功能型瀝青路面設計及一次成型技術探討

劉夕曦張 勇

(1.西北工業大學附屬中學，陜西西安 710061; 2.中國鐵道科學研究院鐵道建筑研究所，北京 100000)

功能型瀝青路面設計及一次成型技術探討

劉夕曦1張 勇2

(1.西北工業大學附屬中學，陜西西安 710061; 2.中國鐵道科學研究院鐵道建筑研究所，北京 100000)

基于瀝青路面的研究現狀，對瀝青路面表面功能層和結構承力層的設計措施進行了探討，分析了各項設計的控制技術指標，并對其一次成型技術進行了論述，以提高瀝青路面的施工質量。

瀝青路面，設計，功能層，承載力層，混凝土

1 技術背景

公路建設的快速發展極大地改善了人們的出行條件，對國民經濟快速發展起到了巨大推動作用。尤其是瀝青路面直接為人們提供了舒適便捷、安全可靠的服務，鑒于此交通部門多年來投入了巨大的人力和財力對瀝青路面進行研究和改善。

目前瀝青路面研究的主要精力和方向是瀝青材料，通過對基質瀝青的改性提高瀝青材料的各項路用性能指標，以達到提高瀝青混合料的各項路用指標的目的，同時為了延長瀝青路面的耐疲勞性能，一般措施是提高下面層瀝青混合料瀝青用量。多年工程經驗表明，瀝青路面的使用過程中仍存在許多問題:瀝青路面每一次新技術的使用，一般都會造成建設成本的增加;而改性后瀝青的各項路用指標衰減機理仍無法解釋;瀝青路面的早期破壞仍較嚴重，如水破壞，車轍等。鑒于這種情況，在深入研究瀝青材料的同時，還應綜合研究瀝青混合料，結合瀝青路面結構功能特點、路面結構組成、筑路設備以及對施工方法的改進，來完善路面結構設計理論和施工技術。

本文就是根據目前的實際情況在理論設計和施工工藝方面進行全面提升，達到提高瀝青路面的使用質量，同時降低路面造價和減少對環境的破壞。

2 探討內容

探討的核心就是“好鋼用在刀刃上”，路面按使用功能和受力特點分為表面功能層(刀刃)和承載力層(刀背)兩部分。表面功能層采用超薄瀝青層，提高路面各項路用服務指標，特別是防水;而承載力層(刀背)則通過使用大粒徑瀝青混合料，達到提高路用的承載力而抵抗車轍。施工采用兩層同時攤鋪碾壓施工工藝，達到瀝青路面整體的“一次碾壓成型”。

強化使用性能的表面功能層和抗車轍性能的承載力層組合的新型瀝青路面的提出，對目前的瀝青路面從設計和施工上都是一次顛覆性的革命。

1)將瀝青路面按使用功能劃分為表面功能層和結構承力層。

目前瀝青路面大多設計采用上、中、下三層(等級低一點的采用上、下兩層)，設計路面厚度時，上面層厚度大多在4 cm～5 cm，此時的4 cm～5 cm的瀝青上面層不但要具有使用功能(如抗磨、抗滑、防水等)，還兼有承載力的功能，這就賦予上面層太多的技術要求，有些功能是相互矛盾的，如瀝青混合料中粗骨料增多，其抗車轍功能即持力承重功能就好，而這造成孔隙率大，防水效果就不好，而水破壞和車轍都是瀝青路面早期破壞的主要原因，因此本文提出表面層僅作為路面使用功能層，而承載功能由下面的大粒徑瀝青混凝土承擔，這時表面層可減至2 cm～2.5 cm，由于其自身厚度減薄，受力后自身變形也大為減少，此層產生車轍的概率也大為減小，而采用更為密實級配的細粒式瀝青混合料，使其在使用方面功能達到表面使用性能的最優化，特別是防水功能的提高對整個瀝青路面延長使用壽命是至關重要的。

表面功能層的主要控制技術指標為:凍融劈裂試驗強度比大于80%，-10℃低溫破壞應變不小于2 000με，構造深度TD≥0.8mm，60℃動穩定度不小于3 000次/mm。

2)功能型路面的承載力結構層采用大粒徑瀝青混凝土一層結構。

目前路面設計的中、下面層厚度一般為6 cm～10 cm，由于分層設計和施工，各層瀝青混合料中的骨料最大公稱粒徑相對兩層總厚度15 cm～18 cm來說偏小，使得中、下面層整體承載力層功能大為降低，表現為抗車轍和抗半剛性基層反射裂縫的功能衰減，而瀝青用量卻大量增加，如目前中、下面層的油石比約為3.9%～4.5%。而大粒徑瀝青混凝土油石比約為3.5%，采用新型承載力功能層設計和施工方法，瀝青混合料中骨料最大公稱粒徑的加大使得整體受力情況大為改善，抗車轍和抗半剛性基層反射裂縫的功能得到提高;與表面層同時一次性攤鋪碾壓，由于瀝青混合料層厚度大，故施工時保溫效果好，從而使施工條件要求降低，故從理論和實際應用都顯示新結構使得瀝青路面的承載力功能增強而且造價降低。

承載力結構層的主要技術指標為:60℃動穩定度不小于5 000次/mm，凍融劈裂試驗強度比大于80%。15℃疲勞破壞不大于70με。

3)瀝青路面整體一次成型工藝。

采用雙層攤鋪機，對表面功能層和承載力結構層進行一次攤鋪后，整體進行碾壓，使瀝青路面整體一次成型。就好像將現在的瀝青路面分層施工的“焊接”或“鉚接”工藝，改進成“一次沖壓成型”的工藝。

施工主要設備配置:表面功能層和承載力結構層的瀝青混合料產量比為1∶6～1∶7，依此配置拌合設備，一次性攤鋪采用雙層攤鋪機，壓實時采用不少于4臺自重大于14 t雙鋼輪壓路機以及自重大于30 t不少于4臺膠輪壓路機。

圖1 功能型瀝青路面結構圖

4)功能型路面使得瀝青路面設計計算理論在層間接觸以及瀝青路面整體受力分布情況得到提升與改進，并將層間粘層取消。

3 功能型瀝青路面

功能型瀝青路面結構圖見圖1(承載力結構層具體厚度可根據實際交流量或軸載來確定)。

4 結語

1)功能型瀝青路面提出的基于施工設備的發展對比瀝青路面設計理論和施工規范進行改進;

2)功能型瀝青路面的提出是從瀝青路面受力特點、瀝青混合料級配、環境保護(減少瀝青和高規格上面層石料用量)、降低成本等多角度考慮;

3)功能型瀝青路面還有很多方面需要深入細致的研究。

Inquiry on functional-style asphalt pavement design and once-shaping technique

Liu Xixi1Zhang Yong2

(1．The Middle School Attached to Northwestern Polytechnical University，Xi’an 710061，China; 2．Department of Railway Building，China Academy of Railway，Beijing 100000，China)

Based on asphalt pavement research status，the paper explores designmeasures of asphalt pavement surface function layer and structural bearing layer，analyzes their control technology index，and discusses once-shaped techniques，with a view to improve asphalt pavement construction quality.

asphalt pavement，design，functional layer，bearing layer，concrete

U416.217

A

1009-6825(2015)29-0160-02

2015-08-06

劉夕曦(1998-)，女，在讀高中生; 張 勇(1979-)，男，副研究員