半柔性复合路面结构设计理论和设计方法

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1、万方数据第4期(总第141期)2009年8月中圄千后支譬稚No．4(SerialNo．141)CHINAMUNICIPALENGINEERINGAug．2009半柔性复合路面结构设计理论和设计方法徐旺兴(福建省龙岩市城乡规划设计院，福建龙岩364000)摘要：半柔性路面是一种在开级配沥青混合料中填充水泥胶浆而形成的兼具沥青路面与水泥混凝土路面特点的复合路面。通过对半柔性复合路面破坏状态调查，提出了相应的设计标准。结合半柔性复合路面材料的抗压模量、劈裂强度、应力应变关系曲线及其结构的荷载响应特点，提出了该路面结构的设计理论及设计方法。关键词：半柔性复合路面；设计标准；设计理论

2、；设计方法中图分类号：U416．224文献标识码：A文章编号：1004-4655(2009)04—0006—02半柔性路面既具备沥青路面和水泥路面的优点又屏蔽了两者的缺点。其路用性能优良．可适用于高等级公路和城市道路【”。半柔性复合路面还适用于隧道内铺装，提高表面亮度，或小半径弯道、公共汽车停靠站场、收费道IZl等处来提高识别性。本文将着重研究半柔性复合路面的设计理论与设计方法。1半柔性复合路面破坏状态半柔性复合路面由于环境因素的不断影响和行车荷载的反复作用，经过一段时间的使用，便会产生破坏而失去原有的使用能力。1．1表面裂缝主要是半柔性复合路面材料本身的收缩造成的．与荷载

3、作用无关。半柔性复合路面材料是在母体沥青混凝土中灌入水泥胶浆．而水泥材料在凝结硬化的前后，因剧烈的不均匀蒸发(大风劲吹。干热等)、温度变化(气温剧降)及硬化反应。导致路面表面产生大的干缩、冷缩。而刚灌完浆的半柔性表面层强度不足以抵抗收缩应力而形成长而浅的裂缝：在水泥胶浆硬化至一定强度足以抵抗收缩应力时．表面裂缝就停止发展圆。因此，一般情况下，表面裂缝不会影响该路面的正常使用。1．2线状裂缝使用表明．半柔性复合路面的纵向裂缝多于横向裂缝，但都极其细微。导致产生裂缝的原因是：1)地基沉降．承载力不足。2)荷载和温度的共同作用所引起。3)如果路面局部出现大量裂缝．则表明灌入到母体

4、沥青混合料中的水泥胶浆偏少．即灌浆不充足。4)半柔性面层与基层之间存在坚硬颗粒．导致应收稿El期：2009—06—266力集中，发生剪应力破坏。产生裂缝。1．3针孔半柔性复合路面特有的损坏模式是路面出现针孔。导致路面出现针孔的原因是：基层不漏水；灌浆时母体沥青混合料中仍滞留部分水：在沥青路面未降温至预定温度前灌浆：空隙率不在20％。30％范围内：水泥胶浆的流动度不满足要求以及搅拌不充分等。通过分析可知，灌浆充分可以预防针孔的产生。1。4表面松散主要是由于化学物质．如有机酸物质、EDTA及镁盐等侵蚀破坏和物理磨损破坏引起。该种路面由于过度磨损导致的表面松散很少见。1．5沉陷是

5、指在车轮作用下路表面产生的较大凹陷变形。造成的主要原因是路基土的压缩．但面层材料的灌入质量对其也有影响。1．6路表面的疤面母体沥青混合料的铺筑质量是是否产生疤面的关键因素．因为所有的瑕点和不均衡都会显示在已完成的路表面上。另外。如果路面刮浆不干净。表面就会形成水泥胶浆体。不仅产生疤面．并且可能导致裂缝产生：如果水泥胶浆的流动度不够．在灌注时也容易形成疤面；如果灌完浆后，用水清洗表面太快。会导致石灰质的风化或者未硬化的水泥胶浆被冲掉。2设计标准路面应具有良好的使用性能。包括功能性能和结构性能两方面。功能性能主要表现为行车舒适、安全、运行经济以及对环境无不良影响：结构性能主要为

6、路面的损坏状况和结构的承载能力。针对上述要求。在路面结构设计中针对不同的结构层提出了不同的极限标准。由于半柔性复合路面损万方数据中圄千盛暑稚徐旺兴：半柔性复合路面结构设计理论和设计方法2009年第4期坏现象的多样性，所以不能选用单一的指标作为设计标准，而必须是多种临界状态、多种设计标准。在半柔性各种损坏中，有一些破坏(如疤面、针孔和表面松散)可以通过选择优质材料、改善材料配合比以及提高施工质量等方面避免或减少到最低限度．只在一些特别严重的场合则需要在设计中考虑(如线状裂缝等)。因此，裂缝是导致半柔性复合路面结构破坏的最主要的损坏模式。2．1疲劳开裂疲劳寿命的大小．除了同组成

7、材料的特性有关外。主要取决于路面所受到的重复应变(或应力)级位的大小。可以利用等效疲劳损耗的概念。将不同轴载和不同温度条件下的疲劳损耗．换算成为标准轴载和当量疲劳温度的等效损耗。在车辆荷载反复作用下．半柔性复合材料层层底产生拉应力或拉应变而导致路面疲劳开裂。从现行理论出发，路面裂缝是从下而上发生、发展。它的外观特征是先发生纵向裂缝再逐步发展成纵向网裂破坏。若采用半刚性材料作基层、底基层。其层底的拉应力起控制作用。因此，纵向裂缝多于横向裂缝。以疲劳开裂作为临界状态的设计．应控制其底面的最大拉应力％不大于路面材料层底面