道路結(jié)構(gòu)層間性能評價研究

杜國智

摘 要：近年來，我們國家的經(jīng)濟(jì)得到了飛速的發(fā)展，社會也在不斷的進(jìn)步，對于道路結(jié)構(gòu)層的評價引發(fā)社會越來越多的關(guān)注?，F(xiàn)階段我國道路病害主要發(fā)生在層間剪切破壞和反射裂縫破壞兩方面，近幾年，有很多研究道路結(jié)構(gòu)的抗剪性與抗裂性的試驗。本文重點(diǎn)針對路面的抗剪、抗震以及粘性等角度對結(jié)構(gòu)層間的性能評價展開詳細(xì)的研究。

關(guān)鍵詞：道路結(jié)構(gòu);層間性能;評價

近幾年，我國政府不斷加大道路建設(shè)力度，據(jù)調(diào)查資料分析，在我們國家已有的公路中，以瀝青路面居多，這是由于瀝青路面不但施工簡單、工期短，而且可供選擇的結(jié)構(gòu)種類繁多、道路維護(hù)保養(yǎng)方便，而且縮短通車時間等諸多優(yōu)點(diǎn)，即使瀝青路面有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是依然存在不足[1]。

1.路面層間破壞情況

1.1層間剪切破壞機(jī)理

層間剪切破壞類型主要發(fā)生于瀝青路面中，道路路面的各個結(jié)構(gòu)層之間存在著抗剪性，這種特殊的性能在世界各地相關(guān)領(lǐng)域都很少涉及到[2]。但是，就我國道路路面的現(xiàn)實(shí)狀況來講，由于道路荷載所形成的剪力進(jìn)一步引發(fā)的路面結(jié)構(gòu)被破壞問題刻不容緩。剪切破壞通常是瀝青路面破壞司空見慣的種類，從病害產(chǎn)生的具體部位還可以繼續(xù)劃分為兩種類型：一是路面層的混合料內(nèi)部產(chǎn)生的剪切性破壞，這種病害類型主要發(fā)現(xiàn)于剎車或者啟動比較頻繁的路段。二是結(jié)構(gòu)層間產(chǎn)生的剪切性破壞種類，而這種病害類型主要發(fā)生于道路層間結(jié)合性能不太好的路段中，發(fā)生病害之后比較容易造成路面層間的滑移問題，從而進(jìn)一步引發(fā)路面剝落、裂縫等危害。

1.2反射裂縫破壞機(jī)理

反射裂縫類型的破壞直接關(guān)系著路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定情況以及道路的使用性能，路面開裂造成的破壞大大縮短了路面的使用壽命，其中，瀝青路面開裂主要表現(xiàn)為：疲勞開裂、低溫開裂以及反射開裂等種類[3]。反射裂縫是由于剛性半剛性的基層（或者舊路面）本來存在著裂縫問題，在溫度和荷載的共同作用下產(chǎn)生擴(kuò)張力，如果裂縫擴(kuò)張產(chǎn)生的應(yīng)力沒有得到及時有效的緩解，那么在裂縫的四周形成應(yīng)力聚集在一起，這就導(dǎo)致瀝青混凝土的底面承載著非常大的拉應(yīng)力，最后的結(jié)果就是裂縫逐漸向路表延伸。

2.層間粘結(jié)性能評價

將瀝青碎石封層推移和擁包的成因作為依據(jù)，可以利用路面層之間的抗拉、抗剪強(qiáng)度當(dāng)作路面層間粘性的評價標(biāo)準(zhǔn)，本文把瀝青碎石封層試件作為實(shí)驗對象，通過拉拔和正壓扭剪兩個室驗來檢測結(jié)構(gòu)層之間的抗拉和抗剪的性能強(qiáng)度，利用層間被破壞時產(chǎn)生的拉力值表示層間的抗拉強(qiáng)度[4]。實(shí)驗開始前，根據(jù)前述成型方法辦法和各試驗水平成型試件，等到試件全部徹底固化之后，把擦碎石封層的外殼需要全部擦涂滿環(huán)粘結(jié)劑，把拉頭與碎石層緊密粘連起來，等到徹底牢固之后，試驗可以開始。其中，開始正交拉拔實(shí)驗時，每一組測試 次，實(shí)驗測出拉拔力的多少，算出平均值，每一項因素對于抗拉力產(chǎn)生怎樣的影響，有何規(guī)律。利用極差來代替不同的因素對于實(shí)驗對象層之間的抗拉強(qiáng)度所產(chǎn)生的不同的影響，實(shí)驗過程中的四個因素里，影響抗拉強(qiáng)度的結(jié)果是：纖維用量（0.05kN）<纖維長度（0.06kN）<碎石用量（0.147kN）<乳化瀝青用量（0.233kN）。結(jié)構(gòu)層之間的抗拉強(qiáng)度因為乳化瀝青用量不同而變化，與瀝青的用量成正相關(guān)。這是由于瀝青用的越多，能夠滲透到路面里的也就越多，而且被包裹起來的碎石面也越來越大，結(jié)構(gòu)瀝青量越來越大，就能使得層間結(jié)合起來更為嚴(yán)密牢固。在碎石量在900g-1100g范圍之間時，結(jié)構(gòu)層之間的抗拉性能與碎石使用量成正相關(guān)。碎石使用量超出1100g之后，在繼續(xù)增加用量，層間的抗拉強(qiáng)度反而快速價降低，這是因為在碎石使用量低于1100g的時候，封層的外表有很多沒有包裹上碎石的區(qū)域，當(dāng)碎石不停地投入，被包裹的表面也逐漸增多，使得結(jié)構(gòu)瀝青量加大，加上封層和拉頭的交接面增加，綜合作用使得抗拉力增加。一旦碎石投入量繼續(xù)加大，結(jié)構(gòu)瀝青的含量增加速度便逐漸降低，因此，拉拔力的增長幅度也會逐漸變?nèi)?，而且碎石投入量?200g時，碎石的覆蓋率已幾乎達(dá)到100%。實(shí)驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，纖維的長度和使用量對抗拉強(qiáng)度的影響也不容忽視，僅次于碎石用量。結(jié)果證明，纖維長度對于結(jié)構(gòu)層之間的抗拉強(qiáng)度影響程度不大，但是不斷地加大纖維的使用量，抗拉強(qiáng)度開始逐漸加大，達(dá)到最大數(shù)值后便開始減少，出現(xiàn)最高值時的纖維使用量為9g。

3.層間抗裂性能評價

低溫開裂作為瀝青路面病害的常見表現(xiàn)形式。美國公路戰(zhàn)略研究計劃（簡稱SHRP）在研究瀝青材料的低溫性能時，嚴(yán)格模擬了瀝青在施工期間以及五年路面使用期間老化的實(shí)際狀態(tài)。SHRP 采用彎曲梁流變儀的彎曲蠕變試驗和直接拉伸試驗對瀝青的低溫抗裂性能進(jìn)行評價，利用通過RTFOT以及壓力老化的瀝青，測量均值最低的道路溫度時的低溫彎曲蠕變勁度模量S 作為最主要指標(biāo)。SHRP通過BBR實(shí)驗對瀝青的低溫抗裂性能進(jìn)行評價，實(shí)驗需要605 時的S不能超過300MPa，另外，還需要605 時蠕變勁度和荷載作用的時間雙對數(shù)曲線斜率m 值不能低于0.3（m 是表現(xiàn)瀝青勁度的時間敏感性能以及應(yīng)力松弛性能，m越大說明其應(yīng)力松弛和抗裂性能越好）。

文章主要是圍繞剪切破壞和反射裂縫兩種最普遍的路面病害類型進(jìn)行研究，解析其病理成因，總結(jié)破壞其層間結(jié)構(gòu)的常見因素，結(jié)合現(xiàn)階段已有的實(shí)驗方法，提出自己的思路，病對現(xiàn)有的試驗方法進(jìn)行完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]武書華.半剛性基層瀝青路幾面層間剪切疲勞特性及接觸狀態(tài)評價研究[D].長安大學(xué)，2012（06）：220-221.

[2]田耀剛，韓慶，田世亮等. 半剛性基層瀝青路面層間病害調(diào)查與研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報，2010（4）：169-172.

[3]李江衛(wèi).膠粉改性瀝青應(yīng)力吸收層防治瀝青路面反射裂縫研究[D].重慶交通大學(xué)，2011（03）：116-117.

[4]陳俊彥.瀝青路面層間黏結(jié)性能影響因素及改善措施[J].山西交通科技，2014（5）：28-30.