【学士论文】沥青路面结构耐久性分析及改善措施

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1、沥青路面结构耐久性分析及改善措施摘要：沥青路面使用性能和耐久性受多方面因素的影响，故本文对影响沥青路面耐久性的相关因素进行了一般性的归类与分析，重点从沥青混合料类型、沥青混合料配合比设计、沥青路面的结构形式、沥青质量、施工工艺以及实际交通条件等内部因素和外部因素两方面分析了防治沥青路面早期病害的对策 ,以提高沥青路面耐久性。同时针对影响沥青路面耐久性的相关因素列举了一些对提高沥青路面使用寿命较有效的改善措施，如：对沥青混合料进行改性处理、优化沥青混合料的配合比设计等等。关键词：路面耐久性；疾劳破坏；沥青改性；影响因素引言沥青路面以其连续性好、行车平稳舒适、开放交通早及维修方便等优点在我国得到广

2、泛应用，但随着交通流量的增大、车辆的大型化及重载、超载等情况的出现，传统路面已难负重任，许多公路沥青路面建成不久，各种病害也随之而来。同事道路建设投资规模巨大，占用材料和土地的数量多，废弃的道路短时间内很难恢复或改变。我国尚不够发达，从节约成，本提高经济效益方面考虑，对于沥青路面的设计就尤为重要。 而沥青路面耐久性直接影响沥青路面的使用寿命及使用性能，是决定沥青路面工程寿命周期成本的关键因素，故对沥青耐久性的研究有着重要意义。1 绪论1.1 问题的提出 在高速公路的路面结构中，沥青路面以其行车平稳舒适、连续性好、噪音小、抗震性好、开放交通早及维修方便等优点在我国得到广泛应用。虽然我国沥青路面修

3、筑水平取得了长足的提高，但是不少高速公路的沥青路面使用不久就出现了各种早期病害。例如：炎热夏季在重载作用下形成推挤、拥包、车辙、波浪等永久性变形；在雨季及春融季节形成松散、坑槽、麻面、剥落等水损坏；路表抗滑性能的迅速下降以及局部龟裂等路面病害都在一些高速公路中陆续出现。对此，路面使用寿命受到普遍关注。 随着公路建设的发展，交通量及交通荷载的增加，沥青路面在车辆荷载作用下的疲劳破坏也成为沥青路面的主要破坏形式之一。沥青混合料的疲劳寿命直接影响沥青路面的使用寿命及使用性能，是决定沥青路面工程寿命周期成本的关键因素。 沥青路面应具有抵抗温度，阳光、空气和水等各种因素综合作用的能力，即在这些因素作用下

4、路面使用性能不至于很快恶化。当沥青路面抵抗温度、阳光、空气作用的能力较差时，沥青路面易失去粘性、变脆，在行车荷载和其它因素的作用下混合料内聚力消失，乃至于沥青与矿料脱离，使路面松散破坏。因此，沥青路面抵抗各种人为或天然因素作用的能力(即抗老化能力)，也是影响沥青路面使用寿命的重要方面。 沥青路面的使用寿命取决于沥青混合料的耐久性，沥青混合料的耐久性包括沥青在各种因素交互时作用的抗老化性质、混合料的抗水损害能力和汽车荷载及温度变化反复作用下的耐疲劳性能。1.2 国内外研究现状 1.2.1 国外研究现状 第一条用沥青铺装的路面约在公元前600年在巴比伦出现，但这种技艺不久失传了，一直到19世纪，人

5、们采用沥青来修路。1835年在巴黎首先用沥青铺筑人行道路面，约20年后，巴黎出现了碾压沥青路面，后来在全世界获得了广泛推广。中国上海在20世纪20年代开始铺设沥青路面。1949年以后随着中国自产路用沥青材料工业的发展，沥青路面已广泛应用于城市道路和公路干线，成为目前中国铺筑面积最多的一种高级路面对沥青混合料沥青路面耐久性的研究始于上世纪，迄今已有半个多世纪，是沥青路面各种研究中最受关注、研究投入最多的课题之一。迄今，对沥青路面耐久性已进行了大量的试验研究，取得了深入的认识。19871992年期间曾美国开展了公路战略研究计划项目，意图对沥青和沥青混合料进行深入研究，以制定与使用性能相关联的沥青和

6、沥青混合料技术规范。 1.2.2 国内研究现状 与国外相比，国内对沥青混合料改性技术的研究起步较晚。 对半刚性沥青路面而言，基层刚度大，在车辆荷载作用下半刚性材料层是不可压缩的。因此，通过厚的半刚性材料层作用在土基顶面的压应力很小，不会引起土基的压应变并反应到路表面上，当然其前提条件是基层质量要好，所以半刚性路面的抗破损能力主要取决于面层结构与材料的合理设计。然而目前国内对沥青路面的抗破损研究的成效不是很大，这主要是因为大量研究主要集中在面层混合料这方面。因为我国现行路面结构设计理论是建立在弹性层状体系理论基础上采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系理论，以设计弯沉值为路面整体刚度的设计

7、指标，以设计年限内的换算当量轴载作为交通量指标，按照路面损伤等效的原理确定容许弯沉和破坏应力，利用疲劳破坏的模式设计结构层厚度，对沥青混凝土面层和整体性材料的基层、底基层应进行层底拉应力的验算。尽管在混合料设计上做了很多尝试，因其设计理念不是从路面产生破损原因和如何抗破损出发，为此效果不明显。混合料设计很重要，忽视了路面本身的力学特性而孤立地从材料入手，往往会事倍功半，针对我国半刚性沥青路面出现的这些问题，并对比国外高速公路路面结构和实际使用情况，应从路面受力特点、路面结构等深层次思考如何从路面设计来认识和解决破损问题，在结构分析设计的基础上，配合合理的混合料配合比设计，才是合理解决路面破损的

8、必经之路 。1.3 本课题技术路线与研究内容 1.3.1 主要研究内容 随着经济和交通运输的快速发展，车辆大型化、重载超载、交通大流量及渠化交通等逐渐成为现代交通的必然趋势和鲜明特点。公路使用条件变得日益苛刻，许多公路沥青路面建成不久，各种病害也随之而来，传统路面已难负重任，开裂、车辙、坑槽及温缩等早期破坏情况也时有发生 。沥青路面耐久性直接影响沥青路面的使用寿命及使用性能，是决定沥青路面工程寿命周期成本的关键因素。因而延长使用寿命即提高沥青混合料的路用性能，提高沥青路面在其服役期内的使用品质，显得尤为重要。本文主要从影响沥青路面结构耐久性的内部及外部两方面因素进行研究分析，从而总结出一套对提

9、高沥青路用性能切实可行的方法。 1.3.2 技术路线 对于这一课题的研究本文主要通过查阅文献资料、调研以及试验等手段对沥青路面结构的耐久性进行研究探索。分析了沥青路面结构设计。材料、混合料配合比以及施工过程对路面结构耐久性能的影响。 2 沥青路面耐久性影响因素2.1 影响沥青路面耐久性的内部因素 材料是影响路面使用性能的重要因素。沥青路面是由沥青混合料铺筑而成的，而沥青混合料是由沥青、集料和矿粉以及其他外加剂按一定比例组成的。材料质量不理想，达不到要求，沥青混合料的质量也不可能达到要求。沥青混合料的性能、骨料的质量与结合料粘结效果都对混合料的性质产生极大的影响。 2.1.1 沥青质量 沥青是由

10、不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，呈液态、半固态或固态，是一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料。沥青质量的优劣直接影响着沥青路面的使用性能。随着国民经济和交通运输的快速发展，交通大流量、车辆大型化、重载超载及渠化交通等逐渐成为现代交通的鲜明特点和必然趋势。全球气候的持续变暖，公路使用条件变得日益苛刻，一般沥青材料的品质已不能满足更重交通的沥青路面结构的需要，从大量路面结构损坏原因的调查分析来看，路用沥青品质不良是其主要原因之一 。路用沥青要求做到夏天不软化，冬天不发脆，能抵抗水、冰、盐类的侵蚀和行车的破坏作用。大多沥青道路往往路面表层结构在远小于其使用寿命的年限内便出现

11、损坏，其原由于国内石油品质及沥青炼制工艺流程的特点，含蜡量高、延度小，温度敏感性强。沥青粘度低，劲度低，抗车辙能力弱；沥青含蜡量高，会出现横向裂缝；温度敏感性高的沥青路面易开裂 。 2.1.2 矿料质量 在考虑材料对沥青混合料的影响时，往往比较重视对沥青的影响，而对集料的影响都重视不够。而矿料质量的好坏是沥青路面早期破损的重要影响因素。要研究沥青混合料的性能，矿料质量差必然结果是混合料的质量也差，故必要条件是保证集料的质量，并结合考虑对矿料级配的控制 。 集料质量差是目前公路建设中特别严重的问题，突出的表现是粉尘多、材料脏、级配不规格及针片状颗粒含量高等，经常不能达到规范要求，使用质量差的集料

12、，导致实际级配与配合比设计有很大的差距，离析严重，路面容易出现早期病害。故集料要符合下面要求：一是尽量采用粒径较大、 接近立方形、 有尖锐棱角和粒糙表面的碎石且碎石含量较多的矿料，以加大沥青混合料的内摩阻力，增强矿料颗粒间的嵌锁作用，阻止颗粒间的相互移动，从而提高沥青混合料的抗变形能力；二是尽量使用人工砂，控制圆形颗粒的天然砂的使用量。石屑的质量必须符合规范要求，减小含泥量。人工砂具有尖锐棱角、粗糙表面和良好的级配，能增加内摩阻力，减少车辙，尽管人工砂有可能是酸性石料，但含粉量很少，与天然砂相比仍具有独特的优势 ；三是一定量的矿粉可减少起润滑作用的游离沥青、减小沥青膜的厚度、调整矿料的级配，尤

13、其是满足 0.075 mm筛孔的良好级配，可改善沥青混凝土抗剥落能力，增加沥青胶砂的强度。但矿粉也具有增加混合料的比表面积、增加沥青用量、减少表面构造深度、减少摩擦系数等缺点，沥青混合料的稳定度偏低，沥青路面早期的剥落这一现象与碎石的压碎值、磨耗值不符合规范要求有较大关联。故实际生产中应控制好矿粉与沥青的用量。 2.1.3 混合料配合比 沥青混合料配合比设计结果对路面性能，材料用量及工程造价有很大影响，是一项非常重要的技术工作。混合料配合比设计中主要是考虑两方面内容：一是稳定性（稳定性包括高温稳定性与低温抗裂性）；二是耐久性（耐久性包括抗水剥离性与老化性）。目前高等级公路的沥青混合料组成设计国

14、内外通常以马歇尔试验作为主要测试手段，并通过车辙试验对抗车辙能力进行辅助性试验，由此来决定矿料级配和沥青用量 ,以确保混合料有良好的性质。马歇尔试验的优点是试验方法简单，费用较低，且有一定的理论依据。在我国的现行规范中规定 ,确定最佳的沥青用量是找出马歇尔指标均符合要求的共同范围 , 但是大量的实践证明，以经验为基础并局限在一定温度范围的马歇尔设计方法不能准确反映和控制住沥青路面在较大温度范围内表现出的粘弹性力学性能。也就是说，传统马歇尔设计方法的整个指标体系，既不能较好的对应沥青沥青路面的技术性能，也不能确切反映沥青混合料的力学性能，因此在马歇尔试验确定沥青混合料配合比时还应参考以前的经验来

15、确定最佳用油量，以便较好的排除人为及其它有关环境、操作等因素影响。我国技术规范规定高速公路、一级公路的热拌沥青混合料配合比设计，应分为目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段、生产配合比验证阶段（试拌试铺阶段），室内配合比必须依据材料变异情况、施工控制精度及拌和设备性能进行试拌后,做进一步的调整，使得拌和设备生产出的混合料指标达到规范要求，这样才能作为最终配合比使用，这样设计出的生产配合比才更为合理且更有依据可言 。优良的沥青混合料配合比设计必须严格控制各个环节,才能得出可靠的配合比。 2.1.4 施工质量 一、严把原材料质量关。 材料是工程结构的物质基础，原材料质量的严格控制，对保证沥青路面工

16、程质量起着尤为重要的作用。应根据设计要求选定沥青的品种，并对沥青延度、针入度、软化点等三大指标进行检测。购进材料时要求厂家出示出厂报告单，并提交试验室进行抽样检查，符合要求方可进场，使用期间严格按照规范要求的频率，进行随机抽样检查。在加热过程中应当做好温度的控制，沥青加热温度根据沥青的标号不同而有所不同，当遇到沥青需保温时，要及时打开沥青循环泵,使加热温度保持一致，防止沥青老化。沥青路面结构层使用材料，为多种矿料掺配而成，在掺配之前，要根据结构层的类型，选择集料的规格。良好的集料要求具有耐磨耗性、足够的强度、无杂质、无风化、集料规格比较稳定、变异性小等性能。1、采购之前对厂家出厂的材料进行强度

17、、磨耗、压碎值、与沥青的黏附性及针片状颗粒含量等项目进行检测；2、为确定各种矿料的掺配比例、及进场数量，应对所选定不同规格的矿料反复进行筛分析试验。3、对进场的原材料采用随机抽取试样的方式进行检测，对不符合要求的原材料，要及时清除，杜绝不合格的原材料进入施工现场。以上措施可保证原材料的合格性，在基础上把好关，从而提高沥青路面的路用性能。 二、做好施工准备阶段的控制。 在进行路面施工时，首先要审查施工组织计划，内容应包括组织管理机构、拌和厂布置、施工质量管理体系、施工机械组织材料供应、施工进度计划、施工顺序和作业程序、环保对策、安全措施、工程保险、质量检测机构组成、仪器设备及试验与评定方法等。同

18、时要检查压路机、粒料拌和机、厂拌及路拌拌和机、自卸汽车、摊铺机、洒水车、沥青混合料拌和设备、装载机等施工机械是否按已要求进场 。 基层的好坏会直接影响到沥青路面的质量，因沥青路面的下面层为基层，所以要做好路面基层的质量控制。因此，要求基层应当具有足够的强度、表面平整、密实、良好的稳定性、拱度等与面层保持一致，高程符合要求。 施工过程中把好各道工序质量关，严格按施工规范要求施工，应不得在雨天施工,当施工中遇雨时,应停止施工.雨季施工时必须切实做好路面排水。高等级公路在施工前应铺筑试验段，铺筑试验段是不可缺少的步骤。试验段的长度宜100200米，这主要是根据试验目的确定的。试验段宜在直线段上铺筑，

19、若条件不允许也可在其它道路上进行试验段的铺筑，但路面结构等条件应相同，路面底基层、基层及面层的试验可安排在不同的试验段落上进行。 根据沥青路面各种施工机械相匹配的原则, 通过试验段的铺筑可确定以下各项：沥青路面的松铺系数及接缝方法等；摊铺机的摊铺速度、摊铺温度、摊铺宽度、自动找平方式等操作工艺；压路机的碾压温度、压实顺序、碾压遍数及碾压速度等压实工艺；同时注意控制沥青路面的横缝应与路中线垂直。铺筑接缝时，可在已压实的部分上面铺设一些热混合料使之预热软化，以加强新旧混合料的粘结。但在开始碾压前应将预热用的 混合料铲除。 斜接缝的搭接长度与厚度有关，宜为0.40.8m。搭接处应清扫干净并洒粘层沥青

20、，斜接缝应充分压实并搭接平整。平接缝应做到紧密粘结，充分压实，连接平顺。接缝处应清扫干净，切齐，边缘涂粘层沥青，并在其压实后用热烙铁烫平，再在缝口涂粘层沥青，撒石粉封口，以防渗水。验证沥青混合料配合比设计结果，提出生产用的矿料配比和沥青用量。 2.1.5 设计质量 高等级路面设计时严禁考虑不周，如设计深度不足，照搬标准，抄项目，理论与实际脱节严重，对于车流量的增加没有远见，还没到达设计年限路面以经严重破坏等等。所以设计时提前做好准备，考虑面要全面，充分发挥沥青路面原有的耐久性能。2.2 影响沥青路面耐久性的外部因素 2.2.1 温度变化 一、高温影响 高温对沥青耐久性的影响是由于热能加速沥青分

21、子的运动，施工加热引起沥青中轻质油分挥发外，还能促进沥青化学反应的加速，导致沥青技术性能降低及沥青质量严重劣化。温度的升降与沥青混合料的抗变形能力和强度成反比。温度升高时沥青的粘滞度降低，矿料之间的粘结力削弱，导致强度降低。在车辆的重复荷载作用下在停车地点和行车变速的路段上路面发生累积变形，并且受到很大的水平作用力，大体上与垂直应力相当。若沥青混合料的高温稳定性不佳，路面则会产生较大的剪切变形，这就导致路面的破坏。 严格控制沥青用量，适当提高沥青材料的粘稠度，控制沥青与具有活性的矿粉的比值，以改善沥青与矿粉的相互作用；在混合料中增加粗集料含量以降低空隙率，使粗集料形成空间骨架结构，这两种方法分

22、别从提高粘结力和内摩阻力方面进行改进，从而提高沥青混合料的高温稳定性。此外，使用改性的沥青进行混合料的拌和，也可以提高沥青混合料的高温稳定性，取得较满意的效果。 二、低温影响 沥青路面强度随温度而变化的幅度很大。气温急骤降温时，则会在路面结构上产生温度梯度，当遇降温则路面面层收缩，面层会产生拉应力。力学角度分析，面层开裂的原因为此时的沥青混凝土强度小于拉应力。往往沥青路面损坏的开始始于路面裂缝的出现，随着低温循环的影响，裂缝会进一步扩展，随后雨水由裂缝渗入路面结构，逐渐导致路面工作状况恶化，则最终导致路面的使用性能受到较大影响 。适当增加面层的厚度可以减少部分裂缝的出现，使用对温度敏感性低、稠

23、度较低的沥青，也可以减少部分裂缝的出现，但是以上方法均不能根治路面裂缝这种病害。 2.2.2 疲劳破坏 疲劳性能是指沥青混合料在反复荷载作用下抵抗破坏的能力，目前沥青路面疲劳特性的研究研究方法基本上有两种，一类是现象学法，既传统的疲劳理论方法，采用疲劳曲线表征材料的疲劳性质。另一类是力学近似法，即应用断裂力学原理研究疲劳裂缝的发展规律以确定材料的疲劳寿命的方法。从疲劳的观点看，沥青混合料的劲度模量是一个重要的材料特性。 则根据定义沥青混凝土路面在重复荷载作用下即产生了疲劳破坏,其原因为:一是施加的荷载超过了结构设计标准；二是实际交通量超过了设计交通量；三是各结构层承载能力的降低；四是环境因素引

24、起的附加应力 ,一般采用 “劲度”作为沥青混合料的疲劳性能指标。 2.2.3 水损害 沥青材料由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，呈液态、半固态或固态，是一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料。由于其本身的技术特性很复杂，因此透水性与其许多技术特性有关。此外，沥青路面的透水性与沥青混合料的空隙率也有较密切的关联。从耐久性的角度出发，空隙率越大的混合料其耐久性能越差。 本文研究的常规水分来源分为两种：一种是雪水从已有路面裂缝渗入到基层内部，也可是基层内的水分上升进入到沥青混合料中；另一种是常见的大气降雨，从沥青路面逐渐向下渗入混合料内部，由于路面混合料的空隙率较大则路面材料

25、中充满了水分，这就成为了沥青坑槽破坏、路面松散的主要原因。由于沥青面层的透水率小，待到春季，融化的大量水分一下子蒸发不出去，以水膜或水气的形式滞留在面层混合料中，使集料与沥青与的粘附性有所降低。在长期的交通荷载反复作用下，沥青膜与集料开始剥离，渐渐地集料开始松散、掉粒，行车时易发生颗粒推移，伴随着力学强度显著降低现象的出现，引起路面早期破坏。因此，为了减轻沥青地老化，提高沥青路面耐久性，增加沥青与集料地粘附性，这就要求提高基层和土层的水稳性，并要求尽量减小沥青混合料的空隙率 。 交通量愈大，重车行驶率愈高，水损害愈快愈严重。选择一种切实有效的方法评价沥青混合料的水敏感性是预防水损害发生的第一步

26、。我国评价沥青混合料水敏感性常用的方法是浸水马歇尔实验，评价指标是残留稳定度。 2.2.4 沥青老化 石油沥青是由油分，树脂，沥青质组成。在沥青路面施工及使用过程中，由于沥青轻组分的挥发，在空气中的氧、光和热的综合作用下，随着时间的推移，沥青组分发生变化其油分与树脂渐渐失去，其流动性减弱，粘度增强，硬度增大，具有一定的脆性，导致路面沥青性质发生变化，这种现象称为老化。在沥青的使用过程中，氧、热、时间是影响沥青质量的三大重要因素，其中影响沥青老化深度的关键因素是时间的长短，引起沥青老化变质的主要原因是氧的存在，促进沥青老化的主要外界条件则是热。另外，水、紫外线也是引起沥青老化的重要因素 。沥青的

27、老化一般可分为长期老化与短期老化两种，在混合料铺筑成路面之后则主要发生长期老化，主要是由于氧化引起的老化，光则可能加速路面的老化；在施工过程中则发生了短期老化，当混合料处于热状态，挥发、空间硬化和氧化作用则是引起老化的因素主要。目前国内对沥青的老化性能研究仍主要集中在沥青拌和和铺筑这一短期老化过程，而沥青在路面使用过程中的老化实际上是一个漫长的过程。一般来说，老化后的沥青会使其低温性能降低及损失，铺筑路面后可导致沥青路面出现严重龟裂。对石油沥青加入橡胶，树脂，矿物填充料，树脂与橡胶合成体来改变其性能，使其抗老化能力增强。沥青老化的一般表现：软化点提高、针入度、延度降低和质量损失。试验室常用薄膜

28、烘箱试验和旋转膜烘箱试验判定。 3 沥青路面耐久性能改善措施3.1 沥青混合料的改性 通过化学或物理的方法可以对沥青混合料进行改性处理。使用外掺剂被归纳为化学改性技术的范畴，使用塑料格栅、土工布等加强路面结构力学性能的技术措施则被归纳为物理改性的范畴。 3.1.1 物理改性 土工合成材料是以人工合成的聚合物为原料制成各种类型产品，是岩土工程中应用的合成材料的总称。土工合成材料在道路路面工程中的应用主要是减少或延缓反射裂缝的数量，减少沥青路面的车辙，在半刚性基层沥青路面中还可以提高基层的疲劳寿命。应用于加强沥青路面的土工合成材料主要有平面网状材料，主要包括塑料格栅、玻璃纤维格栅和土工织物。应用玻

29、纤网从机理上讲，是利用材料的抗拉强度和抗拉模量阻止裂缝想路面延伸，因此要求其强度高、延伸率小。土工织物的抗拉强度一般较小，其主要起隔离作用，因此一般要求材料有一定的强度，同时延伸率控制在一定范围内。 玻纤网和塑料格栅常用于减少沥青路面车辙。在沥青路面结构工程中的应用是一种物理改性 ,由于沥青混凝土集料能穿过格栅的网状结构形成一个复合的力学嵌锁体系，这种嵌锁限制阻碍了集料的运动、位移，沥青混合料可以得到更好的压实，并能提高承载能力、传荷能力，减少变形。塑料格栅是用高压将聚乙烯压成薄片，打出有规则图案的网眼，再加热控制拉伸成网格，因杂乱的长链分子通过拉伸变得定向、有序，从而提高了聚合物的抗拉强度和

30、弹性模量。具有高抗拉强度、高模量的特点。此外塑料格栅是整体形式的网格结构，不存在编制、焊接等薄弱环节；具有耐酸、耐腐蚀的特性，在正常温度条件下不会被汽油、柴油等溶解。由于本身不含有营养成分，不会被微生物侵袭；耐老化性能较强，在埋置或覆盖情况下，寿命达几十年以上，如完全暴露在阳光下，寿命也能达十几年以上；高温条件下虽然有收缩，但不影响使用性能。为使沥青结构层大幅度提高抗拉强度，同时在模量少量增加的情况，则可以将塑料格栅在沥青路面工程中进行应用，此方法使沥青结构层获得了韧性这一最不容易提高的力学特性。将格栅应用在路面结构工程中不仅可使疲劳裂缝发生时间推迟19倍，还可有效减少50的车辙，有效地防治反

31、射裂缝。但塑料格栅的缺点是门幅窄，柔性较差，因而成卷较短，在施工中搭接损耗大一些。 在旧路上铺设土工布，也可防止反射裂缝的产生，使旧路面与沥青混合料隔离，但此法的缺点是只能延缓裂缝的产生，而且受施工质量影响较大，容易产生水平移动形成推挤、拥包等各种病害。 3.1.2 化学改性 通过化学反应改变聚合物的物理、化学性质的方法被称之为化学改性。在沥青材料中掺加高分子聚合物、树脂、橡胶、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂)，或采取对沥青轻度氧化加工等措施被称之为沥青改性，使沥青或沥青混合料的性能得以改善制成的沥青结合料。 改性沥青其机理有两种，一是改变沥青化学组成，二是使改性剂均匀分布于沥青中形成

32、一定的空间网络结构 。 目前研究最多并应用最广的措施则是在沥青材料中添加聚合物改性外掺剂改善混合料的力学性能。沥青混合料中掺入聚合物改性剂将使改性沥青的粘稠性大大提高，因为聚合物具有比沥青高得多的粘度，从而沥青混合料获得了较高的抗流动变形能力。以温度稳定性的改善为主要目标，同时获得高粘结力和较长的耐久性，这是目前国外对改性沥青的研究与应用现状，但改性沥青并不是万能的，因为在使用聚合物改性沥青获得高温耐流性的同时，其粘稠性增大、低温柔性减小。一般热稳定性的改善比低温性能的改善更易实现。 针对沥青的光氧化老化和热氧化老化机理，一般使用抗氧化剂、淬灭剂和光屏蔽剂对混合料进行改性。根据分子吸附理论，当

33、沥青与酸性石料接触时分子间的作用力是范德华力的物理吸附，而并不能形成化学吸附，且这种分子吸附是可逆的，由这种物理吸附而产生的粘附力要弱得多。目前改善沥青与石料的吸附效应，只要是通过石料酸碱度确定使用的抗剥落剂，添加沥青极性组分，从而提高它们之间的粘附力。3.2 优化混合料的配合比设计 通过研究集料骨架的形成规律,以及骨架形成条件下细料的填充特性,探索密级配骨架密实状态下的评价方法，分析了关键筛孔通过率和油石比对马歇尔指标的影响规律，从而依据公路沥青路面施工技术规范的技术要求，提出合理的优化级配和油石比范围，据此进行了配合比设计和检验及工程验证。最终设计出一个施工可行、成本可控，基本路用性能兼顾

34、的沥青混合料配合比。适当选择级配方式和沥青品种可改善沥青路面某些方面的路面特性。 沥青玛蹄脂碎石混合料（Stone mastic asphalt，简称SMA）是由高含量粗集料、高含量矿粉、较大沥青用量，低含量中间粒径颗粒组成的骨架密实结构型沥青混合料。20世纪80年代初,德国交通部门制定了SMA路面的设计及施工规范，结构形式基本得以完善，这使得SMA（沥青玛蹄脂碎石混合料）作为一种标准材料。目前这种新型材料先后在瑞典、芬兰 、荷兰、丹麦、奥地利、挪威、日本等国得意推广与应用。SMA（沥青玛蹄脂碎石混合料）我国从20世纪90年代初开始应用，在往后的施工中，SMA得到了较大的发展，由于其良好的耐久

35、性、抗滑性能、高温稳定性和低温抗裂性得到了较好的评价。采用SMA 的目的是改善磨耗层的使用性能 ,产生一个更耐久的能抵抗重交通车辙的沥青路面。SMA是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉和少量的细集料组成的沥青马蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙而组成的沥青混合料，其中大部分为破碎集料，2mm筛孔的通过量限制在20%，沥青、粗集料、细集料、纤维稳定剂和填料组成了有机整体，添加纤维可以增加混合料稳定性，避免在运翰和摊铺过程中产生剥离现象，可以使用较多的沥青，增厚沥青膜 ,从而提高路面耐久性4。其应用最早可追溯至二十世纪中后期六十年代，澳大利亚、加拿大等国家首先在沥青混合料中添加纤维材料来对混合料进行改性，

36、随后许多欧美国家兴起了纤维加强沥青路面技术的研究高潮。SMA（沥青玛蹄脂碎石混合料）是一种耐久性较好，抗变形能力强的沥青面层混合料。使用SMA的结果表明：SMA的抗永久形变和耐久性均佳，其寿命较传统的热拌沥青混合料长20%40，SMA初期费用约增加20，相对长期效益却较经济；对带钉轮胎的磨耗抗力好抗滑性能好；可用于铺薄面层 ,造价低；摊铺和压实性能好。沥青玛蹄脂碎石混合料由于粗集料的良好嵌挤作用具有非常好的高温抗车辙能力，同时沥青玛蹄脂碎石混合料由于沥青玛蹄脂的粘结作用，水稳定性和低温变形性能也都有了较好的改善。由于混合料中添加了纤维稳定剂，沥青结合料粘度也有所提高，摊铺和压实效果均较好。由于

37、沥青玛蹄脂碎石混合料为间断级配，故沥青道路在路表面形成大孔隙，构造深度大，抗滑性能好，混合料的耐久性及耐老化性能都很好，从而全面提高了沥青混合料的路面性能。3.3 其它工艺 针对城市道路维修工程量小，要求维修及时的特点，目前国内外有多种具针对性的维修工艺。 3.3.1 热沥青处理法 掺有机溶剂小修施工越来越多地采用热沥青处理法，此法包括清洁修理面，此法的操作为先浇洒热沥青（0.40.6kg/m2）在路面待修处，再摊铺热沥青混合料并压实。但这种方法并不能保证层与层间的粘结力，因为用于粘层的沥青，在细微裂纹较差和润湿地面的不平整度的情况下，在修理面与混合料间的粘结强度作用很低。 在粘层沥青浇洒前，

38、掺入适量较小粘度的溶剂，能很好地润湿旧沥青路面细微裂缝和表面的不平整度，这是掺有机溶剂的新方法。此方法在一定程度上消除老化对表面附着力的不良影响，有利于地面沥青的局部再生作用。此施工工艺在前苏联曾被采用上述证明能较大程度的降低沥青路面重修频率,获得较佳的经济效益。 3.3.2 掺入水溶性微剂 为处理潮湿维修面，国外出现了采用水溶性微量剂作为粘结剂的方法，它包括：以水清洁潮湿面，并用含促凝剂和增塑剂的水溶性微量剂处理，再摊铺热沥青混合料并压实。属于水溶性微量剂的有：脉醛树脂、三聚氛甲胺甲醛树脂、三聚氛胺脉醛树脂和酚醛树脂等。 3.3.3 冷再生法 冷再生分为现场冷再生和厂拌冷再生。 现场冷再生法

39、是用大功率路面铣刨拌和机将路面混合料在原路面上就地铣刨、翻挖、破碎，再加入稳定剂、水泥、水（或加入乳化沥青）和骨料同时就地拌和，用路拌机原地拌和，最后碾压成型。这种方法主要应用于冷法施工中，且新添加的结合料是乳化沥青，这种方法充分利用旧料，并减去旧料运输成本，工程造价低，生产率高，交通延误小可以比较彻底的解决路面病害，提高路面耐久性，但是现场冷再生水稳定性差。主要是用于等级低的道路或铺筑基层使用，国外多用于乡村道路的翻修。 厂拌冷再生是常温下在拌合场将回收的沥青路面材料和再生剂相混合进行，再生后作为基层或中下面层混合料的一种技术。可修复面层和基层的病害。再生范围可以达到路表面以下150mm。厂

40、拌冷再生混合料性能优良。处治深度、范围教大，可以比较彻底地解决各种路面病害，生产率高，设备要求较低，不需加热，节约能源消耗，再生混合料性能优良。但是水稳性相对较差，不能作为表面层，需要一定时间的养生。 3.3.4 热再生法 热再生同样分为现场热再生和厂拌热再生 现场热再生是一种就地修复破损路面的过程，它通过加热软化路面，铲起路面废料，再和沥青粘合剂混合，有时可能还需要添加一些新的骨料。然后将再生料重新铺在原来的路面上。一般用一台大型沥青路面热再生联合机组，先把沥青路面烤热软化，再将旧沥青层收集起来输送到该机组中的双卧轴连续搅拌机上，添加新骨料、补充新沥青，搅拌后排到机组的摊铺器上，摊铺、捣实、

41、熨平，再用压路机碾压，铺成一条新路。现场热再生可以通过单次操作完成，把原材料和需修的路面重新结合。或者是通过两阶段完成，即先将再生料重新压实，然后在上面再铺一层磨耗层。这种方法施工简单方便，多用于基层承载能力良好、面层因疲劳而龟裂的路段，特别适用于老化不太严重，但平整度较差的路面。 但是现场热再生技术仅能对沥青路面表面的4cm左右的范围进行，对于下面结构层的病害则无能为力。而在国内，沥青路面是以半刚性基层结构为主的病害往往以中下面层，甚至是基层为主，在这种情况下选择就地热再生技术应有全面的权衡。厂拌热再生发就是将旧沥青路面经过翻挖后运回拌和厂，再集中破碎，根据路面不同层次的质量要求，重新进行配

42、比设计，确定旧沥青混合料的添加比例，在升级、新沥青材料、新集料等在拌和机中按一定比例重新拌合成新的混合料，从而获得优良的再生沥青混凝土，铺筑成再生沥青路面。厂拌热再生是目前世界上应用最为广泛的沥青路面再生方法，已经是一种成熟的技术。 厂拌热再生能节约资源、降低费用，改善路面结构，施工工艺与传统热拌沥青混合料基本相同，但其性能通常能够相当于甚至优于传统，因为生产前可以根据原路面再生料的沥青含量、沥青老化程度、集配、含水率等参数进行化验，从而选择合适的再生剂或者设计合适的再生工艺，保证再生沥青混合料的质量。同时重新铺筑的路面标高不会变化，不会引起相关附属设施的变更。 3.3.5 沥青道路基层封闭快

43、速施工 半刚性基层（semi-rigid type base）指的是用无机结合料稳定土铺筑的能结成板体并具有一定抗弯强度的基层。典型的半刚性基层有水泥稳定粒料基层和二灰碎石基层。 随着我国公路建设速度的不断加快，沥青混凝土路面成为主流，而沥青混凝土面层的刚度小，荷载分布能力弱，需设基层作为半刚性沥青路的主要承重层。因此，基层施工控制尤为重要，半刚性基层具有一定的强度、刚度和整体性，并且具有较好的水稳性和抗冻性，而且可供稳定的材料种类多，选择面广泛，在路面的使用过程中弹性变形较小，使用年限长，承载能力高。基于半刚性沥青道路因其具有优良的性能和显著的社会效益 ,在目前被越来越多地使用。作为一种新兴

44、的基层结构，在日前广为推广应用的基础上，其施工质量的控制应尤其应得到足够的重视。 结束语 近年来，国家把加大交通基础设施建设作为拉动内需，促进经济增长的大事来抓，各地方政府同样在岁末年初就制定了交通建设发展计划，其中公路的修筑成为此项工作的重要组成部分。然而，应该看到自上世纪90年代以后陆续建成的各级公路目前已进入大、中修期，公路病害大量的翻挖、铣刨，沥青混合料被废弃，一方面造成环境污染，另一方面也造成资源的浪费，而且大量的使用新石料，开采石料会导致森林植被减少，水土流失。所以对于沥青路面耐久性的分析显得尤为重要，不但每年可以节省数目非常可观的材料费还对保护生态环境以及对我们国家的公路建设，促

45、进地方经济发展，提高人民生活水平都有极重大的意义。 但是还是应该看到。沥青路面的耐久性不能仅仅停留在设计和分析阶段，应该落实到实践活动中来，特别注意在沥青路面施工中要严格控制温度，沥青面层厚度，沥青摊铺质量，并严格按照规范要求进行碾压，待沥青路面自然冷却，表面温度低于50后，方可开放交通。并注意对其保养，以提高沥青路面的耐久性。 另外过量超载的车辆是造成沥青路面开裂、凹陷、车辙、使用寿命骤减的主要原因，所以应该加强路政管理，采取入口严格稽查和不定时抽查的办法，不允许载货量超过交通部相关规定的车辆进入沥青路面，加强对广大驾驶群体的教育。同时设计留有余地，分析交通量时，充分考虑转移交通量和超载的因

46、素，应把超载车辆的荷载都换算成当量轴次，据此算出容许弯沉值，以从头开始控制沥青路面的整体质量。 相信随着社会主义现代化建设的不断深入，沥青路面的耐久性将得到充分解决，我国的道路事业将继续蓬勃发展。参考文献1赵玉肖、马彦芹，提高沥青路面使用耐久性的一种新思路J，路基工程，2007，042王娜，南方山区高速公路SMA配合比设计及路用性能研究J，长安大学，2003，063马伟，谈提高沥青路面耐久性的措施J，中国科技博览，2010，044张春光，沥青路面耐久性影响因素及改善措施J，石油沥青，2007，045杨晓亮，浅谈改善沥青路面使用性能的技术措施J，黑龙江科技信息，2009，036王开生、陈卓识，提高沥青路面耐久性的技术对策J，黑龙江交通科技，2008，127廖陈林，厚层沥青路面压实特性研究J，长安大学，2008，068钟志明、姜林，沥青路面工程的质量问题剖析J，工程建设与设计，2009，019董志伟，外界温度及透水性对沥青路面寿命的影响初探J，交通世界，2006，1013