浅谈国内外长寿命沥青路面的发展现状

浅谈国内外长寿命沥青路面的发展现状

摘要：通过国内外长寿命沥青路面的概念，结构形式及发展现状等方面进行分析和比较，从而揭示了长寿命沥青路面具有优于传统沥青路面的良好的路用性能。

关键词：长寿命沥青路面路面结构早期破坏

1 引言

沥青路面在我国高等级公路上已经大量使用，但沥青路面往往在较短的时间内就会产生严重的破坏，远未达到道路的设计年限。这些损坏不仅造成了巨大的经济损失，同时也对现行路面设计、施工技术提出了挑战。早期损坏的频繁，再加上重载交通道路的堵塞问题以及由其产生的延迟费用引起了道路管理部门的普遍重视。人们想使路面尽量少修少补，提高其服务寿命，因而长寿命路面也就应运而生了。长寿命路面是一种永久性路面结构，在材料和工程质量达到要求的前提下不管是交通荷载还是环境条件都不会引起路基和路面基层的破坏。是指路面的损坏仅发生在路面的上层，维修时只需将表层混合料铣刨，并换成等厚度的新混合料即可。这类路面的特点是路面总厚度较小，基本上消除了传统上存在的疲劳破坏，路面的损坏只发生在路面的上部。

2 长寿命沥青路面的概念及特点

国外20世纪60年代以来修建了大量全厚式沥青混凝土路面和深层高强沥青混凝土路面。这类路面的特点是路面的总厚度大于传统上采用的沥青混凝土面层较薄的路面结构的厚度，基本上路面的损坏只发生在路面的表层。以此为基础，提出了长寿命的概念。典型的长寿命沥青混凝土路面概念如图1所示，其要点如下：

（1）轮载下100～150 mm区域是高受力区域，也是各种损坏（主要是轮辙）的发生区域。

（2）面层为40～75 mm厚的高质量沥青混凝土，需为车辆提供良好的行驶界面，应具有足够的表面构造深度、抗车辙、水稳定性好的特点。

（3）中间层为100～175 mm厚的高模量抗车辙沥青混凝土，起到连接和扩散荷载的作用，应具有高模量（刚度）、抗车辙的特点。

（4）HMA基层为75～100 mm厚的高柔性抗疲劳沥青混凝土，起到消除疲劳破坏的作用，应具备高柔性、抗疲劳、水稳定性好的特点。

（5）最大拉应变产生在HMA基层底部，该区域最易发生疲劳破坏，该区域的弯拉应变对于控制沥青混凝土层自下而上的疲劳开裂、防止路面过早结构性

损坏具有特别重要的意义。

（6）路面基础为沥青混凝土层的铺筑提供良好的界面，对于路面的变形、抗冻，都是至关重要的。

3 国内外长寿命沥青路面的研究现状

在国外，根据美国沥青路面协会（APA）定义，长寿命路面是指设计使用年限达50年的沥青路面，在设计使用年限内无结构性的修复和重建，仅需根据表面层损坏进行周期性的修复。

在国内，长安大学的王选仓和侯荣国两位教授对长寿命沥青路面的定义为路面设计寿命超过40年的路面结构，其应具备以下特点。

（1）设计年限达到40年。

（2）路面不发生结构性破坏，损坏只发生在表面功能层，只需对表面功能层进行养护维修。

（3）路面厚度较大，初期费用可能偏高，但维修费用低，在寿命周期内最经济。

3.1 国外长寿命路面研究现状

在英国提出了长寿命设计理念后，迅速传遍欧洲，此后法国、德国、意大利等发达国家先后各自提出了长寿命路面的理念。欧洲国家的长寿命路面理念可归纳为以下几点：

（1）使用寿命大于40年。

（2）裂缝裂缝产生于沥青面层表面并由上向下发展；绝大多数为纵向裂缝，位置在轮迹两侧，也有横向表面裂缝。

（3）车辙1997年Nunn[7]等人发现，厚沥青路面存在一个厚度上限，超过这个限值自下而上的疲劳开裂和结构性车辙都不会发生。

（4）疲劳寿命数据统计分析表明，90%多的残余寿命差别是由沥青用量和沥青硬度的不同而引起，沥青的老化则是疲劳寿命差异的主要影响因素。

（5）沥青的养生主要结构层的逐渐硬化对道路有利，沥青的老化是一种养生过程；不希望磨耗层过度老化，会导致路面从表层开裂；基层使用的沥青针入度为100（0.1 mm），20年后其针入度会降至20（0·1 mm）甚至更低。TRL对AC养生研究表明：道路在使用期间沥青碎石基层劲度会逐渐增长至原来的4倍或者更高，这种变化对长寿命路面的设计有重大意义[8]。

（6）路面强度沥青在养生作用下道路劲度随时间增加，路段弯沉随时间而减小；施工良好的厚沥青路面荷载扩散能力提高，沥青基层不会出现因交通诱发的破坏。

（7）材料选择英国硬质沥青的使用是与长寿命路面结构的使用相结合；采用刚度更大的基层材料，如HMB15、HMB25、HMB35三种高模量沥青混合料。

3.2 国内长寿命路面研究现状

近几年，随着国外长寿命沥青路面设计思想的引入，国内也相继开展了大量有关长寿命沥青路面的实体工程研究。如长安大学公路学院王选仓教授提出的PCC+AC复合式路面（上面层为沥青混凝土路面，下面层为普通水泥混凝土路面）结构，其通过对路面结构组合的调整，可达到长寿命的目的。这种路面结构层已在河南尉许高速公路上得到成功验证，效果良好。

国内的长寿命沥青路面大多采用了半刚性稳定粒料类作为结构基层或底基层。虽然国内许多单位对长寿命沥青路面结构进行了许多研究，但受国外全柔性长寿命路面设计思想的影响较大，没有形成适合国内交通、环境特点的长寿命路面设计理论。

4 结语

本文通过对国内外长寿命路面研究现状的对比与分析，借鉴国外长寿命沥青路面设计的先进思想，分析了长寿命沥青路面的特点与各层位的功能。

随着交通量的不断增长和轴载的不断增大，长寿命沥青路面将成为未来主要的路面结构。因此，在我国开展长寿命沥青路面研究对于提高道路使用性能，节约道路建设、养护、维修等费用都具有重要的现实意义。

参考文献：

[1]孙红燕. 长寿命沥青路面结构计算及分析[D].西安：长安大学硕士学位论文.2007.5

[2]李峰.长寿命沥青路面设计中的结构组合分析[J].上海公路，2004（2）：33-34.

[3]王选仑，侯荣国.长寿命路面结构设计[J].交通运输工程学报，2007（12）.