浅谈沥青路面各种基层的对比

摘要：沥青路面的基层对于整个路面结构来说，相当于楼房的基础，它对于路面的使用性能及寿命有着很大的影响。沥青路面的基层主要有半刚性基层、柔性基层和复合式基层，因材料不同，它们各自的特点也不同。

关键词：半刚性基层；柔性基层；复合式基层

中图分类号：U416 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）07-0126-02

我国沥青路面发展迅速，沥青路面早期破坏现象严重，路面在建成使用2～3年后，就发生了不同程度的车辙、网裂、坑槽等早期破坏。我国高速公路沥青路面普遍达不到设计年限15年（国际上一般为30～50年），最多7～8年就必须大修。究其原因，最重要的一点就是我国千篇一律地使用半刚性基层沥青路面结构。

1 半刚性基层

半刚性基层是指采用无机结合料稳定集料或者土类材料铺筑而成的基层。包括水泥稳定碎石，水泥稳定土，水泥粉煤灰稳定碎石、水泥粉煤灰稳定土等无机结合料稳定材料。

半刚性基层沥青路面具有不少问题，有些甚至是无法解决的。具体有以下几方面：

（1）半刚性基层最大的问题是收缩开裂，它将导致沥青面层产生反射裂缝。首先，半刚性基层开裂后导致沥青面层与半刚性基层的层间条件从连续状态变为滑动状态，路面结构的受力状况发生改变，车辆荷载从裂缝的一侧行驶到另一侧，致使路面结构在裂缝处发生显著的应力突变，形成很大的剪应力和拉应力，从而加剧了沥青路面的破坏。其次，裂缝进水后导致半刚性基层、底基层以及土基的水分状况发生变化，路面结构整体承载力迅速降低。

（2）半刚性基层通常非常致密，基本上属于不透水性材料，一旦有水进入路面并通过裂缝到达半刚性基层后，这些水分很难再排出路面结构，而是集聚在沥青面层和半刚性基层之间，在车辆荷载的反复作用下，半刚性基层的表面受到冲刷，并产生唧泥，从而导致路面结构的破坏。

（3）半刚性基层具有良好的板体性，但是在使用过程中，路面一旦进水后，半刚性基层在长期的水流作用和多次的冻融循环作用下，半刚性基层的板体结构会逐渐遭到破坏，由整体向大块、小块、碎块逐渐变化，进而产生结构性损坏。因此，半刚性基层按照板体结构来设计沥青路面是偏于不安全的。

（4）半刚性基层沥青路面结构对重载车辆具有较大的轴载敏感性。《公路沥青路面设计规范》规定：在计算层底拉应力时，柔性基层的轴载换算按照4次方来计算，而对于半刚性基层的轴载换算是按照8次方来计算。当车辆轴载增大1倍时，柔性基层轴载换算的标准当量轴次增大16倍，而半刚性基层的轴载换算的标准当量轴次增大256倍。因此，重载、超载对半刚性基层沥青路面的危害远远大于对于柔性基层沥青路面的危害。

（5）半刚性基层在损坏后没有自愈能力，而且还难以修补。半刚性基层一旦遭到破坏，除非进行挖除重建，否则没有其他办法可以补救。因此，半刚性基层沥青路面如果半刚性基层已经损坏，此时它的维修只能是“开膛破肚”式地进行，这是半刚性基层沥青路面长期使用过程中要面临的一大难题。

（6）半刚性基层不论是直接暴露在外界还是在上面铺一层沥青面层过冬，都避免不了使半刚性基层发生横向收缩裂缝，进而为沥青路面通车后产生反射裂缝留下了隐患。在季节性冰冻地区，半刚性基层暴露于外界可能产生冻酥，从而影响到强度形成。因此，半刚性基层的冻融破坏几乎是不可避免的。

鉴于以上列出的半刚性基层沥青路面的各种问题，我国急需改变单一使用半刚性基层沥青路面的现状，应该考虑探讨并发展其他类型基层的沥青路面在我国应用的可行性。

2 柔性基层

柔性基层通常是指采用热拌或冷拌沥青混合料、沥青贯入式碎石，及不加任何结合料的粒料类等材料铺筑而成的基层。柔性基层沥青路面主要指用沥青混凝土作为路面面层，用沥青稳定碎石或者是级配碎石最为路面基层的结构形式。

柔性基层沥青路面的特点有以下几方面：

（1）柔性基层具有较高的抗弯拉强度、抗剪强度以及耐疲劳性，最重要的是，柔性基层与半刚性基层相比，不容易产生收缩裂缝。

（2）柔性基层由于其本身的力学特性与沥青混凝土面层一样都属于柔性结构，因此，在车辆荷载作用下，沥青混凝土面层与柔性基层在应力及应变传递的协调过渡方面比较顺利，同时由于柔性基层其材料都是颗粒状材料级配成型，所以柔性基层路面结构排水畅通，不易产生水损害。

（3）柔性基层其自身刚度比较低，因此在柔性基层沥青路面结构中沥青面层将会承受较多的荷载作用。因此，在同样的交通荷载作用之下，才用柔性基层路面结构时，沥青混凝土面层的厚度要增加。

（4）对于柔性基层沥青路面，其路面结构的破坏主要是由于沥青混凝土面层的抗剪强度不足以及层间存在的较大的剪切应力所致，与半刚性基层沥青路面自下而上的破坏模式不同，柔性基层沥青路面的破坏模式是自上而下的，其路面损坏仅限于路面表面，不发生结构性的破坏，维修费用低。

（5）柔性基层不需经过28天的养护，其修筑时间短，而且路面结构受水与冰冻的影响较小，因此使用寿命大大延长，但是柔性基层与半刚性基层比较造价相对较高。

总之，柔性基层沥青路面具有很好的耐疲劳性，使用寿命长，但是其造价较高，推广应用存在很大的

问题。

3 复合式基层

鉴于半刚性基层沥青路面的低造价、易开裂的特点，柔性基层寿命长、造价高的特点，提出了复合式基层沥青路面。复合式基层是指上基层采用柔性基层，下基层采用半刚性基层的形式。

因此，复合式基层沥青路面综合了半刚性基层和柔性基层的优点：

（1）复合式基层沥青路面结构其各项力学响应量都介于柔性基层沥青路面和半刚性基层沥青路面之间。

（2）复合式基层沥青路面不会发生半刚性沥青路面中由于半刚性基层的疲劳开裂而引起的自下而上的结构性破坏，同时也缓解了瀝青混凝土面层的剪应力水平，使得路面结构的整体受力状态得到很大程度的

改善。

（3）复合式基层沥青路面一方面利用柔性基层抗疲劳性能好的特点，另一方面能够充分发挥半刚性基层的板体性分散车辆荷载的作用，并且减小土基压应力的特点。

（4）复合式基层沥青路面结构的车辙病害大部分主要发生在沥青混凝土面层的表面，而且一般不会发生结构性的变形及破坏，便于路面的养护维修。

根据上基层材料类型的不同，复合式基层主要有两种形式：一种是用沥青稳定碎石作为上基层，用无机结合料稳定集料作为下基层；另一种是用级配碎石作为上基层，同样用无机结合料稳定集料作为下基层。

用沥青稳定碎石作为上基层、无机结合料稳定集料作为下基层的复合式基层沥青路面其特点有以下几

方面：

（1）由于沥青混凝土面层与沥青稳定碎石上基层的变形相容性较好，模量比相对适中，这种类型的复合式基层沥青路面的各结构层的层底拉应力（除上面层外）均小于半刚性基层沥青路面相应位置的层底拉应力，因此这种复合式基层沥青路面结构的疲劳寿命与半刚性基层沥青路面相比较会显著增加。

（2）该类型复合式基层沥青路面的各结构层的剪应力与半刚性基层沥青路面同结构层的剪应力相比明显减小，设置沥青稳定碎石上基层不会导致沥青混凝土面层结构因为剪应力过大而出现比较严重的混合料侧向流动，因此这种复合式基层沥青路面结构在车辆荷载的作用下不会出现较大的车辙病害。

用级配碎石为上基层、无机结合料稳定集料作下基层的复合式基层沥青路面结构的特点有以下几方面：

（1）碎石材料属于散粒体，密实的级配碎石上基层具有较高的抗压强度但是却不能承受拉应力，因此级配碎石上基层不能传递半刚性基层的拉应力与拉应变。

（2）由于刚度较大的半刚性基层下卧于级配碎石基层之下，半刚性基层的存在限制了级配碎石的竖向位移使整个路面结构更具有整体性。

（3）级配碎石上基层不仅具有良好的应力扩散效应，还能减弱或者消除反射裂缝顶端的应力集中现象，而且改善了半刚性基层所处的温度条件和干湿条件，从而能有效地减少半刚性基层在使用过程中所产生的收缩裂缝。

综上所述，复合式基层沥青路面在受力状态、抗疲劳性等方面都有着很大的改善，而且造价不会太高，值得在全国范围推广应用。

作者简介：陈晓娟（1985—），女，宁夏吴忠人，宁夏建設职业技术学院助教。