層間結合對瀝青路面設計的影響分析

王昕遠（江蘇緯信工程咨詢有限公司，江蘇南京 210014）

層間結合對瀝青路面設計的影響分析

王昕遠
（江蘇緯信工程咨詢有限公司，江蘇南京 210014）

伴隨著瀝青施工材料在公路路面的廣泛應用，使得人們對瀝青路面設計工作的關注度也隨之提升。就瀝青路面本身來看，其基層和面層之間的結合問題一直是影響路面設計水平和質量的關鍵因素。本文以瀝青路面的設計工作為立足點，就層間結合對瀝青路面設計工作產生的影響進行分析。

層間結合；瀝青路面設計；影響

瀝青路面出現層間接觸不良的時候，會導致路面出現疲勞裂縫、滑移和推移裂縫以及車轍等問題。不僅會對瀝青路面的設計和施工質量產生不利影響，還會造成高速公路在使用過程過早的損壞。因此，找出層間結合對路面設計的影響，對于做好瀝青路面的設計，預防層間結合影響具有十分重要的作用。

一、層間結合具體狀態的分析

瀝青路面層間的抗剪強度越好，就代表其層間抗剪切的能力越強，即層間結合的狀態越好，十分連續。正如古德曼研究模型表示的，當公路路面的上下兩層出現了相對水平位移運動，且位移為 vΔ 時，層間結合處的剪應力就如下圖1所示：

圖1 古德曼力學模型

如果用代表層間粘結系統的K對層間結合處的粘結狀態進行明確的描述，使對層間結合影響的分析更具物理意義。因此，通過對模型圖的觀察得知，當瀝青路面的上下層之間出現了單位相對水平位移時，其結合處的剪應力便會成為粘結系數K。而K值越大，層間結合處粘結性就越好，比較趨向于完全連續的粘結狀態；反之，層間結合出的粘接性變越弱，趨向于滑動狀態。當K值為零時，層間結合處就會變成完全滑動的狀態；當K值屬于正無窮時，層間出就會完全變成連續粘結狀態；反之，就會處于完全連接和完全滑動的粘結狀態。通過對古德曼提出的力學模型進行分析得知，利用粘結系統K分析和評價瀝青路面層間結合處的粘結狀。因此，相關研究人員和瀝青路面工作的設計人員只需要借助實驗的作用來層間結合處的平均剪應力在受到其他作用力時可能會產生的水平位移值，就能夠有效的測定出K值，從而得出層間結合處不同的粘結狀態會對路面設計產生的影響。

二、層間結合對路面設計的影響

我國現行公路瀝青路面設計規范的要求規定：相關人員需要使用公路表面輪系中心彎沉的數值為基礎完成瀝青路面的設計工作，以及需要對基層和底層的拉應力進行驗算。因此，我們應該利用層間出粘結K值對道路表面輪系中心的理論彎沉值、瀝青路面底層與基層應力狀態的分析找出層間結合可能會對路面設計工作產生的影響。

1、層間結合對路表論系中心處理論彎沉的影響

通過上文的分析發現，當城建結合系統K 值處于不斷增加的狀態時，瀝青路面的層間結合處的粘結狀態就會逐漸由滑動變為連續粘結。此時，設計人員計算出來的理論彎沉值其能產生變化的范圍在于一百零二左右。由此可以看出，瀝青路面基層和面層之間結合狀態在變化反對路表彎沉設計值的影響相對較小。通過圖3分析研究可以發現，瀝青路面面層模型在粘結狀態出現變化時，其對K值所代表的層間結合處粘接性百分率的影響也比較小。當K值在零到四千壓強之間時，便是瀝青路面結構設計的理論彎沉值最主要的變化范圍；當K值在四千壓強以上時，路面設計過程中的理論彎沉值則基本處于恒定狀態；當K值為兩千壓強時，瀝青路面結構層間結合處的粘結狀態可以達到了百分之八十七到九十二的站粘性；當K值為四千壓強時，瀝青路面結構本身的粘結狀態已經具有了百分之九十四到九十七的粘黏度。由此可以看出，其本身的彎沉值的粘結狀態已經基本處于完全連續的狀態時，其計算出的有關公路表面理論完成值同層間結合完全連續狀態下的粘結狀態結果就幾乎處于一致的狀態。因此，控制好路面設計過程中的壓強值與彎沉值，對于保證瀝青路面設計水平具有重要作用。

圖2 K值對路表輪系中心理論彎沉影響

圖3 K值與理論彎沉代表的層間粘性百分率

2、層間結合對瀝青路面底層應力狀態的影響

路面基層和面層之間粘結狀態的改變，會對瀝青路面的底層應力狀態產生極大的影響。當路面的層間結合處由完全連續狀態轉變為滑動狀態時，瀝青路面底層應力的實際狀態就會隨之迅速發生改變，且實際的改變量可以達到原值的兩倍以上。當瀝青路面處于滑動狀態下時，其底層部分最大的拉力值就會達到零點二千帕或者是零點四千帕，這一拉力值就已經接近或者是超過了瀝青底層部分所容許的應力值。由此可以看出，如果瀝青路面的層間結合狀態被改變，粘結系數 K值變小，層間結合處處于滑動粘結狀態時，就極容易導致瀝青路面層出現疲勞破壞的情況。當K值在四千壓強到一千壓強之前時，瀝青路面底層的應用狀態就會有拉應力轉變為壓應力。具體如下圖4、5所示：

圖4 K值對瀝青路面底層應力影響

圖5 K值同瀝青路面底層應力代表的層間粘性百分率

3、層間結合處模量比變化對路面設計影響的分析當瀝青路面的基層和面層之間的粘結狀態由連續粘結變為滑動粘結時，瀝青底層的應力狀態受面層厚度的影響程度也會隨之增加。當層間結合處處于滑動狀態時，瀝青路面底層的拉應力就會增加，從而導致瀝青路面在運行過程中因為存在滑動粘結狀態這一因素的存在，其本身的運行強度被破壞。隨著E2/E1與層間厚度發生改變，就會在一定程度上造成瀝青路面實際的底層應力水平所表示的層間結合粘接性百分率發生變化。瀝青路面基層和面層間結合狀態的變化，對于瀝青底層和路面結構應用水平產生的影響是有所不同的。因此，設計者需要按照實現對層間結合處完全連續粘結狀態所獲得的計算和驗算結果對路面設計方案進行修正，從而確?？梢詫⑵鋵娱g結合處粘結性的百分率可以控制在一定的范圍內。

三、結束語

總而言之，隨著我國經濟快速發展和人們生活水平的提升，使得公路運輸任務量也隨之不斷增加。因此，增加高速公路的建設數量和類型，不斷應用先進的設計理念、施工方案和施工材料來改善高速公路工程的施工建設質量勢在必行。而層間結合作為能夠對瀝青路面設計工作產生重要影響的因素，對層間結合的具體應用情況進行細致分析，以此來全面的提升瀝青路面的設計水平和整體的施工質量是十分必要的。

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