冷再生瀝青路面結構設計方法分析

李 兵，魏 磊

(山東中咨公路咨詢設計有限公司，山東 東營 257091)

冷再生瀝青路面結構設計方法分析

李 兵，魏 磊

(山東中咨公路咨詢設計有限公司，山東 東營 257091)

針對目前設計冷再生瀝青路面結構過程中存在的問題，分析了冷再生瀝青路面結構設計的原則、流程以及方法，其目的是實現工程各方面資源的有效利用。其結果表示，要想優化冷再生瀝青路面結構設計的方法，必須從原則入手，從細化流程出發，來提高結構設計方法的作用效果。

冷再生瀝青路面結構；冷再生瀝青混合料；設計；方法

1 冷再生瀝青路面結構設計原則

目前，瀝青路面的施工建設通常把常規瀝青混合材料作用于結構的上部。由此可以看出，常規瀝青混合料是路面結構中質量控制效果最好，且設計施工成本最高的材料。而冷再生瀝青路面結構設計的初衷，就是通過重復利用就瀝青混合料，來保證瀝青路面結構質量的同時實現造價成本的控制。因此，冷再生瀝青路面結構設計人員因應將環境保護、節省資源以及降低投資作為實際的設計原則。

在實際設計過程中，冷再生瀝青路面結構與熱再生不同，其強度是在自然與交通荷載作用下，通過水分的減少和密度的增加而產生的。這就意味著，當其作用于瀝青路面鋪筑的1～2年或者更長的時間內，混合料的抗磨耗能力較低，這就使得其結構會發生不可逆轉的松散損壞。因而，冷再生瀝青混合料不應直接作用于瀝青路面的表面。那么怎樣才能使冷再生瀝青混合料達到結構設計要求的原則內容，需要相關設計人員在現有規范標準的基礎上，通過試驗和現有的理論數據來滿足工程建設對其結構作用的要求。

2 細化冷再生瀝青路面結構設計流程

2.1 評價原瀝青路面的強度

相關研究表明，冷再生瀝青路面的結構厚度與交通荷載和下基層強度有著密切的聯系。這就意味著設計人員要通過計算來確定原瀝青路面各個結構層的強度情況。在實際建設過程中冷再生瀝青路面的再生結構設計，是充當加鋪作用的。因而，其原瀝青路面結構層系數的取值能夠直接反映，冷再生瀝青路面與常規加鋪材料的差異。在評價再生層以下舊路結構強度的過程中，設計人員應采用其頂面當量回彈模量來進行表示。此外，具體設計過程的計算方法，可從《公路水泥混凝土路面設計規范》(JTGD40-2002)附錄B1541中找到。

2.2 確定冷再生混合料的結構參數

對于混合材料參數的確定，設計人員需要根據材料的使用性質優先確定兩個主要參數，即：強度與彈性模量。在現有的設計規范標準中，這兩主要參數的應采用15 ℃劈裂抗拉強度以及20 ℃、15 ℃抗壓回彈來進行計算。其中15 ℃抗壓回彈模量和劈裂抗拉強度應用于驗算瀝青路面結構層底的拉應力，而20 ℃抗壓回彈模量則應作用于計算路面的彎沉。但據大量統計結果表明，材料模量對瀝青路面結構應力的分布影響并不明顯，起主要作用的參數是結構的抗拉強度。因此，設計人員應根據抗拉強度來進行參數指標的分類確定。此外，由于強度指標與冷再生混合料的再生劑類型、舊料摻量以及級配組成等具有關聯關系，因此，在確定材料分類之前，設計人員還要通過試驗來初步確定冷再生混合料的實際強度性能。

2.3 計算結構厚度

在計算冷再生瀝青路面的結構層厚度時，相關人員應參照被改建的瀝青路面。具體來說就是將冷再生結構層視為計算的一層。以水泥乳化瀝青冷再生半剛性基層結構計算過程為例，設計人員將原路面基層均視為再生瀝青路面結構的底基層。在此情況下，冷再生路面結構層厚度的計算就能按照新建路面的設計內容進行流程計算。這樣一來，就能準確計算出各級公路工程瀝青路面結構的回彈彎沉值。此過程要求，彎沉值的計算、設計以及底基層拉應力的計算等，都要對于新建的瀝青路面工程保持一致。這是細化冷再生瀝青路面結構設計的關鍵，相關建設人員應將其重視起來。

3 先進的冷再生瀝青路面結構設計方法

3.1 AI法

應用AI法進行冷再生瀝青路面的結構設計，是通過乳化瀝青冷再生混合料來進行實現的。相關研究表明，該方法不僅適用于冷再生瀝青路面，還能作用于低粘度的冷再生瀝青混合料。具體來說，在公路工程的建設過程中，可將混合料劃分為兩類，進而實現結構的優化設計。即一般集料級配的冷再生混合料以及較細砂礫式配的集料級配。以冷再生瀝青路面的結構厚度設計過程為例，AI法將兩個應變作為實際結構的設計指標。這里指的兩個應變指標為瀝青混合料層底水平拉應變以及路基頂面的豎向壓應變，其目的是控制路面發生疲勞開裂和永久變形問題的發生。此外，通常情況下，基于諾模圖所得到的瀝青路面結構厚度是瀝青路面冷再生基層與瀝青面層厚度的綜合。因此，AI法的應用主要集中于最小冷再生瀝青面層的厚度控制。

3.2 AASHTO 法

AASHTO法的應用是基于結構鋪層設計和厚度法共同作用下的產物。其能夠從冷再生瀝青結構的剩余壽命入手，來保證設計使用的安全穩定性。具體來說，由于冷再生瀝青路面結構的材料、彈性模量以及疲勞特征，需要通過各個構造路面材料以及強度控制來實現問題的保證相關研究表明，SN可根據瀝青路面結構設計的諾模圖來進行確定。值得注意的是，對于一些瀝青路面的非穩定層來說，路面排水條件的影響系數也應被設計人員考慮在內。據實際的AASHTO法應用數據統計，冷再生路面結構方法應用的基本思路是，先要根據現有工程土壤的基狀況和交通量，來判斷新建路面施工設計所需的結構數，其次，計算舊路面剩余的有效結構數，兩者之差就是加鋪層的結構數。這樣一來，計算得出的加鋪層結構數就是再生層上罩面層以及再生層的結構數之和。最后，設計人員還要根據瀝青路面材料的再生層和罩面層，來找出具有等效系數拆結構等效系數的不同，來計算得出各自結構厚度設計參數指標。

4 結束語

綜上所述，冷再生瀝青路面結構設計是解決當前瀝青道路工程建設的資源消耗大、造價成本高以及環境影響大等問題的有效方法。此結構設計內容目標，可通過AASHTO法和AI法來進行實現。但這兩種方法的設計應用流程必須進行細化，以降低冷再生瀝青混合料在使用過程中的問題。以結構厚度設計過程為例，在應用AI法后，極大的提高冷再生瀝青路面結構的作用穩定性。

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2016-09-12

李兵(1984-)，男，工程師，研究方向：公路設計。

U416.216

C

1008-3383(2017)03-0047-02