长寿命沥青路面
长寿命沥青路面设计探讨
基础较 差 ， 技术水平不 高 ， 高速公路 沥青 路面开始 出现各种 各样 的病害 。特别是近些年，局部 地区局部 路段 的高 速公路
沥青路面 的早期损坏 比较严重 ， 一些高速公路建成通 车后 不 久， 就 发生 了开裂 、 水 损害 、 泛油、 坑槽 、 车辙等 早期损 坏现 象， 路面常 常达 不到设计年限就 出现 了损 坏， 需要进行 大修 。 为 了提高沥青路 面的性能 和使用寿命 ，减少沥青 路面 的病
念图 １ 表示 。
爪 鞴 赫 离 嘏 质 疆 量 童 ： 酾 破 膏 伪 蕊 鼹
● 一Ｊ蠢 受力 区 域
式中 ： Ⅳ ， 一实际路面结构中的疲劳寿命 ； Ⅳ 船一沥青混合 料室内试验的的疲 劳寿命 ； ｓ 正系数 ；
嚣 蔓 育 棍 凝
曩 大 拉应 变 卜 —— 啼
■ 试 验 研 究
２ ０ １ ３生
石 的成型初期 的抗干燥 收缩 的能 力与 中长期 的抗 温度 收缩 的能力 。此外， 基层顶部设置 了防水联结层，这样不仅起 到 了防水功能， 而且实 现了混凝 土板 的“ 软着 陆” ，并能改善半 刚性基层对混凝土面板约束状况 。 （ ３ ）面层设计 ：采用 ２ ８ ｅ ｍ厚 水泥 混凝 土面板 ，比常规
和路基顶面 的竖 向压应变是长寿命路面 的设计指标 。这些指
２ ６ ｅ ｍ厚混凝土板 的极 限寿命提高 ４ ０年左右，大大提高了水 泥混凝 土路 面的极限寿命 。并且创造性地利用 了板块划分技
术， 采用 ３ ｍ×４ ｍ板块划分方 式，大大延长 了水泥混凝 土面
标 的设计标准取值影响因素很 多， 需要结合我 国的原材料性 质、 混合料类型 、 土质情况 、 气候条件 和施 工技术水平等 因素
重载交通长寿命沥青路面关键技术的研究
重载交通长寿命沥青路面关键技术的研究一、研究背景和意义沥青路面是我国城市道路和高速公路主要的路面材料之一。
然而，在长期的使用过程中，路面会因为车流量和气候变化等因素而磨损、龟裂、深度剥落，严重影响行车安全和道路使用寿命。
针对这一问题，研究人员开始研究新型的、重载交通长寿命的沥青路面材料。
重载交通长寿命沥青路面的研究和发展意义重大。
一方面，对于提高道路使用寿命和降低养护成本具有重要作用，同时可以上提高道路使用效能和行车安全性。
另一方面，重载交通长寿命沥青路面的研究和发展符合可持续发展的要求，对于维护生态环境、保护人类健康、促进经济发展具有重大的战略意义。
二、研究现状和发展趋势当前，重载交通长寿命沥青路面主要研究技术有：1. 使用高温稳定添加剂添加剂的加入可以提高沥青路面的耐久性和稳定性，并且在高温状态下能够维持其坚硬度，从而减少泛油现象。
2. 粗骨料调配粗骨料的选择和合理配比，可以有效减少路面龟裂、渗漏、碎石等问题，提高路面的承载能力和使用寿命。
3. 涂料处理在路面上涂覆一层低温劣化涂料，可以增加路面的稳定性和耐久性，并且降低路面噪音和水泥生成现象。
4. 高分子改性沥青材料与高分子材料进行复合改性，可以提高路面的抗老化性能、耐久性、稳定性和可加工性，因此被认为是一种比较有效的技术手段。
通过以上技术手段的研究和应用，不断提升沥青路面的性能和使用寿命成为了当前发展的趋势。
三、重载交通长寿命沥青路面的关键技术1. 低温承载力低温承载力是指路面在较低温度下的承载能力，通常包括空气温度、材料温度和环境湿度等多个因素。
在低温环境下，沥青路面容易因为路面龟裂、裂缝、分层等而产生严重的损伤，影响使用寿命和行车安全性。
因此在重载交通长寿命沥青路面的研究中，需要重视低温承载力的提升，采用合适的添加剂和混合材料，同时考虑路面结构厚度的合理设计。
2. 抗剪切性能路面承受重载车辆的作用下，会产生强烈的剪切力和剪切应变，因此抗剪切性能是衡量重载交通长寿命沥青路面的主要指标之一。
长寿命沥青
鲁信旺
（一）什么是长寿命沥青路面
1、长寿命沥青路面是指30~40年不产生结构性破坏 或10~15年方需进行功能性养护（上面层处理）的沥青路 面。该标准比现行设计规范的15年寿命周期翻了一番以上。 2、长寿命沥青路面与沥青路面早期损坏的关系。沥 青路面的早期损坏通常表现为两种形态： （1）路面使用1~2年就需要进行功能性维修、养护 （如微表处、铣铇摊铺等）； （2）路面达不到设计年限而进行大规模的维修、养 护。这两种形态反映了路面设计体系与方法的完善问题和 施工管理与质量控制问题。 早期损坏与长寿命的关系可概括为：解决早期损坏， 并不一定是长寿命路面（至多是正常设计使用年限），但 长寿命路面则不应产生早期损坏。
（七）沥青混凝土路面的主要病害
从目前调查统计的情况来看，沥青混凝土的病害包括 裂缝、车辙、拥包、泛油、坑槽、剥落、松散、老化、水 损害、疲劳等破坏，出现最多的是裂缝和车辙两大类。
（八）沥青路面裂缝形式及产生原因
我国高速公路沥青路面大部分采用的是半刚性基层， 半刚性基层沥青路面裂缝表现形式可以分为横向裂缝、纵 向裂缝和网状裂缝三种类型： 1、横向裂缝。 横向裂缝是基本上垂直于行车方向的裂缝，包括温缩 裂缝及半刚性基层沥青路面的反射裂缝。横向裂缝产生的 主要原因有： （1）很大程度上与沥青面层本身温度收缩引起有关， 其次是半刚性基层干缩引起，沿纵向基本等距且有规律的 产生横向裂缝。 （2）路基填挖结合部压实不够，或纵坡较大处，呈 现错动式路面开裂。 （3）各施工标段路基衔接处的压实不均匀。
（五）法国硬质沥青和高劲度模量混合料设计、开 发和应用
1、硬质沥青的界定 硬质沥青是指10#--20#或者针入度是15~25或 20~30或35~50+添加剂的沥青。30#以上的为普通道路 沥青。 2、高模量混合料的特征 硬质沥青；高沥青含量（≈6%）；连续级配；低空隙 率。 3、高模量混合料设计步骤 选择并确定成分（级配及胶结料含量）----压实性试 验（旋转压实机）-----水敏感性试验（多乐士试验）---Retting车辙试验----模量试验----疲劳试验----模式选择。
重载交通长寿命沥青路面结构设计
重载交通长寿命沥青路面结构设计摘要：长寿命沥青路面具有使用年限长、维修方便等优点，在公路建设中逐渐被广泛应用。
在重载交通作用下沥青路面如何实现长寿命是路面结构研究的一种发展方向。
本文对长寿命沥青路面的设计理念进行了介绍，阐述了长寿命沥青路面的理念及模型结构，并结合工程案例，对重载交通长寿命沥青路面结构设计进行了介绍。
关键词：重载交通；长寿命沥青路面；设计理念；结构设计随着我国交通运输的快速发展，沥青路面早期破坏现象愈来愈严重，重载已成为影响路面使用性能和缩短路面使用寿命的重要因素之一。
但在我国公路建设中，沥青路面的早期破坏现象及使用年限低等问题愈来愈突出，成为了制约我国交通事业发展的重要因素。
对此，引进长寿命沥青路面设计理念已成为必然的趋势。
长寿命沥青路面具有使用年限长，在使用期间路面的损坏仅发生在表层，不会发生结构性破坏，维修方便等优点。
基于此，笔者进行了相关介绍。
1 沥青路面设计理念1.1 长寿命沥青路面理念长寿命沥青路面在美国被称为长效性或永久性路面。
美国沥青路面协会（APA）对于长寿命沥青路面的定义为：路面使用年限达40年的沥青路面，并且在设计周期内确保路面不发生结构性破坏，破坏只发生在路面表面，仅需根据表面破损情况进行日常养护，平均罩面时间不小于12年。
加拿大、欧洲、日本与南非亦对长寿命沥青路面进行了广泛研究，其主体设计思想与美国基本一致。
根据定义可知，长寿命沥青路面不是一直不损坏，而是不存在结构性损坏，发生在路面表层的功能性破坏可以通过预防性养护进行修复。
维修时无需进行结构性大修，只需将沥青面层铣刨，然后铺设新的沥青面层即可，维修方便快捷，可大大减少对道路交通的影响。
同时，与普通沥青路面相比，长寿命沥青路面能够承受更大的交通量和更重的交通荷载，初期投资偏高，但运营期的养护费用较低，在全寿命周期内总费用效益比最大。
1.2 长寿命沥青路面模型结构长寿命沥青路面基本模型结构如图1所示。
1）轮载下100～150mm区域是高受力区域，也是各种损坏（主要为轮辙）的发生区域。
浅谈长寿命沥青混凝土路面
４ ａ基 层顶 面 的模量 不小 于 ６ ａ ０ＭＰ ， ５ＭＰ 。德 国交通
各 国 的疲劳 方程 普遍 采用 沥 青 层 底拉 应 变 ｅ 和 土 基 顶 面 压应 变 ￡ 两 个 指标 ， 预估 沥青 混 凝 土 路 。 来 面 疲劳 寿命 。沥 青层 底拉 应 变指 标 ｅ 目的是 保 证 的
部 要求 采 用 ３０ｍｍ 静 力 承载 板 试 验 得 到 的路基 顶 ０
沥青层本身不会产生疲劳破坏 ， 以确保沥青混凝土层 的寿命不小于路面的使用寿命［ 。目前 ， ６ ］ 我国规范 中 对 沥青 混凝 土面 层 的疲劳 破坏 ， 选用 底 面拉应 力作 为
设计 指 标 ， 最大 拉应 力不 得超 过该 材料 的容 许拉 应 其 力（ 即疲 劳强 度 ） 。实 际上 ， 沥青 混凝 土层 的疲 劳 寿命 主要 受 拉应 变而 非拉应 力 控制 ， 以拉 应变 替代 拉应 力
（）优 良的材 料 性 能 。 长 寿命 沥 青 路 面结 构 对 ２
主要承重层材料 的性能要求很高 ， 以确保结构层在使
用 寿命 期 内不发 生疲 劳破 坏 。
（） ３ 合理的路面结构组成。合理 的路 面结构组 合 可 以延缓 或者 防止 路 面结构 性破 坏 ， 确保路 面 结构
的长寿 命 。 （）足 够 的 结 构 层 厚 度 。 目前 国 内外 所 提 出 的 ４ 长 寿命 路 面结构 ， 保 证 了足 够厚 度 的结 构 层 ， 都 只有 这 样才 能更 有力 地确 保长 寿命 路 面使用 期 。
长寿命沥青路面报告申爱琴(非常重要
国内相关研究与实践
-- 西部交通科技建设项目——“重载交通长寿命沥青路面关键 技术研究项目”
-- 河南尉许高速公路是一种“ 刚柔并济、优势互补”的水泥混 凝土与沥青混凝土（PCC+AC）复合式路面结构，结构如图1-1。开封 至郑州高速公路、厦门环岛高速公路、合肥至全椒高速公路、天津市 道路、国道323宜州-都街段都修建有复合式路面结构。
1 长寿命沥青路面发展及研究现状
1.1 前言
- 近年来我国高速公路里程增长迅速。
2000年底，高速公路通车 总里程已达到1.6万公里， 我国高速公路总里程跃居 世界第三位； 2002年底，我国高速公路 通车总里程已达到2.52万 公里,跃居世界第二位； 截止到2004年底，我国高 速公路通车里程已超过3.4 万公里，保持世界第二。
- 采用半刚性基层结构(结构单一) ; - 面层厚度比国外的薄(总厚度相当); - 路面的破坏形式与设计指标不一致 - 易出现结构性破坏，修复困难.
（2）长寿命路面的特点
- 沥青面层厚度大; - 服务周期长(超过50年); - 维修方便且费用低
（3）长寿命沥青路面设计理 念
按功能合理设计结构层 基本前提:
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。
1.3.2 美国永久性路面
（1）欧洲设计理念的延续和发展 （2）使用寿命>50年，罩面层15~20年以后进行修复 （3）结构形式
- 全厚式沥青混凝土路面和高强度厚沥青路面的发展。
1.3.2 美国永久性路面
长寿命沥青路面报告申爱琴(非常重要幻灯片
公里里程
（Km）
35000
我国各年公路里程增长
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0 1990 1995 1999 2000 2002 2004 年份
长寿命沥青路面
1.1 前言
- 我国所建高速公路中90%以上为半刚性沥青路面构造。 - 存在一系列问题： -
长寿命沥青路面
1.2 长寿命路面的设计理念
〔4〕 疲劳裂缝 实例：新泽西州建于1968年的州际公路I-287,面层厚 度是10in.(25.4cm)。1993 年的路面调查发现,路表出 现很多裂缝,但现场取芯说明裂缝深度大都在3英寸(7. 62 cm)之内,没有由下向上开展的疲劳裂缝。
〔5〕提出疲劳极限的概念 - 沥青面层或沥青碎石基层在层底拉应变很小时,可以 承受相当多数量的荷载作用而不发生疲劳破坏, - 沥青混合料的疲劳应变小于“应变下限〞时,材料内 部将不发生疲劳损坏的累积。
按功能合理设计构造层 根本前提: - HMA 路面足够厚,以消除自下而上的路面破坏。 构造 - 路面必须有适宜的厚度和刚度以抵抗变形, - 具有足够厚度和良好性能以抵抗自基层底的疲劳开裂。 功能 - 上面层设计主要考虑抗车辙能力和抗磨耗能力; - 中间层设计主要考虑抗车辙能力; - 基层设计主要考虑抗疲劳能力.
1.4.1 研究现状
- 处于长寿命沥青路面构造研究的初级探索阶段。
国内相关研究与实践
-- 西部交通科技建立工程——“重载交通长 寿命沥青路面关键技术研究工程〞
-- 河南尉许高速公路是一种“ 刚柔并济、优势
互补〞的水泥混凝土与沥青混凝土〔PCC+AC〕
复合式路面构造，构造如图1-1。开封至郑州高
刍议高等级公路长寿命路面的设计理念与方法
刍议高等级公路长寿命路面的设计理念与方法内容摘要：刍议高等级公路长寿命路面的设计理念与方法,摘要：文中介绍了长寿路面的概念与国内外长寿路面的研究状况。
关键词：长寿命路面；路用性能；设计理念1长寿路面沥青路面的概念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状况进行周期性的修复。
长寿命沥青路面是近年提出的发展趋势。
研究人员认为采用全厚式沥青路面具有更好抗疲劳性能，推荐长寿命路面采用全厚式结构。
2长寿命沥青路面设计的基本情况2．1长寿命路面设计理念研究认为沥青路面存在一个面层厚度极限，当沥青厚度超过此限值后，路面结构将会出现由下到上的疲劳开裂和结构性的车辙。
长寿命路面设计理念就是基于此，设计面层较厚的路面结构，控制住面层底部拉应变水平，从而使路面使用年限大为提高，一般定为。
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状况进行周期性铣刨，并加铺等厚度的新拌混合料。
2．2长寿命路面结构组合技术要求研究认为，薄沥青路面容易产生结构变形和完全贯穿沥青层的表面裂缝。
因此，即便是在轻交通路面上，长寿路面的沥青层厚度也不宜太小，长寿命路面沥青层厚度一般大于180mm。
同时当前各国的沥青路面结构设计方法大多都没有考虑路面结构各层在抵抗疲劳、车辙和温缩裂缝中各自所起的作用。
在道路的服务期内，各结构层有其各自的特性。
根据大量调查与力学分析，研究认为长寿命路面应根据路面受力特性，对各结构层分层设计。
表面层为车辆提供良好的行驶界面，设计时采用高性能沥青混凝土，应具有足够的抗车辙性能、抗表面开裂性能、抗滑性能、缓解水雾的影响并能减小噪声，可以选择骨架型密实结构的沥青混合料，并采用优质沥青或改性沥青，也可采用开级配抗滑磨耗层（OGFG）以利于水从路表面迅速排除。
中间层起扩散荷载的作用，必须同时具有耐久性和稳定性。
因为此层是承受车轮荷载作用的高应力区，极易产生剪切损坏，因此结构层须采用粗骨料的骨架结构，同时采用流动性较小的沥青，如较低针入度的硬沥青，设计采用高模量沥青混凝土。
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• 2004年，ELLPAG编制了《欧洲长寿命柔性路面使用技术指南》。 • 2010年，又编制出版了《欧洲长寿命半刚性路面使用技术指南》。 • 如今正在编制《长寿命刚性路面的使用技术指南》。
美国
• 2001年美国在四个州铺了长寿命路面， 2002~2005年美国联邦沥青技术中心，以35年无 结构性破坏，每次需表面层罩面修复的间隔大于 12年为标准，颁布了长寿命路面奖， • 约20个州的近40个路段获奖，大部分为州际高速 公路或公路主干线。实际交通量都是以小客车为 主。
1 2
路基路面综合设计 路面结构组成设计 路面材料组合设计 力学验算
M-E system
4
3
中国半刚性基层沥青路面发展
16~18cmAC 12~15cmAC 15~25cm 半刚性结构层 非整体性结构层 16~18cmAC 15~25cm 半刚性结构层 20~30cm 半刚性底基层
36~40cm 半刚性基层
• 美国AI、NCAT等单位提出基于柔性基层的长 寿命沥青路面典型结构。 • 2007年由美国国家沥青路面协会（NAPA）、 联邦公路局（FHWA）、AASHTO和AI等单位联 合制定了美国沥青路面发展规划，将长寿命 路面和路面性能研究作为重点研究内容之一， 并将长寿命路面作为首要发展目标。
欧美国家长寿命典型结构
我国修建长寿命沥青路面 的现实意义
• 可持续发展的公路建设的需求 • 节约资源、保护环境的切实措施 • 引领路面设计和起，交通运输部立项，沙庆林
院士负责开展 “重载交通长寿命半刚性
路面关键技术的研究”，并于2007年竣
工完成秦皇岛试验路。奠定了半刚性基
适用条件
设计年限 （年） >40
全寿命周期 分析 最低
长寿命路面 设计
正常路面 设计
重载、 >10000次 高速公路、 特殊需求
15
2000~3000
所有
不详
我国长寿命路面设计的指导思想
• 以半刚性基层沥青路面结构为主，以对现有成功的工程经验的总 结、提升为主导， • 以路面结构——材料——工艺三位一体的综合设计为主线， • 主要针对重载交通的高速公路以及具有重要社会影响意义的高速 公路的沥青路面设计为对象。
• 采用“强基、薄面、稳土基”的主体设计思想， • 在总体设计中考虑路基路面综合设计、路面结构组合设计、路面 材料优化设计和厚度验算等四大内容， • 以经验设计法为主。
A. 长寿命路面与路面结构形式
• 柔性基层路面≠长寿命路面。 • 研究长寿命半刚性基层沥青路面，保持我国的国际 领先地位，也是我国长寿命沥青路面发展的方向之 一。
中国半刚性基层沥青路面发展历程
四大试验路的修建
上世纪七十年代末以前，中国高等级公路建设的初期，一 些国道主干线以冻胀翻浆为代表的早期损坏比较严重，半刚性 基层的应用有效的解决了这一问题。
图片 图片
四大试验路的修建
肇东试验路
Heilongjiang
Beijing
门头沟试验路
这些试验路修建证明半刚性基层路面结构具有良好的结构稳 定性好，造价经济，工艺简单，且适用于中国广大的气候和 地理环境。
长寿命沥青路面
欧美长寿命沥青路面的提出及发展
1997年英国TRL Nunn提出，假如路面能
够使用40年，那么它的周期寿命费用最少。 ——全寿命周期设计的理念。
欧洲
• 1999年，欧洲成立了欧洲长寿命路面（ELLPAG） 组作为欧洲国家公路研究实验室论坛（FEHRL） 和欧洲道路董事会（CEDR）工作小组开展长寿命 的研究工作。
50年不产生结构性破坏 ，20年功能罩面维修
美国
• 长寿命路面并不是意味着路面永远不坏，而是通过 经验总结、技术完善、工艺革新等手段，提升现有 路面的服役寿命。
• 欧美国家对修建长寿命路面的认识是 一致的，根据现阶段路面技术发展的 水平，提出了五个基本措施：
• 1、改进施工工艺和施工方法， • 2、避免沥青混合料结构层的疲劳， • 3、施工高性能的路面材料和产品， • 4、增加结构层厚度， • 5、加强培训，增强创新意识。
30cm 石灰土
软土路段
第一代半刚性基层沥青路面技术的形成
10’s of 21th
解决使用功能为主的 早期损害问题 形成中国半刚性基层沥青路面 设计体系
90’s
80~90’s
发展高等级道路
70~80’s
设计体系的构建
中国沥青路面设计体系的发展
基本形成了以弯沉和弯拉应力为主要指标的， 基于弹性层状体系的设计模型，构建了工程经 验与力学分析相结合的沥青路面设计体系。
我国长寿命路面标准 （双指标）
• 结构安全标准——使用年限不少于40年或单 车道承受累计标准轴载（BZZ-100）作用次 数为不少于1亿次时而不产生结构性破坏； • 使用功能标准——沥青面层罩面维修周期不 少于10年以上。
长寿命路面与现行路面的差异
设计标准的差异
指标
适用范围的差异
承受荷载 （万次）
Guangxi Guangdong
玉林试验路
广佛二级路
京津塘高速公路
• 上世纪80年代初，中国开始了第一条高 速公路的设计——京津塘高速公路。
京津塘高速公路奠定了我国高速公路半 刚性基层沥青路面设计、研究的基础。
20~23cmAC 20cm 水稳碎石 30cm 石灰土
正常路段
18~20cmAC 二灰碎石
层长寿命沥青路面的基础，在国际上处
于领先地位。
交通运输部为了进一步推广“重载交通
半刚性基层长寿命沥青路面关键技术研究” 的研究成果， 2009年，专门立项“重载交 通沥青路面设计施工关键技术研究及示范应 用”。计划在河北、内蒙、山西修建示范工 程。
2011年，交通运输部立项编制“公路长寿 命沥青路面技术规程”，是我国长寿命沥青 路面技术逐渐走向成熟和推广应用的标志。
• 柔性基层结构的三 层形式： • 表面功能层 • 抗车辙结构层及承 重层 • 抗疲劳层
美国德州长寿命路面结构 （柔性基层）
• 2008年TRB材料
欧美长寿命路面的定义
欧洲（1998~1999）—— 长寿命路面 美国（2001）—— 永久式路面
所谓长寿命路面是指路 面基层或基础没有严重 的结构性破坏，且仅需 要表面功能维护的路面 结构 欧洲