【关键词】重载交通；沥青路面；轴载换算；设计方法
当前许多沥青路面在通车时间不长就出现裂缝、车辙等早期损坏，而车辆严重超载是造成早期破坏的重要原因。为此，有必要深入研究重载交通沥青路面结构设计。本文先从重载沥青路面设计存在的问题入手，研究了重载沥青路面标准轴载、轴载换算方法，并提出适用于重载道路的沥青路面设计。
1 重载交通沥青路面设计存在的问题
我国现行路面设计方法均以常规荷载为依据，仅适用于轴重 以下的情况，而大于 时尚未提及，将现行方法用于超载路面设计，从工程结构的安全性而言是不能容许的。目前沥青路面的设计存在以下差异：
（1）轴载等效换算。规范规定，轴载等效换算公式适用 以下轴载。（2）设计标准。普通沥青路面以路表弯沉为设计指标，以层底拉应力为验算指标，并没有车辙指标。（3）材料性质。当轴载很大时，材料非线性的影响非常显著。
2 重载交通沥青路面标准轴载
2.1 重载交通标准轴重
根据重载交通调查，大部分超载车辆在12～13t之间，双联轴一般超载达到20～30t，按单轴计算，轴重在10～15t范围内，所以建议设计标准轴重取13t。
2.2 重载交通沥青路面设计标准
对于超重载道路，其半刚性基层为承重层，多采用二灰碎石或水泥稳定碎石等材料。重载沥青路面上车辙也是主要的破坏形式。建议对于重载交通，采用沥青面层的车辙和土基顶面压应变作为预防车辙破坏的设计指标。
3 重载交通沥青路面轴载换算方法研究
3.1 轴载换算方法的基本原则
不同轴载作用次数的换算应遵循等效破坏原则，即同一路面结构在不同轴载作用下达到相同的疲劳损坏。因此，以弯沉为设计指标时，应遵循弯沉等效原则。
3.2 以路表弯沉值为设计指标的轴载换算方法
路表弯沉随轴重的增加呈幂函数增长。假设轴重 作用下，路表弯沉分别为 ，可以得出：
（3.1）
现行规范可以得到设计弯沉值 的计算公式如下：
（3.2）
式中， 为公路等级系数， 为面层类型系数， 为基层类型系数。
式3.2为设计弯沉的寿命为 ，故可以得到不同轴载的设计弯沉值比为：
（3.3）
由式3.1得到不同轴载的设计弯沉值比为：
（3.4）
联立式3.3和式3.4得到：
（3.5）
式中 为弯沉等效轴载换算指数。当轴载大于 时，等效换算指数取 ；而小于 时，仍按规范取值为 。
4 重载交通沥青路面结构设计方法研究
对于超重载车辆较多的道路，按额定荷载进行路面设计，很难满足使用寿命的要求。若按最大超载设计，会使路面过厚而不经济。因此有必要在交通特性及轴载换算方法研究的基础上，系统地提出适合于重载道路的沥青路面设计方法。
4.1 设计指标
重载沥青路面设计应采用多指标体系，包括路表弯沉、整体性基层和底基层的层底拉应力。因此仍以设计弯沉值作为路面厚度设计的控制指标，以半刚性基层和底基层层底弯拉应力、土基顶面压应变和沥青面层的车辙作为检验指标，对最大轴载进行半刚性基层和底基层极限弯拉应力验算。设计弯沉仍采用下式：
（4.1）
4.2 交通参数
路面设计时，需采集交通量和轴载等数据，进行标准轴载作用次数计算。
（1）交通资料：设计使用期内设计车道的标准轴载累计作用次数 ，则有：
（4.2）
（2）使用期内年平均当量轴次增长率：首先估计一般车辆和重载车辆的增长率，来计算年平均当量轴次增长率 。
（3）标准轴载及轴载换算：对于 以下轴载，按照规范进行弯沉和弯拉应力等效轴载换算。对于 以上轴载，通过等效轴载换算公式：
（4.3）
土基顶面压应变等效轴载换算公式为：
（4.4）
弯拉应力等效轴载换算公式为：
（4.5）
车辙等效轴载换算公式为：
（4.6）
式中， 为标准轴载累计当量轴次， 为换算车型各级轴载作用次数， 为标准轴载， 为换算车型各级轴载， 和 为轴数系数， 和 为轮组系数。
4.4 重载沥青路面结构组合设计和厚度计算
需要测定土基回弹模量，对土基回弹模量乘以0.8～0.9的折减系数。通过对重载道交通特性、材料性能及使用状况分析，拟定几种结构组合供重载路面设计参考。利用弹性层状体系理论确定路面厚度，进行重载沥青路面设计。
重载路面推荐结构
4.5 设计步骤
根据前文的研究并参考规范，可归纳出重载沥青路面设计步骤为：
（1）交通资料的收集。交通资料包括：初始年日平均交通量和轴载谱、超载方式和超载规律、历年交通量及交通组成、方向分配系数、车道分配系数、轴载年平均增长率等，判断是否适用于重载路面设计方法。若适用，利用研究结果进行轴载换算及使用年限内累计标准轴次的计算，最后计算设计弯沉。
（2）收集资料，并结合原有路面的使用及破坏情况，选择适于重载道路的材料并初拟路面结构。试验测定各结构层的抗压回弹模量、劈裂强度等设计参数。
（3）根据设计弯沉值计算路面厚度，并进行半刚性基层、底基层容许弯拉应力、极限弯拉应力验算及土基顶面容许压应变和沥青面层车辙验算。若不满足要求，或调整路面结构层厚度，或变更路面结构组合，然后重新进行计算。
5 结论
我国现行路面设计方法是以常规荷载为依据的，对于超重载交通，规范尚未提及，以致造成路面结构的早期破坏。在重载沥青路面结构设计中，可采用多指标体系，包括路表弯沉、整体性基层和底基层的层底拉应力等。通过重载交通路面设计方法研究，延长路面的使用寿命，大大提高通行能力。
参考文献
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关键词：沥青混凝土；路面；市政道路；长期性能；长寿命设计
引言
沥青路面具有耐高温、抗老化和平整度好等优点，且其行车噪声小、行车稳定性强，因而在公路及市政道路工程中被广泛应用。然而，随着我国经济建设的快速发展，交通运输，特别是货物运输需求越来越强，车辆超载重载问题已经成为我国普遍性的社会难题，特别是城市经济开发区域的交通。而增长的交通运输和荷载等级，对道路结构却造成了无法恢复的损伤。我国早先建设的城市道路，沥青路面层已经出现了很多严重的病害：开裂、唧浆、坑蚀、沉陷等[1]，这些病害使得：一方面，破损的沥青路面层造成行车不稳定，对车辆安全和交通集散效率造成显著影响；另一方面，每年都需要花费较多的人力和物力进行路面层的修复、替换和养护，以维持道路的使用性能，但这些养护管理工作又对城市交通、环境造成严重影响。因此，设计具有长期保障性能的沥青混凝土路面，具有迫切的需求。长期性能路面(longtermperformancepavement,LTPP)在国外已经进行了较为广泛的研究，近期也受到国内学者的关注[2,3]，长期性能路面的本质是通过科学掌握车辆和环境等荷载作用下，路面层结构的变形和受力特性，从而设计出能够抵抗荷载作用的具有长期使用效果的路面结构，满足全寿命的设计理念[4,5]。论文将分析满足长期性能的沥青混凝土路面，分析长期性路面的基本概念、设计原则；从而提出开展长期性能沥青路面设计的方法和基本指标，最后，提出要进行沥青路面的材料设计是保障长期性能沥青路面的关键。
1长期性能沥青路面
我国沥青路面的设计使用年限与道路等级相关，其中最高等级的城市快速路是15a。而长期性能沥青路面则可能是40a或50a，直接将路面的使用寿命拓展1倍。该长期性能路面的设计初衷是保证其在设计使用寿命周期内不出现结构性的损坏和破坏，因此不需要进行结构性修复或重建，但任何路面都不能保证不出现病害，长期性能沥青路面可以出现不影响结构使用的表层病害，这些病害则可以通过简单的手段进行修复，就可以继续保证其运营使用。
1.1设计理念
传统的路面设计认为：在较大的车辆荷载反复作用下，无论路面层厚度多大，都不可避免路面层出现自下而上的疲劳开裂和严重车辙，因此只要使用一定年限就会出现结构性失效而不能继续承载工作。近年来，越来越多的研究表明，沥青路面层存在一个极限的弯拉应变，当外界荷载作用在该弯拉应变范围内时，就不会产生疲劳开裂和破坏；而沥青路面厚度超过一定范围时，其底部拉弯应变就会小于上述疲劳极限，使得外界荷载作用下沥青路面层结构不会发生破坏，提高其使用寿命。但这并不代表沥青路面的面层结构在车辆和环境作用下不会发生开裂、剥蚀等病害，这些病害是由于外界环境侵蚀、车轮荷载作用和结构材料退化三重作用效果，但是这些病害可以通过简单的修复解决。从长期性能沥青路面的设计理念可以看出，其设计理念与“绿色建筑”等类似，通过前期较大的投入以提高沥青路面的整体结构性能和使用年限，以优化整个寿命周期内的沥青路面结构性能和效益。
1.2设计原则
根据长期性能沥青路面的理念，其基本力学原理可以如图1所示更详细阐述，沥青路面自上而下总体分为面层、中间层、HMA基层和路基层四个部分。首先，在车辆作用下，车轮与路面接触面以下10～15cm范围内是高受力区域，是各种面层病害发生的地方，因此设计中需要采用高质量沥青混凝土作为承载面层。其次，车轮荷载经过面层向下部结构进行有效扩散，但同时要保持与上部面层的有效连接，以免发生车辙病害，设计可选用高模量抗车辙沥青混凝土作为中间层。再则，往下达到沥青混凝土路面的最大拉弯应力区域，该区域要求混凝土具有较好的抗弯拉性能，保证不会因为抵抗性不足而导致开裂和破坏，设计可采用高柔性抗疲劳沥青混凝土，同时该层厚度须具有一定保证，以使得路面不产生自下而上的开裂和破坏。最后，路基结构支撑路面层，保证路面均匀、平整和稳定，这对于路面工程的变形、抗冻都是具有重要作用的。
2长期性能沥青路面设计方法
开展长期性能沥青路面设计，首先需要明确其可能的损伤破坏模式，其次，针对破坏情况给出设计指标和方法，设计满足长期性能要求的沥青混凝土路面。
2.1损伤破坏模式
（1）结构性损伤破坏疲劳开裂和永久变形是沥青路面的两种典型破坏模式，疲劳开裂是往复车辆荷载作用下沥青路面下层产生拉弯受力导致超过疲劳极限而开裂；永久变形则是长期的车辆荷载作用下路基顶面压应变产生的不可恢复的变形所致。长期性能沥青路面采用较大厚度的沥青面层，使得路面结构底部拉弯应力水平在材料极限范围内，从而保证了路面结构不再出现结构性损坏。这需要控制好拉弯应力的指标。（2）局部性损伤破坏虽然设计合理的路面结构层可以有效地降低或者防止路面结构损伤的发生，但是却无法避免高速度、高载重、高轮压的车轮荷载作用对路面结构层所形成的较大剪应力。长此以往，随着路面材料的退化，局部损伤则很难避免。研究表明，这种局部损伤一般仅仅在路面层表部形成，不形成完全的结构性破坏，因此可以对损伤部位进行铣刨，置换为新的混合料，以延长路面层的使用寿命。
2.2设计指标
开展长期性能路面设计，建立设计的力学指标尤为关键。设计指标是作为路面设计的指导，而该指标也反映了对长期性能路面受力机理的掌握和把控。首先，需要建立保障长期性能路面完整结构特性的整体力学指标。根据前面分析的结构性破坏机理，一般需要采用沥青混凝土面层底部弯拉应变X作为控制结构性损伤破坏的标准，采用顶部压应变Y作为控制局部损伤的标准。显然指标X是确保不产生疲劳破坏，目前的设计都是以该指标不超过沥青混凝土材料容许拉应力作为设计基础，而实际上由于破坏阶段强烈的材料非线性，拉应变是控制破坏的根本因素而非拉应力，因此，在长期性能沥青路面的设计中，应该采用拉弯应变作为设计标准。同样，顶部的压应变Y则是控制局部损伤和永久变形的基础。上述两个指标在诸多文献也有研究，Monismith和Long建议X不超过60微应变，Y不超过200微应变[6]。其次，建立面层抗剪指标进一步保证顶部面层的局部损伤。表面层沥青混凝土直接与环境接触并受车辆荷载作用，而其良好的抗剪性能可以抵抗因局部轮压荷载作用导致沥青与混合料的受力分离导致开裂和局部损伤行为，因此设计中需要考虑不均匀、超重轮载作用下，对沥青面层形成的局部剪切应变，而设计的面层抗剪指标需要在保证结构具有一定的安全储备的情况下，面层的抗剪应变。
3长期性能沥青路面的材料设计
根据长期性能沥青路面的设计指标，可以很好地确定整体沥青面层厚度及各分层厚度，而这其中难点是各层材料的选用，以相互匹配协同受力，达到长期性能的使用要求。（1）路基层稳定、均匀、高强的路基层对于路面的均匀受力和长期变形稳定具有非常重要的意义，因此对长期性能沥青路面极为重要。路基层可选用化学稳定、密实的路基和粒料，或者非稳定高强度的碎石和砂砾组成，无论使用何种，经过施工密实处理后要达到一定的刚度和强度要求。英国TRL规定路基顶面模量不小于40MPa，德国交通部则规定不小于48MPa，法国则通过规定轴载13t作用下不产生大于2mm的变形，或者承压板试验结果弹性模量不低于50MPa。因此，保证40～50MPa的路基层弹性模量是基本要求。（2）沥青HMA基层沥青HMA基层是拉弯应力承载主体，因此高沥青含量的混合料有助于抵抗疲劳开裂，设计中需要选择较高的沥青含量同时保证一定的厚度。研究表明细级配沥青混合料可以有效改善疲劳寿命。另外，沥青基层较容易受水影响，因此需要考虑湿度因素对混合料力学性能的影响，选择水稳定性强的材料进行设计。（3）HMA中间层中间层没有特殊的使用要求，但是需要具有较好的耐久性和稳定性，稳定性的基础是该中间层与顶部面层和底部基层具有很好的粘结效果，因此可以从粗骨料间的骨架结构以及采用合适的高温等级沥青获得，同时采用碎石和砂砾形成骨架。此外，中间层的高温等级应该与顶层保持一致，以使得具有良好的抗车辙效应。（4）顶部面层顶部沥青面层的要求极高，需要具备抗车辙、耐久性、抗渗、抗磨损等系列性能，长期性能沥青路面对于面层的使用寿命一般要求10a，但是对于抗车辙、抗渗等要求等级较高的地区，仍然需要谨慎设计，一般可以选择SMA密级配混合料作为面层设计。
4结论
关键词：排水性沥青混凝土；路面；配合比设计；施工工艺；质量控制
Abstract: With the rapid development of our society and economy, the highway construction has entered a rapid development period. However, the increasing traffic and load conditions, constructed pavements exposed many problems in the use of the pavement materials and the traditional construction technology, especially in the rainy south road area, water and surface water damage to the phenomenon of performance very prominent. This has become a big difficulty in domestic and foreign road construction. Therefore, the traditional asphalt concrete pavement are needed to make improvements in the design and construction process. The asphalt concrete pavement is a new pavement structure adapted to the needs and develop, especially suitable for wet areas. This paper makes a simple study of this.
Key words: porous asphalt concrete; pavement; mix design; construction technology; quality control
中图分类号：TU2
一、研究背景
随着我国经济及社会快速进步，基础设施建设也正以前所未有的速度发展，高速公路建设就是基础设施建设的重点之一。截至2005年底，高速公路通车里程已超过4.1万公里。尽管随着新材料的应用和施工工艺的优化，沥青路面的质量不断提高，但仍有相当部分沥青混凝土路面在使用过程中发生一定程度的损坏现象，特别是由于各种综合因素引起的早期（使用3年左右）破坏，致使公路沥青路面的使用性能与寿命常达不到应有的设计水平，已严重影响了公路交通运输功能的正常发挥，造成巨大的经济损失，同时也在一定程度上制约了我国高速公路事业的发展。以往路面破坏形式主要表现为车辙、低温开裂和疲劳开裂，而采用了半刚性基层路面结构和对沥青混合料品质得到了有效缓解。但水损坏的破坏形式则取而代之，成为困扰我国高速公路发展的新课题。尤其是在我国南方多雨地区，高速公路在春融季节、梅雨季节及雨季，路面会出现麻面、松散、掉粒乃至坑槽，这种引人注目的早期破坏，是人们始料不及的。
二、水损害研究
沥青路面的水损坏问题，首先就要涉及到公路的排水系统。为保证公路路基的稳定、路面的良好使用性能以及行车的安全，公路都会设置完善的排水设施，以排除路界范围内的地表水和地下水。公路排水一般由路界地表排水、路面内部排水和地下排水三部分组成。路界地表排水包括路表排水、中央分隔带排水和坡面排水。路面内部排水包括多孔隙面层排水、路边缘排水及透水基层排水。地下排水包括渗沟、边沟、暗沟或暗管。研究表明，设置良好的排水系统，能提高沥青的使用寿命达30%以上。相反，排水不畅的沥青路面，其过早破坏通常是由于路面面层结构处于饱水状态下，又通行重载车辆引起的。路面结构层中任何一层处于饱水或泡水状态，都会导致结构层强度降低，加速路面各种病害的产生和发展。沥青路面的水损坏来源于水，只有水渗入路面才有可能引发沥青膜和集料剥离，从而造成路面的破坏。因此，渗水性是沥青路面会不会产生水损坏的关键性指标。应该说增加渗水系数指标对于提高沥青路面的施工质量，预防水损坏有重要意义。而排水性沥青路面正是基于公路排水系统的以上特点而发展起来的一种新型公路路面结构形式。排水沥青路面，又称透水沥青路面，针对表面层来说又称多孔隙沥青磨耗层;指压实后空隙率在20%左右，能够在混合料内部形成排水通道的新型沥青混凝土面层，其实质为按照嵌挤机理形成骨架-空隙结构的开级配沥青混合料。其特点为:第一，雨天能防止路表水膜的形成，抗滑性能好，提高路面粗糙度，抵抗车辆的滑移;消除或减轻车尾喷水花的现象，提高驾驶员视线的清晰度，从而提高行车安全性;第二，高温稳定性好，抗车辙能力强;第三，具有防眩光和降低交通噪声等功能。可见排水路面具有既利于环保，又利于交通安全的诸多特点，符合当前的技术发展及社会发展的趋势。
三、国内外研究现状
二十世纪六十年代以来，一些欧洲国家如德国、法国、英国和意大利相继提出了排水性沥青路面这种概念，并着手对沥青材料进行研究，取得了很多有益的成果，从而促进了该技术的推广应用。欧洲国家首先研究开发的是一种空隙率高达20%~25%，厚度为4~5cm的磨耗层。因为空隙率大，雨水可以渗入路面之中，由路面中的连通空隙向路面边缘排出。这样雨天不存在很厚的水膜，避免了“水漂”的产生，同时也不再出现溅水现象，有效地保证了行车的安全。因为这种多空隙的路面能很快地排水，所以称之为排水性沥青路面。迄今为止欧洲国家对排水性沥青路面的研究和使用已超过30年，部分国家排水性沥青混合料路面占道路面积约达10%以上。欧洲各国对沥青材料的选择达成的基本共识是使用改性沥青，并主要考虑以下要求:具有较好的高温稳定性、低温抗裂性以及抗氧化性能。美国在1973年通知全国建议使用开级配抗滑磨耗层路面，明显降低下雨天的“水漂”现象，取得了良好得效果。进入二十世纪末期以来，各国对排水性沥青路面的应用技术研究进入了一个新的阶段，美国公路计划中的路面长期性能项目中就有专门针对大孔隙沥青混合材料的试验路面研究的子项目;1990年在美国华盛顿召开了TRB年会，主要议题就是排水性沥青材料在道路工程中的应用经验。同年，美国联邦公路管理局制定了。开级配沥青抗滑表层混合料设计方法对表层得孔隙率、厚度及主要功能均进行了说明。英国从1984年起在全国各地铺筑了各种试验路，目的是为了验证排水性沥青路面的降噪效果和耐久性。奥地利出于环境保护的需要，在许多经过城镇的道路上铺筑了排水性路面，10多年前已累计有650万m2，并且计划将透水路面用于城市道路。该国己就多孔排水式路面制定了设计规范。荷兰每年铺设透水性路面250万m2，即荷兰已有15.4%的汽车专用道铺设了这种路面。法国采用排水性路面速度非常之快，几年前就己经铺筑了2000万m2，而且还以每年400万m2的速度递增。
四、排水性沥青混凝土面层设计要点
（一）排水量的确定
新建要点沥青混凝土路面结构内部排水的设计仍需计算所在地区正常情况下需要排出的排水量，计算公式同已建成的水泥混凝土路面结构内部排水量的计算公式。
（二） 排水结构的确定
公路路面结构内部排水结构分三种:第一种是中央分隔带排水，用于多雨地区分隔带无铺面的高速公路;第二种是路面边缘排水;第三种是设置排水基层。这几种结构形式的选择，可根据公路等级、路面结构类型及当地的降雨量等具体情况经过计算来确定。对于多雨地区的高速公路，在条件允许的情况下，以上三种结构最好能同时采用。
中央分隔带排水渗沟图
新建路面边缘及基层排水图
（三） 新建沥青混凝土路面结构排水系统材料及施工要求
1、主要材料及要求
因排水性沥青混合料空隙率大，受阳光、空气、雨水的影响也较大要求沥青粘度高，抗老化性能好，设计使用高粘度的改性沥青，增加沥青与集料的粘结力，防止骨料在车轮荷载作用下飞散，提高混合料的耐久性。高粘度沥青的主要特点是软化点高，60℃粘度高，韧性和粘韧性高。高粘度改性沥青性质要求见表4.1。
表4.1高粘度改性沥青性质要求表
2、中央分隔带排水系统施工要求
中央分隔带内倾的横向坡度使下渗的雨水流向分割带中央低凹处，并通过纵坡排流到泄水口或横穿路界的桥涵水道中。分隔带的横向坡度不得陡于1:6;分隔带的纵向排水坡度，在过水断面无铺面时不得缓于0.25%，有铺面时不得缓于0.12%。当水流速度超过地面土的最大允许流速时，应在过水断面宽度范围对地面图进行防冲刷处理，做成三角型或"U" 型断面的水沟。防冲刷层可采用石灰或水泥稳定土，或者采用浆砌片石铺砌，层厚10cm～15cm。渗沟周围
包裹反滤织物（土工布等），以免渗入水携带的细粒将渗沟堵塞。渗沟上的回填料与路面结构的交界面处铺设涂双层沥青的土工布隔渗层。排水管可采用直径70mm～150mm 的PVC 塑料管。
3、路面边缘排水系统的材料及施工要求
路面边缘排水填料由水泥处治开级配粗集料组成，材料与施工方法与已建成路面边缘排水填料相同，但集水沟底面的最小宽度不应小于30cm。
4、排水基层的材料及施工要求
排水基层直接设置在混凝土路面板下。排水基层由水泥或沥青处治不含或含少量粒径4.75mm 以下细料的开级配碎石集料组成，或者由未经结合料处治的开级配碎石集料组成。集料应选用洁净、坚硬而耐久的碎石，其压碎值不应大于30%。最大粒径可为20cm 或25cm，并不得超过层厚的2/3。粒径4.75mm 以下细料的含量不应大于10%。集料级配应满足透水性要求（渗透系数不得小于300m/d），可通过常水头或变水头渗透试验试配后确定。水泥处治碎石集料的水泥用量不宜少于160kg/m3， 其7d 浸水抗压强度不得低于3MPa～4MPa。沥青处治碎石集料的沥青用量约为集料干重的2.5%～4.5%。排水基层的厚度应按所需排放的水量和基层材料的渗透系数通过水力计算确定，通常在8cm～15cm 范围内选用，但最小厚度不得小于6cm（沥青处治碎石）或8cm（水泥处治碎石）。其宽度应视面层施工的需要超出面层宽度30cm～90cm。排水基层的下卧垫层应选用不透水或低透水性的密级配混合料，以阻截自由水的下渗和路基中细料土的上迁。
在地下水位较高的路段，为拦截地下水、滞留水或泉水进入路面结构，或者排除因负温差作用而积聚在路基上层的自由水，可直接在路基顶面设置透水性排水垫层，并酌情配置纵向集水沟。
五、总结
水是危害公路的主要自然因素，也是沥青混凝土路面早期损坏的主要原因之一。进入路面的水分和渗入的水分，是造成或加速路面结构过早损坏的主要原因之一，新型材料防水，无论从经济角度，还是施工工艺上来说，都可以有效提高路面使用性能，延长其使用寿命。为道路施工建设提供了有效的保障。
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关键词：半柔性复合路面，路面排水，设计
Abstract: will the larger gap rate asphalt mixture surface drainage and half a flexible complex pavement two kinds of advanced technologies combined with the structure design is the new concept, this paper, based on the provincial highway measured, with the help of the existing asphalt pavement design and application at home and abroad, through the simulation and test, analyze the pavement structure of the feasibility and rationality.
Key words: a flexible compound road, the road drainage, design
中图分类号： S276 文献标识码：A 文章编号：
半柔性复合路面最早为法国作为耐热用的面层，采用“Salviacim”施工法用在科涅雅克航空港的飞机跑道上。之后欧洲多个国家各自独立地继续对半柔性复合路面进行了多项研究，发表了有关半柔性复合路面材料的力学性能和路面结构设计计算方法的论文与报告，证实半柔性复合路面可以提高路面的高温稳定性并延长路面使用寿命。
高等级公路沥青路面防排水设计是路面设计的重要组成部分，设有大空隙率沥青混合料表层的排水性沥青路面可以迅速排除路面水，保证路面良好的使用性能和行车安全。
1 半柔性复合式路面结构排水设计关键技术
排水路面设置大空隙透水性沥青混合料表层，其与传统密集配沥青路面相比，结构上进行了透水表层的替换，通过表层材料的改善来提高路面表面性能，使雨水渗入到排水层内并沿路面横破、纵坡及配套排水设施从路侧向排除路面体。从结构功能和使用耐久性角度出发，必须加强其与下承载层的粘结效果、阻隔雨水从表层内再向下渗透。
复合式路面结构涉及刚性、柔性两种路面结构形式，材料差异大，须考虑两种不同材料的紧密结合及沥青面层因下层为水泥混凝土刚性大而出现剪应力增大的问题，而且水泥混凝土路面板上存在接缝，使得复合结构中奇异部位突出，会在这些位置上出现反射裂缝。反射裂缝本身对罩面层的使用性能影响不大，但环境因素的负效应（雨水、氧化）常常使裂缝迅速扩散，从而缩短沥青面层的寿命。
因而半柔性复合式路面结构排水设计关键技术是：沥青路面与水泥混凝土路面的层间粘结、水泥混凝土路面的反射裂缝及沥青面层抗剪应力的问题。
2 结构层设计
依据交通量及其状况和公路等级对路面的要求及有关公路设计规范，结合沿线地形、水文、地质、气候以及筑路材料的分布情况等，以安全耐久、适用舒适、环保经济、和谐美观、因地制宜、合理取材、利于施工及养护等原则，结合高等级公路路面施工经验和材料供应，以BZZ-100为设计标准荷载,混凝土设计弯拉强度标准值为：0.5Mpa，设计年限：50年（长寿命路面设计），充分考虑超、重载车辆的情况，按全寿命周期成本理念进行路面结构组合及厚度计算。
根据各个结构层不同的厚度，组合成25种不同的计算工况，分析各种计算结构可以得出以下结论：
1）路表计算弯沉ls
上面层厚度变大，ls先迅速变大，达到一定峰值之后又迅速变小，最终趋向稳定，这说明增加上面层的厚度并不能对ls产生最终影响，当上面层厚度大于4cm已经没有必要。
2）对上面层底的最大拉应力σms
随着上面层厚值变大，σms值出现了近似波浪的变化曲线。在3cm厚时，σms出现最大的压应力。当其厚度超过一定值时，上面层均处于受压状态。
3）下面层层底拉应力σmx
上面层厚度的变化时，σmx首先迅速增加，然后又趋向平稳，并有一定增加趋势，这说明上面层厚度的增加并不能降低σmx，反而带来不利的影响。基层厚度变大时，σmx首先出现一个上凹的抛物线形式，而后又出现下凹的形式，达到峰值后，σmx值的变化速率较小。底基层对σmx的影响波动较大，没有规律可循。
4）基层层底最大拉应力σmj
上面层的厚度变化时，σmj值的变化出现近似上凹抛物线的形状，但当厚度大于4cm厚，σmj值变化非常平稳，当厚度超过一定值时，对σmj的影响已经很小，这说明上面层的厚度无需很大。
5）对基层层底拉应力σmd
上面层和下面层厚度变化时，σmd值的变化虽然有一定的波动，但是整体上呈下降趋势。基层和底基层的厚度变化时，σmd近似成直线下降，并且下降速度越来越慢。
6）土基顶面压应变εmt
底层与底基层厚度变大，εmt近似成直线下降，当超过20cm时下降速度越来越慢，当基层和底基层厚度分别超过25cm后，εmt变化已经非常小，这说明增加基层和底基层的厚度能有效地降低土基顶面的压应变。
由于复合式路面疲劳应力水平低于普通混凝土路面，在相同的设计寿命时水泥混凝土板和普通混凝土面板可减薄约1～3cm，但由于路面设计和施工中的众多不利因素，从路面的耐久性和可靠性出发，不宜过多减薄水泥混凝土层的厚度，这也符合刚性路面厚度的发展趋势。
基于以上结论分析得出最优的组合结构形式为：3cm透水沥青上面层+粘结层封层+10cm半柔性复合沥青混凝土下面层+30cm 5%水泥稳定碎石基层+30cm 3%水泥稳定碎石底基层+15cm天然砂砾底层。
3 粘结层设计
层间连续状态对上部结构层层底压应力的大小存在显著性影响，层间结合状态发生变化，会改变层间的受力情况。若是相邻结构层整体性很差，即使只在竖向荷载的作用下，其层底也会产生很大的拉应力。车辆的启动、制动和转弯，层底会产生更大拉应力，并且层间也会产生很大的剪切力，这样路面结构容易发生结构性破坏。因此较差的层间粘结状态将会严重缩短路面的寿命。因此，为提高透水性沥青路面的耐久性能，必须加强透水面层与半柔性复合下面层之间的粘结性能。层间的粘结力主要是由沥青混合料和介于透水面层与半柔性复合下面层之间的防水粘结层材料提供。
排水性沥青路面对粘结层材料的要求与桥面防水层材料十分相似。在对众多桥面防水层材料的使用性能进行调研的基础上，选择SBS改性沥青和橡胶粉改性高粘度沥青。根据排水性沥青路面粘结层材料的技术要求，对这两种材料的基本性能进行全面测试，进行的试验有：透水性试验、拉拔试验、剪切试验等。
从表3可以看出，两种材料对防水要求均能满足。根据前面对粘结层性能进行拉拔和剪切试验的数据分析表明，两种粘结层材料的剪切强度数值都在1.80MPa以上。考虑剪切试验中40°剪切角及工程中1.3的保证系数，两种粘结材料对应粘结层的剪切强度允许值也在0.84MPa以上，说明这两种材料均满足透水沥青路面抗剪强度要求。由于是在水泥混凝土板上加铺沥青面层，其散热性能差于普通沥青路面，并且在水泥混凝土板上罩面要求沥青混凝土具有较好的抗变形能力（从考虑防治反射裂缝和水平推移的角度出发）。要求沥青面层内部的高温稳定性更高。改性沥青较普通沥青具有更优越的高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳耐老化、抗水损害的性能。所以采用改性沥青混凝土加铺水泥混凝土路面更能满足其对路用性能的要求。并且由于改性沥青的粘度较高，高温稳定性好，对抵抗高温状态下的水平剪切、提高沥青混凝土加铺层与水泥混凝土路面板的粘结有很大的帮助。
4 结论
关键词：沥青路面设计；缺陷；分析
中图分类号：S611 文献标识码：A文章编号：
1前言
随着经济持续高速的发展，国家对基础设施建设的投入也在不断增加。作为基础设施主体的公路，绝大部分为沥青路面。随着交通量不断加大和重载车辆不断增多，一些沥青路面在正式开放交通后不久就出现了车辙、裂缝、坑槽等不同程度的早期损害，这不仅影响了行车的安全性和舒适性，同时也将造成巨大的经济损失。从已建成的高级沥青路面的使用情况来看，现行设计方法仍然存在许多问题。现阶段路面结构设计指标对路面结构破坏所主要讨论集中在指标方面与设计方法的思想都以层底拉应力大小、路表弯沉值作为主要设计指标，显然这已经不能满足不断发展的交通工程对沥青路面提出的要求了。
2国内外沥青路面设计方法分析
沥青路面设计的首要任务是根据路面使用要求以及水文、气候、地质等自然条件，结合当地的实践经验，设计合理经济的路面结构以使之能够承受交通荷载和环境因素的影响，在预定的使用年限内满足耐久性、承载能力、安全性和舒适性的要求。以沥青路面设计理论与方法的研究已有上百年的历史，设计理念的发展自经验法到力学—经验法，最终向基于性能的设计方法转变。
2.1经验法
经验法主要通过对使用道路或试验路的实测观察，建立荷载（轴载作用次数和轴载大小）、路面结构（结构层组合、厚度以及相应的材料性质）和路面使用性能三者间的经验关系。最为常用的经验设计方法有AASHTO经验法和CBR（加州承载比）法。其中AASHO经验法提出了轴载换算的概念和相应的换算公式，该方法综合考虑了排水条件和路面结构可靠度的影响，这些思想对后来各国的路面设计都产生了相当大的影响。
2.2力学—经验法
力学—经验法利用在路面性能（各种结构损坏模式）与力学响应之间建立的路用性能模型，按设计要求进行路面结构设计。自20世纪60年代初，各国研究人员致力于探索和实施沥青路面的力学—经验设计法，著名的有Shell（壳牌）法和AI法。其中Shell法通过分析路面破坏状态提出设计标准，建立力学模型并进行力学计算，通过试验获取路面材料参数，从而得出一种完善的设计体系。
2.3基于性能的设计方法(SUPERPAVE)
基于性能的设计方法(SUPERPAVE)的指导思想主要是按照路面的使用性能进行路面结构设计和材料选择，以使路面满足高温稳定性、抗低温性能、抗疲劳性能的要求，同时考虑了水损坏、粘附性损失以及沥青胶结料老化的影响。SUPERPAVE采用旋转压实模拟现场压路机施工，其路面设计模型由环境影响模型、材料性能模型、路面反应模型以及损坏模型4个基本部分组成。
2.4我国沥青路面设计方法
我国沥青路面设计方法是力学—经验法。设计过程中采用的路面模型借鉴了SHELL的理论设计法，将路面视为多层弹性体系。材料特性以泊松比和弹性模量表征，土基的回弹模量则根据查表法、现场实测法、换算法或室内试验的方法求得。各层材料的劈裂模量和抗压回弹模量采用圆柱体试件测定。计算路面弯沉指标时，沥青混合料用20℃时的抗压回弹模量；计算层底拉应力则采用15℃时弯拉回弹模量与抗拉强度，也可以采用混合料的抗压回弹模量与劈裂强度。交通荷载方面以双轮组单轴载（100kN）为标准设计轴载。轮胎的接地压强为0.70MPa，单轮当量圆的直径d=21.3cm，两轮的中心间距为1.5m。计算路表弯沉时计算双圆均布荷载的轮隙中心点的弯沉值。验算半刚性材料层和沥青混凝土层的层底拉应力时，须计算轮隙中心、单圆荷载中心处拉应力并取较大值。设计标准是以2004规范中规定的层底拉应力和设计弯沉为主。
3我国现行设计方法存在的问题
通过对我国沥青路面设计方法以及沥青路面的使用情况的分析，现行设计方法仍然存在许多问题：
1．对于半刚性基层的沥青路面设计，半刚性层和沥青层的层底拉应力指标都起步到实际作用。而对于柔性基层的沥青路面，沥青层的层底拉应力也基本起不到控制的作用。而对于控制永久变形的方面，除了对沥青混合料提出稳定度的要求外，没有其它相应的设计指标。因此路表弯沉成为路面设计的唯一控制指标，但这项指标反映了路面的哪种损坏类型和使用性能，其容许弯沉值的制定需要依据哪种路面损坏标准，这些问题仍然无法得到明确回答。
2．路面弯沉值是一项表观性、整体性和综合性的指标，而路面则是一种多层次的复合性结构。对于材料类型多样和结构层组合较复杂的路面结构，采用路面弯沉值作为路面设计的主要控制指标，无法全面的反映损坏类型和路面结构的多样性，更难以协调其他单项设计指标对路面结构的共同控制。半刚性基层底面及沥青层底面的应力状态，主要受层间接触条件和上下层的刚度比的影响，路面弯沉值对其影响不大。因此，路面弯沉值指标只能代表路面结构的整体刚度，不能控制基层底部以及面层底部的应力状态，更不能如实反映路面在使用过程中可能会出现的损坏类型。
3．如今我国沥青路面结构绝大部分是采用稳定型无机结合料粒料作为基层和底基层材料，路表容许弯沉值指标及设计中的相关参数主要是以这类路面结构的试验研究成果和实际使用经验作理论基础。对于柔性基层沥青路面，尚缺少相应的试验研究和实际使用经验作为理论依托，所以说现行规范提出的相关参数值和设计指标的选择仍然有待修正和补充。
4．各项材料性质测试方法和指标不能够如实的反映材料的力学特性（如湿度依赖性、温度依赖性和应力依赖性），因而，也不能全面的建立准确的路面结构使用性能与力学响应量之间的关系模型。
5．对沥青路面的低温开裂方面和扯着问题，在设计阶段的考虑不足。首先，从设计的角度来说，材料的低温抗裂性能不能完全体现。其次，在沥青混合料参数的取值如抗拉强度应力和回弹模量都是在静态状态的前提下确定的，而实际道路使用过程中所受的荷载形式都是随机的、动态的，与实际的差距较大。
5解决措施
在沥青路面的设计过程中，设计指标主要针对于6类结构损坏：沥青面层的低温开裂、沥青层的疲劳开裂、沥青面层的反射裂纹、沥青层的永久变形、无机结合料稳定层的疲劳开裂、粒料层和路基的永久变形。并在设计过程中针对于每一种结构损坏制定相应的设计指标和相关的设计参数。
对水泥稳定碎石、石灰-粉煤灰稳定碎石、水泥稳定砂砾和水泥稳定土4种混合料进行压缩回弹模量和静态弯拉回弹模量的测试，并建立相应的模量转换经验关系式。
分析比较国外各种标准试验方法的优缺点和差异性，制定出适用于我国实景情况的室内试验水平的沥青混合料的动态模量试验标准和数据整理方法。
在设计时应考虑路基图的湿度来源和变迁特点以及季节性冰冻地区对路基的影响，按照路基湿度与回弹模量值地路面结构的损伤影响，得到路基回弹模量的综合调整系数。
6结语
综上所述，我国现行的沥青路面设计有相对较大的发展，但在设计参数的选取、设计指标的运用、以及设计理念上仍需要不断的进行完善，做到具体问题具体分析，对不同的环境都要建立相应的体系。同时也应当争取减少沥青路面设计中的盲目性和随意性，在实践的过程中不断地总结沥青路面设计的经验，以期路面设计和施工得到进一步发展与提升。
参考文献
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【关键词】沥青路面病害防治及对策
中图分类号：U416.217 文献标识码：A 文章编号：
沥青路面的病害现象及产生原因
（一）裂缝
沥青路面在建成之后常会出现各种裂缝，裂缝最初产生的时候对沥青路面的使用性能并不会造成影响，但随着雨水对路面的侵蚀，就使得路面的强度大大降低，再受行车负荷的影响，就会对沥青路面的结构造成严重的破坏。
沥青路面的裂缝因为表现形式不同，主要分为横向裂缝、纵向裂缝以及网状裂缝三种形式。一般纵向裂缝由于地基与填土在横向分布不均匀造成的，一些旧路地基拓宽的地段，对土质台阶处理不规范、分层填筑时的厚度不严格等造成；横向裂缝则是因为温度应力的作用而导致的疲劳裂缝。
引起沥青路面裂缝的因素主要包括：沥青的等级和品种，组成沥青的混合料、面层的厚度、基层材料的收缩性以及土基和气候等。
车辙
由于行车的超负荷作用，使得路面结构层与土基等材料发生了侧向位移，长时间中造成的变形。一般对沥青路面车辙深度产生影响的因素主要包括内外两方面，内部因素是指沥青路面的结构与沥青混凝土本身，外部因素则是气候、交通量与交通组成等。
沥青路面的车辙生成的原因包括：沥青混合料过大的油石比；表面过度的磨损；雨水侵入了沥青路面混凝土的内部；基层夹层的不稳定。
松散
松散出现在沥青路面的表面，是沥青路面最常见的一种病害，因为路面磨损大、粗糙多坑，同时表层剥落，这样对行车安全也产生了极大的影响。
形成沥青路面松散的原因主要是因为沥青混合料中沥青的含量偏低，油石的比例偏低，从而沥青与集料的粘结性十分差；施工时气温低，影响压实度的大小，从而也在沥青面层留下了很大的空隙，在车辆负荷行驶是易造成沥青面层的松散；基层本身强度的松软，骨料材质的选择等。
（四）水损害
沥青路面本身存在水分，又长期受到交通与温度的作用，十分会逐渐进入到沥青和集料的层次中，同时受到水动力的影响，沥青摸住家从集料表面剥落，使得集料之间的粘结力大大的降低甚至丧失，这样就对路面造成了破会。
一般形成沥青路面水损害的原因主要包括：材料、设计、土基与基层、施工以及车辆超载等方面。
冻胀和翻浆
沥青路面的冻胀与翻浆，指的是路面在冻融时期，因为受到水的侵入以及路基土的土极差的稳定性，所以在速冻的作用之下，路基上层长时间积聚的水分就会出现冻结，从而引起路面胀起而开裂。
一般沥青路面的冻胀和翻浆主要受到五个因素的影响，其中水、土以及温度是三个自然因素，另外则是路面和行车荷载两个因素。
沉陷
沥青路面的沉陷，是最为普遍常见的一种病害，其特点主要是面积大，而且所涉及到的路面结构层次较深，一般在挖方段与填挖交界处比较常见。
引起沥青路面沉陷的原因主要是：1.土质路堑排水不通畅、路基湿润等原因造成的局部下沉；2.路面强度与交通量不能相适应而产生的疲劳破坏；3.路基或者基层迁都不足，以及填挖路基的强度也不相一致；4.桥头路面不均匀你的沉降。
沥青路面病害的解决对策
针对上述所述的沥青路面病害的产生原因，在解决问题时也主要从施工材料、设计、施工质量、养护以及交通管理等五个方面进行。
（一）施工材料的选择
在施工材料方面要根据沥青路面的结构进行合理的选择，例如多选择低温劲度小、温度敏感性差、优质沥青和矿料等。只有这些混合料的优良性能也才能有效的减少沥青路面的各种病害现象的产生。
（二）精心设计
一般而言，在公路工程中，设计的质量决定了工程的质量，因此在设计前需要从实际着手。一般要从气候、地质、水文、材料以及交通量等方面进行具体的调查和研究，将各种因素进行综合考虑，以此来决定路面结构、材料、结构层的厚度等。
沥青路面在设计过程中需要注意的问题指的有，结构层的类型、路面结构设计参数、隔层材料的组合设计、防水与排水的设计等。
（三）施工质量的管理
沥青路面施工过程中，要严格按照质量管理要求进行，对质量保障体系不断健全发展，旨在实现管理的目标性、条理性，将岗位责任制明确到位。同时对施工工程进行严格的检查、控制与评定，保证实现施工的质量。
在施工过程中，除了对施工工艺与使用机械设备的要求外，还需要制定相对完善的施工方案来指导，以确保沥青路面施工过程中的压实度能够达到规范的要求，并且施工人员也务必做到在软基处理时一定要严格按照设计执行，提高处理过程中的施工质量。除此之外，在施工结束之后还要注意路面的养护，从根本上对沥青路面病害进行防治。
（四）养护
对沥青路面的养护，不仅要加强管理，还要保证路面的清洁，保证排水性能的良好，能够及时的对各种病害现象进行科学的处理，防治病害的进一步发展。
对交通加强管理
一般而言，交通对沥青路面的影响比较大。因而在养护之外，对沥青路面的保护还要加强交通管理，这个时候要对大型的超载车限制通行。同时要在不同的季节，进行不用的管理。例如，夏季在一些持续高温的时段中，运营管理单位可以将重车的出行时间安排在夜间或者凌晨，这些时间段中气温比较低，因而对沥青路面的危害比较小。此外，还要禁止带钉的轮胎对沥青路面的磨损，甚至说也可以限制这种轮胎的使用。
结论
总而言之，在沥青路面中所存在的各种病害现象对于交通，将会带来各种隐患，从而这也必然成为一种不容忽视的问题。然而通过分析之后，我们得出的结论是解决沥青路面的病害现象，最有效的就绝对策就是要认真的选择材料、精心设计，同时对施工过程中环节严格对待，并做好养护工作，加强沥青路面的交通管理，这样就能极大的避免病害现象对沥青路面的破坏。
参考文献
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【关键字】：半刚性路面；沥青公路；早期波坏；病害防治
目前我国半刚性公路路面的早期破坏很严重。造成这种情况的主要原因包括超载、交通事故、有害化学物品的污染、异常气候、设计、施工、材料的选取以及对其的不合理养护等等。其中最主要的原因是对路面结构的设计不够合理。在我国现行的设计规范下，如果设计10t负荷的承载力，超载负荷达到16t时，相当于10t负荷的车压过半刚性路面42.9次，沥青路面7.7次。当前，我国高等公路半刚性基层沥青路面占据绝大多数，所以很有必要对路面的早期破坏进行研究。
1 半刚性路面早期的破坏形式和原因
半刚性基层上铺筑沥青的路面就是半刚性路面。半刚性路面的早期破坏形式主要有水损坏、裂缝、路面变形、路表损坏等。其中水损坏包括松散、冻胀和坑槽等；裂缝有横向裂缝、网裂以及纵向裂缝等；路面变形的形式有车辙、拥抱、沉陷等；路表损坏形式有剥落和泛油等。路面早期破坏最为关键的因素是半刚性基层本身。原因体现在以下几个方面。
⑴刚性路面不可能避免开裂。因为在半刚性基层中，半刚性材料具有干裂收缩、温度收缩的特性，容易造成路面开裂，由此也会引起沥青路面裂缝的产生，无法完全避免。
⑵半刚性路面的排水性能很差。半刚性材料透水性差，对水很敏感，由于降水或者人为原因，沥青层面进水避免不了，水从沥青面层到达半刚性基层后不能及时的排走，造成在沥青面层和半刚性基层之间聚集、滞留的局面。在车辆荷载的作用下会产生巨大的动水压力，冲刷基层表面，长期下去会造成基层与面层的断裂，导致基层的受压能力下降。同时由于部分水分也可能由基层向下渗入，进而软化土基，使得路面各个结构都受到水的破坏，导致路面的整体承载能力下降，造成各种路面病害。
⑶半刚性基层没有自我愈合的能力，破坏之后修补十分困难，只能重建。
⑷路面设计方面的原因。我国沥青路面的发展研究是近10年来随高速公路建设发展起来的，对其设计问题方向还需要研究。《公路沥青路面设计规范》(JTJ014--97)也需要结合工程实践进行不断的改进与完善，也应当根据各地区的气候、水文等情况对路面结构设计进行试验研究并且通过实际的铺筑试验路，来积累相关经验。但是，近年来公路建设发展迅速，设计施工时间仓促，对设计的调查以及研究力度底，导致沥青路面设计的合理性不强，直接是公路遭到早期破坏。其中设计时主要存在以下几个问题。
1．路面结构设计合理性低。如基层厚度达不到规格要求，面层分层及材料配合比设计不符合规范，面层厚度不合理。
2．设计中路面、基层以及底基层的排水设计考虑不周全。
3．路面所处地段的实际土质和水文勘察的情况与实际严重不符，致使路面设计参数严重不符合实际。
4．对公路的地基设计不合理，致使地基沉降不能够达到允许的工后沉降等。
2 半刚性路面早期破坏的防治措施
针对以上所叙述的半刚性路面的早期破坏形式，采取的措施主要包括：增加沥青路面的厚度；提升公路的排水性能，防治水破坏；选用干燥、温度收缩系数小的材料铺筑半刚性基层；加强沥青路面的抗裂设计；采取预切裂缝以及预开裂的措施；设计应力吸收层用来减小路面应力。除此之外，还需要采取以下措施。
1．提高路面承载力，以此适应超重车的现象，主要是通过增加下面层的厚度来实现的，建议下面层厚度在10cm以上。
2．沥青混凝土面层内适当铺设土工合成材料，这样不但可以提高面层的抗裂、防渗性能，还能提高基层或路基承载能力，提高面层抗疲劳强度，以及增强抗车辙和抗鼓包能力，与此同时也能够降低弯沉值。
3．在粘层使用高性能的粘结材料，增强路面的层间结合，这样使路面具有好的防水能力，又提高了路面的整体强度。在高速公路工程上，粘层可采用改性沥青或者橡胶乳液预处理等新技术。
4．为防止水对路面的损坏，必须加强路面结构的防渗以及排水功能的设计。实际情况中，无法避免雨水透入沥青面层，关键问题是，一旦雨水透入沥青层后，如何将其及时排出使其不滞留在路面结构层内，如果是在多雨潮湿地区这个步骤尤其重要。除了在路面结构层中采取设置防水层、在路面各层间设置粘油层、在半刚性基层顶面设封层等措施来利于层间粘结和防水，还要在路面的半刚性基层间以及面层设置级配碎石排水层。
5．采取一定措施提高沥青面层的压实度，并且严格控制沥青混合料空隙率，以此来增强沥青混凝土面层的不透水性能。
6．相关部门加强对施工质量的监督控制。要组织相关技术人员对原材料检验和混合料配合比进行试验，进一步完善沥青混合料摊铺、拌和以及压实工艺。与此同时，公路管理部门要加强对超限、超载运输现象的家督力度，严格限制超载、超限车在公路上形式。
7．研究和探索先进的路面结构，并将这些先进的路面结构应用于实际工程之中，如采用SMA面层或者改性沥青，来提高路面的抗磨耗能力和抗永久变形能力；为了增强公路路面的抗车辙能力和抗疲劳性能，在路面结构的下面层以及中面层采用FAC—20结构；通过采用大粒径碎石，改善基层的类型，使路面的反射裂缝等大大减少。
8．对一些先进的路面设计成果进行推广和使用。如目前对高性能沥青路面的研究成果中就有新的发现，即使用性能作为基础的沥青分等的方法，用新试验设备、新指标的试验方案检测沥青；使用体积配合比法对混合料进行设计。
9．在对沥青路面设计，要积极参照国外比较成功的路面设计理论以及实际情况。国外公路大多数采用永久性路面结构，这种结构的路面层的不透水、抗车辙以及抗磨耗的能力很强，公路路面中间层也有好的耐久性能，路面基层的抗疲劳以及耐久能力也很强。所以，实际工程中，可通过增加路面结构的总厚度来降低拉应变能力或者提高基层的沥青含量等措施来提高路面结构的抗疲劳能力。
3 结论
目前我国高级公路路面基本上都是半刚性的，但是路面容易出现各种病害，使道路的服务水平大大降低，也造成比较严重的经济损失。以上讨论中，首先从半刚性路面的早期破坏形式着手，分析了半刚性路面早期破坏的原因，进而提出了解决半刚性路面早期破坏的措施，要做以下工作：对已经提出的沥青和沥青混合料的性能指标以及标准做标做准进一步验证和完善；研究新的沥青和沥青混合料的新型改性剂和改性工艺；加大对新型沥青路面结构与铺筑工艺的研究，进一步提高沥青路面的使用品质；研究改善沥青混合料设计方法，使其在不同环境下满足沥青路面的使用要求；对沥青路面使用性能的评价与预测方法进行进一步的研究和完善，在此基础上提出比较合理的维修养护方式。
参考文献
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【关键词】高速公路；沥青路面；典型病害；松散；泛油；防治措施
1. 引言
松散和泛油虽不是路面的主要病害形式，但在某些时候还是会遇到。到底沥青路面为何会出现松散和泛油等病害，本文就对此问题展开讨论，针对沥青路面松散和泛油病害的类型，产生原因，防治对策等进行了详细的论述。希望本文能够起到抛砖引玉的作用。
2. 松散及泛油病害特点
松散大多发生在沥青路面的使用初期，是沥青混凝土表面层中的集料颗粒脱落，并从表面向下发展的渐进过程。集料颗粒与裹覆沥青之间丧失粘结力是颗粒脱落的主要原因。现行规范中对高速公路沥青路面松散病害的分级标准见表1所示。常见的沥青路面松散见图1~2所示。
图1 构造物接头处松散
沥青从沥青混凝土层的内部和下部向上移动，使表面有过多沥青的现象称作泛油。新建沥青混凝土路面在通车后的第一个高温季节，特别在连续多天高温后，在大量行车特别是在重载车辆作用下进一步压实，易导致沥青混凝土内部过多的自由沥青向上移动，产生泛油现象，油石比偏大地段表现的尤为明显。高温季节雨水侵入沥青混凝土内部后，如沥青与矿料的粘结力不足，沥青很快会从集料表面剥落并向上移动，产生更严重的泛油现象。在绝大多数情况下，泛油仅产生在行车道上，而且是间断式的片状分布。
规范中对泛油病害无分级标准，只描述为“路表呈现沥青膜，发亮，镜面，有轮印”。常见的沥青路面泛油现象如图3~4所示。
3. 病害原因分析
3.1 松散的形成原因。
3.1.1 混合料设计中存在的问题。
沥青混合料设计中存在的问题主要包括矿料为酸性石料、所用的矿料过湿或所选用的沥青胶结料粘结力差，从而使得沥青膜与集料之间缺乏有效的粘结；设计所用的沥青用量偏少，使得沥青膜的裹覆厚度不足，在外部水的作用下使集料从混合料中脱离形成松散。
图2 行车道松散（水损坏引起）
图3 行车道大面积的泛油
3.1.2 混合料施工中存在的问题。
施工中有两方面的因素如果处理不好可能引发混合料出现松散，一是混合料的拌和，另一个是混合料的运输。混合料的拌和过程中拌和不均匀，部分混合料集料缺乏有效的胶结料粘结，或者拌和过程中温度过高，使得沥青老化可能使混合料在摊铺后出现松散；另外，运输过程中若混合料出现离析、未进行有效保温或运输距离较长使混合料温度过低都可能引发施工后混合料出现松散。
3.1.3 养护不及时。
当路面出现麻面时，若不及时养护则路面会在车辆荷载的作用下出现松散。因为路面出现小麻面后，上层石料间就有了相互移动的余地，在汽车荷载的作用下也就容易被振动脱落而浮散在路表。这些石料在行车的作用下，搓动被沥青粘着的石料，促使后者脱落。此外，小麻面中常常积水，又会使石料表面沥青膜剥离，油石间的粘结力减弱，石料松动脱出，导致路面松散破坏。
图4 路面局部的泛油
3.2 泛油的形成原因。
3.2.1 沥青混合料设计及施工中存在的问题。
沥青混合料设计及施工中存在的问题是引发沥青路面发生泛油的主要内部因素。
沥青混合料的设计中存在的问题主要有两个：一是沥青混合料的设计孔隙率过低，这样高温季节在车辆荷载的作用下混合料中的自由沥青无处容身，只能向外溢出，从而形成泛油，特别是对于密级配的沥青混合料而言，这种情况出现的较多；二是混合料设计中油石比的设计值过大，混合料中的自由沥青过多，这样虽有利于增强混合料的低温抗开裂性能却也易使混合料发生泛油。
混合料施工中存在的主要问题为：混合料拌和楼的计量不准，使油份过多或者矿粉的添加量不足，从而使混合料中的自由沥青偏多，在高温季节及车辆荷载的作用下自由沥青外溢形成泛油；混合料的运输及摊铺过程中混合料发生的离析，细集料集中的部位孔隙率偏低而油份含量又偏高，从而使得混合料在高温季节出现泛油；混合料施工于秋末冬初的低温期，待温度升高时路面易出现泛油。
3.2.2 气候变化的影响。
近年来，全球气候逐渐变暖，夏季最高气温不断升高，而冬季则不再寒冷。年平均、月平均气温与上世纪九十年代比有了很大的变化，特别是高温天气的发生更频繁，持续时间更长。沥青路面作为一种柔性路面，对温度的抵抗力、适应力十分有限。随着夏季气候温度的不断上升，地表温度实际上还远高于空气温度，沥青材料的粘滞度不断降低，易于渗透，在车辆荷载的作用下极易引发路面泛油。
3.2.3 交通状况的影响。
交通量的持续快速增长，特别是超载超限运输的严重泛滥为路面泛油提供了巨大的外力能量。随着国民经济的增长，交通运输事业蓬勃发展，超载超限运输在市场经济对利益最大化的极端追求下变得日益严重。高速公路的年平均日交通流量不断增加，部分路段甚至已达饱和状态，而且这其中，超载、超限车辆等大吨位车辆所占的比重还在不断增加。大交通量、超重荷载的复合作用使路面不断地变形，混合料越来越密实，孔隙率越来越小，夏天里软化的沥青，特别是上层油石比偏大的部分，多余的沥青在油面的变形中极易被挤压溢出，并且随荷载等因素的增大而加剧，造成泛油。
4. 防治措施
4.1 沥青路面松散防治措施。
防治沥青路面出现早期松散破坏有以下两个方面途径：一是增强沥青混合料的粘结强度，即沥青与集料的粘附性，采用高粘度的改性沥青或是添加抗剥落剂可以提高集料与沥青的粘附性，减少松散显现发生；其次，是要做好级配设计，好的级配不易离析，且容易碾压密实，也骨架结构好，抗变形能力好。此外，级配设计一个关键的指标是空隙率，适宜的空隙率是路面结构非常关键的因素，是减少松散发生的重要内在原因。最后，便是加强施工质量的控制，尽量减少路面离析，离析是造成路面局部松散和泛油的重要的直接原因。
4.2 沥青路面泛油防治措施。
一般来讲，发生车辙的路段常常伴随有泛油现象，所以，两者的成因有大部分是相同的。相对于马歇尔设计方法的最佳沥青用量而言，沥青用量正常而发生泛油的情况，显然是因为沥青混合料设计方法本身存在缺陷造成的。所以，研究并采用能适应新情况的沥青混合料设计方法是解决早期损坏的根本途径。
