拟公式，其中涉及的主要参数指标为施加的拉应变、沥青混合料的单轴动态压缩模量E。其中拉应变可以用埋设应变片的试验检测方法获取，但是沥青路面的现场荷载分布是极其复杂的，包括现场的环境温度、和路面的应力应变状态在室内模拟疲劳试验中难以完整表达，实际路面承受荷载的作用时间和间歇时间都是随机变化值，并非室内试验所施加的常应力变化。路面不断变化的温度和疲劳试验的等温条件也不同，从而使材料的性质也发生变化。因此在一些经验设计的基础上还需要根据室内试验获取的模型的基础上预测实际路面的疲劳性能，需要进行现场的修正。张肖宁教授根据ALF试验仪进行加速加载实验基础上，对3种不同厚度沥青路面疲劳寿命处理，提出现场修正系数:
C=
在此公式的基础上将疲劳寿命的计算公式简化为下式：
Nf=4.655×1019（）3.747（）1.278
式中：C1―轮迹横向分布系数；
C2-现场修正系数；
C3-车道系数；
E-沥青混合料动态压缩模量，MPa。
在公式中将标准荷载下面层底部拉应变的数据以实验室内的模拟实验数据，同时考虑了现场的车道系数和轮迹横向分布系数、现场修正系数。笔者认为运用该公式用于目前沥青路面的疲劳寿命预估，该评估方法更可靠，与沥青路面使用现状更加吻合。当然目前国内的一些大型的试验室在采用更加精细的试验仪器所获得沥青路面现场荷载分布和应力响应变化数据更加的详细和充分，所获得疲劳寿命预算模型也更加的符合现场实际情况。
篇5
前言：沥青路面的早期破坏是指在沥青路面使用前期，即在沥青路面设计寿命的前期发生的过早的各种形成的破坏。论文参考网。随着公路交通事业的迅速发展，交通量的不断增长，交通车辆吨位的增长，荷载等级的提高及车辆超载等对沥青路面的破坏日益严重，并极大的影响公路使用质量和公路使用寿命，影响交通运输上网发展，分析沥青路面早期破坏的原因，提出预防破坏的措施方法，对公路质量及公路运输是有重要意义。
（一）沥青路面早期破坏原因
（1）结构设计不合理。沥青面层结构选用不当，混合料类型不合理，根据沥青路面设计规范，沥青面层除应满足车辆的使用要求外，还应满足雨水不渗等要求，宜选用粒径较小，空隙也小的级配混合料，尽量采用小粒沥青砼，以提高沥青路面面层的防渗性。对于选用中粗粒砼或开级配或半开级配沥青碎石的沥青路面，必须在沥青面层下设下封层，防止雨水渗水。
（2）油路补强段的路面厚度考虑不足。路面改造过程中，为充分利用老路并节约土地及投资，利用旧路的线位及结构层，按照公路补强设计的一般要求和科学态度，宜先对所用的路段状况进行客观评估，根据旧路的状况（特别是强度弯沉指标）确定利用旧路的方案及补强厚度，但实际上，一些设计单位往往没有认真细致的调查，大致给出一个补强厚度及路段桩号就草草了事，结果导致许多补强路段补强后弯沉值大于设计值，造成新路强度不足，早期破坏严重。
（3）岩石路段石质类型确定有误，在路基设计中，由于没有足够的地质钻探资料，仅靠地表情况判断石质类型，容易出错。如有的公路，原设计为石方路段，仅用15㎝水稳砂砾做整平层，未设置半刚性基层。实际开挖后，路基为泥质页岩及风化岩，施工单位照图施工后，由于雨水渗入，导致泥质页岩及风化岩软化，沥青路面结构强度不足，出现大面积风裂。
（4）路面厚度设计问题。论文参考网。路面厚度设计的依据是设计年限内的累计当量轴次，设计单位为了计算方便，一般将设计公路的交通量划分为一定车型的标准交通量与另一定型的非标准车交通量，然后将确定车型的非标准车的轴次，换算成标准车轴载的当量轴次，最后用设计年限内的当量轴次，计算路面设计弯沉及结构厚度。
（二）施工质量问题可能造成沥青路面早期损坏
（1）土基尤其是是粘性土路基施工中，要加强对土的粉碎和翻晒，尽量保证碾压路段土体含水量的均匀，力求土体固结后路基模量不出现大的差异，要防止对过干的土（低于重型击实标准最佳含水量3%）采取超压方式进行压实。
（2）目前，我国高等级公路路堤普遍比较高，而施工周期又相对较短，这对路基沉降非常不利，施工中，应优先安排高填土路段路基施工，并尽量快速施工，让路基完成后有尽量长的时间固结，桥梁工程的台背填土往往是高填土路段。也要尽早施工，不能有“重桥轻路”的思想。
（3）使用石灰材料的基层（如二灰碎石基层等）既要对购进石灰的品质把关，更要防止石灰的活性损失。活性损失越多，其基层强度就越低。因此，施工控制中，石灰消解时间的确定和对消石灰的保管（特别是雨季保管）应纳入施工管理的重要内容。
（4）我国目前对半刚性基层（如二灰碎石或水泥或水泥稳定碎石基层）内在质量控制的主要方法是密实度检查，后期强度则主要通过弯沉检测量为确定。基层集料级配控制往往在实际施工时被忽视，二灰碎石或水泥稳定碎石基层均属于嵌挤密实型结构，其集料级配对基层强度形成有很大影响。若级配不连续或结构内级配不均匀，在剪应力作用下，局部易碎裂，造成松散，甚至损坏整个路面。
（5）基层养护不到位也易造成路面早期损坏。我国现行路面结构设计多在半刚性基层加铺沥青面层，基层完成后采用洒水车配以人工铺助洒水来进行养生，受主、客观因素的影响，这种养生方法常常不到位，目前机械化程度较高，基层施工速度较快，因为洒小汽车配备不足，或施工取水困难，或气侯干燥等，路基养生工作往往不到位。洒水车或施工车辆轮胎通过造成基层顶面产生浮灰或表面松散。“保湿养生法”或许是解决这一问题的有效途径。
（6）沥青混合料的品质无疑是沥青路面良好使用性能的重要保证，施工中对沥青面层集料的相对稳定、沥青拌和楼的粗量系统及矿粉控制、沥青混合料的拌和和碾压温度混合料的表面离析等予以足够的重视。
（三）车辙原因分析
车辙的形成原因主要是沥青混合料以及交通条件环境系统的影响，车辙变形主要来源于沥青混合料的粘滞流动和一定的压实作用，沥青混合料在高温下由于车轮反复碾压，产生机横向剪流动造成车辙，另外施工中用油偏高，沥青稠度偏高，矿料级配中细了过高，矿粉掺量过大也会产生车辙。论文参考网。
（四）养护方面
沥青路面的质量好坏，与设计，施工有着很主要的关系，同时与养护也有着重要联系，沥青路面设计施工的再好，如养护不当，也会对路面造成损坏，当沥青路面出现沉降裂缝、车辙、坑槽等破坏时，应及时发现分析成因，采用适当的方法进行处理，修复以免损坏进一步的蔓延。
二、路面病害的防治措施
（一）优化设计
提高长期使用性能的重点应该从优化结构组合设计，按每一条路的实际情况得到的数据去设计路面面层，这样的数据才能更合理、更适合。对各油面层沥青混合料进行优化设计，矿质混合料设计时应采用骨架密实结构，最佳沥青用量应根据不同层油面层需要的功能谨慎选定。为提高沥青路面的高温稳定性，黑龙港流域施工采用的沥青用量应按最佳沥青用量OAC的±0.3%选用，中、下油面层宜取低限。重载道路或高速公路沥青路面建议对中、上面层使用沥青进行SBS改性。
（二）原材料质量控制
（1）沥青应选用具有良好的高低温性能、抗老化性能、含蜡量低，高粘度的优质国产或进口沥青。在条件许可的情况下，可在沥青中掺和各种类型的改性剂，以提高基性能指标。
（2）集料选用的骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料。
（3）混合料的级配确定沥青混合料的高温稳定性和疲劳性能、低温抗裂性，路面表面特性的耐久性是两对矛盾，相互制约，照顾了某一方面性能，可能会降低另一方面性能。
（4）混合料配合比设计，实际上是在各种路用性能之间搞平衡或最优设计，根据当地的气侯条件和交通性况做具体分析，尽量互相兼顾，当然为提高沥青路面使用性能还可以考虑以下两个途径：第一是改善矿料级配，采用沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）：第二是改善沥青结合料，采用改性沥青。
（三）路基的强度
首先压实度是反映路基强度的重要指标，也是提高路基强度和稳定性的最经济、最有效的技术措施，施工中必须严格检测控制，使其达到规定值。填土层的厚度对压实度有直接的影响，每层的松铺厚度不应大于30㎝。必须严格控制路基的填筑工艺，确保路基强度。
（四）施工过程中质量的控制
（1）沥青的选用十分关键，要挑选符合规范各项要求的沥青，特别是沥青针入度、软化点、延度指标必须严格把关。由于近些年的气侯偏暖，因此，沥青标号宜选择在规定范围内低标号沥青。此外，透层油，粘层油沥青应采用与沥青混凝土用同一种沥青，特别是油石比的选择应考虑粘层油，透层油返油时对其影响。
（2）在沥青混合料配合比设计上要特别重视
（3）沥青混合料拌合时间、出厂温度、摊铺温度、碾压成型等温度控制必须严格按规范要求进行，合理安排工期，避开不利天气施工。
（4）摊铺机应选用熟练的摊铺机操作手，并选择两台前后错开同时施工，而少采用伞断面摊铺机，在摊铺过程中，应尽量避免停机，注意路面纵向接缝的成型及碾压工艺。]
结束语
路面早期破损已为沥青路面的主要危害之一，各级交通管理部门都应引起足够的重视。并根据其成因从路面设计，原材料进场到具体施工，有针对性采取一系列预防和改善措施。同时，必须建立健全质量保证体系，从管理部门、设计部门到施工部门，层层重视，层层控制，层层落实。只有这样，才能从根本上减少对沥青路面的早期破损现象的确发生，使公路建设质量全面提高，更上新台阶。
参考文献
[1]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社.
篇6
前言
半刚性基层被广泛用于修建公路沥青路面的基层或底基层。在我国已建成的高速公路路面中就有90%以上是半刚性基层沥青路面,在今后的国道主干线建设中,半刚性基层沥青路面仍将是主要的路面结构形式。半刚性基层沥青路面其优点主要表现在:强度高、承载力大、整体性好、刚性大。但半刚性基层也有自身不足之处,其抗温、抗湿变形能力较差,易形成干缩裂缝及湿缩裂缝,进而使路面产生反射裂缝,导致沥青面层开裂,影响路面使用质量,缩短路面使用寿命。
由于国内高等级的公路基本上都采用半刚性基层沥青路面，而对柔性基层沥青路面采用较少。但是从世界各国高等级公路路面结构来看，以柔性基层沥青路面为主，对路面基层要求较高，一般用沥青稳定碎石做基层的上层，而且用沥青做结合料的结构层的总厚度常大于 20cm。国外的使用经验表明，柔性基层沥青路面使用性能良好。
根据国内外使用经验，柔性基层沥青路面主要病害有疲劳开裂、车辙和低温开裂，其中车辙和低温开裂均可以通过选择合适的沥青结合料和合理的混合料设计加以解决。疲劳开裂是唯一可以通过路面结构设计进行控制的破坏模式。
综上所述，对两种不同基层沥青路面的疲劳性能差异的分析，对我们进行路面设计及工程应用都具有相当大益处。
1.沥青路面面层疲劳损伤机理
沥青路面的疲劳性是指在汽车轮载作用下，路面在长期使用过程中均存在压应力、拉应力,且处于两种应力交迭变化状态,当荷载重复作用超过路面面层材料所能承受的疲劳次数后,就会使结构强度抵抗力下降,产生疲劳破坏的性能。
在行驶车轮的荷载作用下,路面结构内各点均处于复杂的应力应变状态中,图1中面层底部B点的应力、应变随着车轮滚动而变化。当车轮作用于B点正上方时,B点受到三向拉应力作用;当车轮行驶过后B点应力方向转变,数值变小,并有剪应力产生;当车轮驶过一定距离后,B点则承受主压应力作用。路面表面A点则相反,车轮驶近时受拉,车辆直接作用时受压,长期处于应力(应变)交替循环变化的状态。
路面材料的抗压强度远大于其抗拉强度,而且B点在车轮下所受的拉应力远大于A点在车轮驶近或驶过后产生的拉应力,因此路面疲劳裂缝通常从面层底部开始。所以路面疲劳设计也应该以面层底部的拉应力、拉应变作为控制指标。
2.采取两种不同基层对沥青路面的水平应力分析
本文将以弹性层状体系为基础，分析在标准荷载（BZZ-100）作用下，两种基层沥青路面在水平应力方面的不同。
表1 两种基层的路面结构参数
计算的轴载采用现行规范规定标准：标准轴载为双轮组单轴重P—100kN，轮胎接地压强p—0.7MPa，单轮传压面当量圆直径d—21.3 cm，两轮中心距为1.5 d。
由于水平应力在当量圆中心比双轮论析中心处大，考虑水平应力的显著性，本文取当量圆中心处点厚度0，2，5，8，10，15，20，25，30，40cm时，利用BISAR 3.0程序计算出相应点的水平应力如表2。
表2 两种基层在不同厚度的水平应力值
由BISAR 3.0程序所得的数据得出各深度的水平应力分布图 图3
从图3可知，柔性基层的水平应力随深度的变化率比半刚性基层的要大，即柔性基层的水平应力对路面厚度的敏感性更高。柔性基层在层底拉应力取得最大值。
对于半刚性基层沥青路面，沥青面层处于受压状态，因此可以不考虑沥青面层的弯拉疲劳，只考虑半刚性基层层底受拉，在汽车荷载反复作用下，可能产生疲劳断裂，且在基层断裂后，裂缝逐渐向沥青层扩展直至路表。
对于柔性基层沥青路面， 沥青混凝土面层和沥青稳定基层的上部受压， 沥青稳定基层下部受拉，且层底承受最大的弯拉应力，因此在重复荷载作用下，沥青层层底可能首先产生疲劳开裂，裂缝逐渐向上延伸，直至路面出现疲劳裂缝。
3.柔性基层与半刚性基层沥青路面疲劳设计方法
我国沥青路面设计规范采用层底拉应力指标进行验算,充分考虑结构层材料的疲劳性,利用结构强度系数Ks与材料的劈裂强度得出结构层底面的容许拉应力,具体如下:层底拉应力≤容许拉应力,则满足要求。
其中,为沥青稳定基层材料的容许拉应力;为沥青稳定基层材料的劈裂强度;为抗拉强度结构系数; Ac为公路等级系数;Ag为沥青混合料级配系数;为标准轴载当量轴次。
根据我国沥青路面设计规范,在计算沥青混合料与半刚性材料的结构强度系数KS=B0Nc时,采用的系数c分别为0.22和0.11。
沥青混合料疲劳寿命为:
半刚性材料疲劳寿命为:
根据此公式可以得到由各层层底拉应力值来确定不同基层沥青路面的疲劳寿命。
4.不同基层沥青路面疲劳寿命对轴重的敏感性分析
由路基路面设计理论分析得知,单后轴双轮组不同轴载应力比的简化公式为:
其中,、均为基层底面拉应力; P1,P2均为轴载重量。
联系基层材料的疲劳规律,其疲劳规律为:
其中, 为该材料的抗拉强度;σ为某轴载作用N次的疲劳拉应力。B、c为材料常数。
由上面两个式子可以得到以基层底面拉应力等效时的轴载换算公式为：
对沥青稳定基层中b=0.84,c=0.22；半刚性基层中b=0.84,c=0.11,则有：
沥青稳定基层：
半刚性基层：
由以上计算公式计算标准轴载作用一次为1次,其他轴载重分别相当于标准轴载次数N,其结果见表3
表3当量轴载作用次数
由表3可以看出：半刚性基层的疲劳寿命较柔性基层对轴载更加敏感。即半刚性基层路面上的超载车辆增多,导致路面很快损坏;而沥青稳定基层路面轴载敏感性小,对超载车辆的适应性较强,适合于超载较多的道路。
结论
综上所述，半刚性基层和柔性基层沥青路面在抗疲劳性能方面存在着以下一些不同：
（1） 由于半刚性基层的水平应力对路面厚度的敏感性较差，所以可以通过增加半刚性基层厚度来有效增加其疲劳寿命。而柔性基层厚度对路面厚度的敏感性较好，增加柔性基层厚度对其疲劳寿命的增加较小。
（2） 由于沥青路面疲劳性能由层底拉应力作为控制指标，在基层材料和结构参数等不同的情况下，柔性基层与半刚性基层沥青路面的疲劳寿命不同。
（3） 由于半刚性基层的疲劳寿命较柔性基层对轴载更加敏感，所以当道路上交通量以小型车辆为主时(占交通量80%以上),宜采用半刚性基层路面,其疲劳寿命更长。相反，柔性基层路面则更适合超载较多的道路。
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作者简介：
篇7
沥青路面具有表面平整，坚实、无接缝、施工工期短、养护维修简便和有良好的减振性等优点，使行车平稳、舒适而低噪声。但由于受到交通量增长、重载超载车辆的增多、温度变化、湿度变化，冰冻作用、设计、施工、采用材料和养护管理等因素的影响，出现了多种沥青路面病害，如沥青路面的裂缝、车辙和水损害等。根据我们这几年来对我省沥青路面的实际损坏情况的调查，谈谈沥青路面常见的病害与裂缝出现的原因及其预防措施。
一、常见沥青路面病害
沥青路面的损坏所表现出的形式和特征是多种多样的。经总结分析，主要有以下几种常见病害。
1.沥青路面的裂缝
沥青路面建成后，都会产生各种形式的裂缝。初期产生的裂缝对沥青路面的使用性能基本上没有影响，但随着表面雨水的侵入，导致路面强度下降，在大量行车荷载作用下，使沥青路面产生结构性破坏。沥青路面裂缝的形式是多种多样的，裂缝从表现形式可分为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝三种。影响裂缝的主要因素有：沥青的品种和等级、沥青混合料的组成、面层的厚度、基层材料的收缩性、土基和气候条件等。2、沥青路面的车辙
车辙是路面结构层及土基在行车重复荷载作用下的补充压实，以致结构层材料的侧向位移所产生的累积永久变形。影响沥青路面车辙深度的主要因素是沥青路面结构和沥青混凝土本身的内在因素，以及气候和交通量及交通组成等的外界因素。车辙产生的主要原因有：(1)沥青混合料油石比过大；(2)表面磨损过度：(3)雨水侵入沥青混凝土内部；(4)由于基层含不稳定夹层而导致路面横向推挤形成波形车辙。
3、沥青路面的松散
松散是直接影响行车安全的路面病害，松散可能出现在整个路面表面。也可能在局部区域出现，但由于行车作用，一般在轮迹带比较严重。其产生的主要原因有：(1)局部路基和基层不均匀沉降引起路面破坏；(2)碎石中含有风化颗粒，水侵入后引起沥青剥离；(3)随着使用时间的增多，沥青结合料本身的粘结性能降低，促使面层与轮胎接触部分的沥青磨耗，造成沥青含量减少，细集料散失；(4)机械损害或油污染。
4、沥青路面的水损害
沥青路面在存在水分的条件下，经受交通荷载和温度涨缩的反复作用，一方面水分逐步侵入到沥青与集料的界面上，同时由于水动力的作用。沥青膜渐渐地从集料表面剥离，并导致集料之间的粘结力丧失而发生路面破坏。沥青路面产生水损害的原因主要有材料、设计、施工、土基和基层、超载车辆等原因。
5、沥青路面的冻胀和翻浆
沥青路面产生冻胀和翻浆主要是在冻融时期，因为水的侵入和路基土的水稳定性能差，由于冰冻的作用，路基上层积聚的水分冻结后引起路面胀起并开裂。道路翻浆是水、土质、温度、路面和行车荷载五个主要因素综合作用的结果。其中水、土、温度构成翻浆的三个自然因素，缺少任何一个因素都不可能形成翻浆。
6、沥青路面的沉陷
沉陷是路面变形中最普遍的一种，特点是面积大，涉及的结构层次深，主要出现在挖方段和填挖交界处。其产生的主要原因是：(1)土质路堑排水不畅，路床下部路基过湿润而产生不均匀沉降，引起路面局部下沉；(2)路面强度不能适应日益增长的交通量，易发生疲劳破坏：(3)路基或基层强度不足或填挖路基强度不一致，在车辆荷载作用下，路基或基层结构遭破坏而引起沉陷；(4)桥头路面沉降不均匀而引起沉陷并与桥面发生错位。
二、沥青路面出现裂缝的原因分析及其预防措施
1原因分析
沥青路面出现裂缝的主要原因而可以分为两大类：一种主要是由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝，一般称之为非荷载型裂缝：另一种是由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝，一般称之为荷载型裂缝。
(1)非荷载型裂缝
非荷载型裂缝主要是温度裂缝，也有因施工不当、材料选取不当等引起的裂缝。其产生的原因有：
1)沥青材料在较高温度条件下，具有良好的应力松弛性能，温度升降产生的变形不至于产生过高的温度应力。但在冬季气温骤降时，土基和路面基层由于受温度变化，冬季冰冻产生的膨胀，导致路基和基层产生裂缝并反射到沥青面层，沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力的增长，同时劲度急剧增大，超过混合料的极限强度或极限拉伸应变，便会产生开裂。此外，随着温度反复升降，温度应力使混合料的极限拉伸应变变小，又加上沥青的老化使沥青劲度增高，应力松弛性能降低，故可能在比一次性降温开裂温度更高的温度下开裂，同时裂缝是随着路龄的增加而不断增加。
2)沥青的品种和等级也是影响沥青路面开裂的重要因素。在长期的实践经验中，选用高粘度、低稠度的沥青，其温度敏感性较低，能延迟温度裂缝的产生；沥青未达到适合本地区气候条件和使用要求的质量标准，低温抗变形能力较差，致使沥青面层在低温下产生收缩开裂。
3)地基处理不当，路基碾压不均匀，造成路基沉降不均匀；旧路拓宽时，新旧路基搭接部位没有严格按照台阶式分层压实处理，以及下部基层比较软弱，或地基处理不彻底等。
4)铺筑沥青面层采用分幅摊铺时，接缝处理不当，结合不良，对接缝处碾压不密实，造成路面渗水或面层压实未达到要求，在行车作用下形成裂缝。
(2)荷载型裂缝
荷载型裂缝即主要由于行车荷载作用而产生的裂缝，其产生的原因有：
1)随着交通运输的高速发展。原有的路面强度日趋不足，路面满足不了交通量迅速增长和汽车载重明显增大的需求，沥青路面过早产生疲劳破坏，沥青路面很快开裂。
2)原结构设计不合理，未充分考虑到各种不利因素，施工质量不好，沥青路面面层厚度不足，沥青路面原材料的品质不符合设计规范要求，路面强度明显不能满足行车要求。在行车作用下，特别是超大吨位车辆的频繁碾压，沥青路面很快开裂。
2防止措施
针对以上分析的沥青路面病害的原因，主要从施工材料、设计、施工、养护和交通管理等5个方面采取相应的预防措施。
(1)材料方面
合理确定沥青路面结构，沥青面层的裂缝主要由沥青面层本身的低温收缩引起的。选用低温劲度小、延度大、温度敏感性差、含蜡量低的优质沥青，精选矿料，准确级配沥青面层的矿料和合理配置沥青混合料配合比。配制出性能优良的沥青混合料，控制沥青用量，保证沥青混合料性能优良，均可有效减少裂缝。
(2)设计方面
精心设计，对地形复杂地段做好地质调查工作。要特别注意加固地基，防止因地基软弱而出现不均匀沉降，使用合格填料填筑路基，或对填料进行处理后再填筑路基，确保路基有足够的强度和稳定性，以保证路面具有稳定的基础：选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小及抗拉强度高的半刚性材料做基层：选用优质沥青做沥青面层；在稳定度满足要求的前提下，应该选用针入度较大的沥青做沥青面层。
参考文献
（1）沈金安,李福普等.高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策[M].北京:人民交通出版社.
篇8
0 引言
沥青混合料疲劳性能是指其在特定荷载环境与气候环境条件下抵抗重复加载作用而不产生破裂的能力。疲劳损坏是沥青混凝土路面最主要的破坏形式之一。为了保证沥青路面具有良好的使用性和耐久性,世界各国沥青路面设计方法均以路面疲劳特性作为基本设计原则,国内外研究和评价沥青混合料抗疲劳性能的方法有很多,其中控制应力弯曲疲劳试验是研究沥青混合料抗疲劳性能的最有效方法。
本文介绍控制应力弯曲疲劳试验,并采用该试验方法对AC-13沥青混合料的抗疲劳性能进行评价,提出沥青混合料抗疲劳性能的评价指标,分析AC-13沥青混合料其抗疲劳性能变化规律。
1 沥青混合料抗疲劳评价方法概述
国内外研究沥青混合料抗疲劳性能的方法有很多种,综合目前已有的研究成果,沥青路面疲劳特性试验方法主要包括:1)现场试验法;2)试槽法;3)试板试验法(也称为试块法);4) 试件法;5)槽口弯曲疲劳试验等。
如此繁多的试验方法,如何选择。本论文从试验的可操作性、试验结果的可直接应用性及国内对抗疲劳性能的相关规定要求考虑,采用控制应力简支梁弯曲疲劳试验法进行应力控制的疲劳试验,研究沥青混合料的疲劳性能,为沥青混合料的设计与施工提供指导。
2 简支梁弯曲疲劳试验原理
本文采用中点加载简支梁弯曲试验法,加载模式为控制应力方式。控制应力的疲劳试验是在重复加载的疲劳试验过程中,保持应力不变,疲劳破坏是以试件的疲劳断裂作为准则,达到疲劳破坏的荷载作用次数为疲劳寿命。
这种加载方式下疲劳寿命公式一般为:
Nf=k(σf /σ) n
式中:
Nf为疲劳寿命,采用试件破坏时的加载次数;
k,n为试验常数,其值取决于试验条件,加载方式和材料特性等,n 也称为坡度系数;
σ为每次施加于试件的常量应力的最大幅度,MPa;
σf为沥青混合料的弯拉强度。
3 沥青混合料抗疲劳性能评价
采用控制应力弯曲疲劳试验对AC-13沥青混合料进行抗疲劳性能评价,AC-13确定沥青混合料抗疲劳性能。
3.1 试验材料
3.1.1 集料
粗集料采用石灰岩碎石,细集料采用石灰岩机制砂,经过试验测试,所采用的集料均满足相关技术要求。
3.1.2 沥青
采用Shell Pen60/80沥青,对沥青按JTG F40―2004《公路沥青路面施工技术规范》要求的性能指标检测,经检测沥青性能指标满足相关技术要求。
3.2 沥青混合料配合比设计
分别对AC-13沥青混合料进行配合比设计,确定沥青混合料的集料用量比例和最佳油石比。
3.2.1 矿料级配设计
矿料级配设计采用马歇尔设计方法,设计时充分考虑到JTG F40―2004《公路沥青路面施工技术规范》要求,确定的AC-13沥青混合料的集料用量比例为:
10~15mm碎石:5~10mm碎石:机制砂= 35%:23%:42%
3.2.2 最佳油石比确定
按照JTG F40―2004《公路沥青路面施工技术规范》规定的沥青混合料最佳油石比确定方法,确定AC-13沥青混合料的最佳油石比为为5.0%。
3.3 抗疲劳试验结果及分析
3.3.1 Pen60/80的AC-13沥青混合料疲劳试验结果
采用PLS疲劳试验机以控制应力简支梁弯曲疲劳试验对Pen60/80的AC-13型沥青混合料抗疲劳性能进行评价。
试件尺寸:采用车辙成型仪成型300mm×300mm×50mm的板状试件,然后沿碾压成型方向切割出240mm×50mm×50mm的小梁试件。
试验条件:试验温度15℃,加载频率10Hz,跨径20cm,采用应力控制三点弯曲试验,根据不同应力比下的疲劳破坏数据,绘制加载次数和变形曲线。
AC-13沥青混合料小梁弯曲强度试验结果平均破坏荷载为2.63kN,抗弯拉强度为6.312 MPa;
AC-13沥青混合料的小梁疲劳试验结果如下:
疲劳作用次数:212、347、2188、3447、19935;
相应应力比:0.6、0.5、0.3、0.2;
相应对数:2.326、2.540、3.340、3.537、4.300。
AC-13沥青混合料的小梁疲劳弯曲疲劳方程如下:
疲劳方程:y = -0.1945x + 1.0241R2= 0.9633
疲劳方程参数及相关系数 :k=10.57n=0.1945R2= 0.9633
以疲劳次数的对数为横坐标,应力比为纵坐标,绘制AC-13沥青混合料的疲劳曲线图如下图1。
3.3.2 试验数据分析及结论
1) AC-13沥青混合料的疲劳次数服从标准疲劳方程模式,满足疲劳性能要求。疲劳次数都随着应力水平的增加而呈现明显下降趋势,说明车辆轮载的增加,对路面耐久性的破坏很明显,因此进行路面结构设计时,应充分考虑拟建道路的交通组成特点,尤其是对于重载车辆的破坏作用要有较准确的判断,防止路面由于超载而使疲劳寿命大大降低。
2)疲劳方程的参数k值可以称为疲劳扩大系数,k值越大,说明疲劳寿命越长, n可以称为速度系数,该值越大,说明疲劳次数随着应力水平的增加衰减的速度越快,耐久性能良好的混合料的疲劳方程一般具有k值较大,n值较小的特点。
4 结论
通过研究现有的沥青混合料疲劳试验方法,本论文采用现象学法中的控制应力简支梁弯曲疲劳试验法,对AC-13沥青混合料进行抗疲劳性能进行评价,AC-13沥青混合料的疲劳次数服从标准疲劳方程模式,满足疲劳性能要求,提出应将疲劳破坏试验、指标作为路面结构设计的依据。
参考文献
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篇9
Key words： asphalt pavement；Top-Down crack；cracking mechanism
中图分类号：U41 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）05-0071-02
0 引言
根据路面病害调查显示，我国沥青路面的早期破坏极为严重，一些高速公路的沥青路面甚至在通车后1～3年内就出现了较大面积的早期破坏。越来越多的研究证实了许多与荷载有关的疲劳裂缝发生在路面的表面且自上而下扩展贯穿沥青混凝土面层，并成为沥青路面病害的主要形式，称为沥青路面Top-Down裂缝（简称TDC）。这种荷载型表面裂缝是一种比传统的疲劳裂缝更为严重的情况，尽管有些表面裂缝初期对路面结构的承载能力没有影响，但是它们对沥青路面面层的使用性能和功能寿命有着强烈的影响。
国外已经对沥青路面TDC进行了一定研究，但尚不完善，理论预估模型和设计方法尚没有形成，开裂机理众说纷纭，国内对于TDC的研究很少，设计规范中尚缺乏控制该病害的设计指标。
本文综合国内外学者的研究，对TDC开裂研究进行了全面的分析和评价。
1 国内研究现状
徐鸥明、郝培文[1]特别关注路表应力及其对沥青路面裂缝损坏机理的影响，认为在路表一个相对小的、接近1cm深的拉应力区域进行研究，来定义损坏机理比较好。并采用应力强度因子以及定义裂缝末端的响应行为；发现拉应力对损坏有至关重要的作用，大大超过了裂缝末端的剪应力，且在裂缝增长阶段拉应力大小的变化取决于裂缝长度。
李清富、杨泽涛[2]认为路面结构最大剪应力发生在路面表层，位置在轮迹边缘，其大小接近或超过常温下沥青混合料的抗剪强度，是半刚性路面产生TDC的主要原因，进而提出了剪应力与面层和基层弹性模量比的关系，并分析了路面厚度对最大剪应力的影响，这些因素的影响在路面结构设计时要充分考虑。
孙路遥、邱俊、王春林等[3]从路面结构受力分析的角度分析并详细阐述温缩（横向）裂缝及表面（纵向）裂缝产生的原因。作者认为表面裂缝可能是施工原因，由沥青层的表面层或者中面层与下面层脱开所造成的，而之所以脱开是由于施工时的层间污染。
黄志涛[4]认为Top-Down开裂的裂缝产生和扩展模式是张开型裂缝即拉应力损坏模式。他用应力强度因子描述裂缝尖端的响应行为。本文重点计算了环境、温度引起的劲度梯度对应力强度因子的影响，劲度梯度的影响得到准确定位。
罗辉[5]等基于断裂力学理论，利用无单元伽辽金-有限元耦合方法分析了沥青路面的开裂问题，提出水平荷载对沥青路面Top-Down裂纹（TDC）的扩展不利。本文分析TDC的方法较为新颖，但是开裂判定准则不够完善。
赵延庆等采用移动荷载模式，在有限元方法中利用动态模量主曲线和时间-温度位移因子来表征沥青混合料的力学性质，利用断裂力学的方法分析了温度、车速、裂缝长度和基层类型等对沥青路面Top-Down裂缝裂尖应力强度因子的影响。相比其他文章对TDC考虑的因素更为全面。
2 国外研究现状
E.Freitas[6]等通过加速轮轨试验和三维非线性粘弹有限元模型，研究了混合料设计参数以及施工质量对Top-Down裂缝的影响。发现施工质量是TDC一个主要成因。本文提出疲劳并不能引起Top-Down裂缝，但却能加剧裂缝的发展。
Michael[7]认为离析引起沥青路面Top-Down裂缝，离析区域易表现为疲劳裂缝。通过调查研究，认为路表面较差的疲劳性能是因为压实不足引起的高空隙率进而加速老化。
Svasdisant[8]等研究认为，Top-Down裂缝主要是由两种原因引起的：①由轮载诱发的表面径向拉应力以及由施工、温度和老化导致的劲度差异；②沥青结合料的老化降低了混合料的拉伸强度和拉伸应变。Elisabete Fraga.de Freitas[9]等人指出影响沥青路面Top-Down裂缝最主要因素是空隙率（高空隙率）和骨料级配（粗集料）。试验表明TDC在高温下易开裂，而且级配的影响不如温度、空隙率影响大。Donna等认为沥青路面Top-Down裂缝是由沥青混合料离析造成，该学者主要从施工因素进行了分析。
HU Chunhua[10]采用有限元分析TDC，考虑了轮胎压力和车辆轴重的变化，建立三维四层体系有限元模型得出轮载下强大的剪应力是造成Top-Down开裂的主要原因的结论。
3 结论
目前国内外文献总结出Top-Down开裂成因主要有四个：①轮载附近局部应力集中；②温缩应力；③沥青混合料老化；④施工质量问题导致的混合料离析，压实不足等。国内大部分文献还是单方面将开裂起因归咎于剪应力或拉应力，由于开裂准则的限制，这种观点并不完善。
沥青路面Top-Down裂缝开裂起因的研究需要综合考虑应力集中、温缩应力、劲度梯度、施工质量等多方面的影响因素，这就要求寻求一种新的开裂判断准则，可以综合考虑多方面的因素，确定沥青路面Top-Down裂缝起因、扩展、影响因素，进而优化路面结构、设计参数、施工工艺，不断提高施工工艺与技术，提高沥青路面质量与使用寿命。
参考文献：
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[3]孙路遥，邱俊，王春林.沥青路面“由上而下”型裂缝成因分析[J].交通标准化，2008，（05）：38-41.
[4]黄志涛.沥青路面Top-Down开裂评价[J].工程建设与设计，2008，（08）：63-66.
[5]罗辉，朱宏平，陈传尧.有限元-无网格伽辽金耦合方法模拟沥青路面裂纹扩展[J]. 公路交通科技，2008， 25（9）：1-5.
[6]E.Freitas，P.Pereira， L.Picado-Santos. Assessment of Top-Down Cracking Causes in Asphalt Pavements [J].2000.
[7]Michael Schorsch. Effects of Segregation on the Initiation and Propagation of Top-Down Cracks [R].Washington D.C.82st Transportation Research Board Annual Meeting Washington D.C.2003.
篇10
沥青路面在我国高等级公路上已经大量使用，但沥青路面往往在较短的时间内就会产生严重的破坏，远未达到道路的设计年限。这些损坏不仅造成了巨大的经济损失，同时也对现行路面设计、施工技术提出了挑战。早期损坏的频繁，再加上重载交通道路的堵塞问题以及由其产生的延迟费用引起了道路管理部门的普遍重视。人们想使路面尽量少修少补，提高其服务寿命，因而长寿命路面也就应运而生了。长寿命路面是一种永久性路面结构，在材料和工程质量达到要求的前提下不管是交通荷载还是环境条件都不会引起路基和路面基层的破坏。是指路面的损坏仅发生在路面的上层，维修时只需将表层混合料铣刨，并换成等厚度的新混合料即可。这类路面的特点是路面总厚度较小，基本上消除了传统上存在的疲劳破坏，路面的损坏只发生在路面的上部。
2 长寿命沥青路面的概念及特点
国外20世纪60年代以来修建了大量全厚式沥青混凝土路面和深层高强沥青混凝土路面。这类路面的特点是路面的总厚度大于传统上采用的沥青混凝土面层较薄的路面结构的厚度，基本上路面的损坏只发生在路面的表层。以此为基础，提出了长寿命的概念。典型的长寿命沥青混凝土路面概念如图1所示，其要点如下：
（1）轮载下100～ 150 mm区域是高受力区域，也是各种损坏（主要是轮辙）的发生区域。
（2）面层为40～ 75 mm厚的高质量沥青混凝土，需为车辆提供良好的行驶界面，应具有足够的表面构造深度、抗车辙、水稳定性好的特点。
（3）中间层为100～ 175 mm厚的高模量抗车辙沥青混凝土，起到连接和扩散荷载的作用，应具有高模量（刚度）、抗车辙的特点。
（4）HMA基层为75～ 100 mm厚的高柔性抗疲劳沥青混凝土，起到消除疲劳破坏的作用，应具备高柔性、抗疲劳、水稳定性好的特点。
（5）最大拉应变产生在HMA基层底部，该区域最易发生疲劳破坏，该区域的弯拉应变对于控制沥青混凝土层自下而上的疲劳开裂、防止路面过早结构性损坏具有特别重要的意义。
（6）路面基础为沥青混凝土层的铺筑提供良好的界面，对于路面的变形、抗冻，都是至关重要的。
3 国内外长寿命沥青路面的研究现状
在国外，根据美国沥青路面协会（APA）定义，长寿命路面是指设计使用年限达50年的沥青路面，在设计使用年限内无结构性的修复和重建，仅需根据表面层损坏进行周期性的修复。
在国内，长安大学的王选仓和侯荣国两位教授对长寿命沥青路面的定义为路面设计寿命超过40年的路面结构，其应具备以下特点。
（1）设计年限达到40年。
（2）路面不发生结构性破坏，损坏只发生在表面功能层，只需对表面功能层进行养护维修。
（3）路面厚度较大，初期费用可能偏高，但维修费用低，在寿命周期内最经济。
3.1 国外长寿命路面研究现状
在英国提出了长寿命设计理念后，迅速传遍欧洲，此后法国、德国、意大利等发达国家先后各自提出了长寿命路面的理念。欧洲国家的长寿命路面理念可归纳为以下几点：
（1）使用寿命 大于40年。
（2）裂缝 裂缝产生于沥青面层表面并由上向下发展；绝大多数为纵向裂缝，位置在轮迹两侧，也有横向表面裂缝。
（3）车辙1997年Nunn[7]等人发现，厚沥青路面存在一个厚度上限，超过这个限值自下而上的疲劳开裂和结构性车辙都不会发生。
（4）疲劳寿命数据统计分析表明，90%多的残余寿命差别是由沥青用量和沥青硬度的不同而引起，沥青的老化则是疲劳寿命差异的主要影响因素。
（5）沥青的养生 主要结构层的逐渐硬化对道路有利，沥青的老化是一种养生过程；不希望磨耗层过度老化，会导致路面从表层开裂；基层使用的沥青针入度为100（0.1 mm），20年后其针入度会降至20（0·1 mm）甚至更低。TRL对AC养生研究表明：道路在使用期间沥青碎石基层劲度会逐渐增长至原来的4倍或者更高，这种变化对长寿命路面的设计有重大意义[8]。
（6）路面强度 沥青在养生作用下道路劲度随时间增加，路段弯沉随时间而减小；施工良好的厚沥青路面荷载扩散能力提高，沥青基层不会出现因交通诱发的破坏。
（7）材料选择 英国硬质沥青的使用是与长寿命路面结构的使用相结合；采用刚度更大的基层材料，如HMB15、HMB25、HMB35三种高模量沥青混合料。
3.2 国内长寿命路面研究现状
近几年，随着国外长寿命沥青路面设计思想的引入，国内也相继开展了大量有关长寿命沥青路面的实体工程研究。如长安大学公路学院王选仓教授提出的PCC+AC复合式路面（上面层为沥青混凝土路面，下面层为普通水泥混凝土路面）结构，其通过对路面结构组合的调整，可达到长寿命的目的。这种路面结构层已在河南尉许高速公路上得到成功验证，效果良好。
国内的长寿命沥青路面大多采用了半刚性稳定粒料类作为结构基层或底基层。虽然国内许多单位对长寿命沥青路面结构进行了许多研究，但受国外全柔性长寿命路面设计思想的影响较大，没有形成适合国内交通、环境特点的长寿命路面设计理论。
4 结语
本文通过对国内外长寿命路面研究现状的对比与分析，借鉴国外长寿命沥青路面设计的先进思想，分析了长寿命沥青路面的特点与各层位的功能。
随着交通量的不断增长和轴载的不断增大，长寿命沥青路面将成为未来主要的路面结构。因此，在我国开展长寿命沥青路面研究对于提高道路使用性能，节约道路建设、养护、维修等费用都具有重要的现实意义。
参考文献：
篇11
1问题的提出与意义
1-1概 述
公路运输在整个国民经济生活中一直发挥着重要的作用。近年来，随着我国道路交通事业的发展，将沥青混凝土路面应用于高等级公路显得愈来愈重要。在己建成的高速公路中，90%以上是以半刚性材料为基层，沥青混凝土为面层的路面（简称半刚性路面）。半刚性基层具有较高的强度与承载力、良好的整体稳定性和耐久性，为实现“强基薄面”的结构提供了可靠保证。然而，随着半刚性沥青路面的大量使用，逐步发现半刚性沥青路面也存在着一些严重的问题。其主要表现在：半刚性材料具有的干缩和温缩特性，使沥青路面不可避免要产生反射裂缝，并容易导致沥青面层的破坏。另外，半刚性基层的抗冲刷性能也较弱，易引起水损害等不利影响。
1-2 问题的提出
鉴于半刚性基层材料自身固有的特性，为了防止和减少半刚性沥青路面反射裂缝，国内外科研工作者进行了大量的研究工作，如采用调整结合料用量与比例，增加粗骨料含量并严格设计级配，以便尽可能的减小温缩和干缩效应，增加半刚性基层材料抗裂性能。或采用通过增加沥青面层厚度以防止基层反射裂缝及从结构本身入手防止和减少半刚性沥青路面基层的反射裂缝等。以上这些方法虽对抑制沥青路面反射裂缝起到了一定的作用，但仍没有从根本上解决沥青路面的开裂问题。故此，急需寻求一种其它的基层材料来克服半刚性基层的缺点，以提高沥青路面的使用品质。而以刚度相对较小的柔性材料作为沥青路面的基层，可以吸收部分层底拉应力，大大减少路面开裂的可能性。以解决沥青路面的反射裂缝问题。以沥青稳定级配碎石为基层的柔性基层沥青路面具有半刚性基层沥青路面所不具备的许多优越性。
（1）沥青混合料对于水分的变化不敏感，不易受水损害，不易产生收缩开裂而导致面层出现反射裂缝；
（2）由于面层和基层材料结构的相似性，路面结构受力、变形更为协调；
（3）同沥青面层一起构成全厚式沥青面层，从而使得整个沥青面层的修筑时间减少；
（4）刚度相对较小，减少裂缝产生的几率。
1-3 问题研究的意义
由于沥青稳定碎石柔性基层具有诸多优点，以其为基层的路面结构在国外已得到广泛应用，而国内的相关研究还不完善。因此，深入系统的研究沥青稳定碎石柔性基层的混合料设计方法，了解、分析沥青稳定碎石柔性基层的路用性能，找出适合实际情况的沥青稳定碎石柔性基层的施工工艺和方法去指导施工，对于避免沥青路面的过早开裂，提高沥青路面的服务年限和使用质量有着极为重要的意义。
2 沥青稳定碎石混合料的路用性能要求
路面基层是面层的基础，基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基中去。实际上基层是路面结构中的承重层，它应具有足够的强度和刚度，并具有良好的扩散应力的能力。虽然基层遭受大气因素的影响比面层小，但是仍然有可能经受地下水和通过面层渗入雨水的浸湿，所以基层结构应具有足够的水稳定性。同时，基层表面要求有较好的平整度，这是保证面层平整性的基本条件。
沥青稳定碎石混合料作为路面的基层，必须具有上述基层材料所必需的工程特性。同时，作为沥青混合料，其强度、稳定性、破坏模式等，都与沥青稳定碎石基层的使用环境密切相关，特别是对于温度比较敏感，在不同温度区域的破坏模式有很大的不同。而我国的沥青路面面层大多数情况下厚度较薄（绝大多数在20cm以下），这样外界荷载和环境因素（温度、湿度等）的变化，就会对处于面层之下的基层材料——沥青稳定碎石混合料的性能产生剧烈的影响。
因此，主要从沥青稳定碎石基层混合料的使用条件，即：荷载因素、温度状况、结构功能，以及施工应用方便性的要求等方面，来研究沥青稳定碎石混合料的路用性能要求。
2-1高温稳定性
沥青稳定碎石混合料是一种典型的流变性材料，它的强度和劲度模量随着温度的升高而降低。为了保证沥青路面在高温季节不至于产生推移、波浪、车辙、泛油等病害，作为基层的沥青稳定碎石混合料必须进行高温稳定性研究，以确保高温时，其能够有足够的强度和劲度模量来支撑路面结构，保证路面的使用品质。
2-2低温抗裂性
沥青是一种温度敏感性材料，温度的变化会使其力学性能发生很大的变化。随着温度的降低，沥青混合料的强度和劲度都会明显增大，然而，其变形能力却会显著下降，并会出现脆性破坏。
沥青稳定碎石混合料作为基层材料，虽然所面临的低温状态不会很严重，但在冬季气温急剧降低时，也可能会因收缩而产生横向裂缝。基层的开裂不但会造成基层本身强度的降低，而且裂缝会反射到面层，造成面层的开裂，破坏路面结构完整性，进而在水分和行车荷载的综合作用下产生饱和。其结果是路面强度明显降低，在大量行车荷载的反复作用下，产生冲刷和卿浆现象，从而使裂缝发展成为网裂、龟裂而使路面很快产生结构破坏。
而应用沥青稳定碎石柔性基层的初衷之一，就是减少像半刚性基层路面那样的基层反射裂缝，因此必须要保证沥青稳定碎石基层混合料有良好的低温抗裂性能，已发挥其柔性基层的优点。
2-3强度和刚度
基层是路面面层的基础，是沥青路面的承重层。因此，沥青稳定碎石混合料作为基层材料必须具备足够的强度以支撑路面结构。另外在车辆荷载的作用下，路面内部的应力状态非常复杂，根据理论分析，在路面中有三个不同的应力区，即：（1）在路面的上层为三向受压区，既有压应力又有剪应力；（2）路面中层为受压区，该区内由于荷载产生的剪应力已经很小，处于一种竖向受压的状态；（3）路面下层为受拉区，在荷载的作用下会出现弯拉应力。沥青稳定碎石基层位于面层以下，处于受压区和受拉区。即沥青稳定碎石基层需要承受荷载的压实作用以及底面的弯拉作用。因此，要保证沥青稳定碎石基层混合料有足够的抗压强度和抗拉强度。
另一方面，为了防止在车辆荷载作用下产生过量的变形，从而造成路面结构的车辙、沉陷等破坏。也应该保证沥青稳定碎石基层有足够的刚度。
2-4耐久性
为了保证路面具有较长的使用年限，必须保证作为路面基础的沥青稳定碎石基层具有较好的耐久性。道路是一种是野外结构物，建成后要受到行车荷载和外界环境的因素（温度、湿度等）的反复作用，对于沥青稳定碎石基层，由于其层位的关系，它受恶劣环境影响的程度虽不象面层那样剧烈，但在路面使用期间，在环境影响下经受车轮荷载的反复作用，长期处于应力应变交迭变化状态，致使基层结构强度由于疲劳而逐渐下降。当荷载重复作用超过一定次数以后，在荷载作用下沥青稳定碎石基层内产生的应力就会超过强度下降后的结构抗力，产生疲劳破坏。因此沥青稳定碎石基层混合料应该有良好的抗疲劳性能。以保证路面结构的耐久性。
2-5施工和易性
要保证室内配料在现场施工条件下顺利的实现，沥青稳定碎石混合料除了应具备前述的技术要求外，还应具备适宜的施工和易性。影响沥青混合料施工和易性的因素很多，诸如当地气温、施工条件及混合料性质等。
单纯从混合料材料性质而言，影响沥青混合料施工和易性的首先是混合料的级配情况，如粗细集料的颗粒大小相距过大，缺乏中间尺寸，混合料容易分层层积（粗粒集中表面，细粒集中底部）；如细集料太少，沥青层就不容易均匀地分布在粗颗粒表面；细集料过多，则使拌和困难。此外当沥青用量过少，或矿粉用量过多时，混合料容易产生疏松不易压实。反之，如沥青用量过多，或矿粉质量不好，则容易使混合料粘结成团块，不易摊铺。
沥青稳定碎石混合料柔性基层的应用研究，应该从级料集配设计和确定沥青最佳用量方面，确保基层混合料的施工和易性。
3 进一步研究的建议
为了更好地利用沥青稳定碎石基层，以解决半刚性基层所带来的反射裂缝和水损坏问题，应对沥青稳定碎石基层进行更广泛、更深入的研究。在今后的研究工作中，建议对以下问题作进一步的研究：
（1）尝试提出新的沥青稳定碎石基层混合料级配，对其进行试验研究，以期提出适合基层用的沥青混合料的级配范围；
（2）研究沥青稳定碎石基层沥青路面的结构设计方法，提出相应的设计指标及标准；
（3）对沥青稳定碎石柔性基层防止沥青路面反射裂缝的理论原理作出进一步研究推敲；
（4）碎沥青稳定碎石混合料的实验室成型方法作进一步研究，以期获得最符合实际的应用状态的试件成型方法和试验指标试验参数；
（5）对沥青稳定碎石基层混合料的施工技术应更一步研究，进一步探索沥青稳定碎石基层厚度和合理的压实机械组合对压实度的影响。
参考文献
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篇12
1 前言：市政道路是否畅通、平整，是体现城市硬环境建设的重要指标。目前，城市道路路面使用周期大大缩短，远远达不到设计使用年限即出现破坏现象。尤其是城市出现某种重要赛事或是名头大的活动，就会在各交通要道重新加盖沥青面层，以保证城市环境的优越性。但往往时间不长，沥青路面的裂缝愈显严重，其中网裂，龟裂，纵缝，横缝等。其原因是多方面的，有执行标准、设计、施工方面的原因；有交通量迅猛增加的原因：有原材料质量的原因。这里通过生产实践过程积累的经验，针对各种导致路面破坏的各种原凶简要阐述预防措施。
2 市政沥青路面开裂原因
2.1沥青路面开裂的主要原因可分为两大类：一种是由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝，一般称之为荷载型裂缝。现在路面长期受到过往车辆的超荷载作用，很快就出现各种各样的病害。另一种主要是由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝，包括低温收缩裂缝和疲劳裂缝，一般称之为非荷载型裂缝。论文参考网。
2.2由于我国现行沥青路面设计规范中规定或推荐沥青路面采用半刚性基层。所以还存在着因为半刚性基层的温缩裂缝或干缩裂缝引起沥青面层产生的反射裂缝或对应裂缝。
2.3由于施工的原因产生的横向裂缝和纵向裂缝。
3 影响裂缝产生的主要因素
3.1技术标准低：市政标准90版从1990年执行到2008年近18年标准没有更新，而近二十年、特别是近十年随着国民经济的迅猛发展，城市建设也日新月异，市政道路建设跟着飞速发展，二十年前所积累的经验数据来规范现代化建设，显然已经不能满足。论文参考网。由于旧的试验技术和仪器设备的欠缺原规范所规定的检测项目和指标也不能控制工程质量，导致虽然技术指标合格，但工程并不能满足使用功能，造成破损，裂缝等。
3.2集料生产不规范，质量不能满足施工要求，碎石开采企业大都是临时职业资格，虽然国家对工程质量要求非常严格，但对于开采企业没有统一标准，执行和监管力度不够。生产企业都为小型私人企业，质量意思淡薄，难以从源头控制材料质量。特别市政工程受地方保护影响，材料大都被区域地方民众垄断，施工企业很难控制。造成不用则却的现象。生产的碎石材料特别是含泥量过高，其会使沥青粘度降低，混合料强度降低。另外影响市政沥青路面质量的还有应用了河砂，传统工艺中应用河砂比例太大，一般20型沥青混凝土用河砂在18～25％，这样可使混合料加工容易，能满足级配要求，增加混合料的和易性，但是河砂主要成分为石英属酸性材料，对沥青指标会有一定的破坏作用，所以增加了混合料的流值和降低了强度。而目前高等级公路都不允许使用天然砂，而代替采用玄武岩或石灰岩加工的人工砂。
3.3沥青及沥青混合料的性质
沥青质量，由于部分施工单位所采购的沥青,标号达不到要求,导致沥青与矿料之间的粘结力低或沥青低温脆性大,高温稳定性差,从而导致油层松散。沥青和沥青结合料的性质是影响沥青路面温度开裂的最主要原因，沥青混合料的低温劲度是决定沥青路面是否开裂的最根本因素，沥青劲度又是决定沥青混合料劲度的关键。在沥青性能指标中，影响更大的是温度敏感性，温度敏感性大的沥青更容易开裂。夏季高温时,沥青材料粘滞度降低,在荷载作用下,可能使路面表面造成泛油,也可能沥青材料与矿料一起被挤动而引起面层车辙、推挤、波浪等变形破坏。在冬季低温下,沥青材料会由于收缩作用而产生脆裂破坏。在水分和温度作用下,沥青材料与矿料间的粘结力降低,沥青面层就会出现松散、剥落等破坏。久而久之,形成恶性循环,使得路面通行能力大大降低。由于特殊原因(如拌和机的拌和、人为因素),使得油石比不合理。论文参考网。油石比偏大容易形成波浪、油包;偏小则容易引起渗水、裂缝、网裂和松散等。
3.4基层材料的性质
市政工程原设计基层材料一般都为石灰土基层，在施工过程中石灰含量控制不好，使其强度远远不能满足城市交通的影响，基层是道路承重的主要结构，基层破损必然导致路面破损。施工中基层平整度不好及强度不均致使基层塌陷将直接反应至面层。基层结合料偏少、混合料拌和不均匀、基层存在夹层、基层失养干裂、未形成早期强度和过早铺筑油层都将影响基层的抗压、抗拉强度和刚度,导致路面产生波浪、油包、网裂等病害。
3.5施工因素
在保证基层质量的前提下，严格控制沥青路面施工质量，特别是生产温度的控制，包括拌合温度，运输温度，碾压温度，关键拌合和碾压温度必须严格控制；另一方面施工接缝，市政道路越来越宽，摊铺机有效摊铺宽度为7.5～12.5米，对于36～48米宽的路面必然会产生接缝问题，那么采用热接缝或双机联铺或多机联铺最有效消除纵缝的方式。施工中面层厚度达不到设计要求也会大大影响沥青面层的寿命。
4 减轻市政工程沥青路面裂缝的有效措施
目前CJJ1-2008版《城镇道路工程施工与质量验收规范》非常全面具体得对城镇道路工程进行了技术指标的规定。根据规范，通过路面结构设计和厚度计算可以满足沥青路面强度和承载能力要求，基本解决荷载型裂缝产生的问题。对于如何避免或减轻非荷载型裂缝的产生，应从设计与施工、原材料控制及设备配置等方面来进行考虑。
4.1设计方面
4.1.1在进行半刚性路面设计时，首先应选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料做基层。
4.1.2选用松弛性能好的优质沥青做沥青面层。在缺少优质沥青的情况下。应采取改善沥青性质的措施添加改性剂、聚酯纤维和抗剥落剂是目前最有效的方式。
4.1.3采用合适的沥青面层厚度，确保半刚性基层在使用期间一般不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。
4.1.3基层与沥青面层之间增加抗拉弹性的聚酯玻纤布或玻纤网格。
4.2 施工方面
在半刚性基层上预设伸缩缝，避免温度变化产生后期裂缝。透层或粘层完成后，应尽快铺筑沥青面层。严格控制沥青混合料的拌和质量。设置沥青拌合料成品料仓，控制成品料仓料位，防止卸料离析。提高面层摊铺质量。在摊铺混合料时，运距不能过远，摊铺温度应控制在130℃～160℃为宜，摊铺厚度均匀，保证沥青面层的压实度，压实设备数量应配套，碾压遍数不能太少，以免混合料孔隙过大：一般不能进行补料，尤其是下面层：基层雨后潮湿未干，不得摊铺，更不得冒雨摊铺；纵向、横向接缝应紧密、平顺，各幅之间重叠的混合料应用人工铲走。
4.3原材料及管理措施
加强原材料的检验工作，对质量不符合要求的材料，绝不能使用。混合料的骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料。如果骨料呈酸性则应添加一定数量的抗剥落剂或石灰粉，确保混合料的抗剥落性能，同时应尽量降低骨料的含水量。混合料使用的矿粉要进行搭棚存放，做好防雨防潮措施。
5 结束语
篇13
1 前言：城市道路是否畅通、平整，是体现城市硬环境建设的重要指标。目前，城市道路路面使用周期大大缩短，远达不到设计使用年限即出现破坏现象。沥青路面的裂缝尤其严重，其中网裂，龟裂，纵缝，横缝等。其原因是多方面的，有执行标准、设计、施工方面的原因；有交通 量迅猛增加的原因：有原材料质量的原因。。这里通过生产实践过程积累的经验，针对各种导致路面破坏的各种原凶简要阐述预防措施。
2 城市沥青路面开裂原因
2.1沥青路面开裂的主要原因可分为两大类：一种是由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝，一般称之为荷载型裂缝。另一种主要是由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝，包括低温收缩裂缝和疲劳裂缝，一般称之为非荷载型裂缝。
2.2由于我国现行沥青路面设计规范中规定或推荐沥青路面采用半刚性基层。所以还存在着因为半刚性基层的温缩裂缝或干缩裂缝引起沥青面层产生的反射裂缝或对应裂缝。
2.3由于施工的原因产生的横向裂缝和纵向裂缝。
3 影响裂缝产生的主要因素
3.1技术标准低：市政标准90版从1990年执行到2008年近18年标准没有更新，而近二十年、特别是近十年随着国民 经济 的迅猛 发展 ，城市建设也日新月异，城市公路建设跟着飞速发展，二十年前所积累的经验数据来规范现代 化建设，显然已经不能满足。由于旧的试验技术和仪器设备的欠缺原规范所规定的检测项目和指标也不能控制工程质量，导致虽然技术指标合格，但工程并不能满足使用功能，造成破损，裂缝等。
3.2集料生产不规范，质量不能满足施工要求，碎石开采 企业 大都是临时职业资格，虽然国家对工程质量要求非常严格，但对于开采企业没有统一标准，执行和监管力度不够。牛产企业都为小型私人企业，质量意思淡薄，难以从源头控制材料质量。特别市政工程受地方保护影响，材料大都被区域地方民众垄断，施工企业很难控制。造成不用则却的现象。生产的碎石材料特别是粉尘和软石含量过高超过3％，这两项指标是影响沥青混合料内在质量的关键因素，会使沥青粘度降低，混合料强度降低。另外影响市政沥青路丽质量的还有应用了河砂，传统工艺中应用河砂比例太大，一般20型沥青混凝土用河砂在18～25％，这样可使混合料加工容易，能满足级配要求，增加混个合料的和易性，但是河砂主要成分为石英属酸性材料，对沥青指标会有一定的破坏作用，所以增加了混个合料的流值和降低了强度。而目前高等级公路都不允许使用天然砂，而代替采用玄武岩或石灰岩加工的人工砂。。
3.3沥青及沥青混合料的性质
沥青和沥青结合料的性质是影响沥青路面温度开裂的最主要原因，沥青混合料的低温劲度是决定沥青路面是否开裂的最根本因素，沥青劲度又是决定沥青混合料劲度的关键。在沥青性能指标中，影响更大的是温度敏感性，温度敏感性大的沥青更容易开裂。
3.4基层材料的性质
市政工程原设计基层材料一般都为石灰土基层，而其强度远远不能满足城市交通 对其的影响，基层是道路承重的主要结构，基层破损必然导致路面破损。
3.5施工因素
在保证基层质量的前提下，严格控制沥青路面施工质量，特别是生产温度的控制，包括拌合温度，运输温度，碾压温度，关键拌合和碾压温度必须严格控制；另一方面施工接缝，市政道路越来越宽，摊铺机有效摊铺宽度为7.5～12.5米，对于36～48米宽的路面必然会产生接缝问题，那么采用热接缝或双机联铺或多机联铺最有效消除纵缝的方式。
4 减轻市政工程沥青路面裂缝的有效措施
目前cJJ1～2008版《城镇道路工程施工与质量验收规范》非常全面具体得对城镇道路工程进行了技术指标的规定。根据规范，通过路面结构设计和厚度计算 可以满足沥青路面强度和承载能力要求，基本解决荷载型裂缝产生的问题。对于如何避免或减轻非荷载型裂缝的产生，应从设计与施工、原材料控制及设备配置等方面来进行考虑。
4.1设计方面
4.1.1在进行半刚性路面设计时，首先应选用抗冲刷性能好、千缩系数和温缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料做基层。
4.1.2选用松弛性能好的优质沥青做沥青面层。在缺少优质沥青的情况下。应采取改善沥青性质的措施添加改性剂、聚酯纤维和抗剥落剂是目前最有效的方式。
4.1.3采用合适的沥青面层厚度，确保半刚性基层在使用期间一般不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。
4.1.4设置应力消减(应力吸收)中间层，采用柔性基层作为应力吸收和传递结构层，后者在青睐高速、京沪高速，晋济高速等高速公路已广泛应用，效果良好。
4.1.5在基层与沥青面层之问加铡增加抗拉弹性的聚酯玻纤布或玻纤网格。
4.2施工方面
在半刚性基层上预设伸缩缝，避免温度变化产生后期裂缝。透层或粘层完成后，应尽快铺筑沥青面层。严格控制沥青混合料的拌和质量。设置沥青摊琶合料成品料仓，控制成品料仓料位，防止卸料离析。。提高面层摊铺质量。在排铺混合料时，运距不能过远，摊铺温度应控制在130℃～160℃为宜，摊铺厚度均匀，保证沥青面层的压实度，雎实设备数量应配套，碾压遍数不能太少，以免混合料孔隙过大：一般不能进行补料，尤其是下面层：基层雨后潮湿未干，不得摊铺，更不得冒雨摊铺；纵向、横向接缝应紧密、平顺，各幅之间重叠的混合料应用人工铲走。
4.3原材料及管理措施
加强原材料的检验工作，对质最不符合要求的材料，绝不能使用。混合料的骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料。如果骨料呈酸性则应添加一定数量的抗剥落剂或石灰粉，确保混合料的抗剥落性能，同¨寸应尽量降低骨料的含水量。混合料使用的矿粉要进行搭棚存放，做好防雨防潮措施。
5 结束语
