道路结构层间性能评价研究

杜国智

摘 要：近年来，我们国家的经济得到了飞速的发展，社会也在不断的进步，对于道路结构层的评价引发社会越来越多的关注。现阶段我国道路病害主要发生在层间剪切破坏和反射裂缝破坏两方面，近几年，有很多研究道路结构的抗剪性与抗裂性的试验。本文重点针对路面的抗剪、抗震以及粘性等角度对结构层间的性能评价展开详细的研究。

关键词：道路结构;层间性能;评价

近几年，我国政府不断加大道路建设力度，据调查资料分析，在我们国家已有的公路中，以沥青路面居多，这是由于沥青路面不但施工简单、工期短，而且可供选择的结构种类繁多、道路维护保养方便，而且缩短通车时间等诸多优点，即使沥青路面有诸多优点，但是依然存在不足[1]。

1.路面层间破坏情况

1.1层间剪切破坏机理

层间剪切破坏类型主要发生于沥青路面中，道路路面的各个结构层之间存在着抗剪性，这种特殊的性能在世界各地相关领域都很少涉及到[2]。但是，就我国道路路面的现实状况来讲，由于道路荷载所形成的剪力进一步引发的路面结构被破坏问题刻不容缓。剪切破坏通常是沥青路面破坏司空见惯的种类，从病害产生的具体部位还可以继续划分为两种类型：一是路面层的混合料内部产生的剪切性破坏，这种病害类型主要发现于刹车或者启动比较频繁的路段。二是结构层间产生的剪切性破坏种类，而这种病害类型主要发生于道路层间结合性能不太好的路段中，发生病害之后比较容易造成路面层间的滑移问题，从而进一步引发路面剥落、裂缝等危害。

1.2反射裂缝破坏机理

反射裂缝类型的破坏直接关系着路面结构的稳定情况以及道路的使用性能，路面开裂造成的破坏大大缩短了路面的使用寿命，其中，沥青路面开裂主要表现为：疲劳开裂、低温开裂以及反射开裂等种类[3]。反射裂缝是由于刚性半刚性的基层（或者旧路面）本来存在着裂缝问题，在温度和荷载的共同作用下产生扩张力，如果裂缝扩张产生的应力没有得到及时有效的缓解，那么在裂缝的四周形成应力聚集在一起，这就导致沥青混凝土的底面承载着非常大的拉应力，最后的结果就是裂缝逐渐向路表延伸。

2.层间粘结性能评价

将沥青碎石封层推移和拥包的成因作为依据，可以利用路面层之间的抗拉、抗剪强度当作路面层间粘性的评价标准，本文把沥青碎石封层试件作为实验对象，通过拉拔和正压扭剪两个室验来检测结构层之间的抗拉和抗剪的性能强度，利用层间被破坏时产生的拉力值表示层间的抗拉强度[4]。实验开始前，根据前述成型方法办法和各试验水平成型试件，等到试件全部彻底固化之后，把擦碎石封层的外壳需要全部擦涂满环粘结剂，把拉头与碎石层紧密粘连起来，等到彻底牢固之后，试验可以开始。其中，开始正交拉拔实验时，每一组测试 次，实验测出拉拔力的多少，算出平均值，每一项因素对于抗拉力产生怎样的影响，有何规律。利用极差来代替不同的因素对于实验对象层之间的抗拉强度所产生的不同的影响，实验过程中的四个因素里，影响抗拉强度的结果是：纤维用量（0.05kN）<纤维长度（0.06kN）<碎石用量（0.147kN）<乳化沥青用量（0.233kN）。结构层之间的抗拉强度因为乳化沥青用量不同而变化，与沥青的用量成正相关。这是由于沥青用的越多，能够渗透到路面里的也就越多，而且被包裹起来的碎石面也越来越大，结构沥青量越来越大，就能使得层间结合起来更为严密牢固。在碎石量在900g-1100g范围之间时，结构层之间的抗拉性能与碎石使用量成正相关。碎石使用量超出1100g之后，在继续增加用量，层间的抗拉强度反而快速价降低，这是因为在碎石使用量低于1100g的时候，封层的外表有很多没有包裹上碎石的区域，当碎石不停地投入，被包裹的表面也逐渐增多，使得结构沥青量加大，加上封层和拉头的交接面增加，综合作用使得抗拉力增加。一旦碎石投入量继续加大，结构沥青的含量增加速度便逐渐降低，因此，拉拔力的增长幅度也会逐渐变弱，而且碎石投入量是1200g时，碎石的覆盖率已几乎达到100%。实验结果发现，纤维的长度和使用量对抗拉强度的影响也不容忽视，仅次于碎石用量。结果证明，纤维长度对于结构层之间的抗拉强度影响程度不大，但是不断地加大纤维的使用量，抗拉强度开始逐渐加大，达到最大数值后便开始减少，出现最高值时的纤维使用量为9g。

3.层间抗裂性能评价

低温开裂作为沥青路面病害的常见表现形式。美国公路战略研究计划（简称SHRP）在研究沥青材料的低温性能时，严格模拟了沥青在施工期间以及五年路面使用期间老化的实际状态。SHRP 采用弯曲梁流变仪的弯曲蠕变试验和直接拉伸试验对沥青的低温抗裂性能进行评价，利用通过RTFOT以及压力老化的沥青，测量均值最低的道路温度时的低温弯曲蠕变劲度模量S 作为最主要指标。SHRP通过BBR实验对沥青的低温抗裂性能进行评价，实验需要605 时的S不能超过300MPa，另外，还需要605 时蠕变劲度和荷载作用的时间双对数曲线斜率m 值不能低于0.3（m 是表现沥青劲度的时间敏感性能以及应力松弛性能，m越大说明其应力松弛和抗裂性能越好）。

文章主要是围绕剪切破坏和反射裂缝两种最普遍的路面病害类型进行研究，解析其病理成因，总结破坏其层间结构的常见因素，结合现阶段已有的实验方法，提出自己的思路，病对现有的试验方法进行完善。

参考文献：

[1]武书华.半刚性基层沥青路几面层间剪切疲劳特性及接触状态评价研究[D].长安大学，2012（06）：220-221.

[2]田耀刚，韩庆，田世亮等. 半刚性基层沥青路面层间病害调查与研究[J].武汉理工大学学报，2010（4）：169-172.

[3]李江卫.胶粉改性沥青应力吸收层防治沥青路面反射裂缝研究[D].重庆交通大学，2011（03）：116-117.

[4]陈俊彦.沥青路面层间黏结性能影响因素及改善措施[J].山西交通科技，2014（5）：28-30.