永久性沥青路面与再认识

永久性沥青路面的研究与再认识

摘要：本文在国内外永久性沥青路面发展的基础上阐述了永久性沥青路面的概念及特点，并重点介绍了路面结构层所用材料的具体要求，并对永久性沥青路面的经济效果进行简单评价，借鉴国外永久性沥青路面的实践经验，结合我国高等级公路的研究状况，需要进一步开展的研究工作。

关键词：永久性沥青路面结构材料

中图分类号:u416。217文献标识码:a

0 前言

20世纪末以来，随着汽车数量和荷载的不断增加，尤其是重载大货车的出现，为了延长轮胎的寿命而采取较高的轮胎压力，导致沥青路面还没有达到设计年限就出现了许多病害，如开裂、结构性车辙、永久变形等。为了应对这些问题，延长沥青路面的使用寿命，欧美等许多国家将永久性沥青路面的设计理念应用在重载交通道

路上，在延长路面使用寿命、降低维修费用方面获得了很大的成功。而在我国修建的高等级沥青路面中，92%以上的路面为半刚性基层+沥青路面结构，这种结构板体性强，承载能力高，车辙性小，水稳定性好，已成为我国高等级路面的主要结构形式，但是半刚性基层材料的收缩特性导致沥青路面出现的开裂现象；在行车荷载、水和温度梯度的共同作用下出现的基层唧泥现象；在重载条件下出现的疲劳损坏现象等等。为了适应不断增加的汽车荷载和交通量的发展，从路面结构设计理念出发，探索适合于现代化道路的新型的路

面结构型式是亟待解决的问题。

1 永久性沥青路面的定义及特点

永久性沥青路面又称长寿命沥青路面，长效性路面，是通过改变传统的路面结构组合、应力应变响应指标以及提高材料的物理力学性能，达到延长路面结构寿命的目的。这并不是一个新的概念，国外早在20世纪60年代以来修建了大量全厚式沥青路面和深层高强沥青路面，设计及施工良好的路面表现了很好的性能，提供了良好的长期服务性能[1]。全厚式沥青路面是一种直接铺筑在土基上的沥青路面结构，这种结构的优点是总厚度比有常规基层的沥青路面结构要薄，可以减少疲劳裂缝发生的可能性，并使路面可能发生的破坏限制在路面结构的上部。当路表面的破坏达到某一临界水平时只需要换表面层，不需要改变路面标高，这是一种比较经济的路面维修方式。所谓的永久性路面，不是指永久使用而不损坏或者不需要维修，而是指通过周期性的更换面层来获得沥青路面结构更长的服务性能（>50年）,这就比现有路面的日常养护和维修费用要低。这项技术的核心在于按功能合理设置路面结构层：要求路面结构的面层具有抗车辙、不透水和抗磨耗的能力，中间层具有较好的耐久性，基层要具有抗疲劳和耐久的能力。[2]（图1）

图1永久性路面设计理念

永久性路面的设计的基本理念：获得50年以上的使用年限；设计时要考虑标准荷载；养护和维修费用低；施工和易性；路面安全、

耐久和再生能力等。综合以上各种因素，因此永久性路面就应该具有以下特点：①结构耐久50+年，从下至上设计与施工、无限疲劳寿命；②可修复路面表层，高抗车辙能力、为特殊用途定制；③均匀的、平坦的和安全的路面；④有益环境；⑤避免昂贵的重建。

2 永久性沥青路面设计的演变与发展

2.1 设计方法的发展

案例法——根据已经设计过的案例；

经验法——路面实验的统计模型；

力学——经验法——路面响应设计计算；应力，应变，变形，破坏；材料破坏与路面破坏联系；

力学法——路面受力计算，基于受力计算的路面特性；

经验设计，加厚处理，耐久性材料，性能持久。例如：意大利古罗马大道。

2.2 国外永久性路面的发展实例

英国在20世纪50年代初期修建了多条设计寿命为20年的试验路，在分析这些试验路的路用性能上，根据powell等人的设计理论提出目前的沥青路面设计方法，他主张道路在使用20年后，通过对原路面补强来实现40年的设计寿命。公路署、英国建材协会和沥青协会委托trl采集最新的路面使用信息，对现行路面设计理论进行评述，并从路面的车辙、疲劳、沥青的养生和路面的强度等几个方面进行检测，效果良好。因此，永久性路面设计的关键是保证路面强度满足一定的数值要求，即满足路面的耐久性要求。分析

得出一种有效的永久性沥青路面结构是由很薄的磨耗层、hma基层和底基层组成的，在有很强的抗变形能力的hma层上加铺20～30mm 的磨耗层可以构成一种良好的路面结构。

美国沥青路面协会（apa）关于永久性沥青路面的定义：路面设计年限最少为35年，并且在使用年限内确保路面不发生结构性破坏，只需要对其进行周期性养护，平均罩面时间不小于12年[3]。（表1）

表1美国部分州关于永久性路面的使用年限

在日本，长期使用路面简称lsp，它的设计目标是拥有2倍于现行路面的使用性能，因功能破坏而维修的周期在15年以上，结构性寿命在40～60年。为了达到这一目标，在设计时可以着眼于以下几点：

①提高路基承载力；

②采用不容易产生流动变形、刚性大的基层，而且底基层也可以得以强化；

③面层使用抗车辙性很强的材料。

2.3 国内永久性路面的发展实例

随看我国经济的腾飞，公路建设事业也有了很大的发展。但是也应认识到，我国高速公路建设起步较晚，技术力量储备较少，经济基础薄弱；加上我国的气候条件较差，优质的道路石油沥青等原材料缺乏；而且在使用中不可避免地产生超重、超载问题，对公路

的破坏极其严重，使大量高速公路、重要国道省道等在设计使用年限内就出现严重的结构性破坏，不得不进行大规模的重修，造成极大浪费。为了改变这一局面，近年来我国公路研究人员也在致力于永久性重载公路的研究，不断借鉴国外的研究成果，结合国内实际情况，取得了一定成果。其中，代表性的路段主要有山东滨州至大高高速公路试验段和广梧(广州——梧州)高速公路试验段，它们为我国永久性路面的研究与发展提供了宝贵资料。

3 永久性沥青路面材料选择

3.1 对基础的要求

①强度和厚度

英国交通研究实验室：见表2

表2 英国标准[4]

lcpc（法国）：在14t荷载下的挠度＜2mm或承载板模量＞7300psi。

德国：天然路基顶层模量=6500psi、路基顶层模量=17500psi（低交通流量）、路基顶层模量=26000psi（高交通流量）。

illinois州，见图2：

图2illinois州强度与厚度关系图

②其他

排水系统：根据需要、考虑维护要求；季节性变化；