沥青混凝土路面耐久性设计的探讨

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1、沥青混凝土路面耐久性设计的探讨广东粤路勘察设计有限公司510000摘要：珠三角地IX城市化程度日益提高，新建公路项目出于环境保护或者交通组织的目的，在途经繁华城区路段或居民小区时，基层裂缝的产生，一部分将反射到沥青混凝土面层，给路面带来一定的质量隐患，使路面耐久性降低。裂缝的产生重在预防，从路基、路面结构层设计和施工的各个环节都要重视。如何延长路面结构的使用寿命和结构的耐久性成为了高速公路建设领域面临的一个新的课题。关键词：设计：路面结构层I路面材料的耐久性维持路面结构耐久性主要通过合理选材和结构设计实现。材料耐久性和结构耐久性是关系

2、路面结构耐久性的根木问题，这两个问题密不可分而又互相影响。这里从材料的破坏模式以及影响因素入手，分析路面材料耐久性与路面结构耐久性的关系。1.1路面材料耐久性的影响因素1.1.1不同材料具有不同的疲劳特性不同材料的力学性能不同，疲劳特性也不同。概括起来，几种路面材料的疲劳特性有如下关系：剪切疲劳，水泥稳定碎石>热拌沥青混合料>冷拌浙青混合料>级配碎石：弯拉疲究，熟拌浙青混合料>冷拌浙青混合料>水泥稳定碎石>级配碎石；水疲劳，热拌沥青混合料>冷拌沥青混合料，水泥稳定碎石>级配碎石。1.1.

3、2环境因素对其寿命的影响在不同的温度条件下，沥青混合料表现出的疲劳破坏模式不同。在高温条件下，沥青混合料模量降低，60°C时模量降低到200-400MPa的水平，这时混合料弯拉破坏极限应变大，混合料不易产生弯拉疲劳破坏，易产生剪切疲劳破坏；在低温条件下，如15°C吋，沥青混合料模量甚至超过了2500MPa（见表1），混合料模量高、材料脆，易于产生弯拉疲劳破坏。而半刚性基层材料模量受温度变化影响较小。一般设计良好的结构不会产生水损坏。根据（表2）列出的可能疲劳破坏模式可知，除了面层材料受到的损伤模式较复杂外，其他各层材料可能的损伤模式比

4、较明确。面层、基层材料都可能产生剪切疲劳破坏、温度疲劳破坏；基层主要为弯拉疲劳破坏，路基易产生沉陷变形。1.3材料的破坏控制指标对位于结构层上部的材料，一般破坏模式为应力疲劳破坏。而对位于结构层下部的材料，一般破坏为应变疲劳破坏。要保证路面材料耐久，需要根据不同材料的相应耐久极限提出相关标准，对材料的砬力应变状态进行控制。如式（1）所示，对于面层材料，采用应力标准控制，基层和路基材料采用应变标准控制。σsurface≤σO∈base≤∈bending（1）∈subgra

5、de≤∈press式中：σsurface代表面层材料应力状态，指代面层τmax、σxmax、τxymax；σO代表材料疲力标准；∈subgrade代表路基顶面的压松变；∈base代表基层底面弯拉应变：∈press代表路基顶面耐久极限压应变；∈bending代表基层底部耐久极限弯拉应变。具体材料的破坏标准需要通过大量的试验验证。根据美国伊利诺伊州立大学的研究成果，认为当路基材料的垂直压应变不超过200&mU;∈即可保持耐

6、久，浙青混凝土层层底弯拉应变不超过70μ∈即可保持耐久。2沥青混凝土路面结构的耐久性路面结构所承受的标准轴载作用次数就是整个结构的疲劳寿命，当路面结构达到设计的累积轴载作用次数或使用年限而不产生结构破坏，称该路面结构耐久，否则结构将出现早期破坏。影响路面结构耐久性因素的分析，是解决结构耐久性问题的出发点。影响结构耐久性的内部因素主要冇结构设计和材料的选择。2.1材料耐久性对路面的影响从路面结构破坏的位置看，可以分为表面功能层的破坏和结构层内部的破坏。面层材料的失效只影响路面表面功能，因此该层材料的破坏对结构的寿命影响不

7、大。基层材料的失效必然引起基层功能的失效，这种破坏不能够通过简单的维修复原，必须通过大规模的开挖、重新铺筑才能恢复结构的功能，所以基层材料破坏必将人人缩短路面结构的使用寿命。同样，路基材料的失效，也必将引起路面结构整体功能的丧失。(表3)列举了各层材料影响路面结构耐久性的相互关系。基层、路基对整个系统的影响，可以根据经济学中的“木桶原理”进行解释。“木桶原理”指的是盛水的木桶是由许多块木板箍成，盛水量也是由这些木板共同决定的。若艽中一块木板很短，则此木的盛水量就被短板所限制。这块短板就成了这个木桶盛水量的“限制因素”(或称“短板效应”

8、)。要想提高木桶的容量，就应该设法加高最短的那块木板的高度，这是最冇效也是惟一的途径。因此，路面结构设计可以用“短板效应”解释和指导，维持路面结构耐久性是由基层和路基材料中寿命最短者决定的。路面结构设计就是要避免路基或者