高等級公路瀝青面層結(jié)構(gòu)類型及特點(diǎn)

1、河南交通-交通科技-公路工程高等級公路瀝青面層結(jié)構(gòu)類型及特點(diǎn)常創(chuàng)新(河南省高等級公路建設(shè)監(jiān)理部)提要 本文介紹了高等級公路瀝青面層結(jié)構(gòu)類型及特點(diǎn)。關(guān)鍵詞 傳統(tǒng)瀝青混凝土多碎石瀝青混凝土瀝青瑪蹄脂碎石混合料High level Asphalt Pavement Structure Layer Style and Characte risticChang Chuangxin(Henan High level Highway Construction Supervision Department)Abstract This paper introduce several pavement struc

2、tures and their characteristicsKey words AC SAC SMA面層是直接承受行車荷載作用和大氣降水、溫度變化影響的路面結(jié)構(gòu)層，應(yīng)具有足夠的結(jié)構(gòu) 強(qiáng)度，良好的溫度穩(wěn)定性，耐磨、抗滑、平整和不透水性。高等級公路瀝青面層可分上、中、下 3層或上、下2層。較少的裂縫，較輕的車轍，良好的平整度，較強(qiáng)的抗滑能力及經(jīng)久耐用，是 高等級公路對瀝青面層的基本要求。能否達(dá)到這些使用要求，則與面層所使用的瀝青材料，瀝青 混合料的類型和性質(zhì)以及瀝青面層的厚度有較大的關(guān)系。在實(shí)際工程中應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕煌顩r、 氣候條件、降雨量、材料情況、施工工藝、經(jīng)濟(jì)造價(jià)等因素選擇合適的瀝青面層類

3、型。從我國目 前高等級公路瀝青路面來看，主要有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：(1)傳統(tǒng)的瀝青混凝土面層(AC)； (2)多碎 石瀝青混凝土面層(SAC)； (3)瀝青瑪蹄脂碎石混合料面層(SMA)。1傳統(tǒng)的瀝青混凝土面層(AC)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ014-97，根據(jù)“七五”國家科技攻關(guān)研究及修訂該規(guī)范的專題 研究，統(tǒng)一將瀝青混合料中集料粒徑標(biāo)準(zhǔn)由圓孔篩標(biāo)準(zhǔn)改為方孔篩標(biāo)準(zhǔn)。其主要原因?yàn)椋河?jì)量 標(biāo)準(zhǔn)向ISO國際標(biāo)準(zhǔn)靠近；便于參考國外同類結(jié)構(gòu)形式的級配標(biāo)準(zhǔn)；世行項(xiàng)目增多，便于國 際招標(biāo)、監(jiān)理及質(zhì)量檢驗(yàn)；許多國外拌和設(shè)備均以方孔篩為標(biāo)準(zhǔn)。瀝青混凝土的符號由原LH 改為AC。1.1按瀝青混合料集料的粒徑分類a

4、、細(xì)粒式瀝青混凝 土： AC9.5mm或AC13.2mm。b、中粒式瀝青混凝土： AC16mm或AC19mm。c、粗粒式瀝青混凝土： AC26.5mm或AC31.5mm。其組合原則是：瀝青面層集料的最大粒徑宜從上層至下層逐漸增大。上層宜使用中粒式及細(xì) 粒式，且上面層瀝青混合料集料的最大粒徑不宜超過層厚1/2，中、下面層集料的最大粒徑不 宜超過層厚的2/3。1.2按瀝青混合料壓實(shí)后的孔隙率大小分類a、I型密級配瀝青混凝土：孔隙率為（3%6%）b、II型密級配瀝青混凝土：孔隙率為（4%10%）c、AM型開級配熱拌瀝青碎石：孔隙率為（大于10%）其組合原則是：瀝青面層至少有一層是I型密級配瀝青混凝土

5、，以防水下滲。若上面層采用 II型瀝青混凝土，中面層須采用I型瀝青混凝土，AM型開級配瀝青碎石不宜作面層，僅可做聯(lián) 結(jié)層。2多碎石瀝青混凝土面層（SAC）2.1產(chǎn)生背景較大流量的車輛在高速公路上安全、舒適高速地通行，瀝青面層必須具有良好的抗滑性能。 這就要求瀝青面層不但要有較大的磨擦系數(shù)，而且要有較深的表面構(gòu)造深度（構(gòu)造深度是高速行車 減低噪音和減少水LM漂、濺水影響司機(jī)視線的主要因素）。近年來的研究成果表明：“瀝 青面層的抗滑性能是由面層結(jié)構(gòu)的微觀構(gòu)造和宏觀構(gòu)造兩部分形成。其中宏觀構(gòu)造來源于瀝青混 合料的配合比，主要由骨料的粗細(xì)、級配形式?jīng)Q定”。80年代中期我國開始修筑高等級公路，從 瀝青面

6、層的結(jié)構(gòu)形式來看：I型瀝青混凝土，空隙率3%6%，透水性小，耐久性好，表面層的 摩擦系數(shù)能達(dá)到要求，但表面構(gòu)造深度較小，遠(yuǎn)不能達(dá)到要求。I型瀝青混凝土空隙率6%10%， 表面構(gòu)造深，抗變形能力較強(qiáng)，但其透水性、耐久性較差。為了解 決瀝青面層的抗滑性能（特別 是表面層在構(gòu)造深度較大的情況下，又具有良好的防水性的結(jié)構(gòu)形或，多碎石瀝青混凝土面層被 加以研究和使用。2.2多碎石瀝青混凝土面層的特點(diǎn)多碎石瀝青混合料是采用較多的粗碎石形成骨架，瀝青砂膠填充骨架中的孔隙并使骨架膠合 在一起而形成的瀝青混合料形式。具體組成為：粗集料含量69%78%，礦粉6%10%，油石 比5%左右。經(jīng)幾條高等公路的實(shí)踐證明，

7、多碎石瀝青混凝土面層既能提供較深的表面構(gòu)造，又 具有傳統(tǒng)I型瀝青混凝土那樣的較小空隙及較小透水性，同時(shí)又具有較好的抗形變能力（動(dòng)穩(wěn)定度 較高）。換言之，“多碎石瀝青混凝土既具有傳統(tǒng)I型瀝青混凝土的優(yōu)點(diǎn)，又具有I型瀝青混凝土 的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又避免了兩種傳統(tǒng)瀝青混凝土結(jié)構(gòu)形式的不足?！?.3多碎石瀝青混凝土面層的具體運(yùn)用八五期間，我國先后在海南東線高速公路、濟(jì)青高速公路、膠州灣高速公路、滬寧高速公路、 石安高速公路、安新高速公路、泉廈高速公路推廣運(yùn)用了多碎石瀝青混凝土面層。其使用性能達(dá) 到了預(yù)定的目的。3瀝青瑪蹄脂碎石混合料面層（SMA）3.1形成背景60年代的德國交通十分發(fā)達(dá)，公路工作者根據(jù)本國的

8、氣候特點(diǎn)（夏季氣溫20C左右，冬季不 太冷），習(xí)慣修筑澆筑式瀝青混凝土”路面。這種結(jié)構(gòu)中瀝青含量12%左右，礦粉含量高。使用中 發(fā)現(xiàn)路面的車轍十分嚴(yán)重，另外當(dāng)時(shí)該國家的汽車為了防滑的需要，經(jīng)常使用帶釘?shù)妮喬グW 洲一些國家亦如此），其結(jié)果是路面磨耗十分嚴(yán)重（1年可減薄4cm左右）。為了克服日益嚴(yán)重的車 轍，減少路面的磨耗，公路工作者對瀝青混合料的配合比進(jìn)行調(diào)整，增大粗集料的比例，添加纖 維穩(wěn)定劑，形成了 SMA結(jié)構(gòu)的初形。1984年德國交通部門正式制定了一個(gè)SMA路面的設(shè)計(jì)及施 工規(guī)范，SMA路面結(jié)構(gòu)形式基本得以完善。這種新型的路面結(jié)構(gòu)先后在德國、歐洲一些國家逐漸 被推廣、運(yùn)用。90年代初，

9、美國公路界認(rèn)為其公路路面質(zhì)量不如歐洲國家的路面質(zhì)量好。經(jīng)考察 發(fā)現(xiàn)存在兩個(gè)方面的差距：在改性瀝青的運(yùn)用上；在路面的結(jié)構(gòu)形式上（即SMA）。1991、1992 年開始加以研究、推廣SMA這種結(jié)構(gòu)形式，最典型的是：1995年亞特蘭大市為舉辦奧運(yùn)會(huì)對公 路網(wǎng)進(jìn)行改建和新建，全部采用了 SMA這種結(jié)構(gòu)形式做路面。3.2瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面（SMA）的組成原理及特點(diǎn)3.2.1 SMA的組成原理（見圖1）念日胃it念日胃itffl 1 SMA的站梅原理瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）是一種以瀝青、礦粉及纖維穩(wěn)定劑組成的瀝青瑪蹄 脂結(jié)合料，填充于間斷級配的礦料骨架中，所形成的混合料。其組成特征主要包括兩

10、個(gè)方面：含量較多的粗集料互相嵌鎖組成高穩(wěn)定性（抗變形能力強(qiáng)）的結(jié)構(gòu)骨架； 細(xì)集料礦粉、瀝青和纖維穩(wěn)定劑組成的瀝青瑪蹄脂將骨架膠結(jié)一起，并填充骨架空 隙，使混合料有較好的柔性及耐久性。SMA的結(jié)構(gòu)組成可概括為“三多一少，即：粗 集料多、礦粉多、瀝青多、細(xì)集料少”。具體講：SMA是一種間斷級配的瀝青混合 料，5mm以上的粗集料比例高達(dá)70%80%,礦粉的用量達(dá)7% 13%,（“粉膠比” 超出通常值1.2的限制）。由此形成的間斷級配，很少使用細(xì)集料；為加入較多的瀝 青，一方面增加礦粉用量，同時(shí)使用纖維作為穩(wěn)定劑；瀝青用量較多，高達(dá)6.5%7%,粘結(jié)性要求高，并希望選用針入度小、軟化點(diǎn)高、溫度穩(wěn)定性好

11、的瀝青（最好采 用改性瀝青）3.2.2SMA的特點(diǎn)瀝青瑪蹄脂碎石混合料是當(dāng)前國際上公認(rèn)（使用較多）的一種抗變形能力強(qiáng)，耐久 性較好的瀝青面層混合料。由于粗集料的良好嵌擠，混合料有非常好的高溫抗車轍能 力，同時(shí)由于瀝青瑪蹄脂的粘結(jié)作用，低溫變形性能和水穩(wěn)定性也有較多的改善。添 加纖維穩(wěn)定劑，使瀝青結(jié)合料保持高粘度，其攤鋪和壓實(shí)效果較好。間斷級配在表面 形成大孔隙，構(gòu)造深度大，抗滑性能好。同時(shí)混合料的空隙又很小，耐老化性能及耐 久性都很好，從而全面提高了瀝青混合料的路面性能。3.3瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）面層在我國的具體運(yùn)用1993年首都機(jī)場高速公路開始修建（當(dāng)時(shí)正申辦奧運(yùn)會(huì)），首次在國內(nèi)采

12、用SMA 做表面層（厚4cm）。隨后江蘇、遼寧等省也先后鋪筑了 SMA試驗(yàn)段。1996年北京機(jī) 場東跑道進(jìn)行改造（1975年修建的水泥混凝土面板），由于經(jīng)費(fèi)較足，做了一個(gè)較為完 整的SMA結(jié)構(gòu)形式。并將這種結(jié)構(gòu)的級配運(yùn)用到八達(dá)嶺高速公路上，從目前看使用 效果較好。1997年北京市政府決定大修東西長安街（為迎接香港回歸），又采用了 SMA 這種結(jié)構(gòu)形式。SMA路面面層在我國的具體運(yùn)用可概括為：“在中國第一路上起步， 第一道上取得成功，第一街上得以發(fā)展”。河南交通- 交通科技-公路工程高等級公路瀝青面層結(jié)構(gòu)類型及特點(diǎn)常創(chuàng)新（河南省高等級公路建設(shè)監(jiān)理部）提要 本文介紹了高等級公路瀝青面層結(jié)構(gòu)類型及特

13、點(diǎn)。關(guān)鍵詞傳統(tǒng)瀝青混凝土多碎石瀝青混凝土瀝青瑪蹄脂碎石混合料High level Asphalt Pavement Structure Layer Style and Characte risticChang Chuangxin(Henan High level Highway Construction Supervision Department)Abstract This paper introduce several pavement structures and their characteristicsKey words AC SAC SMA面層是直接承受行車荷載作用和大氣降水、溫度

14、變化影響的路面結(jié)構(gòu)層，應(yīng)具有足夠的結(jié) 構(gòu)強(qiáng)度，良好的溫度穩(wěn)定性，耐磨、抗滑、平整和不透水性。高等級公路瀝青面層可分上、中、 下3層或上、下2層。較少的裂縫，較輕的車轍，良好的平整度，較強(qiáng)的抗滑能力及經(jīng)久耐用， 是高等級公路對瀝青面層的基本要求。能否達(dá)到這些使用要求，則與面層所使用的瀝青材料， 瀝青混合料的類型和性質(zhì)以及瀝青面層的厚度有較大的關(guān)系。在實(shí)際工程中應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕煌?狀況、氣候條件、降雨量、材料情況、施工工藝、經(jīng)濟(jì)造價(jià)等因素選擇合適的瀝青面層類型。 從我國目前高等級公路瀝青路面來看，主要有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：(1)傳統(tǒng)的瀝青混凝土面層 (AC)； (2)多碎石瀝青混凝土面層(SAC)；

15、(3)瀝青瑪蹄脂碎石混合料面層(SMA)。1傳統(tǒng)的瀝青混凝土面層(AC)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ01497，根據(jù)“七五”國家科技攻關(guān)研究及修訂該規(guī)范的專 題研究，統(tǒng)一將瀝青混合料中集料粒徑標(biāo)準(zhǔn)由圓孔篩標(biāo)準(zhǔn)改為方孔篩標(biāo)準(zhǔn)。其主要原因?yàn)椋?計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)向ISO國際標(biāo)準(zhǔn)靠近；便于參考國外同類結(jié)構(gòu)形式的級配標(biāo)準(zhǔn)；世行項(xiàng)目增多， 便于國際招標(biāo)、監(jiān)理及質(zhì)量檢驗(yàn)；許多國外拌和設(shè)備均以方孔篩為標(biāo)準(zhǔn)。瀝青混凝土的符號 由原LH改為AC。1.1按瀝青混合料集料的粒徑分類a、細(xì)粒式瀝青混凝土： AC9.5mm或AC13.2mm。b、中粒式瀝青混凝土： AC16mm或AC19mm。c、粗粒式瀝青混凝土： AC26.5m

16、m或AC31.5mm。其組合原則是：瀝青面層集料的最大粒徑宜從上層至下層逐漸增大。上層宜使用中粒式及 細(xì)粒式，且上面層瀝青混合料集料的最大粒徑不宜超過層厚1/2,中、下面層集料的最大粒 徑 不宜超過層厚的2/3。1.2按瀝青混合料壓實(shí)后的孔隙率大小分類a、I型密級配瀝青混凝土：孔隙率為(3%6%)b、II型密級配瀝青混凝土：孔隙率為(4%10%)c、AM型開級配熱拌瀝青碎石：孔隙率為(大于10%)其組合原則是：瀝青面層至少有一層是I型密級配瀝青混凝土，以防水下滲。若上面層采 用II型瀝青混凝土，中面層須采用I型瀝青混凝土，AM型開級配瀝青碎石不宜作面層，僅可做聯(lián)結(jié)層。2多碎石瀝青混凝土面層（S

17、AC）2.1產(chǎn)生背景較大流量的車輛在高速公路上安全、舒適高速地通行，瀝青面層必須具有良好的抗滑性能。 這就要求瀝青面層不但要有較大的磨擦系數(shù)，而且要有較深的表面構(gòu)造深度（構(gòu)造深度是高速行 車減低噪音和減少 水LM漂、濺水影響司機(jī)視線的主要因素）。近年來的研究成果表明：“瀝 青面層的抗滑性能是由面層結(jié)構(gòu)的微觀構(gòu)造和宏觀構(gòu)造兩部分形成。其中宏觀構(gòu)造來源于瀝青 混合料的配合比，主要由骨料的粗細(xì)、級配形式?jīng)Q定。80年代中期我國開始修筑高等級公路， 從瀝青面層的結(jié)構(gòu)形式來看：1型瀝青混凝土，空隙率3%6%，透水性小，耐久性好，表面 層的摩擦系數(shù)能達(dá)到要求，但表面構(gòu)造深度較小，遠(yuǎn)不能達(dá)到要求。II型瀝青混

18、凝土空隙率 6%10%，表面構(gòu)造深，抗變形能力較強(qiáng)，但其透水性、耐久性較差。為了解決瀝青面層的 抗滑性能（特別是表面層在構(gòu)造深度較大的情況下，又具有良好的防水性的結(jié)構(gòu)形式），多碎石 瀝青混凝土面層被加以研究和使用。2.2多碎石瀝青混凝土面層的特點(diǎn)多碎石瀝青混合料是采用較多的粗碎石形成骨架，瀝青砂膠填充骨架中的孔隙并使骨架膠 合在一起而形成的瀝青混合料形式。具體組成為：粗集料含量69%78%，礦粉6%10%， 油石比5%左右。經(jīng)幾條高等公路的實(shí)踐證明，多碎石瀝青混凝土面層既能提供較深的表面構(gòu) 造，又具有傳統(tǒng)I型瀝青混凝土那樣的較小空隙及較小透水性，同時(shí)又具有較好的抗形變能力 （動(dòng)穩(wěn)定度較高）。換

19、言之，“多碎石瀝青混凝土既具有傳統(tǒng)I型瀝青混凝土的優(yōu)點(diǎn)，又具有I型 瀝青混凝土的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又避免了兩種傳統(tǒng)瀝青混凝土結(jié)構(gòu)形式的不足。”2.3多碎石瀝青混凝土面層的具體運(yùn)用八五期間，我國先后在海南東線高速公路、濟(jì)青高速公路、膠州灣高速公路、滬寧高速公 路、石安高速公路、安新高速公路、泉廈高速公路推廣運(yùn)用了多碎石瀝青混凝土面層。其使用 性能達(dá)到了預(yù)定的目的。3瀝青瑪蹄脂碎石混合料面層（SMA）3.1形成背景60年代的德國交通十分發(fā)達(dá)，公路工作者根據(jù)本國的氣候特點(diǎn)（夏季氣溫20r左右，冬季 不太冷），習(xí)慣修筑澆筑式瀝青混凝土”路面。這種結(jié)構(gòu)中瀝青含量12%左右，礦粉含量高。使 用中發(fā)現(xiàn)路面的車轍十分

20、嚴(yán)重，另外當(dāng)時(shí)該國家的汽車為了防滑的需要，經(jīng)常使用帶釘?shù)妮喬?（包括歐洲一些國家亦如此），其結(jié)果是路面磨耗十分嚴(yán)重（1年可減薄4cm左右）。為了克服日益 嚴(yán)重的車轍，減少路面的磨耗，公路工作者對瀝青混合料的配合比進(jìn)行調(diào)整，增大粗集料的比 例，添加纖維穩(wěn)定劑，形成了 SMA結(jié)構(gòu)的初形。1984年德國交通部門正式制定了一個(gè)SMA 路面的設(shè)計(jì)及施工規(guī)范，SMA路面結(jié)構(gòu)形式基本得以完善。這種新型的路面結(jié)構(gòu)先后在德國、 歐洲一些國家逐漸被推廣、運(yùn)用。90年代初，美國公路界認(rèn)為其公路路面質(zhì)量不如歐洲國家的 路面質(zhì)量好。經(jīng)考察發(fā)現(xiàn)存在兩個(gè)方面的差距：在改性瀝青的運(yùn)用上；在路面的結(jié)構(gòu)形式 上（即SMA）。19

21、91、1992年開始加以研究、推廣SMA這種結(jié)構(gòu)形式，最典型的是：1995年 亞特蘭大市為舉辦奧運(yùn)會(huì)對公路網(wǎng)進(jìn)行改建和新建，全部采用了 SMA這種結(jié)構(gòu)形式做路面。3.2瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面（SMA）的組成原理及特點(diǎn)3.2.1 SMA的組成原理（見圖1）ffl 1 SMA的靖利Iff哩瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）是一種以瀝青、礦粉及纖維穩(wěn)定劑組成的瀝青瑪 蹄脂結(jié)合料，填充于間斷級配的礦料骨架中，所形成的混合料。其組成特征主要包 括兩個(gè)方面：含量較多的粗集料互相嵌鎖組成高穩(wěn)定性（抗變形能力強(qiáng)）的結(jié)構(gòu)骨 架；細(xì)集料礦粉、瀝青和纖維穩(wěn)定劑組成的瀝青瑪蹄脂將骨架膠結(jié)一起，并填 充骨架空隙，使混合料有較好的柔性及耐久性。SMA的結(jié)構(gòu)組成可概括為“三多一 少，即：粗集料多、礦粉多、瀝青多