交通公路沥青路面新技术研究

前言：本站为你精心整理了交通公路沥青路面新技术研究范文，希望能为你的创作提供参考价值，我们的客服老师可以帮助你提供个性化的参考范文，欢迎咨询。

中级阶段

随着经济的发展、交通量的增大，对路面提出了新的要求，主要是延长使用寿命，除了渣油已发展为氧化沥青，拌和法工艺经历上拌下贯正在逐步取代层铺法。因为沥青表面处治与贯入式路面设计交通负荷量在300~500辆/日，设计使用年限为8~10年，当交通量成倍增长时，实际使用寿命不过2~3年。此外，对速度的要求也提了出来，设计车速平均控制在60km/h，普遍心理期待着良好的平整度。无论是公路还是城市道路，评价道路的好坏都以完好率为指标，可称之为完好率阶段，其目标是无破损，重点是包括强度在内的耐久性问题。

交通量的增长推动了拌和法施工的沥青路面的发展。一套大容量（200t/h）、自动控制的热拌沥青混合料拌和设备系统价值以千万计，一般情况下没有投资的必要。而与发展需求相适应，先是简易的手工作业兴起，随后发展了可移动的连续式拌和机械设备，由小型到大、中型，与此同时间歇式的拌和机械设备开始与连续式竞争，直到高等级公路建设时代，间歇式才取得了一统天下的地位。与上述发展历程相适应的路面结构也由沥青上拌下贯式，经热拌沥青碎石而进入沥青混凝土的时代。

随着拌和设备与工艺的进步，松散、坑槽的损坏现象大幅度减少；采用马歇尔试验方法设计沥青混合料级配组成后，推移和拥包得以控制，使用寿命稳步上升；然而出现了新的问题，即裂缝。

中国于1989年曾对黑龙江省4000km的黑色路面（沥青与渣油各占50%）进行了大规模的抽样调查，在5种结构类型中，松散类与变形类损坏首推渣油表处与沥青表处，而裂缝类损坏中沥青混凝土遥遥领先。当然裂缝类损坏对行车的直接影响与松散、变形类大不相同，但抽样结果却是令人惊异的。不能简单地认为这是低温地区的特殊性，可以结合北京市城市道路沥青加铺层的调查资料对比分析。

20世纪60年代初，北京曾对50年代改建的部分道路做了沥青加铺层，平均养护周期约为10年，其余部分加铺层推迟到了20世纪70年代实施。这样到20实际80年代末调查所得的裂缝与加铺层使用年限的数据反映了两个侧面：及时养护的效益以及不同类型沥青层的力学性质。3cm沥青表处的使用年限高于5cm沥青混凝土，以及同厚度的沥青混凝土的使用年限高于黑色碎石，充分说明了沥青结构层极限变形能力对约束反射裂缝所起的作用。

上述应用的研究的理论与世界各国先后经历20年的沥青路面疲劳研究结论相同，沥青用量对提高疲劳寿命十分重要，但是过多的沥青导致热稳定性的不足。因此，提高沥青混合料中有限沥青用量的质量是延长寿命的一个关键技术。上述现象反映出沥青混凝土有它自己的力学特性，必须根据这一特性设计路面结构，这也就是1978修订柔性路面设计规范一结束紧接着就开始增补设计指标的研究，最终于1986年产生了新的设计规范。不论是前者按弯沉设计路面结构，还是后者增补拉应力为结构设计指标，一个是变形控制，另一个按强度控制；总之，都是解决与交通荷载增长相适应的耐久性问题。如果说裂缝对沥青的铺层寿命的影响控制足以满足中低速交通的要求，那么对于高速交通需要变形与强度两方面的控制。

高等级阶段

高速交通的崛起，对路面的结构提出了功能性、使用性能的要求，首先是舒适性与安全性，继而增加了环境保护与经济性。行驶在高速公路上的车辆感觉到的首先不是路面结构的强度与稳定性，而是上述四方面的功能，当然功能是以路面结构的强度与稳定性为基础的。高速交通对路面结构要求的功能指标可区分为2个层次：属于基本要求的第一层次是平整度、摩擦系数、构造深度与车辙深度；属于进一步要求的第二层次是路表与轮胎相互作用产生的噪声、影响驾驶员视觉疲劳的反光特性以及各项车辆运营的经济指标，如燃油消耗、轮胎磨损、零件维修等。如果说当前中国正进入第一层次的话，那么欧美一些先进国家高速公路网加铺层决策的主要依据并非强度与平整度，而是降低噪声和提高雨天抗滑能力。

舒适性

功能所要求的平整度不仅是施工的允许误差，由于路面材料与土基的不均匀性，路面结构处于温度、湿度等自然因素不均匀变化的作用下，平整度衰减是必然的。从某种意义上讲这是一个永久变形问题。这样，影响路面的平整度因素不仅是施工工艺与管理水平，像路面结构强度、结构组合、材料、土基以及均匀性都影响到平整度。根据人体对振动的反应，国际标准协会提出3个界限：暴露界限（维持工作与健康的界限）、疲劳降低熟练程度界限（维持正常工作的界限）、降低舒适界限（能进行吃、谈、写等正常旅行生活的界限）。综合路面不平整度引起的振动对人、货物、车的影响，国际标准协会还得出了道路振动量的分级标准。据此流行于世界各国的近20种的路面平整度指标有了以舒适性为物理意义的统一理论基础。

1982年世界银行组织各国的在巴西进行了大规模的平整度研讨，提出了标准化的平整度指标——国际平整度指数IRI。

安全性

在抗滑方面，不仅要考虑车轮作用下觉得路表面粗糙度的矿料磨光、磨损特性，更重要的是车辆在中速到高速时路面必须要有高效排水的宏观构造。轮胎与有水膜的路面接触时，存在一个相互作用的过程，高速滚动的轮胎排除路表积水的水膜，方可与路表接触，产生摩擦力。当排水速度低于轮胎行走速度时，车胎如同在水面上行走。这种滑水现象危及行车安全。环境保护将噪声区分为动力系统噪声和轮胎与路面的接触噪声之后，路面功能的研究有了新的进展。已经证明接触噪声的大小取决于路面微观和宏观构造以及路面材料的吸声性能。微观构造影响高频振动产生的噪声，宏观构造则影响低频振动产生的噪声。路面光度学的研究表明，具有均匀而粗糙的宏观构造的路面其反光特性有利于交通安全。看来，路面无照明区的能见度研究将对交通安全产生重大的影响。

经济性

尽管轮胎磨损的机理还在研究当中，但路面表面构造所起的作用已经明了。对于微观构造，在抵抗硬而锐利的涩面时，特别是在潮湿状态下将发生微型切削作用；而干燥时，在又光又滑的表面上将发生疲劳磨损作用。对于诸如坑槽、车辙、平整度差的路段，表面的大构造即结构性构造，会使轮胎产生深而成块的切割。对燃料与润滑油的消耗，车辆零件磨损主要受路表结构性构造的影响；燃料与润滑油消耗除受结构性构造的影响外，还受宏观构造的影响。

国外对路面表面功能研究已经从平整、抗滑扩展到了防止和减少噪声、视觉疲劳、轮胎磨损、人体振动、经济效益与社会效益等方面，虽然对机理还缺乏系统的论述，但正在向形成1个体系的方向发展。针对主要高速公路沥青路面结构损坏的特点，沥青混合料的使用性能也逐渐明确并归纳为疲劳、车辙、低温开裂、水损害与老化5个方面，与表面功能相联系，慢慢地形成了将使用性能扩展为结构性使用性能（即疲劳等5个指标）和功能性使用性能（即平整度、摩擦系数、构造深度、噪声、车辙等指标）2个方面。后者是高速交通直接感受到的功能，而它的基础是构造性使用性能。

功能性使用性能对路面材料与施工工艺提出了高要求，平整度对工艺的要求已逐步得到了重视，问题在于一个倾向掩盖了另一个倾向，在重视取决于工艺的平整度的同时忽视了对平整度衰减有重大影响的压实工艺。更多的问题出现在抗滑层。摩擦系数对粗骨料得出了磨光值的要求，而磨光值高的石料大都属酸性或中性；构造深度对骨料的规格、形状要求严格，对于习惯于小生产骨料供应的体制，困难更多；粗骨料的增多要求在控制离析和碾压工艺上采取相应的措施。总之在沥青材料的质量、骨料供应的规格与质量、工艺操作各环节以及施工设备等方面都提出了新问题和高要求。

作者：肖潼单位：贵州省交通建设咨询监理有限公司铜仁分公司