冷再生沥青路面结构设计方法分析

李 兵，魏 磊

(山东中咨公路咨询设计有限公司，山东 东营 257091)

冷再生沥青路面结构设计方法分析

李 兵，魏 磊

(山东中咨公路咨询设计有限公司，山东 东营 257091)

针对目前设计冷再生沥青路面结构过程中存在的问题，分析了冷再生沥青路面结构设计的原则、流程以及方法，其目的是实现工程各方面资源的有效利用。其结果表示，要想优化冷再生沥青路面结构设计的方法，必须从原则入手，从细化流程出发，来提高结构设计方法的作用效果。

冷再生沥青路面结构；冷再生沥青混合料；设计；方法

1 冷再生沥青路面结构设计原则

目前，沥青路面的施工建设通常把常规沥青混合材料作用于结构的上部。由此可以看出，常规沥青混合料是路面结构中质量控制效果最好，且设计施工成本最高的材料。而冷再生沥青路面结构设计的初衷，就是通过重复利用就沥青混合料，来保证沥青路面结构质量的同时实现造价成本的控制。因此，冷再生沥青路面结构设计人员因应将环境保护、节省资源以及降低投资作为实际的设计原则。

在实际设计过程中，冷再生沥青路面结构与热再生不同，其强度是在自然与交通荷载作用下，通过水分的减少和密度的增加而产生的。这就意味着，当其作用于沥青路面铺筑的1～2年或者更长的时间内，混合料的抗磨耗能力较低，这就使得其结构会发生不可逆转的松散损坏。因而，冷再生沥青混合料不应直接作用于沥青路面的表面。那么怎样才能使冷再生沥青混合料达到结构设计要求的原则内容，需要相关设计人员在现有规范标准的基础上，通过试验和现有的理论数据来满足工程建设对其结构作用的要求。

2 细化冷再生沥青路面结构设计流程

2.1 评价原沥青路面的强度

相关研究表明，冷再生沥青路面的结构厚度与交通荷载和下基层强度有着密切的联系。这就意味着设计人员要通过计算来确定原沥青路面各个结构层的强度情况。在实际建设过程中冷再生沥青路面的再生结构设计，是充当加铺作用的。因而，其原沥青路面结构层系数的取值能够直接反映，冷再生沥青路面与常规加铺材料的差异。在评价再生层以下旧路结构强度的过程中，设计人员应采用其顶面当量回弹模量来进行表示。此外，具体设计过程的计算方法，可从《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40-2002)附录B1541中找到。

2.2 确定冷再生混合料的结构参数

对于混合材料参数的确定，设计人员需要根据材料的使用性质优先确定两个主要参数，即：强度与弹性模量。在现有的设计规范标准中，这两主要参数的应采用15 ℃劈裂抗拉强度以及20 ℃、15 ℃抗压回弹来进行计算。其中15 ℃抗压回弹模量和劈裂抗拉强度应用于验算沥青路面结构层底的拉应力，而20 ℃抗压回弹模量则应作用于计算路面的弯沉。但据大量统计结果表明，材料模量对沥青路面结构应力的分布影响并不明显，起主要作用的参数是结构的抗拉强度。因此，设计人员应根据抗拉强度来进行参数指标的分类确定。此外，由于强度指标与冷再生混合料的再生剂类型、旧料掺量以及级配组成等具有关联关系，因此，在确定材料分类之前，设计人员还要通过试验来初步确定冷再生混合料的实际强度性能。

2.3 计算结构厚度

在计算冷再生沥青路面的结构层厚度时，相关人员应参照被改建的沥青路面。具体来说就是将冷再生结构层视为计算的一层。以水泥乳化沥青冷再生半刚性基层结构计算过程为例，设计人员将原路面基层均视为再生沥青路面结构的底基层。在此情况下，冷再生路面结构层厚度的计算就能按照新建路面的设计内容进行流程计算。这样一来，就能准确计算出各级公路工程沥青路面结构的回弹弯沉值。此过程要求，弯沉值的计算、设计以及底基层拉应力的计算等，都要对于新建的沥青路面工程保持一致。这是细化冷再生沥青路面结构设计的关键，相关建设人员应将其重视起来。

3 先进的冷再生沥青路面结构设计方法

3.1 AI法

应用AI法进行冷再生沥青路面的结构设计，是通过乳化沥青冷再生混合料来进行实现的。相关研究表明，该方法不仅适用于冷再生沥青路面，还能作用于低粘度的冷再生沥青混合料。具体来说，在公路工程的建设过程中，可将混合料划分为两类，进而实现结构的优化设计。即一般集料级配的冷再生混合料以及较细砂砾式配的集料级配。以冷再生沥青路面的结构厚度设计过程为例，AI法将两个应变作为实际结构的设计指标。这里指的两个应变指标为沥青混合料层底水平拉应变以及路基顶面的竖向压应变，其目的是控制路面发生疲劳开裂和永久变形问题的发生。此外，通常情况下，基于诺模图所得到的沥青路面结构厚度是沥青路面冷再生基层与沥青面层厚度的综合。因此，AI法的应用主要集中于最小冷再生沥青面层的厚度控制。

3.2 AASHTO 法

AASHTO法的应用是基于结构铺层设计和厚度法共同作用下的产物。其能够从冷再生沥青结构的剩余寿命入手，来保证设计使用的安全稳定性。具体来说，由于冷再生沥青路面结构的材料、弹性模量以及疲劳特征，需要通过各个构造路面材料以及强度控制来实现问题的保证相关研究表明，SN可根据沥青路面结构设计的诺模图来进行确定。值得注意的是，对于一些沥青路面的非稳定层来说，路面排水条件的影响系数也应被设计人员考虑在内。据实际的AASHTO法应用数据统计，冷再生路面结构方法应用的基本思路是，先要根据现有工程土壤的基状况和交通量，来判断新建路面施工设计所需的结构数，其次，计算旧路面剩余的有效结构数，两者之差就是加铺层的结构数。这样一来，计算得出的加铺层结构数就是再生层上罩面层以及再生层的结构数之和。最后，设计人员还要根据沥青路面材料的再生层和罩面层，来找出具有等效系数拆结构等效系数的不同，来计算得出各自结构厚度设计参数指标。

4 结束语

综上所述，冷再生沥青路面结构设计是解决当前沥青道路工程建设的资源消耗大、造价成本高以及环境影响大等问题的有效方法。此结构设计内容目标，可通过AASHTO法和AI法来进行实现。但这两种方法的设计应用流程必须进行细化，以降低冷再生沥青混合料在使用过程中的问题。以结构厚度设计过程为例，在应用AI法后，极大的提高冷再生沥青路面结构的作用稳定性。

[1] 张海,马光超,张敏江,等. 冷再生基层沥青路面结构的断裂力学分析[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版),2012,(5):865-871.

[2] 游庆龙,马靖莲,彭芳文,等. 适应不同交通量的冷再生基层沥青路面结构厚度研究[J].公路交通科技,2014,(7):26-31.

[3] 高炎旭,宫效峰. 基于ABAQUS分析含有乳化(泡沫)沥青冷再生结构层的沥青路面[J].黑龙江科技信息,2016,(1):208-209.

2016-09-12

李兵(1984-)，男，工程师，研究方向：公路设计。

U416.216

C

1008-3383(2017)03-0047-02