半刚性基层沥青路面结构优化探究

杜涛，罗会

（1.保定市公路管理局，河北 保定 071000；2.保定市保通公路勘测设计有限责任公司，河北 保定 071000）

一、引言

半刚性基层凭借整体强度高、板体性强、稳定性好及经济性优良等优点被广泛应用于公路沥青路面的基层或底基层。而水损害和高温是半刚性基层沥青路面产生早期病害的主要原因，本文基于半刚性基层沥青路面早期病害的防治，探讨水损害与高温两个重要因素对半刚性基层沥青路面结构的影响，并有针对性地提出结构优化方案，为今后相关方面研究奠定了理论基础。

二、半刚性基层沥青路面结构分析

（一）常见结构形式

半刚性基层是我国沥青路面建设中最常用的结构形式，其最大特点是“强基薄面”。现对某地区道路中的半刚性基层沥青路面结构形式进行调查汇总，如表1所示。

表1.半刚性基层沥青路面结构组合

（二）早期病害分析

1、水损害

水侵害半刚性基层的方式主要有两种，一种是沥青路面经受大量超重荷载，导致半刚性基层达到疲劳极限，使沥青路面产生反射裂缝，在水与荷载共同作用下，加速路面损坏。第二种为沥青混合料表面空隙较大，水通过中央分隔带或面层进入路面内部，由于半刚性基层表面较为致密，水分无法迅速排出，停留在沥青层与半刚性基层之间，使界面处承载力下降，进而影响路面整体行驶质量与使用寿命。

2、高温病害

沥青混合料是具有粘弹特征的材料，其性能受温度影响变化较大，高温使沥青路面的强度与刚度均降低，在外界荷载作用下产生流动变形，易出现失稳型车辙，影响行车舒适与安全。

三、半刚性基层沥青路面结构优化设计

（一）多水条件下的路面结构优化

1、防治措施

沥青混合料的强度主要来自沥青的粘结作用和集料间的嵌挤作用。水分透过沥青面层进入半刚性基层沥青路面内部，使沥青间的粘结力降低，水分不易往下部渗透，在外界荷载作用下产生动水压力，导致沥青路面出现裂缝、网裂、沉陷等病害，严重影响路面行驶性能。对半刚性基层水损害进行防治的主要措施是及时将路面内部水分排出并减少外部水分进入，具体措施如下：（1）设置防水层。在沥青路面上面层与下面层间设置改性沥青防水粘结层，防水粘结层经高温碾压后分别在上下面层形成沥青层，两者均可起到防水作用。（2）善用沥青混合料。增大沥青混合料磨耗层的空隙率，控制其在18%以上，使混合料间的空隙互相连通，便于排出水分。（3）设置排水基层。在半刚性基层沥青路面结构中设置沥青稳定碎石排水层，有利于排出渗透至路面结构内部的水分，减少水损害对路面结构的影响。

2、结构优化

表2.多雨条件下道路结构优化方案

上述方案中，方案一中未改变路面结构中的面层部分，仅对基层结构进行了优化，骨架密实型的水泥稳定碎石可显著提高基层强度，骨架空隙结构的水泥稳定碎石可显著改善基层的排水性能。方案二仅对面层材料进行优化，保持原有路面厚度不变，加入改性材料提升沥青路面的水稳定性，上面层采用空隙率较大的OGFC混合料，便于面层排水，减少水损害。两种方案都在面层中设置了雾封层，雾封层的本质是一种高渗透高分子的乳化沥青，形成防水层后可提高沥青面层整体性，减少路面水损害。

（二）高温条件下的路面结构优化

1、防治措施

常见的防治措施有两种：一是优化沥青性能，即在基质沥青中掺加SBS、SBR、多聚磷酸等改性剂，提高高温条件下沥青抵抗变形的能力。二是优化路面基层形式，即取消传统的半刚性基层形式，以沥青稳定碎石与半刚性基层所组合形成的混合形式代替，同时增加沥青面层厚度，减少基层所承受的应力水平，增强沥青路面的抗车辙性能。

2、结构优化

表3.高温条件下道路结构优化方案

上述两种方案中，方案一侧重优化沥青性能，在面层中使用改性沥青提高路面抗车辙性能，保持面层厚度与基层材料不变，主干道总厚度为18cm，支路总厚度为7～10cm。方案二注重优化基层形式，在面层与基层之间增加10～20cm沥青碎石，分散沥青面层应力荷载，提高路面整体的抗车辙性能，同时保持沥青面层厚度不变，保证面层的抗滑性能与透水性不变。

四、结语

本文介绍了某地区道路半刚性基层沥青路面的结构优化方案，探讨高温与水损害两种影响条件下的防治措施，针对不同条件下半刚性基层沥青路面的特征，提出不同的结构优化方案。在高温条件下对沥青及沥青混合料进行优化调整，增加沥青碎石过渡层，提高抗车辙性能。在多水条件下增大沥青磨耗层空隙率，提升路面透水性能，为不同条件下半刚性基层沥青路面的结构优化提供理论指导。