基于IV區(qū)氣候條件下的瀝青路面設(shè)計研究

1、    基于iv區(qū)氣候條件下的瀝青路面設(shè)計研究    李滿摘要在不同的溫區(qū)劃分下，瀝青路面有不同的設(shè)計方法。文章基于廣東某第iv溫區(qū)快速路項目設(shè)計方案，闡述了不同溫度條件下瀝青路面的設(shè)計方法。關(guān)鍵詞瀝青;iv溫區(qū);瀝青路面;設(shè)計  ：2095-4085（2019）05-0046-02瀝青路面與水泥路面相比較，噪音小，灰塵少，行車舒適性更好，且修復速度快，碾壓后即可通車。瀝青路面設(shè)計通過合理的組合方案，不僅能減少夏季高溫可能導致的泛油和車轍等病害，還能控制冬季低溫而引起的脆性破壞，使道路的使用壽命得以延長，是道路建設(shè)中一種被最廣泛采用的高級路面1

2、。近幾年，我國的公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)廣受關(guān)注，交通事業(yè)得到了飛速發(fā)展，具備優(yōu)良性能的瀝青路面在全國范圍內(nèi)得到了應用2。瀝青路面的設(shè)計在道路建設(shè)中起著至關(guān)重要的作用，甚至直接決定了道路建成后的各項路用性能3。瀝青路面設(shè)計主要包括瀝青種類選擇，瀝青混合料類型選擇以及瀝青路面結(jié)構(gòu)形式的組合設(shè)計。在瀝青路面結(jié)構(gòu)形式的組合設(shè)計中，自然氣候是決定其設(shè)計的重要因素之一4。1  瀝青路面設(shè)計簡介隨著深度的逐漸增加，道路路面所受的行車荷載越來越小，自然氣候?qū)ζ溆绊懗潭纫苍絹碓饺?。所以，隨著深度的逐漸增加，路面材料的強度、穩(wěn)定度也越來越好。為了使修筑道路滿足人們的使用需求，高等級路面在修筑時均采用分層修筑的

3、方式。根據(jù)各層功能的區(qū)別，將路面從上至下分為面層，基層和墊層。5在進行瀝青路面設(shè)計時，自然氣候是考慮的第一要素。有研究表明，路面溫度會隨著氣溫的變化而變化，氣溫越高的話路面溫度也會越高。由于結(jié)構(gòu)和比熱容的差異，路面溫度的變化范圍遠大于氣溫。太陽輻射與海拔高度和地理位置密不可分，輻射越嚴重的話路面溫度也會越高。風速會影響路面的熱交換系數(shù)，風速越大時，路表熱交換過程進行得也越快。降雨也會影響路面溫度。我國幅員遼闊，自然條件差異巨大，所以在進行瀝青路面設(shè)計時，根據(jù)氣候分區(qū)和水文地質(zhì)條件，選擇最為合理的設(shè)計方案顯得尤為必要。2  不同溫度條件下瀝青路面設(shè)計原則為了明確瀝青路面內(nèi)部溫度的分布規(guī)

4、律，進一步的指導瀝青路面設(shè)計，開展一系列預測瀝青路面內(nèi)部溫度的相關(guān)研究，在不同的天氣狀況下，對試驗段瀝青路面不同深度處的溫度進行了一系列的測量。采用統(tǒng)計學方法分析不同氣象條件下溫度數(shù)據(jù)，并建立適用于瀝青面層和柔性瀝青基層的2種溫度預估模型，并將該模型和bells3溫度模型所測得的預估結(jié)果與測量溫度進行比較，用來驗證所提出模型的準確性。瀝青路面的溫度分布和外界氣溫二者的關(guān)系密不可分。距離路面越近時，靈敏度也就越高。溫度、荷載對路面面層都有顯著影響，相比較而言，面層溫度應變一般情況下大于車輛荷載應變，最不利溫度應變和車輛耦合應變在此情況下會超出材料的容許應變，因此，在瀝青路面設(shè)計參數(shù)分析的過程中，

5、應充分考慮溫度效應這一因素。在不同溫度下，總結(jié)其疲勞損傷規(guī)則，在不同地區(qū)的氣候差異的情況下，提出當量溫度，并提出了針對疲勞當量溫度所采用的計算方法。在瀝青路面設(shè)計的過程當中，為了更深入地探索溫度對瀝青路面結(jié)構(gòu)應力所產(chǎn)生的影響，隨著溫度變化，針對彈性模量和溫縮系數(shù)，建立了與其相關(guān)的三維有限元模型。針對溫度降低，彈性模量等參數(shù)，分析了它們是如何對瀝青路面溫度應力產(chǎn)生影響的。在保持瀝青面層的彈性模量和溫縮系數(shù)二者不變的時候，降溫過程中，其各個層位的溫度應力在一定程度上都有顯著的增加，結(jié)果表明，對于瀝青路面面層的溫度應力而言，在一定程度上，溫度的降低對面層溫度應力的增加起著非常重要的作用。在相同溫度場

6、的情況下，對于面層模量及溫縮系數(shù)，它與瀝青面層各層溫度應力具有更明顯的線性關(guān)系。當這兩個參數(shù)增大時，溫度應力亦呈現(xiàn)出線性正相關(guān)。即在瀝青路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，應充分考慮到面層模量及面層溫縮系數(shù)二者的大小變化，因為二者對溫度應力影響相對來說是比較大的。3  基于廣東某快速路項目的瀝青路面設(shè)計研究廣東某快速路工程項目其設(shè)計指標為如下。（1）自然區(qū)劃iv區(qū)，路基土壤類別為粘性土，包含砂礫粘土。（2）設(shè)計年限瀝青混凝土路面使用年限為15年。（3）標準軸載bzz-100。（4）設(shè)計年限內(nèi)，路面單個車道累計當量標準軸次為1.98×107。在此溫區(qū)的快速路工程路面結(jié)構(gòu)是在原有水泥砼路面兩

7、側(cè)新建水泥砼路面后，再整體加鋪瀝青砼。全線瀝青面層設(shè)計為三層，在水穩(wěn)基層與瀝青下面層之間，須噴灑透層油;且待透層油下透后再鋪設(shè)1cm瀝青下封層，最后再施工中上面層。當在水泥混凝土面板上鋪筑瀝青面層時，在水泥砼面板上噴灑乳化瀝青粘層油，并且瀝青各面層間均要求噴灑乳化瀝青粘層油。為保證層間粘結(jié)效果，粘層油需用到瀝青灑布車，要求均勻不產(chǎn)生花點。根據(jù)公路自然區(qū)劃，第iv溫區(qū)為東南濕熱區(qū)，雨水豐富且集中，季節(jié)性強，雨期長，路基路面經(jīng)常受雨水沖刷產(chǎn)生路基滑坡，路面結(jié)構(gòu)損壞等病害，因此路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須做好相應的排水設(shè)計。該地區(qū)路基填土多為軟土，強度較低，必須加以排水固結(jié)夯實等處理。由于該區(qū)域高溫季節(jié)持續(xù)時

8、間長，必須考慮選用的瀝青材料具有良好的熱穩(wěn)定性和抗水損害性能。此外，在瀝青路面設(shè)計過程中，路面溫濕的影響必須要結(jié)合當?shù)貙嶋H工程，選擇合適的瀝青，混合料類型和路面結(jié)構(gòu)形式，以增強瀝青路面設(shè)計的可靠性。其在既有的道路上加鋪路面結(jié)構(gòu)如下，表面層采用改性瀝青砼（ac-13）5cm，中面層采用中粒式瀝青砼（ac-20）7cm。而改性瀝青具有具有優(yōu)良高溫，低溫，抗疲勞等路用性能，所以在此工程中對于iv區(qū)的瀝青工程的應用是可行的，保證了路面的耐久性和耐磨性。4  總結(jié)針對iv區(qū)的濕熱氣候狀況，路面車轍和水損害是該區(qū)瀝青路面存在的主要病害。瀝青路面是柔性路面，車轍是難以避免的路面病害之一，iv區(qū)高溫時節(jié)長，更高的耐高溫性能要求是路面設(shè)計時必須考慮的，因此選擇高溫性能優(yōu)良的改性瀝青材料。雨水浸入路面結(jié)構(gòu)中導致瀝青與集料粘結(jié)力下降，進而引發(fā)整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，通過選擇高粘瀝青以及結(jié)構(gòu)密實的混合料類型可以有效解決水損害問題?；趶V東某快速路項目對瀝青路面的設(shè)計進行了研究，并且在本項目的特定的溫區(qū)下提出了合理的設(shè)計方案，提出了基于iv區(qū)的溫區(qū)劃分的條件下瀝青路面的設(shè)計方法。參考文獻：1張超凡.水泥路面與瀝青路面優(yōu)缺點比較j.交通世界，2018，（27）：20-21.2馬峰，馮喬，傅珍，張耀.不同級配復合改性瀝青混合料路用性能j.廣西大學學報（自然科學版），2019，44（1）：219-