瀝青路面結構類型及其特殊性分析

【摘要】本文介紹了區(qū)分瀝青混合料和瀝青路面兩個概念的意義和作用，重點分析了瀝青路面結構的特性，結論是微表處是不同于三種傳統(tǒng)典型瀝青路面結構的新型瀝青路面結構，并進一步著重指出了微表處應用中應注意的問題。

【關鍵詞】瀝青路面結構；骨架空隙型；懸浮密實型；骨架密實型；微表處

1. 前言

集料中各組成顆粒的分級和搭配稱為級配。級配是集料一個非常重要的特性，雖然石料顆粒本身的力學特性對瀝青混合料及瀝青路面結構的性能有影響，但石料在瀝青混合料和瀝青路面結構中是以集料（不同大小的石料顆粒的集合體）的形式起作用的，各級集料顆粒的多少與搭配以及顆粒分布狀況對瀝青混合料和瀝青路面結構的性能和使用品質(zhì)影響更為顯著。因此，對瀝青路面結構類型及其特殊性進行分析研究，有利于合理的選擇使用瀝青路面結構。

2. 瀝青混合料和瀝青路面的概念

（1）瀝青混合料是指由集料和瀝青拌和或通過其它工藝所形成的混合料的總稱。實際上瀝青混合料也包括由改性瀝青或（改性）乳化瀝青和集料拌和后所形成的混合料。因此，為了區(qū)分不同類別的瀝青混合料，可在其前加上定語，如熱拌瀝青混合料、瀝青混凝土混合料、乳化瀝青稀漿混合料等等，從不同的角度區(qū)分可以加上不同的限定詞。

（2）瀝青路面是由瀝青混合料攤鋪（碾壓）成型后所形成的路面結構層。這種結構是板型的，并且是（經(jīng)過碾壓）成型的，顯然瀝青混合料（在攤鋪前）是非板型的，并未（經(jīng)過攤鋪碾壓）成型，是處于松散狀態(tài)的材料混合體。

（3）因此，常常把瀝青路面和瀝青混合料兩個概念混淆在一起，視為相同的概念，這是不對的。

（4）瀝青混合料和瀝青路面是不同的兩個概念，應加以區(qū)分。區(qū)分它們是由理論意義和實踐意義的。我們常?？吹竭@樣的說法——“瀝青混合料的強度”、“瀝青混合料的抗裂性能”等之類的論述，瀝青混合料是松散的沒有成型的材料，無所謂“強度”和“抗裂性能”之說，這顯然是不準確的，或者說根本就是錯誤的。這是理論上區(qū)分的意義。從實踐上講，相同或相似的瀝青混合料可以做成不同類型結構的路面，它們之間不是一一對應的關系（在第3部分進一步闡述），瀝青混合料和瀝青路面這兩個名詞不能互相代替，否則將會出現(xiàn)混亂或者錯誤。這一點也往往被忽視，所以必須把瀝青混合料和瀝青路面兩個概念區(qū)分開。

3. 瀝青路面結構的分類及其特性

（1）按照集料級配的不同，傳統(tǒng)的把瀝青路面分為如下三種典型結構：在傳統(tǒng)的典型瀝青路面結構中，要求瀝青路面的厚度（h）不小于集料中的最大碎石粒徑（D）的2倍，即h/D≥2，在有些瀝青路面結構中已經(jīng)達到h/D>3。由此形成的瀝青路面結構如圖1中（a）、（b）、（c）三種類型。

傳統(tǒng)瀝青路面結構 非密實型——骨架空隙型結構

密實型 懸浮密實型結構

骨架密實型結構

圖1瀝青路面典型結構示意圖（2）骨架空隙型瀝青路面結構孔隙率大，細料少，粗料能形成骨架，其抗車轍性能好，防滲水性能差，耐久性差。

（3）懸浮密實型瀝青路面結構孔隙率小，細料多，粗料不能形成骨架，其抗車轍性能差，防滲水性能好，耐久性好。

（4）骨架密實型瀝青路面結構孔隙率小，細料適中，粗料能形成骨架，其抗車轍性能好，防滲水性能好，耐久性好。

（5）隨著微表處（包括稀漿封層）的出現(xiàn)，產(chǎn)生了第四種瀝青路面結構，如圖1中的（d）所示。在這種瀝青路面結構中，最大碎石的粒徑和瀝青路面結構的厚度相同，即h/D=1，最大粒徑碎石在瀝青路面結構中形成“頂天立地”的強大的骨架結構，同時在骨架之間填充的是由其它粒徑的碎石和瀝青膠泥（瀝青和礦粉形成的膠結材料稱為細膠泥；細膠泥和細集料形成的膠結材料稱為粗膠泥。它們統(tǒng)稱為膠泥。）形成的懸浮密實型瀝青混合料。我們把這種含有“頂天立地”的骨架，并且在骨架之間填充著懸浮密實型瀝青混合膠結材料的瀝青路面結構稱為骨架——懸浮密實復合型結構，這種結構和前三種典型瀝青路面結構截然不同。因此，瀝青路面結構的分類應變?yōu)椋?/p>

（6）骨架——懸浮密實復合型瀝青路面結構和懸浮密實型瀝青路面結構是出于同源——都是用懸浮密實型瀝青混合料做成的，但是，它們之間最明顯的差別是厚度不同，即前者中h/D≥2，后者中h/D=1。由于攤鋪厚度的不同，導致在瀝青路面結構中最大粒徑碎石的排列不同。在懸浮密實型瀝青路面結構中最大粒徑碎石呈立體（三維）分布并且處于懸浮狀態(tài)，而在骨架——懸浮密實復合型瀝青路面結構中最大粒徑碎石呈平面（二維）分布并且“頂天立地”，結果造成它們是性質(zhì)差異巨大的兩種路面結構?，F(xiàn)在用一個比喻來說明骨架密實型瀝青路面結構和骨架——懸浮密實復合型瀝青路面結構之間的關系。鉆石和石墨都是由碳原子組成的，但由于碳原子的排列形式不同而出現(xiàn)物理力學性質(zhì)完全不同的兩種物質(zhì)——鉆石和石墨。鉆石就如同骨架——懸浮密實復合型瀝青路面結構，石墨則好比懸浮密實型瀝青路面結構。由于在骨架——懸浮密實復合型瀝青路面結構中最大粒徑碎石“頂天立地”，形成強大的骨架結構，保證了這種瀝青路面結構有足夠的強度和高溫穩(wěn)定性能，這種瀝青路面結構并非依靠碎石的嵌擠鎖結作用形成強度，也不需要瀝青有很高的軟化點來保證瀝青路面結構的高溫穩(wěn)定性能，它主要是要求瀝青及其形成的膠結材料具有足夠的粘度，把碎石粘結和連接在一起并有較強的附著力，而且具有良好的低溫抗裂性能。微表處的用油量要比熱拌熱鋪懸浮密實型瀝青路面大得多，并且使用改性乳化瀝青，這也保證了這種路面結構具有良好的防滲水性、低溫抗裂性和耐久性。

（7）如果把圖1中的（d）型結構兩層疊加，即用骨架-懸浮密實型瀝青路面結構鋪成雙層（h/D=2），或者用稀漿混合料一次攤鋪做成厚度大于最大碎石粒徑（h/D>1）的微表處，那么，它將變成類似于圖1中（a）型結構即懸浮密實型瀝青路面結構，從而導致其高溫穩(wěn)定性（也就是抗車轍性能）下降，這就是在用MS-3型稀漿混合料填補較深（>15mm）的車轍時很快又產(chǎn)生新的車轍的原因。因此，微表處中最大碎石的粒徑應和車轍深度相當。

4. 結語

通過上述分析能夠得出如下結論：

（1）骨架空隙型瀝青路面結構不宜用于表層；抗車轍性能要求高者不宜使用懸浮密實型瀝青路面結構；骨架密實型瀝青路面結構和微表處宜用于表層。

（2）微表處是不同于骨架空隙結構、懸浮密實型、骨架密實型的新型瀝青路面結構。

（3）對于微表處來講，所使用的改性乳化瀝青的蒸發(fā)殘留物的軟化點，并不需要有過高要求，較好的粘度和延展度反而是更重要的。

（4）當用稀漿混合料填補車轍時其型號要與車轍深度匹配。

參考文獻

[1]中華人民共和國交通部.（JTG/TF40-02-2005）微表處和稀漿封層技術指南[S].北京∶人民交通出版社，2005.

[2]虎增富，等.乳化瀝青及稀漿封層技術[M].北京∶人民交通出版社，2001.

[3]姜云煥，等.改性稀漿封層施工技術[M].河北：石油工業(yè)出版社，2001.

[4]黃曉明，等.瀝青路面設計[M].北京：人民交通出版社，2002.

[5]王明懷，等.高等級公路施工技術與管理[M].北京：人民交通出版社，1999.

[6]邰連河，等.新型道路建筑材料[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003.

[7]沙慶林.高速公路瀝青路面早期破壞及預防[M].北京：人民交通出版社，2001.

[8]郭忠印，李立寒，等.瀝青路面施工與養(yǎng)護技術[M].北京：人民交通出版社，2003.

[9]梁乃興，等.現(xiàn)代路面與材料[M].北京：人民交通出版社，2003.

[10]鄭健龍，等.瀝青路面抗裂設計理論與方法[M].北京：人民交通出版社，2003.

[11]ISSA Technical Bulletin No.100～147.

[12] ISSA Design Technical Bulletins A105，A143.

[13]揚挺青.粘彈性力學[M].武漢：華中理工大學出版社，1990.

[14]徐培華.公路瀝青路面車轍病害維修處治技術[R].西安，2007.