层间结合对沥青路面设计的影响分析

王昕远（江苏纬信工程咨询有限公司，江苏南京 210014）

层间结合对沥青路面设计的影响分析

王昕远
（江苏纬信工程咨询有限公司，江苏南京 210014）

伴随着沥青施工材料在公路路面的广泛应用，使得人们对沥青路面设计工作的关注度也随之提升。就沥青路面本身来看，其基层和面层之间的结合问题一直是影响路面设计水平和质量的关键因素。本文以沥青路面的设计工作为立足点，就层间结合对沥青路面设计工作产生的影响进行分析。

层间结合；沥青路面设计；影响

沥青路面出现层间接触不良的时候，会导致路面出现疲劳裂缝、滑移和推移裂缝以及车辙等问题。不仅会对沥青路面的设计和施工质量产生不利影响，还会造成高速公路在使用过程过早的损坏。因此，找出层间结合对路面设计的影响，对于做好沥青路面的设计，预防层间结合影响具有十分重要的作用。

一、层间结合具体状态的分析

沥青路面层间的抗剪强度越好，就代表其层间抗剪切的能力越强，即层间结合的状态越好，十分连续。正如古德曼研究模型表示的，当公路路面的上下两层出现了相对水平位移运动，且位移为 vΔ 时，层间结合处的剪应力就如下图1所示：

图1 古德曼力学模型

如果用代表层间粘结系统的K对层间结合处的粘结状态进行明确的描述，使对层间结合影响的分析更具物理意义。因此，通过对模型图的观察得知，当沥青路面的上下层之间出现了单位相对水平位移时，其结合处的剪应力便会成为粘结系数K。而K值越大，层间结合处粘结性就越好，比较趋向于完全连续的粘结状态；反之，层间结合出的粘接性变越弱，趋向于滑动状态。当K值为零时，层间结合处就会变成完全滑动的状态；当K值属于正无穷时，层间出就会完全变成连续粘结状态；反之，就会处于完全连接和完全滑动的粘结状态。通过对古德曼提出的力学模型进行分析得知，利用粘结系统K分析和评价沥青路面层间结合处的粘结状。因此，相关研究人员和沥青路面工作的设计人员只需要借助实验的作用来层间结合处的平均剪应力在受到其他作用力时可能会产生的水平位移值，就能够有效的测定出K值，从而得出层间结合处不同的粘结状态会对路面设计产生的影响。

二、层间结合对路面设计的影响

我国现行公路沥青路面设计规范的要求规定：相关人员需要使用公路表面轮系中心弯沉的数值为基础完成沥青路面的设计工作，以及需要对基层和底层的拉应力进行验算。因此，我们应该利用层间出粘结K值对道路表面轮系中心的理论弯沉值、沥青路面底层与基层应力状态的分析找出层间结合可能会对路面设计工作产生的影响。

1、层间结合对路表论系中心处理论弯沉的影响

通过上文的分析发现，当城建结合系统K 值处于不断增加的状态时，沥青路面的层间结合处的粘结状态就会逐渐由滑动变为连续粘结。此时，设计人员计算出来的理论弯沉值其能产生变化的范围在于一百零二左右。由此可以看出，沥青路面基层和面层之间结合状态在变化反对路表弯沉设计值的影响相对较小。通过图3分析研究可以发现，沥青路面面层模型在粘结状态出现变化时，其对K值所代表的层间结合处粘接性百分率的影响也比较小。当K值在零到四千压强之间时，便是沥青路面结构设计的理论弯沉值最主要的变化范围；当K值在四千压强以上时，路面设计过程中的理论弯沉值则基本处于恒定状态；当K值为两千压强时，沥青路面结构层间结合处的粘结状态可以达到了百分之八十七到九十二的站粘性；当K值为四千压强时，沥青路面结构本身的粘结状态已经具有了百分之九十四到九十七的粘黏度。由此可以看出，其本身的弯沉值的粘结状态已经基本处于完全连续的状态时，其计算出的有关公路表面理论完成值同层间结合完全连续状态下的粘结状态结果就几乎处于一致的状态。因此，控制好路面设计过程中的压强值与弯沉值，对于保证沥青路面设计水平具有重要作用。

图2 K值对路表轮系中心理论弯沉影响

图3 K值与理论弯沉代表的层间粘性百分率

2、层间结合对沥青路面底层应力状态的影响

路面基层和面层之间粘结状态的改变，会对沥青路面的底层应力状态产生极大的影响。当路面的层间结合处由完全连续状态转变为滑动状态时，沥青路面底层应力的实际状态就会随之迅速发生改变，且实际的改变量可以达到原值的两倍以上。当沥青路面处于滑动状态下时，其底层部分最大的拉力值就会达到零点二千帕或者是零点四千帕，这一拉力值就已经接近或者是超过了沥青底层部分所容许的应力值。由此可以看出，如果沥青路面的层间结合状态被改变，粘结系数 K值变小，层间结合处处于滑动粘结状态时，就极容易导致沥青路面层出现疲劳破坏的情况。当K值在四千压强到一千压强之前时，沥青路面底层的应用状态就会有拉应力转变为压应力。具体如下图4、5所示：

图4 K值对沥青路面底层应力影响

图5 K值同沥青路面底层应力代表的层间粘性百分率

3、层间结合处模量比变化对路面设计影响的分析当沥青路面的基层和面层之间的粘结状态由连续粘结变为滑动粘结时，沥青底层的应力状态受面层厚度的影响程度也会随之增加。当层间结合处处于滑动状态时，沥青路面底层的拉应力就会增加，从而导致沥青路面在运行过程中因为存在滑动粘结状态这一因素的存在，其本身的运行强度被破坏。随着E2/E1与层间厚度发生改变，就会在一定程度上造成沥青路面实际的底层应力水平所表示的层间结合粘接性百分率发生变化。沥青路面基层和面层间结合状态的变化，对于沥青底层和路面结构应用水平产生的影响是有所不同的。因此，设计者需要按照实现对层间结合处完全连续粘结状态所获得的计算和验算结果对路面设计方案进行修正，从而确保可以将其层间结合处粘结性的百分率可以控制在一定的范围内。

三、结束语

总而言之，随着我国经济快速发展和人们生活水平的提升，使得公路运输任务量也随之不断增加。因此，增加高速公路的建设数量和类型，不断应用先进的设计理念、施工方案和施工材料来改善高速公路工程的施工建设质量势在必行。而层间结合作为能够对沥青路面设计工作产生重要影响的因素，对层间结合的具体应用情况进行细致分析，以此来全面的提升沥青路面的设计水平和整体的施工质量是十分必要的。

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