沥青混凝土面层不必太厚 [复制链接]

作者指出，在路面结构设计中，往往过分重视结构承载能力，而对结构组合和各结构层功能的要求研究不够全面，路面厚度设计存在着随意性。以美国和日本为例，这两个国家都是采用厚沥青面层的国家，一般厚度不小于20cm,也就是说即使铺了厚20cm的沥青面层，使用6~8年也避免不了加铺新面层，否则路面使用性能就达不到要求。法国建设高速公路则采用另一种做法：其刚性基层上沥青面层的设计厚度常为8cm,在最大一级公路上虽然沥青面层的设计厚度为14cm,但采用分期实施方案，一般第一期只铺6cm~10cm,过若干年后需要时再铺预留的厚度，作者认为，这是一种技术经济均合理的做法。就我国而言，作者认为：就广泛使用半刚性基层沥青路面来说，各地的实践证明路面的承载能力完全可由半刚性材料满足，沥青面层薄厚对半刚性路面的承载力无影响。以京石高速公路上正定试验路建成8年时，其中两段沥青仅厚14cm,其承载力始终与路面总厚度相同，而面层厚12cm和15cm的路段承载力处于同一水平；我国郑州至开封高速公路在碾压混凝土基层上均采用4cm沥青面层。国外在刚性基层上的沥青面层常是4cm,最厚的也只有8cm。因此，半刚性基层上的沥青面层与刚性基层上的沥青面层相同，只起功能作用。 ¦*a’çOç`m¶bbs.3c3t.comOÚ4#¡.>O
    控制工程裂缝产生：沥青面层适合厚度的确定主要是考虑保护半刚性基层不比沥青面层先产生温缩裂缝、半刚性基层不易产生干缩裂缝以及其他功能性作用。这是因为结构材料有热胀冷缩的性质，在不同环境中，由于结构材料的温度变形会引起的约束应力，以水泥为基料的混凝土和砂浆都会因水分的变化而很容易产生温胀干缩、收缩变形和约束应力。据调查沥青混凝土面层的厚度从7。5cm增加到25cm时。裂缝的指数才会明显减小，所以不应用沥青面层厚度减缓或掩盖半刚性材料层非荷载作用产生的裂缝。根据变形荷载的特点，可以采取两种方法控制裂缝：¦*a’çOç`m¶bbs.3c3t.comOÚ4#¡.>O
    一是结构尽可能处于全约束状态，并使材料强度高于最大约束应力，用较高的材料强度去抵抗结构的最大约束应力，这是"抗"的方法；¦*a’çOç`m¶bbs.3c3t.comOÚ4#¡.>O
    二是结构设计尽可能自由一些，使结构变形应力很小，即个结构创造变形自由的条件来释放变形能，这是"放"的方法。¦*a’çOç`m¶bbs.3c3t.comOÚ4#¡.>O
    如捷克在水泥稳定材料结硬过程中，用反复碾压地方法人工创造微细的裂缝网，或用重型钢轮压路机碾压，故意使水泥土基层预先开裂；法国正在进一步研究一种预防水硬性结合料稳定基层的裂缝向上传播的方法，以保证裂缝有良好的传荷能力；德国认为水硬性结合料稳定基层的均匀细裂缝网有较好的传荷能力，地该层在不可避免或很难避免的情况下，防止裂缝可以采取"抗"和"放"的方法。¦*a’çOç`m¶bbs.3c3t.comOÚ4#¡.>O
    沥青品质的优劣是裂缝产生的关键，实践证明，防裂采用优质沥青应表现出高粘结力和高强的抗氧化、抗老化能力。在高等级公路上，为防裂和改善路用性能，采用加入二、三种改性剂是合适的。俄罗斯认为半刚性路面面临的主要问题是如何有效防止半刚性基层内产生裂缝及预防裂缝在沥青面层内传播。为了解决这一问题，可以在沥青混凝土层与水硬性结合材料基层之间，采用隔断裂缝的中间层，中间层采用少量稠沥青处治碎石或处置砾石（也可以用不处治的碎石或砾石）。中间层厚6~10cm，同时沥青混凝土面层的厚度从12~16cm，减薄到4~10cm。由于沥青混凝土厚度减薄，可以节省沥青12~26%，采用隔断裂缝中间层路段的长期性能检验表明，这种中间层具有良好的技术经济效益。用级配碎石做立即请混凝土面层和半刚性基层间的裂缝隔离层在澳大利亚、美国、法国等都较为普遍。¦*a’çOç`m¶bbs.3c3t.comOÚ4#¡.>O
    车辙产生的原因：沥青层总厚度越大，车辙深度就越大，如AC16-I的结构在广东省惠州地区用于交叉路口或停车站，1年以后车辙超过15mm，难以满足高等级公路的要求，但如加厚半刚性基层，减薄沥青面层为AC16-II型的结构，其车辙深度10年才超过10mm,15年也仅12mm,反而能适应要求。另外，日平均气温或周平均气温较高是形成车辙的另一因素。根据壳牌方法所建立的日平均气温与各沥青层的有效温度间的关系查得日平均气温为30℃，4cm沥青面层的哟小温度为47℃，车辙的形成往往是在气温最高的几周甚至几天内，而现在路面结构设计中沥青混凝土采用的是20℃回弹摸量。建议采用最高旬或周的平均气温并考虑沥青层的的有效温度，使理论计算接近车辙形成的实际情况，包括轮辙试验。路面竣工后，将存在不同程度追密现象，追密现象越严重，意味着车辙越深。沥青路面在竣工时的初始密度过低，在高等级公路的渠化交通下，追密现象将会导致车辙的产生，简单的计算可以说明一些问题，厚度为15cm沥青层的初始压实度为实验室标准密度的94%，在交通荷载作用下压实到100%，追密产生变形为15×（100%-94%）=0.9cm。采用轮辙试验的动稳定度评价不同压实度沥青混合料抵抗高温变形能力，结果也说明压实度差将会导致车辙的产生。多项数据和实践表明通过增加面层厚度来高山路面早期病害是不合理的。¦*a’çOç`m¶bbs.3c3t.comOÚ4#¡.>O
    路面早期病害的主要形式有：一是纵向或横向的永久性变形，夏季高温时，在重载车作用下造成车辙，纵向平整度下降；二是沥青路面的纵向及横向开裂。在低温开裂问题上，从山东寿光及北京通县试验路的调查结果表明，沥青性质远比沥青厚度重要。采用质量好的沥青，较薄面层的横向裂缝可能很少甚至没有，但采用质量较差的沥青时，即使很厚，裂缝亦大量发生。因此，对于沥青面层，优质沥青，合理的级配、先进的施工工艺都可以避免低温裂缝，不一定必须加厚沥青面层。 ¦*a’çOç`m¶bbs.3c3t.comOÚ4#¡.>O
    做好排水亦是关键：路面积水也是造成面层过早破坏的一个重要因素。我国大多数沥青路面是面层、透层油和下封层封不住水，路面基层普遍采用不透水的半刚性基层，上面渗入路面和冰冻地区春融期融化的水容易积聚在基层表面，成为浮浆。地表水渗入沥青路面是不可避免的。但在路面设计时一般很少考虑路面结构层内部的排水问题，相反普遍设计了埋置式路缘石、砌筑式路肩等，阻碍了渗入路面内部的水排出。为此，要从以下几个方面入手：做好只样分隔带的排水，只样分隔带绿化浇水应适量；还应设置绿化带排水设施，防止过多积水渗入路面之中；可以把挡土式的路缘石，做成平路缘石，或干脆不做路缘石，但要保证路肩不被冲刷。在路面排水上，也可以采取"放"和"堵"的方法，即采取加强路面内部结构的组合和防止路表水下渗和地下水上升的措施，但设计要合理，施工要精细。在沥青面层下设置排水层，空隙率应达到15%以上，如级配碎石层；或改进透层油或在沥青面层下层用沥青含量较高的沥青砂作下封层，以各点地下水或毛细水上升；下封层厚度应达到1cm喷洒乳化沥青石屑或砂子，要求透层油至少透下去5mm。综上所述，高等级公路沥青面层设计厚度普遍偏厚，既不经济，也起不到强度作用，反而通过行车荷载作用，增加了车辙量。半刚性材料层、沥青面层的早期病害应通过选用性能良好的材料、先进的施工工艺来改善，不应采用增加沥青面层的厚度来减缓，从而造成了车辙病害。半刚性材料层因非荷载作用产生的裂缝，可以用人工创造均匀的裂缝网来释放应力，使其具有良好的传荷能力，不必用增加沥青层的厚度来改善。"强基、薄面、稳土基"，半刚性材料层上沥青混凝土面层厚度的确定应慎重考虑。建议《规范》采用最高旬或周的平均气温，并考虑沥青层的有效温度来计算面层材料的回弹摸量，使理论计算接近车辙形成的实际情况。¦*a’çOç`m¶bbs.3c3t.comOÚ4#¡.>O
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来源：中国公路 ¦*a’çOç`m¶bbs.3c3t.comOÚ4#¡.>O
作者： 貟剑明，朱玉琴，王国臣¦*a’çOç`m¶bbs.3c3t.comOÚ4#¡.>O