簡述層間接觸狀態對路面的影響

劉子明 王麗 黎卿

隨著國民經濟的快速發展，我國的公路里程不斷增加。同時車輛載重和交通量明顯增大，對路面的承載能力要求越來越高，由于無機結合料穩定類半剛性材料強度高、承載能力大，以它為基層的瀝青路面結構已經成為我國公路的主要結構類型。

由于路面各層之間的材料性質、施工的時間、施工溫度等都不同，導致層間接觸存在不足，很容易形成應力集中，在車輛荷載和環境的影響下產生早期損壞，嚴重影響公路通行能力、行車安全和投資效益，直接和間接經濟損失巨大，同時也造成了不良的社會影響。

我國現行的JTG D50-2006公路瀝青路面設計規范中只考慮瀝青路面或加鋪層層間接觸為完全連續狀態，實際上，在路基路面結構體系中層間是不可能做到完全連續的，一般路面結構的層間結合條件都處于完全連續和完全滑動狀態之間，特別是在基層和面層之間，由于材料性質相差很大，層間更容易出現剪切滑動破壞，層間結合條件對路面結構的應力有很大影響，進而會影響到路面結構的使用性能。因此，良好的層間接觸條件對于延長路面的性能有著重要的意義。

1 路面層間接觸條件對路面性能的影響

1)層間接觸條件對路面結構剪應力的影響。層間接觸條件的不同對路面結構最大剪應力的影響，與結構整體強度、基層類型以及荷載大小和分布形式有很大的關系。對于輕型車，無論是半剛性基層還是柔性基層，或是半剛性基層路面不同的整體強度，也無論層間接觸條件光滑還是連續，對同一荷載分布形式，最大剪應力峰值相差不太大，而且位置深度基本沒變化。剪應力峰值受其影響不明顯;柔性基層比之半剛性基層受其影響更大;對半剛性基層，整體結構強時受其影響小。對于重型車，半剛性基層結構層間接觸條件不同時，路面結構最大剪應力峰值的反應值與荷載重量有較大的關系。對于柔性基層的結構，無論荷載分布形式如何，峰值變化都非常明顯，而且作用深度位置，也是由連續接觸上面層的層中位置變化到完全光滑的下面層底部，這說明柔性基層的路面結構對層間接觸條件更敏感。總的趨勢是，隨著層間接觸強度的增大，最大剪應力峰值呈現增大的趨勢，而且作用位置往結構的深處發展。2)層間接觸條件對路面結構彎拉應力的影響。層間接觸條件的不同對路面結構彎拉應力的影響，無論是量值還是深度都比較明顯，尤其是對面層的影響更為顯著。對于輕型車，半剛性基層結構，當面層較薄時，路面結構彎拉應力受層間接觸條件的影響不大，但半剛性基層結構面層較厚時，路面結構彎拉應力卻有很大的變化，而柔性基層路面結構彎拉應力受層間接觸條件影響更顯著。對于重型車，半剛性基層結構，當面層較薄時，路面結構彎拉應力受接觸條件的影響仍不大，而半剛性基層結構面層較厚時，柔性路面結構彎拉應力依然有很大變化，其作用的位置也有所變化。相對來講，基層最大彎應力受接觸條件的影響并不很明顯，而且作用位置也都在基層底部。

2 層間接觸不良產生的道路病害

半剛性基層與面層之間的連接是瀝青路面結構中薄弱的環節。目前，在瀝青路面基層與面層間處理工藝方面的研究工作尚未成熟，我國瀝青路面施工技術規范中對透層材料應用效果及基—面層間連接狀態評價并未形成完善體系，造成半剛性基層瀝青路面結構中基層與面層間連接薄弱，降低了路面結構層在荷載作用下的整體性，并逐步演化成路面早期病害出現的主要誘因，使路面竣工后因基—面層間處治質量問題而出現一系列的病害。

1)推移。推移是指瀝青混合料在承受較大水平力作用的車輛經常啟動和制動的路段上，面層材料會沿行車方向發生剪切或拉裂而出現的推移和壅起現象。當瀝青路面厚度較薄而基層剛度較大時，由于面—基層間接觸條件的不良，車輛頻繁制動時，導致瀝青混凝土路面發生推移，影響路面的使用性能。

2)剪切。路面結構的強度是材料單一結構和相互聯系結構的總和。每一個結構中材料的性質，都會對結構層產生很大的影響，所以層間的強度構成是影響路面結構的抗剪切能力的重要指標。瀝青混合料的強度構成來源于瀝青材料的粘結力和骨料的摩阻力，同時材料本身的均質性和連續性也是強度構成的根本條件。實際工程中，振實碾壓使得瀝青混合料達到了相對密實平整狀態，而層間的接觸狀態特別是由于面—基層間的接觸強度會大大低于混合料本身。如果沒有選用合適的層間粘結劑，創造一個不小于混合料強度的層間體，層間結合面就會成為薄弱環節。這樣由于行車荷載產生的豎向應力和水平剪力的共同作用，層間就會產生剪切破壞，影響路面的行車舒適性。

3 層間接觸處置方法

1)合理確定路面結構形式及其各結構層的厚度，特別是瀝青面層的厚度。路面面層往往為節省投資而設計的較薄。瀝青面層是非均勻一體，在具體的施工中很難保證其一致性，個別段落的級配不良或施工缺陷很容易在運營中表現出來。在條件許可的情況下，可適當通過增加面層厚度增大內摩阻力保持其本身一致性的完好，增加整體剛度，使其更好地與堅硬的基層配合。2)嚴格控制瀝青混合料的質量。a.嚴格控制設計與施工混合料配合比，瀝青混合料級配決定了混合料的高溫穩定性和疲勞性能、低溫抗裂性和耐久性。實行優化設計，根據當地的氣候條件和交通情況做出具體分析，盡量互相兼顧。b.通過材料改善礦料級配，采用瀝青瑪脂碎石混合料(SMA)和改善瀝青結合料，采用改性瀝青等途徑提高瀝青路面使用性能。c.選擇具有良好的高低溫性能、抗老化性能、含蠟量低、高粘度的優質國產或進口石油瀝青。在條件許可的情況下，可在瀝青中摻加各種類型的改性劑，以提高瀝青的各項性能和指標。d.選用表面粗糙、石質堅硬(壓碎值小于28%～30%)、耐磨性強、嵌擠作用好、與瀝青粘附性能好的集料。銀北地區集料大多呈酸性，采取外購或在施工中應添加一定劑量的抗剝落劑或石灰粉，確保混合料的抗剝落性能，同時應盡量降低骨料的含水量和沙塵及其他雜質含量。3)保證基層頂面粗糙度。改善基層材料級配，增加粗骨料，基層材料進行篩分試驗后根據級配范圍控制材料的粒徑和含量;控制混合料配合比和最佳含水量，進行合理的壓實機械組合，避免過振過濕，以防止基層頂面形成灰漿硬殼，壓實后不能用細料進行找平。對細粒土類的半剛性基層，必要時可以采用頂面栽釘等辦法加強基層頂面粗糙度;或路面基層養生期過后，開放交通讓車輛限速通行，磨去表面的灰漿薄層，以確保基層表面的粗糙度。

4 結語

1)不同層間接觸條件對路面結構力學響應的影響與結構整體強度、基層類型以及荷載重量、胎壓有很大的關系。

2)層間滑動產生的過大拉應力將使得瀝青路面出現開裂，當路面裂縫產生以后，因水的侵入將出現各種水損壞現象，加劇了瀝青路面的破壞;層間滑移增大了瀝青面層的最大剪應力及土基頂面壓應變，容易使路面發生車轍。

3)完全連續和完全光滑是兩種極端狀態，當層間接觸條件為不完全連續時，各種力學響應值的變化應該處于中間狀態。

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