重载道路长寿路面的材料设计

摘要：长寿路面也被广泛的称之为长寿命路面，是半刚性路面结构中的一种特殊体系，也是我国高层及路面中最为常见的形式之一。经过多年的社会生产实践总结得出，长寿命路面技术的应用较为成熟，已成为国际道路工程领域应用广泛一项道路建设技术，其路面结构与一般的道路结构大同小异。本文就长寿路面结构定义、特点入手分析，着重针对重载道路为主介绍了长寿命路面结构的设计要点，以供同行工作参考、借鉴。

关键词：重载道路 长寿路面 材料 设计伴随着国民经济和公路交通运输事业的飞速发展，大中型货物运输车量不断的涌现了出来，在我国运输车辆中所占据的比重也不断的增加，所载运的货物超载现象也频频出现，这种问题的出现已成为公路运输行业较为常见的问题。基于这种公路现象和我国现有的道路施工技术进行分析，许多路面结构中都出现了损坏问题和相应的缺陷，给国民经济发展带来了严重的影响。因此在目前的道路设计工作中，通过引进各种先进科学技术形成了多套不同的设计方式和建设思路，给道路工程事业的发展提供了参考和借鉴依据。长寿命路面结构作为目前较为常见的新型路面结构之一，在社会发展的现阶段也来越受到相关人士的关注和重视。

一、长寿命路面结构概述

长寿命路面结构也被称之为长寿路面，是国际道路工程领域提出的一项最新技术，但是其路面结构构成却与普通的道路结构大致相同，都是由沥青混凝土为主材构成的。这种路面结构有着施工方便快捷、行车舒适度高、方便维修和管理的特点而得到了广泛的应用。截至目前，我国境内九成以上的道路设计都是以沥青路面结构为主的，但是我们在工作中也应当清楚的认识到其中存在的弱势，对这些问题及时的加以处理和总结，从而保障道路工程施工设计质量，为国民经济发展提供可靠的基础平台。

1、长寿路面定义

长寿路面主要指的是在设计工作中设计使用年限高达五十年以上的沥青路面结构，这种路面结构在设计使用年限内无结构性的修复和重建，仅仅是根据路面表层出现的损坏状况来进行周期性的修复。因此，在长寿路面结构中并不是一种一直损坏的现象，而是损坏现象仅仅出现在路面结构表层的一种结构体系，在维修的时候也只是针对表层的结构进行修复、加固和处理的一种工作结构。正是因为这些原因的存在，使得这种道路结构在应用的时候有这效益高、维修费用低、维修速度高的优势。

2、长寿路面特点

长寿路面在目前的工程领域较为常见，其在应用的时候具有着以下特点：首先，在设计中其费用表现在初期修筑的时候较高，而在日常维护和养护工作中费用很低，总费用效益比最大；其次，在设计年限上分析，其使用年限远远要大于传统的道路结构；再次，损坏方式上指标现在表层损坏，而不存在结构性的破坏现象；最后，养护维修上都只是日常的养护和维修工作，而不需要进行结构性的修理。

二、材料设计

由于长寿路面整体结构与普通路面结构大同小异，主要是由于路基、基层、承载层以及磨耗层三部分构成的，因此在材料设计工作中也需要对这三个方面加以严格的总结和分析。但是其与传统普通的路面结构设计中还存在着一定的差异，那就是由于其使用寿命长，因此材料的要求也更为严格，其具体情况如下：

1、路基

设计和修筑高强、稳定和均匀的路基对长寿命路面极为重要。在修筑期间， 路基首先为施工设备如倾卸货车、摊铺设备提供了操作平台，同时，它也提供抗力以抵抗压路机造成的变形，从而使上层铺面能得到紧密的压实。在整个服务期，路基在承受路面荷载和减少由于季节变化引起的诸如冻融、湿度变化造成的承载能力下降方面起着重要作用。路基可以使碾压的原路基土，也可以是化学稳定路基土或粒料材料，也可以是非稳定类粒料（例如碎石或砂砾）。不管使用何种材料，路基都必须在施工阶段和服务阶段满足一定强度要求。根据现场情况机设计实际情况，确定是否对路基土进行处治或采用粒料材料。

英国TRL规定了对路面基础的最低要求，包括在施工时和施工后的要求，根据荷载为40kN的落锤式弯沉仪试验，路基顶面的模量要求不小于40MPa，基层顶面的模量要求不小于65MPa；德国交通部根据300mm静力承载板试验，认为路基顶面模量值应不小于48MPa，下基层顶面模量值对轻交通应不小于120MPa，对重交通为应不小于180MPa。

2、沥青混凝土基层

沥青基层需要抵抗由于行车荷载反复作用造成的弯拉应力引起的疲劳开裂。从提高混合料抗疲劳性能出发，可以采用较高的沥青用量或者采用改性沥青来提高其抗疲劳开裂性能。疲劳寿命研究概要表明，沥青混合料随沥青用量的增加疲劳寿命增加，因此在加州和伊利诺斯州都在使用富沥青或高沥青用量HMA基层。

另一方面，采用增加沥青层厚度，以降低沥青层层底弯拉应变水平，可以显著提高沥青层的疲劳寿命，因此就没必要改变混合料的类型，仍然采用目前的设计方法。沥青基层应尽量减小孔隙率，以确保在集料空隙间沥青结合料的较高填充量，这对增加基层的耐久性和柔性是非常有利的。细级配沥青混合料也被证实有助于改善疲劳寿命。沥青基层沥青的高温性能必须达到面层沥青材料相同的高温性能要求，即相同PG分级，但是低温性能指标可以在面层的基础上降低一个等级。

3、沥青混凝土联接层

联接层必须同时具有耐久性和稳定性，稳定性可以通过粗集料形成石～石嵌挤骨架结构或采用合适的高温等级沥青胶结料来获得，这对面层上部150mm区域、至关重要，因为此区域是承受车轮荷载作用的高应力区，极易产生剪切损坏。为了保证稳定骨架形成较高的内摩阻力，要求采用扎制的碎石或破碎砾石，以确保形成集料骨架，选择之一就是采用最大公称直径较大的集料。对最大公称直径在37.5mm以下的混合料可采用粒径小一些的集料，如果形成了石-石嵌挤骨架，效果也较好。粗集料混合料的离析也必须考虑，在拌合、运输和铺筑过程中需要进行合理的操作。

4、磨耗层

长寿命路面对于磨耗层的性能要求期一般规定为10年，每次更换磨耗层即为一个寿命周期。磨耗层的具体要求依赖于交通条件、环境因素、当地的经验和经济条件。性能要求包括抗车辙性能、表面抗开裂性能、良好的抗滑性能、缓解水雾的影响并能减小噪声。基于这些考虑，可以选择SMA、密级配混合料或OGFC等。在一些对抗车辙性能、耐久性、抗渗性、抗磨损性要求高的地区，往往选择SMA，在交通量大且载重车多的城市区域尤为适用。在交通量小且载重车比例较少的情况下，使用密级配混合料更为适合，与SMA一样，它也必须满足抗车辙、抗渗、抗磨耗及气候状况的要求。开级配抗滑磨耗层OGFC有利于水从路表面迅速排除，这种结构层常用于美国的西部和南部地区以改善降雨时路面的摩擦性能，OGFC通常的孔隙率为15%。

三、结论

长寿命沥青路面是解决路面早期损坏问题，提高路面使用年限的有效手段。在我国，长寿命沥青路面的理论与实践刚刚起步，作为一种新型路面，在设计和施工时，应从材料入手，正确选材，严格施工来达到预期的目的。