瀝青路面材料與結(jié)構(gòu)合理組合研究

摘要：通過(guò)進(jìn)行不同面層材料組合和不同面層結(jié)構(gòu)組合的車轍試驗(yàn)，得出了公路瀝青路面上、下面層典型的材料組成和結(jié)構(gòu)組合，為同類工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：瀝青；路面；結(jié)構(gòu)層；車轍

中圖分類號(hào)：U416.217 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

前言

瀝青路面合理的材料和結(jié)構(gòu)組合是滿足路面各項(xiàng)使用性能的關(guān)鍵，瀝青路面面層的層位功能特性為瀝青各面層瀝青混合料類型選擇和組成設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)，不同材料結(jié)構(gòu)組合的瀝青混合料，同樣會(huì)引起路面結(jié)構(gòu)層功能差異。從而不同材料組合和結(jié)構(gòu)組合的瀝青面層使用性能也相差甚遠(yuǎn)，所以在瀝青面層設(shè)計(jì)時(shí)要實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)與材料的匹配設(shè)計(jì)。

2. 不同面層材料組合的高溫抗車轍試驗(yàn)研究

公路瀝青路面面層結(jié)構(gòu)一般由上面層和下面層組成，上面層一般選用細(xì)粒式瀝青混合料，下面層一般選用中粒式瀝青混合料或粗粒式瀝青混合料。本節(jié)通過(guò)進(jìn)行雙層車轍試驗(yàn)，主要分析在上、下面層不同材料組成時(shí)，瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)的高溫抗車轍性能。并提出基于高溫抗車轍性能的合理路面材料組合，復(fù)合試件的材料組合方式見(jiàn)下表。

雙層復(fù)合試件的制作方法為：預(yù)制下面層瀝青混合料車轍板灑布粘層油

加鋪上面層瀝青混合料車轍板。

不同面層材料組合車轍試驗(yàn)結(jié)果表

雙層車轍試驗(yàn)可以更好的真實(shí)反映路面結(jié)構(gòu)的高溫穩(wěn)定性，從上表的試驗(yàn)結(jié)果可以看出：

（1）路面材料單層改性較不改性時(shí)其高溫穩(wěn)定性明顯提高，路面材料雙層改性較單層改性的高溫穩(wěn)定性又相應(yīng)的提高很多。當(dāng)路面材料組合為“AC-13+AC-16”時(shí)路面材料單層改性比不改性的高溫穩(wěn)定性提高了106%，路面材料雙層改性比單層改性的高溫穩(wěn)定性提高了94.57%；當(dāng)路面材料組合為“AC-13+AC-20”時(shí)其單層改性比不改性的高溫穩(wěn)定性提高了135%，雙層改性比單層改性的高溫穩(wěn)定性提高了57.26%。

（2）下面層采用AC-20瀝青混合料比下面層采用AC-16瀝青混合料具有更好的高溫穩(wěn)定性，在路面材料不改性時(shí)其高溫穩(wěn)定性可以提高24.93%，在路面材料單層改性時(shí)其高溫穩(wěn)定性可以提高42.51%，在路面材料雙層改性時(shí)其高溫穩(wěn)定性可以提高15.18%。可見(jiàn)適當(dāng)?shù)奶岣呦旅鎸硬牧系牧娇梢蕴岣哒麄€(gè)瀝青路面的高溫穩(wěn)定性。

（3）雖然面層材料雙層改性后高溫穩(wěn)定性會(huì)明顯提高，但是考慮道路建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性，面層材料雙層改性主要應(yīng)用于高等級(jí)公路建設(shè)中，在二級(jí)及以下公路的建設(shè)中并不多見(jiàn)。所以要綜合路面使用性能和路面建設(shè)經(jīng)濟(jì)性考慮，對(duì)瀝青面層材料進(jìn)行合理改性。

3. 不同面層結(jié)構(gòu)組合的高溫抗車轍試驗(yàn)研究

為研究不同面層結(jié)構(gòu)組合的瀝青面層高溫性能，采用雙層車轍試驗(yàn)，路面面層厚度分別取10cm、9cm和8cm三種形式，具體面層結(jié)構(gòu)組合型式為：4cm+6cm、3cm+6cm、4cm+5cm、3cm+5cm。組合結(jié)構(gòu)下面層采用AC-20粗型瀝青混合料，上面層采用SBSAC-13瀝青混合料。非標(biāo)準(zhǔn)厚度的復(fù)合試件的成型方法以3cm+6cm結(jié)構(gòu)型式為例說(shuō)明：

（1）在10cm厚雙層試模中墊4cm厚的鋼板，成型6cm厚的下面層車轍板；

（2）試件冷卻脫模，雙層試模底墊Icm后的鋼板，裝上已成型好的下面層車轍板；

（3）撒粘層油，在上面澆注上面層瀝青混合料，成型復(fù)合試件。

每種面層結(jié)構(gòu)組合方案制作三塊復(fù)合車轍試件，室溫下養(yǎng)生48小時(shí)，然后放到車轍儀60℃保溫箱中保溫5小時(shí)后進(jìn)行復(fù)合試件的車轍試驗(yàn)，輪壓為標(biāo)準(zhǔn)輪壓0.7Mpa、碾壓速度為42次/min。不同面層結(jié)構(gòu)組合車轍試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果如下表所示。

試驗(yàn)結(jié)果分析：

（1）從動(dòng)穩(wěn)定度結(jié)果可以看出，各種面層結(jié)構(gòu)組合的動(dòng)穩(wěn)定度大小為：組合1>組合2 > 組合3>組合4。可見(jiàn)瀝青路面下面層厚度不同，是造成不同面層結(jié)構(gòu)組合高溫穩(wěn)定性不同的重要因素。

（2）各面層結(jié)構(gòu)組合45min車轍深度依次為：組合1<組合2 <組合4<組合3。除面層組合3外，其余三種面層結(jié)構(gòu)組合型式的45min車轍深度相差不大，說(shuō)明當(dāng)瀝青路面面層總厚度在較小范圍內(nèi)變化時(shí)對(duì)面層45min車轍深度影響甚微；而組合2和組合3的路面總厚度都為9cm，但是組合3的45min車轍深度卻明顯大于組合2，可見(jiàn)不同的面層結(jié)構(gòu)組合型式是影響45min車轍深度的一個(gè)主要原因。通過(guò)適當(dāng)抬高雙層路面結(jié)構(gòu)中上、下面層的分界位置，適當(dāng)增大下面層厚度對(duì)減小整個(gè)面層的高溫壓縮變形是及其有利的。

（3）各結(jié)構(gòu)組合的60min時(shí)的車轍總變形量大小為組合1 <組合2 <組合4<組合3。60min時(shí)的車轍總變形量與45min時(shí)的車轍總變形量之差便是車轍試驗(yàn)在最后15min內(nèi)瀝青材料層的塑性變形。這些數(shù)據(jù)所反映的規(guī)律說(shuō)明，影響瀝青路面高溫抗車轍變形的兩個(gè)主要因素是面層結(jié)構(gòu)組合型式以及面層各層厚度與對(duì)應(yīng)集料的公稱最大粒徑的匹配關(guān)系。

（4）車轍試驗(yàn)中的相對(duì)變形越小，則結(jié)構(gòu)組合的高溫穩(wěn)定性越好，四種結(jié)構(gòu)組合型式的相對(duì)變形量依次為：組合1 <組合2 <組合4 <組合3。

4. 結(jié)論

通過(guò)不同面層材料組合和不同面層結(jié)構(gòu)組合的高溫抗車轍試驗(yàn)，得出了公路瀝青路面上、下面層典型的材料組成和結(jié)構(gòu)組成。具體結(jié)論如下：

(l)瀝青路面雙層改性的高溫性能>瀝青路面單層改性的高溫性能>瀝青路面不改性的高溫性能。

(2) 路面材料進(jìn)行合理改性時(shí)，優(yōu)先推薦面層雙層改性。

(3)高溫抗車轍能力大小依次為：4cm+6cm>3cm+6cm>4cm+5cm>3cm+5cm。

(4) 路面面層總厚度為9cm時(shí)，推薦上、下面層的結(jié)構(gòu)組合方式為4cm+5cm；當(dāng)路面面層總厚度為10cm時(shí)，推薦上、下面層結(jié)構(gòu)組合方式為4cm+6cm。

(5)荷載、面層結(jié)構(gòu)組合以及面層材料組合是影響瀝青路面抗裂疲勞的關(guān)鍵因素。

(6) 重載會(huì)加劇路面結(jié)構(gòu)的破壞，明顯降低路面結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，適當(dāng)?shù)慕档蜕厦鎸雍穸?，增加下面層厚度?huì)有效調(diào)高瀝青面層的抗疲勞性能。

(7) 適當(dāng)增大瀝青面層下面層材料的粒徑，并根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w經(jīng)濟(jì)情況對(duì)面層材料進(jìn)行合理改性，可以有效提高瀝青路面面層的疲勞壽命。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：周德邱，1968.8 海南路橋工程公司，工程師，572000，研究方向：路基路面施工。