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公路沥青路面层间粘接结构的性能分析

发表时间：2020/7/2 来源：《基层建设》2020年第6期作者：罗羽

[导读] 摘要：在社会经济高速发展新时代，汽车数量不断增多。

        广西新发展交通集团有限公司广西柳州 545000
        摘要：在社会经济高速发展新时代，汽车数量不断增多。对于汽车而言，除了汽车本身要有好的配置之外，外界的影响对于汽车的寿命也有着至关重要的地位，像好的路面才会使得汽车行驶的更为顺利，同时也使得汽车的寿命也有所延长。在行驶的过程中，路面会受到水平和竖直这两个力，在人们进行刹车的过程中，路面与轮胎的水平力将会增大，同时他们之间的水平剪应力也增大，若用沥青铺的路面的剪切强度不够，那么就会发生像车辙、拥包和推移等等一系列的现象。就我国近期的研究表明，大多数沥青路面的破坏是由于粘接层的的质量不好所导致，这也是由于人们对于如何更好的使用粘层油这一问题的重视度不够的原因，只有更好的使用粘层油才会使得路面能够长时间的连续工作，这样路面也会具有较好的承载力和路用性能。
        关键词：公路沥青路面；层间粘接结构；性能
        引言
        层间粘结条件对路面结构计算有很大的影响,不管是半刚性基层沥青路面、还是柔性基层沥青路面,还是混合式基层沥青路面。因此层间粘结对沥青路面的使用寿命有很大的关系。在半刚性基层沥青路面中有一个不可忽视的缺点就是:半刚性基层十分致密,沥青面层与半刚性基层之间的联接是个问题,由于半刚性基层的强度高、十分致密,使半刚性基层顶面所洒的透层油往往很难渗透进去,许多成为一层“油皮”,而半刚性基层的排水性能较差,使由沥青路面裂缝和空隙中下渗的自由水很难通过基层排走,积存在基层表面的自由水在动水压力作用下,易产生灰浆。这使半刚性基层和沥青层之间的界面条件,就不可能继续保持路面刚建成时的连续状态,而保证完全连续的界面条件对于沥青路面的使用状态是至关重要的。
        1沥青路面结构类型
        1.1全厚式沥青路面
        加热适当比例的种类及大小均不同的颗粒集料、矿粉和沥青到一定温度后，拌和、摊铺并压实便制成了全厚式沥青路面，其路用性能也相对较好。热拌热铺法是制备混合料的常用办法，因此对制备方法和原材料的要求也较高，常为集中厂拌法。全厚式沥青路面的层间需完全粘接。
        1.2组合式基层沥青路面
        组合式基层沥青路面的面层为沥青混泥土，基层为沥青稳定碎石，底基层为无机结合料稳定集料，同时还可加铺级配碎石过渡层在半刚性基层上，主要承重层为沥青层。这种结构早期层间是完全粘接，但半刚性层损坏后，层间便不粘接。
        1.3柔性基层沥青路面
        柔性基层沥青路面的面层为沥青混泥土，基层为沥青稳定碎石或级配碎石。因为路面材料是由颗粒状材料集配成型的，所以这种路面不易因排水不通畅而受到损害。同时抗剪强度高，抗弯拉强度和耐疲劳性好，且相比于半刚性基层沥青路面，柔性基层沥青路面不易收缩开裂。
        1.4半刚性基层沥青路面
        半刚性基层沥青路面的基层用无机结合料稳定集料或土类材料铺就，具有一定抗弯强度。这种路面结构强度与承载力高、整体的稳定性和耐久性良好，造价低、板体性好，因此我国早期的大多沥青路面都是用的这种结构。但后来发现半刚性基层沥青路面的半刚性基层水渗透性差，导致后面半刚性基层与沥青层间粘接差。
        2公路沥青路面层间粘接结构的性能分析
        2.1稳定碎石上基层与半刚性基层
        沥青稳定碎石基层目前常用的两种结构类型,ATB密级配沥青稳定碎石和AM半开级配沥青稳定碎石(孔隙率在15%左右,有较好的排水能力)。当采用AM半开级配沥青稳定碎石做上基层时,由于其良好的排水性能,因此不会出现动压力水冲刷其层间界面出现唧泥、层间不连续等现象,因此,其层间可认为是完全连续的。

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当沥青稳定碎石上基层采用ATB密级配沥青稳定碎石时,其结构特点跟半刚性基层沥青路面相似,但由于其沥青层比较厚,孔隙水从沥青面层孔隙进入沥青稳定碎石上基层与半刚性下基层界面需要更长的时间,另外,该界面由于所处位置比半刚性基层沥青路面的沥青层和半刚性层界面位置低,所受层间的剪应力较小,因此在其使用运营过程中,其层间保持完全连续状态的时间会比半刚性基层沥青路面的对应界面要长得多,因此整个结构有更长的使用寿命。
        2.2半刚性层与半刚性层
        一般情况下，水泥用量、施工条件等条件不一样，会存在一定的等温压缩系数差，因此上、下半刚性层很难完全粘接。《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034～2000）第361条规定“水泥稳定土底基层分层施工时，下层水泥稳定土碾压完后，在采用重型振动压路机碾压时，宜养生7d后再铺筑上层水泥稳定土。水泥稳定级配砾石基层分两层用摊铺机铺筑时，下层分段摊铺和碾压密实后，在不采用重型振动压路机碾压时，宜立即摊铺上层，否则在下层顶面应撒少量水泥或水泥浆。”为了保证间粘接，两层半刚性层就需同时施工形成同等强度。但在实际操作中，两层半刚性层同时或说紧接着连续施工的难度极大，因为厚水泥稳定碎石需要重力振动压土机。从选取公路上获取的样芯来看，上、下、底半刚性基层能较好地连在一起，可以看成是的。可若是半刚性层强度高于7～8MPa，随着刚度变大、抗变形能力变小等一干系数得改变，应重新考虑层间粘接。
        2.3半刚性底基层与土基
        土基中的软土层一般为饱和软土层，因为饱和软土层主要为渗透固结和次固结沉降，所以要完成沉降需要相当长的时间。在路基填土时，无法统一压实密度、土质、含水量等条件，工后会产生差异沉降量。同时半刚性底基层抗变形能力很差，所以在道路的使用过程中会逐渐出现差异沉降，大小不一的脱空区或不连续段会出现于土基与半刚性底基层间。因此半刚性底基层与土基的层间为粘接不良。随着科技的发展，我国对土基的铺就方法进行了优化，由于饱和软土层位于地下水位以下，因此在铺就土基时，刚开始时软土层中的水会承担路基填土及车载等因素导致的附加应力，强化排水措施或较长时间的超载预压可以使软土层中的超孔隙水压力消散时间变短，有效应力增长加快，沉降变形度便会降低，半刚性底基层与土基的层间也更为粘接。
        2.4级配碎石层与半刚性基层
        2.4.1上层半刚性层，下层级配碎石层
        当土基在工后发生较小的沉降时，因为级配碎石基层具有较大的抗变形能力，其内的碎石材料会因为这个原因而改变碎石的排列状况，原本紧密的碎石将会变得松散，仅有通过降低有限的施工压实度，才能缓冲差异沉降，也真是是因为这个原因，适当降低级配碎石层的承载能力是需要的，但半刚性底基层与级配碎石垫层仍存在一定的粘接。
        2.4.2上层级配碎石层，下层半刚性层
        强度与刚度较大的半刚性层位于级配碎石层之上，半刚性层的塑性变形极小，同时级配碎石层对变形有较好的适应能力。因此这种路面受路基沉降的影响较小，尤其是在半刚性基层未损坏前，而级配碎石层排水能力较好，下渗的雨水能有效地排出路外，级配碎石层与半刚性层间的粘接不易受到影响，半刚性上基层与级配碎石下基层间为完全粘接。
        结语
        沥青路面层间粘接状态是沥青路面结构力学计算、结构设计方法中一个重要部分,其对沥青路面疲劳寿命的计算有很大的影响,如何分析沥青路面各结构层之间的层间粘接状态,以及其滑动系数的取值问题仍是在沥青路面结构设计中重点分析和研究的问题,通过对其的研究,使我们沥青路面结构计算设计方法更完善,更接近于工程实际。
        参考文献
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