２０１２年第２５期 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｏ公路与管理０ 科技信息
沥青路面的稳定性与耐久性
孙振华
（岢临高速公路建设管理处 山西 吕梁０３３６００）
【摘要】目前世界各国高等级公路大多数采用沥青路面，不仅因为沥青路面维修工作简单，且可再生利用。本文从高温稳定性、低温抗裂
｝生、水稳定性、耐疲劳稳定性、抗老化性能等五种性能对沥青路面的稳定性和耐久性做了简单分析介绍。
【关键词】高温稳定性；水稳定性；低温抗裂；抗疲劳；耐老化
沥青路面直接受车辆荷载和大气因素的作用，同时沥青混合料的 物理、力学性质受气候因素与时间因素的影响，为了保证路面为车辆
提供稳定、耐久的服务，沥青路面必须具有足够的稳定性和耐久性，高
温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、耐疲劳稳定性、抗老化性能等五种
性能均影响沥青路面的稳定性和耐久性。
１ 沥青路面的温度稳定性
沥青路面的温度稳定性包括高温稳定性和低温抗裂性。
１）沥青路面的高温稳定性 沥青路面高温稳定性通常是指沥青混合料在荷载作用下抵抗变
形的能力 推移、拥挤、搓板、泛油等现象均属于沥青路面稳定性不足 的表现 稳定性不足的问题，主要出现在高温、低加荷速率以及抗剪能
力不足时．即沥青路面的劲度较低的情况。
高温稳定性的稳定问题主要表现为车辙。沥青路面在行车荷载的 反复作用下．产生永久变形的积累而导致路面出现车辙，轮迹处沥青
层厚度减薄．消弱了面层及路面结构整体强度．从而诱发其他病害：雨 天路表排水不畅．甚至由于车辙积水导致车辆漂滑．影响高速行车的
安全：车辆在超车或更换车道时方向失控，影响车辆操纵稳定性。可见
车辙的产生．将严重影响路面的使用寿命和服务质量。 车辙主要发生在高温季节．在渠化交通的重交通道路上 当沥青
路面采用半刚性基层时．车辙主要发生在沥青面层。根据车辙形成的
起因．可分为失稳型车辙、结构型车辙、磨耗型车辙。 ２）沥青路面的低温抗裂性
2012012年第22期 《交通世界》(11月下)对于路桥结构的破坏作用的最小化。因此，路桥接合过渡段的施工会对整个路桥工程的质量高低产生影响。结合以上了解了路桥过渡段施工中的几个主要的技术形式。对于搭板操作的重点就是，台板之间的固定情况，在操作技术的选择上，通常都是采用与竖直方向的移动相协调，同时还可以把应力转移的水平锚固形式的技术。在进行枕梁安置时，必须要参考工程施工的具体环境来确定。而平台填筑的技术要点是，要以工程的实际要求与环境限制来选用适合的合成材料，以及压实程度。压实工序也是需要认真考虑的技术方面，在路桥的施工中，通常适合利用体积偏小的机器来进行压实的操作，厚度的要求一般都在10公分左右。而在排水操作的技术控制上，首先需要注意的，就是管路与路桥基础的处理，要以工程的具体要求为基础，在地基中的粘土层上开挖双向坡，在这之后，在进行一些防水材料的铺设以及填埋，必须要注意将出水品安置在路桥的基础之外，排水工程所需要利用到的管材要严格控制其质量。路桥施工的质量控制路桥工程项目的质量保证体系建立质量控制是保证路桥工程施工能够得到最优成果的保证，要使路桥工程的质量管理能够顺利有效的进行，就要建立一整套的工程质量目标以及责任制度。首先就要在国家的ISO9001标准的规定下进行质量目标的确立，它是整个工程施工过程的技术选择和质量管理的重心。一经确立后，路桥工程的所有工作就都要围绕其进行开展和运转。在工程的施工过程中，为了使质量目标达到标准的完成程度，就要进行全面的和定期的检查。需要进行专门的人员配置来进行对工程技术以及质量完成情况的监督工作。同时，在项目经理部门和工程的施工队伍中，要建立健全完整的、高效的自我管理体系，来保证工程的质量达标。要认真考查整个工程的重要位置和容易出现质量问题的环节，然后作出有针对性的方案，对其进行技术管理和质量管理要点的设立。对工程操作过程中，必须要进行严格的自我检查监督、相互检查监督和专职人员检查监督的三方管理体系。对于每一次的检查结果，都要形成书面的材料进行记录。每项工序完成之后，要有相关的交接制度，坚决不把问题留到下一环节。各分部工程完成之后，除完成正常的检查和验收工作之外，还要有相应的质量评定的环节。要作好各项工程资料的收集和整理工作，资料要作到真实、准确。以便于对和个分部工程的考核。路桥施工成果的保护 在路桥的施工中，各分部工程不能作到同时完工，对于已完工的工程，要注意对其成果的保护，否则就会使工期受到延时，材料造成浪费，也有可能会影响到路桥工程的整体美观，因此，就要注意到以下几个方面：多雨时期内进行施工，要事先进行排水系统的设立，以保障工程区域内不会造成积水；寒冷季节进行施工时，必须要保证砼结构能够在受冻期之前就实现应有强度，可依据具体情况调整养护期。入模时的温度要保证在5℃以上，延迟拆模以确保强度。酷暑季节施工，于混凝土之中要适当进行缓凝剂的添加，加强养护作业，可考虑以遮盖物来减少其暴露面积以减少受热。作者单位：承德市围场县交通局随着社会经济的发展，客货运量迅速增加，道路交通流量增大，特别是重型车辆的增多和高压轮胎的使用，使得沥青路面的车辙病害越来越引起人们的关注，并已成为高温地区沥青路面最主要的病害之一。70年代末美国各州公路局曾作过调查统计，在被调查的44条主要公路中有13条公路的破坏是由车辙引起的，占调查总数的29.5%。据报道，日本的高速公路路面维修、罩面的原因，80%以上是由于车辙引起的。我国沈大高速公路上车辙铣刨两年后又出现了明显的车辙。在发达国家,如美国、法国、比利时，限制路面车辙是路面设计的一项重要指标。车辙的危害目前，国内的高等级公路绝大多数都采用半刚性基层沥青路面的结构形式，由于半刚性基层的强度高和板体性好，基层及基层以下的变形极小，车辙主要来自于沥青面层在车载作用下产生的永久变形。据分析，由面层产生的车辙深度可能占总车辙深度的90%左右。车辙直接影响行车的安全性和舒适性，对安全性的影响具体表现为三种形式：首先路面辙槽主要由重载车辆引起，当高温与重载对沥青路面的影响文 / 王忠锋TRANSPOWORLD 2012 No.22 (Nov)202轻型车在有辙槽的路面上行驶时，由于不同类型车辆的轮距不同，导致横向稳定性很差，从而可操纵性差，使方向盘难以控制；其次较深的车辙雨天容易积水，车辆驶过时路表水膜被带起而形成水雾，影响其后续车辆的司机视线，实验表明，如果路面不透水，5mm的车辙深度将会对行车安全带来威胁；再者，车辙的产生使车辆容易产生滑溜，引发交通事故。此外，车辙使路面的平整度变差，严重影响舒适性和行车质量。而且严重的车辙可导致结构破坏，大大缩短沥青路面的使用寿命。高温对路面的影响由于沥青混合料的粘弹性性质，沥青路面在高温和长时间荷载作用下，其强度与刚度（模量）随温度升高而显著下降，沥青混合料则会产生显著的变形，其中不能恢复的部分会称为永久变形，即容易产生车辙、推移、搓板、拥包等永久性变形以及泛油等路面损害类。从而降低了路面的使用性能，危及行车安全，缩短沥青路面的使用寿命。目前评定高温稳定性的指标主要有：①经验法评述，包括：高温抗压强度与软化系数法、马歇尔法、三轴剪切法。②高温抗剪切评价。③沥青混合料永久变形评价方法，包括：蠕变、车辙试验、简单剪切试验等。其中，我国常规的评价高温稳定性的指标是马歇尔法的稳定度和流值，及车辙试验的动稳定度。在很多的实际公路建设中，沥青混合料的稳定度和流值均能满足规范的要求，但是还是出现了车辙等高温稳定性不足的病害。重载对沥青路面的影响沥青路面的轴载作用次数换算关系为4.35次方(当弯沉值控制设计时)或8次方(当半刚性基层层底拉应力控制设计时)，13t单后轴在路面上跑一次，相当于10t的标准轴载在路面上跑(13/10)4.35=3.1次或(13/10)8=8.2次，超载破坏效应虽然不像水泥混凝土路面那样敏感，但也十分严重。从路面所受作用角度讲，重载可从以下4方面来表征：①轴载作用次数多。②车轴载荷越来越重。③轮胎与路面接触应力显著增大，且空间分布更加不均匀。④动力效应明显增大。重载对沥青路面性能的影响主要有以下几个方面。重载对半刚性基层的影响由于我国沥青路面一直采用“强基薄面”的方法达到承重的目的，半刚性基层的模量一般都比沥青混凝土的强度高。在重载作用下半刚性材料的应力-应变关系呈非线性关系。当荷载达到一定程度，随着应力的增大，应变也不断地增加，且应变的增长速率明显地大于应力的增长速率。这时材料的弹性模量不再是一个定值，而是随着曲线的延伸不断变小。弹性模量E值变小直接影响路面结构设计，对于重载情况而言，厚度偏小，不能满足设计使用年限的要求，路面在重车作用下，使用的初期就产生严重的破坏。重载车辆转换为标准轴载作用次数时，会引起累计当量轴次的巨增，使用使得路面结构在使用初期的几年内就承受了普通车辆设计年限内的累计标准轴次，从而使得路面结构设计与实际情况有很大出入，并且还会出现由于荷载强度超过半刚性基层材料的允许强度而出现一次性破坏，这对路面性能的打击是非常大的。重载作用对路表弯沉的影响当路面结构材料在一定应力条件呈非线性性质时，路表回弹弯沉也呈非线性增加，与根据线性关系得到的直线逐渐偏离。偏离程度与路面的结构特性有关，结构刚度愈大，偏离程度愈小，非线性性质不显著；结构刚度愈小，偏离程度愈大，非线性性质比较显著。对于一般道路结构而言，弯沉与轴重的非线性关系如下式所示。l=aPn式中：l理论弯沉值(cm)；P轴重(KN)；a，n回归系数。随着载重的增加，弯沉的增长很快。重载对沥青路面疲劳寿命的影响随着载重的增加，重载换算成标准轴载的作用次数成几何次数增加，因此其设计期限内的累积轴载作用次数也相应的增加。并且重载在沥青面层和基层内产生较大的应力应变，显著的降低了沥青路面的疲劳寿命。重载对路面车辙的影响随着国民经济和公路交通运输事业的发展,运输车辆中大型货运车辆的比重不断增加,车辆超载的现象十分普遍。有调查表明发现最重的单、双、三轴竟分别达到230kN、320kN和430kN。可以说车辆超载超限在我国公路上既非常普遍又特别严重。超载运输车辆往往采用高强度轮胎，由于装载太多，所以其行车速度很慢，尤其是上坡路段。现场调查发现,行车道比超车道车辙严重，上坡路段比下坡路段车辙严重。总的来说，大型超载车越多，行车轮迹越集中的车道(如在爬坡车道、车辆阻塞的车道)车辙就越严重。车辆轴重的增加造成沥青混合料动稳定度下降。在应力较高的情况下，沥青混合料抵抗剪切变形、侧向流动的能力降低，塑性变形增长加快，即在重车较多的车道上车辙量将迅速增加。因此，对于车辙现象严重的重载道路，进行设计时，应对重载作用下的车辙加以考虑。而现行的设计和检测方法并没有考虑行车荷载在爬坡以及转弯时对车辙的影响，也没有提出在这种情况下车辙的评价和控制指标。结语由上可以看出高温和重载对沥青路面出现车辙现象影响非常大，因此我们在路面进行设计时，一定要将高温和重载现象进行充分考虑，及时采取措施以达到延长路面寿命的目的，为国家节约建设资金。作者单位：山西省公路局吕梁分局HIGHWAY现代公路
２０１３年４月 石油沥青ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＡＳＰＨＡＬＴ 第２７卷第２期
・综述・
沥青混合料高温强度影响因素及
提高措施方法研究
李福普 ，李健 ＇
（１．交通运输部公路科学研究院，北京１０００８８；２．道路结构与材料交通行业重点实验室，北京１０００８８）
摘要：沥青混合料是一种复杂的多成分构成的材料，性质取决于沥青性质以及矿料与胶 结料之间的相互作用等因素。主要分析了沥青混合料内部结构以及强度原鲤，确定了影响沥 青混合料高温强度的两大因素为矿料之间的嵌挤力与摩擦力以及沥青与矿料之间的粘聚力。 文章还进行了提高沥青混合料高温强度的方法措施研究，并对几种常规提高沥青混合料粘聚 力方法进行了室内试验，总结适合工程实际所需要的合理方法。 关键词：高温强度影响因素粘聚力 室内试验
沥青混合料是一种复杂的多种成分组成的材
料，是包含沥青结构、矿物骨架结构及沥青一矿
粉分散系统结构等多种单一结构和相互联系结构
的总和。因此沥青混合料的强度与各种单一结构
以及相互间的结构力都有密切的联系。
沥青混合料结构具有典型的粘弹性或者粘弹
塑性，主要取决于起粘结料作用的沥青一矿粉系
统的结构特点，因此，沥青混合料的性质取决于
沥青的性质、粘结矿物颗粒的沥青膜的厚度、以
及矿料与结合料相互作用的特性。由于作为胶凝
结构的沥青具有力学破坏后结构触变性复原
（自发可逆）的特点，所以沥青胶结料在固体颗
粒之间的液相薄层厚度起到很大的作用 Ｊ。
１ 沥青混合料内部结构以及强度原理
沥青混合料是由矿质骨架和沥青结合料所构
成的，具有空间网格结构的一种多相分散体系。
一般认为，传统的沥青混合料的结构取决于下列
因素：矿物骨架结构、沥青胶结料型式与数量、
矿料与沥青相互作用的特点以及沥青混合料的密
实度及其毛细一孔隙结构的特点。按其强度构成
原则的不同，沥青混合料可分为按嵌挤原则构成
的结构和按密实级配原则构成的结构两大类，介
于两者之间的还有一些半密实或者半嵌挤（部
1.高温稳定性：在高温条件下，抵抗车辆荷载反复作用，不发生显著永久变形，保持平整度的特性。 高温稳定性的影响因素：沥青混合料类型的影响（高温稳定性形成机理来源于沥青结合料的高温粘结性和矿料级配的嵌挤作用）；材料（选取优质材料，合适的沥青用量，适当的级配设计。适当减少沥青用量，加大压实度，使混合料充分嵌挤，又没有留下大的空隙率是提高沥青路面高温稳定性的重要措施）；气候；荷载； 评价高温稳定性的试验：马歇尔稳定度试验（马歇尔稳定度和流值）和车辙试验（动稳定度）
2.低温抗裂性：低温下产生体积收缩，边界约束在其内部产生温度应力，沥青混合料抵抗这种应力而不破坏的特性。温度应力超过容许应力时会发生开裂； 影响低温性能因素：沥青黏度和沥青温度敏感性，低温弯拉试验的破坏应变指标加以评价。
3.耐久性：使用过程中抵抗环境因素及行车荷载反复作用的能力。
4.抗滑性：路面的抗滑能力与沥青混合料的粗糙度、级配组成、沥青用量和矿质集料的微表面等因素有关；抗滑性的主要因素：矿物组成、化学成分及风化程度、加工方法所决定的矿料自身表面结构；矿料级配所确定的路面构造深度；沥青用量及含蜡量。
4.施工和易性：混合料在拌和、摊铺与碾压过程中集料颗粒保持分布均匀、表面被沥青膜完整的包裹，并能被压实到规定密度的性质。 施工和易性的因素：组成材料的矿料级配、粗细集料之间比例、沥青与矿粉之间比例、矿料与沥青之间比例和施工条件（温度、拌和时间、拌和设备等）
5.水稳定性的因素：集料的化学组成、沥青混合料的压实空隙率或混合料类型、沥青用量和沥青膜厚度、沥青品质
水稳定性测试方法：粘附性试验（黏附性等级）、浸水马歇尔试验（残留稳定度）、冻融劈裂试验（冻融劈裂强度比）
5.气候分区指标：高温、低温、雨量
6.蠕变：在恒定荷载下随时间而增加的应变
7.合成级配：几种矿质集料按照一定的比例配合得到的沥青混合料的级配情况
8.沥青马蹄脂碎石或SMA混合料：一种粗集料多、矿粉多、沥青用量多，而细集料少，并掺加少量纤维稳定剂组成的沥青马蹄脂混合料。
