沥青路面结构设计论文
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沥青路面结构设计论文范文第1篇
路面设计的目标是通过合理的设计方法使得道路在设计使用年限内能够提供安全、舒适、快捷的服务。然而，目前我国高速公路沥青路面普遍存在着初、早期破坏，且主要破坏型式同上个世纪90年代以前轻交通状况下相比已发生了一定的变化。过去，沥青路面损坏主要包括龟裂、车辙、低温开裂等，这也是路面设计时重点控制的损坏类型。但是，随着路面结构强度的提高和路面损坏期的提前，这些传统损坏出现得越来越少，有些已经不再出现，而目前出现的损坏，不论是其形态还是原因都十分不同。所以，按照传统理论来加强路面结构是没有效果的，甚至有时还适得其反。
一、公路沥青路面结构设计的影响因素
在柔性基层、半刚性基层上，进行相应厚度沥青混合料的铺筑，这种面层路面结构为沥青路面。沥青路面设计中应严格遵循施工要求及当地地质、水文及气候等情况进行施工，同时与当地实践经验密切结合，确保路面结构设计具有经济性与合理性，进而对交通荷载及环境因素进行有效承受，在预定使用期限内对各级公路的承载能力、耐久性、舒适性及安全性要求加以满足。按照当地实际情况与规范要求与各种材料的具体特性，在设计过程中面层选用沥青混凝土材料，选用水泥煤灰碎石、水泥稳定碎石、天然砂砾等材料作为基层与底基层施工材料。
1、平整度
根据公路养护技术规范，不的道路等级对平整度有不同的要求。但本次调查结果表明：各路段的平整度与结构层组合与施工组织状况有关。由于选择路段路面结构使用了沥青贯入式，沥青贯入式是一种多孔隙结构，整体性较差，在行车荷载的重复作用下被再压实，导致纵向出现不平整现象。同时施工时各层纵向平整度的严格控制对路面表面平整度控制有十分重要的意义。
2、车辙
沥青路面车辙是高等级公路重要病害之一。国外设计方法中AⅠ法以控制土基顶面压应变为指标，shell设计方法则通过分层总和法直接从沥青面层厚度及面层材料诸方面控制车辙。我国还没有采用车辙指标，作为设计控制值，而是通过材料动稳定度或其它指标达到减少车辙的目的。对半刚性基层沥青路面，由于土基顶面压应力较小，在重复荷载作用下土基产生的再压实的剪切流动引起的。在调查路段，沥青贯入式结构由于其级配较差，在重复荷载作用下极易产生剪切流动和再压实，同时其高温稳定性较差，调查路段车辙量较大。
3、抗滑能力
沥青路面抗滑性能评价方法主要是测定面层的摩擦系数和纹理（构造）深度。沥青面层纹理深度与矿料的抗磨能力（磨光值指标）和沥青混合料高温时的内摩阻力和粘聚力有关。纹理深度达到要求必须合理选定矿料级配、沥青材料满足高等级道路石油沥青技术标准。
二、公路沥青路面结构设计的应用
作为整个公路工程建设的重要组成部分，路面设计是否合理将直接影响到公路工程施工的整体质量。路面结构设计中其核心参数为路面材料的回弹模量、劈裂强度等，这些参数的选用将对路面设计的成败造成直接的影响，为此必须严格遵循相关设计要求，进行各个参数的选用。
1、设计指标。设计指标是以弯沉值为控制指标，弯拉应力进行验算校核。整体强度的设计控制指标用路表容许弯沉值来设计，确定设计弯沉指标。对于高速公路、一二级公路、沥青面层等必须进行层底的抗拉验算，沥青混合面料层的城市道路还需进行抗剪验算。
2、参数的选取和确定。计算分析中的标准轴载采用上述理论基础中的BZZ-100为标准值，换算公式采用林绣贤《轴载换算公式的研究》成果中表述的以轴载比表达的公式进行轴载换算，该公式的提出是以弯沉等效和底层拉应力等效为基本原则，以多层弹性理论为基础，分析轴载和弯沉、拉应力之间的关系，并结合实际的实测情况（弯沉、疲劳试验、直槽测试等）进行对比、验证而提出的。表征材料刚度和强度的指标分别是材料模量和抗拉应力，弯沉值、拉应力指标均用静态抗压回弹模量计算，抗拉强度由圆柱的劈裂试验确定，静态抗压回弹模量通过抗拉强度来确定。完善设计控制指标。针对出现的一些设计指标问题，相关的研究已经非常成熟，可以通过引进相关控制指标来完善设计。例如，车辙问题，相关研究表明，路基垂直压应变与重复荷载作用次数的关系可以控制车辙问题；水平拉应变可以很恰当的反映沥青表层开裂的问题。另外，多考虑温度、湿度等环境因素和经济因素的影响，引入相应的控制指标。通过建立设计控制指标体系，来不断完善设计。
3、面层剪应力与抗剪强度。选用沥青路面，可以有效提升面层的剪应力，但将严重影响面层的抗剪强度。如选用较大空隙的级配沥青混合料，并将水泥浆渗透到空隙内形成的半刚性面层材料时，可以有效降低低温中的胀缩系数，并避免温度缩裂等情况的出现，同时在高温中可以有效提升其凝聚力，进而起到高温剪切抵抗的作用，并能对面层材料的作用进行充分发挥，由此可见，沥青路面的应用有利于减少面层厚度、剪应力降低及提升抗车辙能力等。
4、路表弯沉指标。经过长时间的研究，维姆（Hveem）于1955年发表了《路面弯沉和疲劳破坏》一文，这篇被Monismith誉为路面领域内最重要的论文阐述了路面弯沉和路面疲劳损坏间的关系，对后来采用分析方法预测路面疲劳开裂的研究产生了非常重要的影响。路表弯沉遂成为路面设计的一个重要指标，受到各国研究人员的青睐，甚至得到了不恰当的延拓。在我国的沥青路面规范中路表弯沉也成为路面设计的一个关键性控制指标。路表弯沉指标主要具有以下优点：
（1） 弯沉指标的突出优点是其直观性和可操作性，它建立在大量实测数据统计回归的基础上，对于交通不太繁重，结构层较薄情况（控制沉陷为主）是较适用的，但对繁重交通，路面结构较厚情况（控制疲劳和开裂为主）下其适用性降低；
（2） 在路面结构单一的中、轻交通时代，该指标既可表征路面结构的整体变形，也可用于表征路面结构的整体刚度。
三、结束语
综上所述，沥青路面设计是一项复杂的过程，为了确保沥青路面设计质量，杜绝后续引发相关问题的产生，就必须做到各项程序选择层层把关，严格控制。我国的沥青路面设计方法虽有长足的发展和不断完善，但是在设计指标运用控制、参数选取、及时更新方面仍然需要进一步完善，减少设计的随意性和盲目性，通过不断的总结设计经验来完善设计、指导施工。
参考文献：
[1] 叶巧玲，杜铭. 公路沥青路面结构设计研究[J].山西建筑，2009（25）
[2] 姚祖康. 沥青路面设计指标的探讨[J]. 中国公路学会2005年学术年会论文集，2005，08
[3] 申爱琴，孙增智，王小明. 陕西沥青路面典型结构设计参数敏感性分析[J]. 内蒙古公路与运输. 2001（01）
[4] 陈祥. 大厚度半刚性基层沥青路面结构计算及其层间处理技术研究[D]. 长沙理工大学 2006
沥青路面结构设计论文范文第2篇
关键词：公路，沥青路面，破坏，原因，防治，措施
前言：沥青路面的早期破坏是指在沥青路面使用前期，即在沥青路面设计寿命的前期发生的过早的各种形成的破坏。论文参考网。随着公路交通事业的迅速发展，交通量的不断增长，交通车辆吨位的增长，荷载等级的提高及车辆超载等对沥青路面的破坏日益严重，并极大的影响公路使用质量和公路使用寿命，影响交通运输上网发展，分析沥青路面早期破坏的原因，提出预防破坏的措施方法，对公路质量及公路运输是有重要意义。
（一）沥青路面早期破坏原因
（1）结构设计不合理。沥青面层结构选用不当，混合料类型不合理，根据沥青路面设计规范，沥青面层除应满足车辆的使用要求外，还应满足雨水不渗等要求，宜选用粒径较小，空隙也小的级配混合料，尽量采用小粒沥青砼，以提高沥青路面面层的防渗性。对于选用中粗粒砼或开级配或半开级配沥青碎石的沥青路面，必须在沥青面层下设下封层，防止雨水渗水。
（2）油路补强段的路面厚度考虑不足。路面改造过程中，为充分利用老路并节约土地及投资，利用旧路的线位及结构层，按照公路补强设计的一般要求和科学态度，宜先对所用的路段状况进行客观评估，根据旧路的状况（特别是强度弯沉指标）确定利用旧路的方案及补强厚度，但实际上，一些设计单位往往没有认真细致的调查，大致给出一个补强厚度及路段桩号就草草了事，结果导致许多补强路段补强后弯沉值大于设计值，造成新路强度不足，早期破坏严重。
（3）岩石路段石质类型确定有误，在路基设计中，由于没有足够的地质钻探资料，仅靠地表情况判断石质类型，容易出错。如有的公路，原设计为石方路段，仅用15㎝水稳砂砾做整平层，未设置半刚性基层。实际开挖后，路基为泥质页岩及风化岩，施工单位照图施工后，由于雨水渗入，导致泥质页岩及风化岩软化，沥青路面结构强度不足，出现大面积风裂。
（4）路面厚度设计问题。论文参考网。路面厚度设计的依据是设计年限内的累计当量轴次，设计单位为了计算方便，一般将设计公路的交通量划分为一定车型的标准交通量与另一定型的非标准车交通量，然后将确定车型的非标准车的轴次，换算成标准车轴载的当量轴次，最后用设计年限内的当量轴次，计算路面设计弯沉及结构厚度。
（二）施工质量问题可能造成沥青路面早期损坏
（1）土基尤其是是粘性土路基施工中，要加强对土的粉碎和翻晒，尽量保证碾压路段土体含水量的均匀，力求土体固结后路基模量不出现大的差异，要防止对过干的土（低于重型击实标准最佳含水量3%）采取超压方式进行压实。
（2）目前，我国高等级公路路堤普遍比较高，而施工周期又相对较短，这对路基沉降非常不利，施工中，应优先安排高填土路段路基施工，并尽量快速施工，让路基完成后有尽量长的时间固结，桥梁工程的台背填土往往是高填土路段。也要尽早施工，不能有“重桥轻路”的思想。
（3）使用石灰材料的基层（如二灰碎石基层等）既要对购进石灰的品质把关，更要防止石灰的活性损失。活性损失越多，其基层强度就越低。因此，施工控制中，石灰消解时间的确定和对消石灰的保管（特别是雨季保管）应纳入施工管理的重要内容。
（4）我国目前对半刚性基层（如二灰碎石或水泥或水泥稳定碎石基层）内在质量控制的主要方法是密实度检查，后期强度则主要通过弯沉检测量为确定。基层集料级配控制往往在实际施工时被忽视，二灰碎石或水泥稳定碎石基层均属于嵌挤密实型结构，其集料级配对基层强度形成有很大影响。若级配不连续或结构内级配不均匀，在剪应力作用下，局部易碎裂，造成松散，甚至损坏整个路面。
（5）基层养护不到位也易造成路面早期损坏。我国现行路面结构设计多在半刚性基层加铺沥青面层，基层完成后采用洒水车配以人工铺助洒水来进行养生，受主、客观因素的影响，这种养生方法常常不到位，目前机械化程度较高，基层施工速度较快，因为洒小汽车配备不足，或施工取水困难，或气侯干燥等，路基养生工作往往不到位。洒水车或施工车辆轮胎通过造成基层顶面产生浮灰或表面松散。“保湿养生法”或许是解决这一问题的有效途径。
（6）沥青混合料的品质无疑是沥青路面良好使用性能的重要保证，施工中对沥青面层集料的相对稳定、沥青拌和楼的粗量系统及矿粉控制、沥青混合料的拌和和碾压温度混合料的表面离析等予以足够的重视。
（三）车辙原因分析
车辙的形成原因主要是沥青混合料以及交通条件环境系统的影响，车辙变形主要来源于沥青混合料的粘滞流动和一定的压实作用，沥青混合料在高温下由于车轮反复碾压，产生机横向剪流动造成车辙，另外施工中用油偏高，沥青稠度偏高，矿料级配中细了过高，矿粉掺量过大也会产生车辙。论文参考网。
（四）养护方面
沥青路面的质量好坏，与设计，施工有着很主要的关系，同时与养护也有着重要联系，沥青路面设计施工的再好，如养护不当，也会对路面造成损坏，当沥青路面出现沉降裂缝、车辙、坑槽等破坏时，应及时发现分析成因，采用适当的方法进行处理，修复以免损坏进一步的蔓延。
二、路面病害的防治措施
（一）优化设计
提高长期使用性能的重点应该从优化结构组合设计，按每一条路的实际情况得到的数据去设计路面面层，这样的数据才能更合理、更适合。对各油面层沥青混合料进行优化设计，矿质混合料设计时应采用骨架密实结构，最佳沥青用量应根据不同层油面层需要的功能谨慎选定。为提高沥青路面的高温稳定性，黑龙港流域施工采用的沥青用量应按最佳沥青用量OAC的±0.3%选用，中、下油面层宜取低限。重载道路或高速公路沥青路面建议对中、上面层使用沥青进行SBS改性。
（二）原材料质量控制
（1）沥青应选用具有良好的高低温性能、抗老化性能、含蜡量低，高粘度的优质国产或进口沥青。在条件许可的情况下，可在沥青中掺和各种类型的改性剂，以提高基性能指标。
（2）集料选用的骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料。
（3）混合料的级配确定沥青混合料的高温稳定性和疲劳性能、低温抗裂性，路面表面特性的耐久性是两对矛盾，相互制约，照顾了某一方面性能，可能会降低另一方面性能。
（4）混合料配合比设计，实际上是在各种路用性能之间搞平衡或最优设计，根据当地的气侯条件和交通性况做具体分析，尽量互相兼顾，当然为提高沥青路面使用性能还可以考虑以下两个途径：第一是改善矿料级配，采用沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）：第二是改善沥青结合料，采用改性沥青。
（三）路基的强度
首先压实度是反映路基强度的重要指标，也是提高路基强度和稳定性的最经济、最有效的技术措施，施工中必须严格检测控制，使其达到规定值。填土层的厚度对压实度有直接的影响，每层的松铺厚度不应大于30㎝。必须严格控制路基的填筑工艺，确保路基强度。
（四）施工过程中质量的控制
（1）沥青的选用十分关键，要挑选符合规范各项要求的沥青，特别是沥青针入度、软化点、延度指标必须严格把关。由于近些年的气侯偏暖，因此，沥青标号宜选择在规定范围内低标号沥青。此外，透层油，粘层油沥青应采用与沥青混凝土用同一种沥青，特别是油石比的选择应考虑粘层油，透层油返油时对其影响。
（2）在沥青混合料配合比设计上要特别重视
（3）沥青混合料拌合时间、出厂温度、摊铺温度、碾压成型等温度控制必须严格按规范要求进行，合理安排工期，避开不利天气施工。
（4）摊铺机应选用熟练的摊铺机操作手，并选择两台前后错开同时施工，而少采用伞断面摊铺机，在摊铺过程中，应尽量避免停机，注意路面纵向接缝的成型及碾压工艺。]
结束语
路面早期破损已为沥青路面的主要危害之一，各级交通管理部门都应引起足够的重视。并根据其成因从路面设计，原材料进场到具体施工，有针对性采取一系列预防和改善措施。同时，必须建立健全质量保证体系，从管理部门、设计部门到施工部门，层层重视，层层控制，层层落实。只有这样，才能从根本上减少对沥青路面的早期破损现象的确发生，使公路建设质量全面提高，更上新台阶。
参考文献
[1]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社.
[2]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].北京:人民交通出版社,2008,5.
沥青路面结构设计论文范文第3篇
关键词 沥青混合料;抗疲劳性能;控制应力弯曲疲劳试验;评价指标;性能分析
中图分类号U416.2 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)22-0043-02
0 引言
沥青混合料疲劳性能是指其在特定荷载环境与气候环境条件下抵抗重复加载作用而不产生破裂的能力。疲劳损坏是沥青混凝土路面最主要的破坏形式之一。为了保证沥青路面具有良好的使用性和耐久性,世界各国沥青路面设计方法均以路面疲劳特性作为基本设计原则,国内外研究和评价沥青混合料抗疲劳性能的方法有很多,其中控制应力弯曲疲劳试验是研究沥青混合料抗疲劳性能的最有效方法。
本文介绍控制应力弯曲疲劳试验,并采用该试验方法对AC-13沥青混合料的抗疲劳性能进行评价,提出沥青混合料抗疲劳性能的评价指标,分析AC-13沥青混合料其抗疲劳性能变化规律。
1 沥青混合料抗疲劳评价方法概述
国内外研究沥青混合料抗疲劳性能的方法有很多种,综合目前已有的研究成果,沥青路面疲劳特性试验方法主要包括:1)现场试验法;2)试槽法;3)试板试验法(也称为试块法);4) 试件法;5)槽口弯曲疲劳试验等。
如此繁多的试验方法,如何选择。本论文从试验的可操作性、试验结果的可直接应用性及国内对抗疲劳性能的相关规定要求考虑,采用控制应力简支梁弯曲疲劳试验法进行应力控制的疲劳试验,研究沥青混合料的疲劳性能,为沥青混合料的设计与施工提供指导。
2 简支梁弯曲疲劳试验原理
本文采用中点加载简支梁弯曲试验法,加载模式为控制应力方式。控制应力的疲劳试验是在重复加载的疲劳试验过程中,保持应力不变,疲劳破坏是以试件的疲劳断裂作为准则,达到疲劳破坏的荷载作用次数为疲劳寿命。
这种加载方式下疲劳寿命公式一般为:
Nf=k(σf /σ) n
式中:
Nf为疲劳寿命,采用试件破坏时的加载次数;
k,n为试验常数,其值取决于试验条件,加载方式和材料特性等,n 也称为坡度系数;
σ为每次施加于试件的常量应力的最大幅度,MPa;
σf为沥青混合料的弯拉强度。
3 沥青混合料抗疲劳性能评价
采用控制应力弯曲疲劳试验对AC-13沥青混合料进行抗疲劳性能评价,AC-13确定沥青混合料抗疲劳性能。
3.1 试验材料
3.1.1 集料
粗集料采用石灰岩碎石,细集料采用石灰岩机制砂,经过试验测试,所采用的集料均满足相关技术要求。
3.1.2 沥青
采用Shell Pen60/80沥青,对沥青按JTG F40―2004《公路沥青路面施工技术规范》要求的性能指标检测,经检测沥青性能指标满足相关技术要求。
3.2 沥青混合料配合比设计
分别对AC-13沥青混合料进行配合比设计,确定沥青混合料的集料用量比例和最佳油石比。
3.2.1 矿料级配设计
矿料级配设计采用马歇尔设计方法,设计时充分考虑到JTG F40―2004《公路沥青路面施工技术规范》要求,确定的AC-13沥青混合料的集料用量比例为:
10~15mm碎石:5~10mm碎石:机制砂= 35%:23%:42%
3.2.2 最佳油石比确定
按照JTG F40―2004《公路沥青路面施工技术规范》规定的沥青混合料最佳油石比确定方法,确定AC-13沥青混合料的最佳油石比为为5.0%。
3.3 抗疲劳试验结果及分析
3.3.1 Pen60/80的AC-13沥青混合料疲劳试验结果
采用PLS疲劳试验机以控制应力简支梁弯曲疲劳试验对Pen60/80的AC-13型沥青混合料抗疲劳性能进行评价。
试件尺寸:采用车辙成型仪成型300mm×300mm×50mm的板状试件,然后沿碾压成型方向切割出240mm×50mm×50mm的小梁试件。
试验条件:试验温度15℃,加载频率10Hz,跨径20cm,采用应力控制三点弯曲试验,根据不同应力比下的疲劳破坏数据,绘制加载次数和变形曲线。
AC-13沥青混合料小梁弯曲强度试验结果平均破坏荷载为2.63kN,抗弯拉强度为6.312 MPa;
AC-13沥青混合料的小梁疲劳试验结果如下:
疲劳作用次数:212、347、2188、3447、19935;
相应应力比:0.6、0.5、0.3、0.2;
相应对数:2.326、2.540、3.340、3.537、4.300。
AC-13沥青混合料的小梁疲劳弯曲疲劳方程如下:
疲劳方程:y = -0.1945x + 1.0241R2= 0.9633
疲劳方程参数及相关系数 :k=10.57n=0.1945R2= 0.9633
以疲劳次数的对数为横坐标,应力比为纵坐标,绘制AC-13沥青混合料的疲劳曲线图如下图1。
3.3.2 试验数据分析及结论
1) AC-13沥青混合料的疲劳次数服从标准疲劳方程模式,满足疲劳性能要求。疲劳次数都随着应力水平的增加而呈现明显下降趋势,说明车辆轮载的增加,对路面耐久性的破坏很明显,因此进行路面结构设计时,应充分考虑拟建道路的交通组成特点,尤其是对于重载车辆的破坏作用要有较准确的判断,防止路面由于超载而使疲劳寿命大大降低。
2)疲劳方程的参数k值可以称为疲劳扩大系数,k值越大,说明疲劳寿命越长, n可以称为速度系数,该值越大,说明疲劳次数随着应力水平的增加衰减的速度越快,耐久性能良好的混合料的疲劳方程一般具有k值较大,n值较小的特点。
4 结论
通过研究现有的沥青混合料疲劳试验方法,本论文采用现象学法中的控制应力简支梁弯曲疲劳试验法,对AC-13沥青混合料进行抗疲劳性能进行评价,AC-13沥青混合料的疲劳次数服从标准疲劳方程模式,满足疲劳性能要求,提出应将疲劳破坏试验、指标作为路面结构设计的依据。
参考文献
[1]公路沥青及沥青混合料试验规程 JTJ 052―2000.北京: 人民交通出版社,2000.
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[3]公路沥青路面设计规范 JTJ D50―2006.北京:人民交通 出版社,2006.
[4]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能.人民交通出版社, 2001.
沥青路面结构设计论文范文第4篇
关键词：沥青稳定碎石基层混合料；半刚性路面
中图分类号：U41 文献标识码：A 文章编号：
1问题的提出与意义
1-1概 述
公路运输在整个国民经济生活中一直发挥着重要的作用。近年来，随着我国道路交通事业的发展，将沥青混凝土路面应用于高等级公路显得愈来愈重要。在己建成的高速公路中，90%以上是以半刚性材料为基层，沥青混凝土为面层的路面（简称半刚性路面）。半刚性基层具有较高的强度与承载力、良好的整体稳定性和耐久性，为实现“强基薄面”的结构提供了可靠保证。然而，随着半刚性沥青路面的大量使用，逐步发现半刚性沥青路面也存在着一些严重的问题。其主要表现在：半刚性材料具有的干缩和温缩特性，使沥青路面不可避免要产生反射裂缝，并容易导致沥青面层的破坏。另外，半刚性基层的抗冲刷性能也较弱，易引起水损害等不利影响。
1-2 问题的提出
鉴于半刚性基层材料自身固有的特性，为了防止和减少半刚性沥青路面反射裂缝，国内外科研工作者进行了大量的研究工作，如采用调整结合料用量与比例，增加粗骨料含量并严格设计级配，以便尽可能的减小温缩和干缩效应，增加半刚性基层材料抗裂性能。或采用通过增加沥青面层厚度以防止基层反射裂缝及从结构本身入手防止和减少半刚性沥青路面基层的反射裂缝等。以上这些方法虽对抑制沥青路面反射裂缝起到了一定的作用，但仍没有从根本上解决沥青路面的开裂问题。故此，急需寻求一种其它的基层材料来克服半刚性基层的缺点，以提高沥青路面的使用品质。而以刚度相对较小的柔性材料作为沥青路面的基层，可以吸收部分层底拉应力，大大减少路面开裂的可能性。以解决沥青路面的反射裂缝问题。以沥青稳定级配碎石为基层的柔性基层沥青路面具有半刚性基层沥青路面所不具备的许多优越性。
（1）沥青混合料对于水分的变化不敏感，不易受水损害，不易产生收缩开裂而导致面层出现反射裂缝；
（2）由于面层和基层材料结构的相似性，路面结构受力、变形更为协调；
（3）同沥青面层一起构成全厚式沥青面层，从而使得整个沥青面层的修筑时间减少；
（4）刚度相对较小，减少裂缝产生的几率。
1-3 问题研究的意义
由于沥青稳定碎石柔性基层具有诸多优点，以其为基层的路面结构在国外已得到广泛应用，而国内的相关研究还不完善。因此，深入系统的研究沥青稳定碎石柔性基层的混合料设计方法，了解、分析沥青稳定碎石柔性基层的路用性能，找出适合实际情况的沥青稳定碎石柔性基层的施工工艺和方法去指导施工，对于避免沥青路面的过早开裂，提高沥青路面的服务年限和使用质量有着极为重要的意义。
2 沥青稳定碎石混合料的路用性能要求
路面基层是面层的基础，基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基中去。实际上基层是路面结构中的承重层，它应具有足够的强度和刚度，并具有良好的扩散应力的能力。虽然基层遭受大气因素的影响比面层小，但是仍然有可能经受地下水和通过面层渗入雨水的浸湿，所以基层结构应具有足够的水稳定性。同时，基层表面要求有较好的平整度，这是保证面层平整性的基本条件。
沥青稳定碎石混合料作为路面的基层，必须具有上述基层材料所必需的工程特性。同时，作为沥青混合料，其强度、稳定性、破坏模式等，都与沥青稳定碎石基层的使用环境密切相关，特别是对于温度比较敏感，在不同温度区域的破坏模式有很大的不同。而我国的沥青路面面层大多数情况下厚度较薄（绝大多数在20cm以下），这样外界荷载和环境因素（温度、湿度等）的变化，就会对处于面层之下的基层材料——沥青稳定碎石混合料的性能产生剧烈的影响。
因此，主要从沥青稳定碎石基层混合料的使用条件，即：荷载因素、温度状况、结构功能，以及施工应用方便性的要求等方面，来研究沥青稳定碎石混合料的路用性能要求。
2-1高温稳定性
沥青稳定碎石混合料是一种典型的流变性材料，它的强度和劲度模量随着温度的升高而降低。为了保证沥青路面在高温季节不至于产生推移、波浪、车辙、泛油等病害，作为基层的沥青稳定碎石混合料必须进行高温稳定性研究，以确保高温时，其能够有足够的强度和劲度模量来支撑路面结构，保证路面的使用品质。
2-2低温抗裂性
沥青是一种温度敏感性材料，温度的变化会使其力学性能发生很大的变化。随着温度的降低，沥青混合料的强度和劲度都会明显增大，然而，其变形能力却会显著下降，并会出现脆性破坏。
沥青稳定碎石混合料作为基层材料，虽然所面临的低温状态不会很严重，但在冬季气温急剧降低时，也可能会因收缩而产生横向裂缝。基层的开裂不但会造成基层本身强度的降低，而且裂缝会反射到面层，造成面层的开裂，破坏路面结构完整性，进而在水分和行车荷载的综合作用下产生饱和。其结果是路面强度明显降低，在大量行车荷载的反复作用下，产生冲刷和卿浆现象，从而使裂缝发展成为网裂、龟裂而使路面很快产生结构破坏。
而应用沥青稳定碎石柔性基层的初衷之一，就是减少像半刚性基层路面那样的基层反射裂缝，因此必须要保证沥青稳定碎石基层混合料有良好的低温抗裂性能，已发挥其柔性基层的优点。
2-3强度和刚度
基层是路面面层的基础，是沥青路面的承重层。因此，沥青稳定碎石混合料作为基层材料必须具备足够的强度以支撑路面结构。另外在车辆荷载的作用下，路面内部的应力状态非常复杂，根据理论分析，在路面中有三个不同的应力区，即：（1）在路面的上层为三向受压区，既有压应力又有剪应力；（2）路面中层为受压区，该区内由于荷载产生的剪应力已经很小，处于一种竖向受压的状态；（3）路面下层为受拉区，在荷载的作用下会出现弯拉应力。沥青稳定碎石基层位于面层以下，处于受压区和受拉区。即沥青稳定碎石基层需要承受荷载的压实作用以及底面的弯拉作用。因此，要保证沥青稳定碎石基层混合料有足够的抗压强度和抗拉强度。
另一方面，为了防止在车辆荷载作用下产生过量的变形，从而造成路面结构的车辙、沉陷等破坏。也应该保证沥青稳定碎石基层有足够的刚度。
2-4耐久性
为了保证路面具有较长的使用年限，必须保证作为路面基础的沥青稳定碎石基层具有较好的耐久性。道路是一种是野外结构物，建成后要受到行车荷载和外界环境的因素（温度、湿度等）的反复作用，对于沥青稳定碎石基层，由于其层位的关系，它受恶劣环境影响的程度虽不象面层那样剧烈，但在路面使用期间，在环境影响下经受车轮荷载的反复作用，长期处于应力应变交迭变化状态，致使基层结构强度由于疲劳而逐渐下降。当荷载重复作用超过一定次数以后，在荷载作用下沥青稳定碎石基层内产生的应力就会超过强度下降后的结构抗力，产生疲劳破坏。因此沥青稳定碎石基层混合料应该有良好的抗疲劳性能。以保证路面结构的耐久性。
2-5施工和易性
要保证室内配料在现场施工条件下顺利的实现，沥青稳定碎石混合料除了应具备前述的技术要求外，还应具备适宜的施工和易性。影响沥青混合料施工和易性的因素很多，诸如当地气温、施工条件及混合料性质等。
单纯从混合料材料性质而言，影响沥青混合料施工和易性的首先是混合料的级配情况，如粗细集料的颗粒大小相距过大，缺乏中间尺寸，混合料容易分层层积（粗粒集中表面，细粒集中底部）；如细集料太少，沥青层就不容易均匀地分布在粗颗粒表面；细集料过多，则使拌和困难。此外当沥青用量过少，或矿粉用量过多时，混合料容易产生疏松不易压实。反之，如沥青用量过多，或矿粉质量不好，则容易使混合料粘结成团块，不易摊铺。
沥青稳定碎石混合料柔性基层的应用研究，应该从级料集配设计和确定沥青最佳用量方面，确保基层混合料的施工和易性。
3 进一步研究的建议
为了更好地利用沥青稳定碎石基层，以解决半刚性基层所带来的反射裂缝和水损坏问题，应对沥青稳定碎石基层进行更广泛、更深入的研究。在今后的研究工作中，建议对以下问题作进一步的研究：
（1）尝试提出新的沥青稳定碎石基层混合料级配，对其进行试验研究，以期提出适合基层用的沥青混合料的级配范围；
（2）研究沥青稳定碎石基层沥青路面的结构设计方法，提出相应的设计指标及标准；
（3）对沥青稳定碎石柔性基层防止沥青路面反射裂缝的理论原理作出进一步研究推敲；
（4）碎沥青稳定碎石混合料的实验室成型方法作进一步研究，以期获得最符合实际的应用状态的试件成型方法和试验指标试验参数；
（5）对沥青稳定碎石基层混合料的施工技术应更一步研究，进一步探索沥青稳定碎石基层厚度和合理的压实机械组合对压实度的影响。
参考文献
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沥青路面结构设计论文范文第5篇
[论文摘要]本文介绍了沥青路面中常见的一些病害，重点阐述了沥青路面出现裂缝的原因，并给出了相应的预防措施，可供沥青路面设计和施工人虽参考。
沥青路面具有表面平整，坚实、无接缝、施工工期短、养护维修简便和有良好的减振性等优点，使行车平稳、舒适而低噪声。但由于受到交通量增长、重载超载车辆的增多、温度变化、湿度变化，冰冻作用、设计、施工、采用材料和养护管理等因素的影响，出现了多种沥青路面病害，如沥青路面的裂缝、车辙和水损害等。根据我们这几年来对我省沥青路面的实际损坏情况的调查，谈谈沥青路面常见的病害与裂缝出现的原因及其预防措施。
一、常见沥青路面病害
沥青路面的损坏所表现出的形式和特征是多种多样的。经总结分析，主要有以下几种常见病害。
1.沥青路面的裂缝
沥青路面建成后，都会产生各种形式的裂缝。初期产生的裂缝对沥青路面的使用性能基本上没有影响，但随着表面雨水的侵入，导致路面强度下降，在大量行车荷载作用下，使沥青路面产生结构性破坏。沥青路面裂缝的形式是多种多样的，裂缝从表现形式可分为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝三种。影响裂缝的主要因素有：沥青的品种和等级、沥青混合料的组成、面层的厚度、基层材料的收缩性、土基和气候条件等。
2、沥青路面的车辙
车辙是路面结构层及土基在行车重复荷载作用下的补充压实，以致结构层材料的侧向位移所产生的累积永久变形。影响沥青路面车辙深度的主要因素是沥青路面结构和沥青混凝土本身的内在因素，以及气候和交通量及交通组成等的外界因素。车辙产生的主要原因有：(1)沥青混合料油石比过大；(2)表面磨损过度：(3)雨水侵入沥青混凝土内部；(4)由于基层含不稳定夹层而导致路面横向推挤形成波形车辙。
3、沥青路面的松散
松散是直接影响行车安全的路面病害，松散可能出现在整个路面表面。也可能在局部区域出现，但由于行车作用，一般在轮迹带比较严重。其产生的主要原因有：(1)局部路基和基层不均匀沉降引起路面破坏；(2)碎石中含有风化颗粒，水侵入后引起沥青剥离；(3)随着使用时间的增多，沥青结合料本身的粘结性能降低，促使面层与轮胎接触部分的沥青磨耗，造成沥青含量减少，细集料散失；(4)机械损害或油污染。
4、沥青路面的水损害
沥青路面在存在水分的条件下，经受交通荷载和温度涨缩的反复作用，一方面水分逐步侵入到沥青与集料的界面上，同时由于水动力的作用。沥青膜渐渐地从集料表面剥离，并导致集料之间的粘结力丧失而发生路面破坏。沥青路面产生水损害的原因主要有材料、设计、施工、土基和基层、超载车辆等原因。
5、沥青路面的冻胀和翻浆
沥青路面产生冻胀和翻浆主要是在冻融时期，因为水的侵入和路基土的水稳定性能差，由于冰冻的作用，路基上层积聚的水分冻结后引起路面胀起并开裂。道路翻浆是水、土质、温度、路面和行车荷载五个主要因素综合作用的结果。其中水、土、温度构成翻浆的三个自然因素，缺少任何一个因素都不可能形成翻浆。
6、沥青路面的沉陷
沉陷是路面变形中最普遍的一种，特点是面积大，涉及的结构层次深，主要出现在挖方段和填挖交界处。其产生的主要原因是：(1)土质路堑排水不畅，路床下部路基过湿润而产生不均匀沉降，引起路面局部下沉；(2)路面强度不能适应日益增长的交通量，易发生疲劳破坏：(3)路基或基层强度不足或填挖路基强度不一致，在车辆荷载作用下，路基或基层结构遭破坏而引起沉陷；(4)桥头路面沉降不均匀而引起沉陷并与桥面发生错位。
二、沥青路面出现裂缝的原因分析及其预防措施
1原因分析
沥青路面出现裂缝的主要原因而可以分为两大类：一种主要是由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝，一般称之为非荷载型裂缝：另一种是由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝，一般称之为荷载型裂缝。
(1)非荷载型裂缝
非荷载型裂缝主要是温度裂缝，也有因施工不当、材料选取不当等引起的裂缝。其产生的原因有：
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1)沥青材料在较高温度条件下，具有良好的应力松弛性能，温度升降产生的变形不至于产生过高的温度应力。但在冬季气温骤降时，土基和路面基层由于受温度变化，冬季冰冻产生的膨胀，导致路基和基层产生裂缝并反射到沥青面层，沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力的增长，同时劲度急剧增大，超过混合料的极限强度或极限拉伸应变，便会产生开裂。此外，随着温度反复升降，温度应力使混合料的极限拉伸应变变小，又加上沥青的老化使沥青劲度增高，应力松弛性能降低，故可能在比一次性降温开裂温度更高的温度下开裂，同时裂缝是随着路龄的增加而不断增加。
2)沥青的品种和等级也是影响沥青路面开裂的重要因素。在长期的实践经验中，选用高粘度、低稠度的沥青，其温度敏感性较低，能延迟温度裂缝的产生；沥青未达到适合本地区气候条件和使用要求的质量标准，低温抗变形能力较差，致使沥青面层在低温下产生收缩开裂。
3)地基处理不当，路基碾压不均匀，造成路基沉降不均匀；旧路拓宽时，新旧路基搭接部位没有严格按照台阶式分层压实处理，以及下部基层比较软弱，或地基处理不彻底等。
4)铺筑沥青面层采用分幅摊铺时，接缝处理不当，结合不良，对接缝处碾压不密实，造成路面渗水或面层压实未达到要求，在行车作用下形成裂缝。
(2)荷载型裂缝
荷载型裂缝即主要由于行车荷载作用而产生的裂缝，其产生的原因有：
1)随着交通运输的高速发展。原有的路面强度日趋不足，路面满足不了交通量迅速增长和汽车载重明显增大的需求，沥青路面过早产生疲劳破坏，沥青路面很快开裂。
2)原结构设计不合理，未充分考虑到各种不利因素，施工质量不好，沥青路面面层厚度不足，沥青路面原材料的品质不符合设计规范要求，路面强度明显不能满足行车要求。在行车作用下，特别是超大吨位车辆的频繁碾压，沥青路面很快开裂。
2防止措施
针对以上分析的沥青路面病害的原因，主要从施工材料、设计、施工、养护和交通管理等5个方面采取相应的预防措施。
(1)材料方面
合理确定沥青路面结构，沥青面层的裂缝主要由沥青面层本身的低温收缩引起的。选用低温劲度小、延度大、温度敏感性差、含蜡量低的优质沥青，精选矿料，准确级配沥青面层的矿料和合理配置沥青混合料配合比。配制出性能优良的沥青混合料，控制沥青用量，保证沥青混合料性能优良，均可有效减少裂缝。
(2)设计方面
精心设计，对地形复杂地段做好地质调查工作。要特别注意加固地基，防止因地基软弱而出现不均匀沉降，使用合格填料填筑路基，或对填料进行处理后再填筑路基，确保路基有足够的强度和稳定性，以保证路面具有稳定的基础：选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小及抗拉强度高的半刚性材料做基层：选用优质沥青做沥青面层；在稳定度满足要求的前提下，应该选用针入度较大的沥青做沥青面层。
(3)施工方面
精心施工，选择先进施工工艺和机械设备，制定完善的施工方案，确保压实度达到规范要求，严格按设计要求进行软基处理，提高软基处理的施工质量，严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量，混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范容许的范围内；半刚性基层碾压完成后。要及时养生，防止其产生裂缝反射到表面层，保护混合料的含水量不受损失；养生结束后，应立即喷洒透层油，并尽快铺筑沥青面层。
(4)养护方面
严格养护管理，加强路面保洁，确保排水性能良好。及时对裂缝的进行科学的处理，避免病害的进一步扩展。
(5)加强交通管理
加强交通管理，限制大型超载车通行；在夏季连续高温时段，运营管理单位可将重车安排在夜间、凌晨路表气温较低时段通过：禁止带钉轮胎对路面的过度磨损或者更加严厉地限制使用。
