半剛性基層瀝青路面結構優化探究

杜濤，羅會

（1.保定市公路管理局，河北 保定 071000；2.保定市保通公路勘測設計有限責任公司，河北 保定 071000）

一、引言

半剛性基層憑借整體強度高、板體性強、穩定性好及經濟性優良等優點被廣泛應用于公路瀝青路面的基層或底基層。而水損害和高溫是半剛性基層瀝青路面產生早期病害的主要原因，本文基于半剛性基層瀝青路面早期病害的防治，探討水損害與高溫兩個重要因素對半剛性基層瀝青路面結構的影響，并有針對性地提出結構優化方案，為今后相關方面研究奠定了理論基礎。

二、半剛性基層瀝青路面結構分析

（一）常見結構形式

半剛性基層是我國瀝青路面建設中最常用的結構形式，其最大特點是“強基薄面”。現對某地區道路中的半剛性基層瀝青路面結構形式進行調查匯總，如表1所示。

表1.半剛性基層瀝青路面結構組合

（二）早期病害分析

1、水損害

水侵害半剛性基層的方式主要有兩種，一種是瀝青路面經受大量超重荷載，導致半剛性基層達到疲勞極限，使瀝青路面產生反射裂縫，在水與荷載共同作用下，加速路面損壞。第二種為瀝青混合料表面空隙較大，水通過中央分隔帶或面層進入路面內部，由于半剛性基層表面較為致密，水分無法迅速排出，停留在瀝青層與半剛性基層之間，使界面處承載力下降，進而影響路面整體行駛質量與使用壽命。

2、高溫病害

瀝青混合料是具有粘彈特征的材料，其性能受溫度影響變化較大，高溫使瀝青路面的強度與剛度均降低，在外界荷載作用下產生流動變形，易出現失穩型車轍，影響行車舒適與安全。

三、半剛性基層瀝青路面結構優化設計

（一）多水條件下的路面結構優化

1、防治措施

瀝青混合料的強度主要來自瀝青的粘結作用和集料間的嵌擠作用。水分透過瀝青面層進入半剛性基層瀝青路面內部，使瀝青間的粘結力降低，水分不易往下部滲透，在外界荷載作用下產生動水壓力，導致瀝青路面出現裂縫、網裂、沉陷等病害，嚴重影響路面行駛性能。對半剛性基層水損害進行防治的主要措施是及時將路面內部水分排出并減少外部水分進入，具體措施如下：（1）設置防水層。在瀝青路面上面層與下面層間設置改性瀝青防水粘結層，防水粘結層經高溫碾壓后分別在上下面層形成瀝青層，兩者均可起到防水作用。（2）善用瀝青混合料。增大瀝青混合料磨耗層的空隙率，控制其在18%以上，使混合料間的空隙互相連通，便于排出水分。（3）設置排水基層。在半剛性基層瀝青路面結構中設置瀝青穩定碎石排水層，有利于排出滲透至路面結構內部的水分，減少水損害對路面結構的影響。

2、結構優化

表2.多雨條件下道路結構優化方案

上述方案中，方案一中未改變路面結構中的面層部分，僅對基層結構進行了優化，骨架密實型的水泥穩定碎石可顯著提高基層強度，骨架空隙結構的水泥穩定碎石可顯著改善基層的排水性能。方案二僅對面層材料進行優化，保持原有路面厚度不變，加入改性材料提升瀝青路面的水穩定性，上面層采用空隙率較大的OGFC混合料，便于面層排水，減少水損害。兩種方案都在面層中設置了霧封層，霧封層的本質是一種高滲透高分子的乳化瀝青，形成防水層后可提高瀝青面層整體性，減少路面水損害。

（二）高溫條件下的路面結構優化

1、防治措施

常見的防治措施有兩種：一是優化瀝青性能，即在基質瀝青中摻加SBS、SBR、多聚磷酸等改性劑，提高高溫條件下瀝青抵抗變形的能力。二是優化路面基層形式，即取消傳統的半剛性基層形式，以瀝青穩定碎石與半剛性基層所組合形成的混合形式代替，同時增加瀝青面層厚度，減少基層所承受的應力水平，增強瀝青路面的抗車轍性能。

2、結構優化

表3.高溫條件下道路結構優化方案

上述兩種方案中，方案一側重優化瀝青性能，在面層中使用改性瀝青提高路面抗車轍性能，保持面層厚度與基層材料不變，主干道總厚度為18cm，支路總厚度為7～10cm。方案二注重優化基層形式，在面層與基層之間增加10～20cm瀝青碎石，分散瀝青面層應力荷載，提高路面整體的抗車轍性能，同時保持瀝青面層厚度不變，保證面層的抗滑性能與透水性不變。

四、結語

本文介紹了某地區道路半剛性基層瀝青路面的結構優化方案，探討高溫與水損害兩種影響條件下的防治措施，針對不同條件下半剛性基層瀝青路面的特征，提出不同的結構優化方案。在高溫條件下對瀝青及瀝青混合料進行優化調整，增加瀝青碎石過渡層，提高抗車轍性能。在多水條件下增大瀝青磨耗層空隙率，提升路面透水性能，為不同條件下半剛性基層瀝青路面的結構優化提供理論指導。