沥青路面材料与结构合理组合研究

摘要：通过进行不同面层材料组合和不同面层结构组合的车辙试验，得出了公路沥青路面上、下面层典型的材料组成和结构组合，为同类工程提供借鉴。

关键词：沥青；路面；结构层；车辙

中图分类号：U416.217 文献标识码：A 文章编号：

前言

沥青路面合理的材料和结构组合是满足路面各项使用性能的关键，沥青路面面层的层位功能特性为沥青各面层沥青混合料类型选择和组成设计提供了指导，不同材料结构组合的沥青混合料，同样会引起路面结构层功能差异。从而不同材料组合和结构组合的沥青面层使用性能也相差甚远，所以在沥青面层设计时要实现结构与材料的匹配设计。

2. 不同面层材料组合的高温抗车辙试验研究

公路沥青路面面层结构一般由上面层和下面层组成，上面层一般选用细粒式沥青混合料，下面层一般选用中粒式沥青混合料或粗粒式沥青混合料。本节通过进行双层车辙试验，主要分析在上、下面层不同材料组成时，沥青混凝土路面结构的高温抗车辙性能。并提出基于高温抗车辙性能的合理路面材料组合，复合试件的材料组合方式见下表。

双层复合试件的制作方法为：预制下面层沥青混合料车辙板洒布粘层油

加铺上面层沥青混合料车辙板。

不同面层材料组合车辙试验结果表

双层车辙试验可以更好的真实反映路面结构的高温稳定性，从上表的试验结果可以看出：

（1）路面材料单层改性较不改性时其高温稳定性明显提高，路面材料双层改性较单层改性的高温稳定性又相应的提高很多。当路面材料组合为“AC-13+AC-16”时路面材料单层改性比不改性的高温稳定性提高了106%，路面材料双层改性比单层改性的高温稳定性提高了94.57%；当路面材料组合为“AC-13+AC-20”时其单层改性比不改性的高温稳定性提高了135%，双层改性比单层改性的高温稳定性提高了57.26%。

（2）下面层采用AC-20沥青混合料比下面层采用AC-16沥青混合料具有更好的高温稳定性，在路面材料不改性时其高温稳定性可以提高24.93%，在路面材料单层改性时其高温稳定性可以提高42.51%，在路面材料双层改性时其高温稳定性可以提高15.18%。可见适当的提高下面层材料的粒径可以提高整个沥青路面的高温稳定性。

（3）虽然面层材料双层改性后高温稳定性会明显提高，但是考虑道路建设的经济性，面层材料双层改性主要应用于高等级公路建设中，在二级及以下公路的建设中并不多见。所以要综合路面使用性能和路面建设经济性考虑，对沥青面层材料进行合理改性。

3. 不同面层结构组合的高温抗车辙试验研究

为研究不同面层结构组合的沥青面层高温性能，采用双层车辙试验，路面面层厚度分别取10cm、9cm和8cm三种形式，具体面层结构组合型式为：4cm+6cm、3cm+6cm、4cm+5cm、3cm+5cm。组合结构下面层采用AC-20粗型沥青混合料，上面层采用SBSAC-13沥青混合料。非标准厚度的复合试件的成型方法以3cm+6cm结构型式为例说明：

（1）在10cm厚双层试模中垫4cm厚的钢板，成型6cm厚的下面层车辙板；

（2）试件冷却脱模，双层试模底垫Icm后的钢板，装上已成型好的下面层车辙板；

（3）撒粘层油，在上面浇注上面层沥青混合料，成型复合试件。

每种面层结构组合方案制作三块复合车辙试件，室温下养生48小时，然后放到车辙仪60℃保温箱中保温5小时后进行复合试件的车辙试验，轮压为标准轮压0.7Mpa、碾压速度为42次/min。不同面层结构组合车辙试验的试验结果如下表所示。

试验结果分析：

（1）从动稳定度结果可以看出，各种面层结构组合的动稳定度大小为：组合1>组合2 > 组合3>组合4。可见沥青路面下面层厚度不同，是造成不同面层结构组合高温稳定性不同的重要因素。

（2）各面层结构组合45min车辙深度依次为：组合1<组合2 <组合4<组合3。除面层组合3外，其余三种面层结构组合型式的45min车辙深度相差不大，说明当沥青路面面层总厚度在较小范围内变化时对面层45min车辙深度影响甚微；而组合2和组合3的路面总厚度都为9cm，但是组合3的45min车辙深度却明显大于组合2，可见不同的面层结构组合型式是影响45min车辙深度的一个主要原因。通过适当抬高双层路面结构中上、下面层的分界位置，适当增大下面层厚度对减小整个面层的高温压缩变形是及其有利的。

（3）各结构组合的60min时的车辙总变形量大小为组合1 <组合2 <组合4<组合3。60min时的车辙总变形量与45min时的车辙总变形量之差便是车辙试验在最后15min内沥青材料层的塑性变形。这些数据所反映的规律说明，影响沥青路面高温抗车辙变形的两个主要因素是面层结构组合型式以及面层各层厚度与对应集料的公称最大粒径的匹配关系。

（4）车辙试验中的相对变形越小，则结构组合的高温稳定性越好，四种结构组合型式的相对变形量依次为：组合1 <组合2 <组合4 <组合3。

4. 结论

通过不同面层材料组合和不同面层结构组合的高温抗车辙试验，得出了公路沥青路面上、下面层典型的材料组成和结构组成。具体结论如下：

(l)沥青路面双层改性的高温性能>沥青路面单层改性的高温性能>沥青路面不改性的高温性能。

(2) 路面材料进行合理改性时，优先推荐面层双层改性。

(3)高温抗车辙能力大小依次为：4cm+6cm>3cm+6cm>4cm+5cm>3cm+5cm。

(4) 路面面层总厚度为9cm时，推荐上、下面层的结构组合方式为4cm+5cm；当路面面层总厚度为10cm时，推荐上、下面层结构组合方式为4cm+6cm。

(5)荷载、面层结构组合以及面层材料组合是影响沥青路面抗裂疲劳的关键因素。

(6) 重载会加剧路面结构的破坏，明显降低路面结构的疲劳寿命，适当的降低上面层厚度，增加下面层厚度会有效调高沥青面层的抗疲劳性能。

(7) 适当增大沥青面层下面层材料的粒径，并根据当地具体经济情况对面层材料进行合理改性，可以有效提高沥青路面面层的疲劳寿命。

参考文献：

[1]郭银涛.高等级公路沥青路面使用性能评价的研究[D].重庆:重庆交通大学,2008.

[2]王芳，王选仓.高等级沥青路面使用性能评价指标与标准研究[J].路基工程,2009,(5).

作者简介：周德邱，1968.8 海南路桥工程公司，工程师，572000，研究方向：路基路面施工。