改善沥青路面使用性能的方法--道路工程--工程技术--论文--路桥网

【摘要】本文通过分析出现早期损坏的原因和使用性能降低的影响因素，从路面结构设计，材料选择和施工作业控制等方面探讨改善路面使用性能的途径和方法。在设计方面提出了改变路面结构体系，增强层间连接，减小基层和底基层最大压实厚度，优化路面结构体系等具体办法；在材料选择和使用方面，从改善沥青结合料的性能、提高骨料质量、改善沥青与骨料的粘结性和使用纤维沥青砼等方面提出了改善沥青混合料性能的理论分析和方法；在施工作业质量控制方面、叙述了平整度和压实度控制的措施。另外还提出了使用高性能沥青混凝土（如CMHB，SAC、SMA）、确保桥面铺装质量和避免引道沉陷跳车等改善沥青路面使用性能的技术措施及理论依据。

【主题词】沥青路面技术措施使用性能

1、前言

1．1沥青路面技术发展现状

到2001年底，我国高速公路通车里程超过了19000km，列世界第二。与此同时，我国的沥青路面（以下称路面）技术有了很大发展，路面质量也有了极大的提高。

在设计方面，随着计算机技术的广泛应用，有限元理论也引入了路面结构计算，同时还引入了结构设计可靠度的分析，极大地提高了路面设计的效率和可靠性。

在施工方面，拌和设备有趋于大型化的趋势，有些项目引进了320t/h的拌和楼；摊铺机发展成全液压电脑自动化控制（如ABG525）；碾压设备有重型化的趋势，轮胎压路机自重超过了26t，单钢轮振动压路机逐步被双钢轮双驱动压路机所取代，自重也趋于重型化，如lngersoll-Rand130，自重达到了13t。为了保持混合料的温度均匀性，减少离析，国外近几年还应用了再拌转输车（MaterialTransferDevice）。为了避免因碾压引起的裂缝，在CFF(Consolidation-FluidFlow,即固结-液体流)模型下，研制了HIPAC碾压设备。

高等级沥青路面还大量使用了改性沥青。美国还使用天然沥青作改性剂。国产沥青的质量也有了很大提高，许多厂家生产的沥青都达到了重交通沥青的标准。在河北石黄高速等工程中，还在沥青混凝土中掺加了博尼维（Bonifibe）和德莱尼特（Delinite）等加强纤维。

在我国，沙庆林院士提出的多碎石（SAC）混凝土应用面越来越广泛。在有些省市大量铺筑沥青玛蹄酯碎石混合料（SMA）路面，这种结构为粗骨料嵌锁密实结构，路用性能优良。

美国的战略公路研究项目（SHRP）于1998年研究提出了高性能沥青路面（Superpave）和路面长期使用性能指标（LTPP）。法国10多年前首先采用了薄沥青混凝土面层，然后发展成为很薄的沥青砼面层，近几年又发展为超薄沥青混凝土面层。

随着路面技术的发展，我国路面施工工艺水平也普遍提高，有许多竣工路面工程的平整度能达到0.6以内。但是我们也注意到，有许多高速公路路面在通车一年后平整度衰减很快，有的通车时间不长就出现了桥头跳车和路面早期破坏，有的通车几年就不得不进行翻修罩面，使用性能也大大降低，达不到设计的要求。这就给我们提出了如何避免或延缓路面破坏，提高路面使用性能的问题。

但国内目前在改善路面使用性能方面的研究缺乏系统性，满足不了实际需要。因此，结合路面技术的最新发展状况，研究如何改善路面使用性能是非常重要的。

1．2沥青路面使用性能改善的途径与方法

沥青路面的使用性能是指路面所能提供的行车条件。路面使用性能可以由路面使用者的综合感受来进行评价。路面使用性能好，行驶舒适，路面使用者对路面的评价就高。

美国在对路面使用者进行大量调查研究之后，提出了路面服务性能指标(即使用性能指标)PSI〔PavementServiceabilityIdex〕。调查结果说明，影响路面使用性能的第一因素是平整度，其次是道路裂缝，最后是车辙。路面的平整度是全路的综合性评价指标，除了道路本身外，还与线内桥梁的桥面铺装、伸缩缝的安装、过渡段（即桥头涵顶）的处理质量有密切的关系，这些问题要处理不好，其服务性能指标就受影响，使用性能就差。

要提高路面的使用性能，主要应从改善平整度，减少路面裂缝和车辙等方面着手，而要达到这些目的，我们必须从路面设计(包括结构体系和面层设计)、材料设计和施工作业等方面去考虑.
车辆是行驶在路面表面的，车轮与表面直接接触，路面的综合质量通过表面层反映出来。例如路基沉陷、不均匀沉降和底层裂缝，最终都会反映到路面表面，间接影响路面的使用性能，表面层则直接造成对使用性能的影响。

因此，笔者认为，改善路面的使用性能，要从优化路面结构体系、提高表面层的品质、合理使用材料和提高施工作业水平等几个方面，以及避免桥头跳车、确保桥面铺装质量、处理好伸缩缝等另几个方面寻求解决办法。

2、优化沥青路面结构体系

2．1目前沥青路面设计中值得商讨的几个问题与改进措施

2．1．1沥青路面设计不宜过于追求理论计算的精确性

沥青是一种典型弹—粘性材料。沥青在低温（高粘度）及瞬时荷载作用下，弹性形变占主要地位；而在高温（低粘度）及长时间荷载作用下，沥青的形变主要是粘性的；而在负温（-5℃以下）状态下，沥青又表现出一定的脆性，有试验证明，在这种情况下，用子弹射击沥青，沥青脆裂结果与玻璃破碎的情况很相似。因为沥青具有上述特性，所以沥青混合料的特性与温度有很大的关系，其强度和模量都随温度升高而急剧下降，它既不是弹性材料，也不是塑性材料。荷载作用时间和气候对其性质也有影响。在正温度状态下，沥青砼表现出一定的粘弹性；在负温状态下它具有一定的弹性。例如，在50℃时，沥青混凝土试件的强度为1MPa～3MPa；而在-35℃时，其抗压强度高达18MPa～23MPa，此时的强度接近水泥混凝土的强度。而且，温度变化对沥青砼的变形性能影响也很大。沥青砼是最复杂的建筑材料之一。因此，沥青砼路面设计时，都要进行条件假设，在这种情况下，运用任何理论计算的结果都只能做参考，过细的设计和过于重视设计是不必要的，重要的是通过实践检验。目前欧美等发达国家比较流行的也是通过试验路进行半理论力学设计。我国的路面设计理念也应该朝这个方向发展。这样才能使路面技术的发展更切合我国的国情和交通运输发展的需要，避免重复不良路面结构体系，真正提高路面质量。

2．1．2半刚性路面有不可忽视的蔽病

我国高速公路上普遍应用的半刚性路面，从理论上讲是一种非常理想的结构。半刚性材料具有很高的强度和抗冲刷能力，车辆荷载主要可以通过基层和底基层所使用的半刚性材料来承担，面层只起防水和功能性作用，可以达到“薄面”的目的。而且半刚性材料可以充分利用当地的资源，有的还利用工业废碴，工程造价比较节省，有利于保护环境，非常适合我国国情。我国在半刚性路面修建方面也积累了丰富的经验。

半刚性路面具有明显的优点。但是也有不可忽视的蔽病，就是半刚性材料易产生干缩裂缝。半刚性材料还容易产生温度裂缝。从已建成的高速公路来看，半刚性材料不产生裂缝是不太可能的，国内的研究资料证明了干缩裂缝对其承载能力不会产生什么影响，但是由于裂缝的存在，给水浸入路基提供了通道，对路面的外观和耐久性产生很大的影响，路面的使用性能也大大降低。

柔性路面与半刚性路面相比较，最大的优势在于柔性路面的基层和底基层没有裂缝产生，结构层整体水密性好。缺点是造价高。其典型结构为：面层为12～17cm的沥青砼；基层采用沥青稳定碎石，厚度15～20cm；底基层为30～40cm的级配碎石层，其强度的产生靠粒料之间的嵌锁原理和密实原理形成。这种结构我国高速公路还未采用，应该在一定范围内先进行试用，然后在总结试验路的基础上，提出符合我国实际的柔性路面典型结构体系，为进一步提高我国路面技术探出新的发展途径。

2．1．3路面设计中几个重视不够的问题及其对路面使用性能的影响

1、路面结构层防水与排水

通常，水是通过面层裂缝、结构层粒料间的孔隙进入结构层内部的。当面层孔隙率大于7%时，结构密水性差，水容易渗入。在施工过程中局部易产生离析，或压实度不足，现场实际空隙大于7%，或开级配设计，如传统的Ⅱ型级配，实际现场孔隙率在10%以上，雨水可以从上下贯通的孔隙渗入结构层内。此外，施工期间赶上雨季或冲刷路面时造成局部积水，无法排出路基外，结构层一直处于水的浸泡状态。

通常情况下，由于水的影响，沥青路面很容易产生早期破坏。典型的破坏是坑洞，或出现唧浆、网裂和形变。造成路面早期破坏的主要原因之一是水的破坏。路面浸水直接导致路面的早期破坏；路面出现其它病害破坏以后，遇水浸入会加剧、加速路面的破坏。

要避免水对路面的破坏，一是要防止或减少水进入结构层内，另外还必须想办法将进入结构层内部的水排出结构层外。习惯上，路面设计时对这两个方面可采取的设计措施重视不够，不考虑路面结构层排水，也不设置有效的防水层，这对避免路面早期破坏是极为不利的。

通常高速公路路面结构层设计，表面层设计为Ⅰ型（或SAC或SMA），中面层和底面层，采用Ⅱ型或有一层为Ⅰ型，只将双层体系或三层体系中的一层按不透水层来考虑。笔者认为，这种设计从排水防水角度来看是不合理的。实际情况是，不管哪一层空隙率大，水都有可能渗入，那一层就会产生破坏。因此，无论路面是一层、二层还是三层，各层都应该选用密实型沥青砼。为了保证中面层和底面层足够的抗车辙能力，可以选择粗骨架密级配型式，而不可拘泥于传统的Ⅰ型级和Ⅱ型级配。这样，结构层既可以有比较好的防水性能，又有很好的结构稳定性与耐久性。

设置路面结构防水层和排水层，是阻止水渗入基层的很好的措施。另外，应建立渗水排出通道，使结构层内的水迅速排出路基，如可以在硬路肩下设置碎石（或砂砾）垫层或肓沟，以达到上述目的。

中央分隔带由于植树，绿化的原因不能封闭的，同样也要考虑水的排出问题。当弯道超高时，必须设置纵向排水沟，起到排雨水和下渗水的作用。当边坡防护，在硬路肩边上需封闭时，要特别注意结构层渗水外泄通畅，以免排水不畅而引起水破坏。

2、结构层合理厚度

1）、基层与底基层的合理厚度

结构层厚度的确定，设计时考虑最多的是层厚是否满足路面强度的要求。一般来说，基层与底基层每层厚度习惯上设计为15cm和20cm。15cm一般施工时压实度容易保证。但是，当灰土厚度达到20cm时，压实非常困难。笔者在石黄高速施工时做过观察，发现采用YZ18（50t级）的振动压路机进行碾层，当层厚达到20cm时，碾压非常困难。

路基顶面标高，施工时有时稍低于设计标高。为了防止夹层出现路拌机往往要超拌1～2cm，加上施工误差，设计层厚为20cm时，压实厚度可能达到21～23cm，个别情况下可能达到23～25cm，这时压实是非常困难的。从现场压实度检测试坑中，我们可以看到，当厚度为20cm时，从顶面以下15cm范围内压实效果很好，而底面的2～5cm这一部分压实效果不理想，呈略为松散状态。这种现象无论采用什么碾压措施都是不可能消除的。因此，设计最大厚度以18cm为宜。

2）、面层厚度与集料粒径的确定

一般来说，沥青混合料的最大粒径与层厚的比值愈大愈容易出现离析，而且愈不容易碾压密实。因此，我国《公路沥青路面施工技术规范》（JTJ032-94）规定：上面层沥青混合料的集料最大直径不宜超过层厚的1/2，中下层及联结层的集料最大粒径不宜超过2/3层厚。

我国沥青路面表面层一般为4cm，混合料类型多采用AK-16和AC-16，最大粒径与层厚之比为16/40=2/5，比值大于1/3，但小于2/3。这是符合规范要求的。但是，研究表明，当最大粒径与层厚比值超过1/3，容易引起离析，而且不容易压实，容易出现路面早期破坏，这也是我国高速公路普遍出现早期损坏现象的原因之一。因此，面层厚应设计为集料最大尺寸的3倍以上，而不应是传统设计的2倍或1.5倍。也就是说表面层为4cm时，混合料的最大粒径应不大于13.2mm。

3、层间连接

目前，习惯上对层间连接没有引起高度的重视。路面裂缝处出现唧浆现象，主要是层间连接不紧密，有缝隙可供水浸入，或者说层间夹有浮灰或松散细颗粒，水进入层间缝隙后，缝隙中的水在行车荷载作用下产生动水压力，在行车荷载重复作用下，对缝隙产生重复冲刷，形成唧浆，使缝隙处结构层强度相应降低，以致形成空洞，造成路面损坏。

为了避免上述现象的发生，在灰土顶面进行下一层结构层施工前，一定要将表面浮土清扫干净，适度湿润，洒水不能过多，由于浸水松散的部分要及时剃除。在水泥稳定层或石灰、粉煤灰稳定层上进行结构层施工时，要将表面松散颗粒和浮灰清扫干净。灰土与基层和基层与基层间的连接，建议喷洒1:0.5的水泥浆；基层与面层结合面，在喷透层后，加做防水层，或喷洒粘层；在面层之间，洒粘层油进行层面连接。这样处理后，结构层整体连接在一起，层间连接紧密，形成一个类似全厚式的结构体系，无论是对受力和防止水损坏都起非常好的作用。这样做虽然增加少量的工程造价，但与路面的使用性能提高和使用寿命延长带来的效益相比是很小的。加强层间连接是非常必要的，也是值得的。在河北石黄高速公路路面工程施工时，我们在分层摊铺的水泥稳定级配碎石层间喷洒了1:0.5的水泥浆，钻芯都能取出整芯，两层连接紧密；在面层之间洒粘层油，芯样三层紧密连接在一起，跟一层摊铺的没多大差距，要从层间连接处断开必须用电锯切，可见其效果是非常明显的。

2．1．3沥青路面结构体系优化

目前我国高速公路表面层厚度一般都在15cm以上，其出发点主要基于面层要求足够的强度与其它结构层一起承受车辆荷载的作用和防止路面裂缝方面考虑。随着研究的深入，人们发现，在半刚性路面结构中，半刚性基层和底基层有足够的强度承受车辆荷载的作用。沥青面层实际上只起功能性作用。因此，仅从承载力方面考虑沥青面层的厚度就没有必要保持在12～15cm。沙博士在京石试验路上采用了4cm厚的面层，其强度与9～15cm面层厚的路段没有明显差异，也证明了这一结论的可行性。

沙博士在多年观察西安试验路和长春试验路后发现，面层厚15cm的路段裂缝甚至还多于9cm路段。国外的资料表明，路面的抗车辙能力与面层厚成反比。特别在高温季节，沥青砼的抗压摸量急剧下降，可以下降到600MPa，甚至更低。面层太厚就容易产生严重的车辙和拥包，从而降低路面的使用性能。

从以上分析和各种研究结果看，面层厚减至9cm或12cm是可行的，没有必要将面层厚度设计为15cm以上。

另一方面，几乎所有的高速公路路面都使用不到设计年限就需要进行中修，日本高等级公路也在使用6～8年后加铺一层。因此，高速公路路面面层厚设计为9cm或12cm，在使用一段时间后再加铺一层是既经济又科学的。

3、合理选择和改善路面建筑材料的性能

3．1改善沥青结合料的性能

沥青面层的低温裂缝和温度疲劳裂缝，以及在高温条件下的车辙深度、推挤、拥包等永久变形都与沥青有很大的关系。不同的沥青，面层的裂缝率有很大的差别，其差别能达到10倍以上，最大可相差20倍。改善沥青的温度敏感性、低温稳定性和流变性对提高混合料的高温和低温力学性质效果非常显著，沥青性能改善对提高路面长期使用性能有着非常重要的作用。

改善沥青性能，首先要控制沥青的含蜡量。资料显示，含蜡量愈小，沥青的路用性质就愈好。

选用普通沥青采用传统措施要同时提高混合料的高温稳定性和低温抗脆裂性能几乎是不可能的。这时，就必须开辟其他途径，如使用改性沥青来达到上述目的。

比较各种改性沥青的性能，SBS改性沥青无论从高温、低温性能，弹性恢复性能、感温性哪个方面，都有明显的优势，是其他改性沥青如PE和EVA无法相比的。SBS的优越性突出表现在使软化点大幅度提高的同时，又使低温延度明显增加，感温性得到很大改善，不仅高温稳定性大幅度提高，而且低温性能也同时改善，并且弹性恢复率特别大，所有指标都有明显提高，这是非常难得的。SBS改性沥青具有其他改性剂或综合改性剂无法相比的优点，而且在价格上也可以与PE、EVA竞争，所以改性沥青以选用SBS为佳。目前，世界上使用最多的是SBS，约占改性沥青总量的40%～44%。

3．2提高集料的质量

在考虑材料对沥青混合料的影响时，往往比较重视沥青的影响，而对集料的影响都重视不够。然而，集料质量差，必然结果是混合料的质量也差，要提高沥青混合料的性能，必要条件是保证集料的质量，然后再考虑矿料级配的控制。要提高路面抗车辙的能力，集料要符合下面两项要求：一是碎石表面微观粗糙度大，且形状接近立方体，质地坚硬；二是使用人工砂，限制使用圆形颗粒的天然砂。但是，我国生产的碎石针片状偏多，形状难以接近立方体；人工砂没有专门生产供应，所谓的人工砂一般只是轧石厂筛余的下脚料。碎石的粒径组成比例也不稳定，筛分结果有较大偏差。从某高速公路其中一个合同段连续6天从拌和机4个热料仑中分别取样筛分的研究分析结果可以看到，矿料颗粒的组成变化很大，有一半筛孔的变化甚至超过了一倍以上。这种变化在同一天中也可能出现。这样势必引起混合料级配的改变，对路面的质量和使用寿命产生很大影响。为此，我们应该采取有效措施，提高矿料质量，保证颗粒组成的稳定性。

碎石质量从料源抓起，注意选择好轧石机械，采用二次破碎工艺进行碎石加工。先采用锷式轧石机进行破碎，然后再采用锤式或反击式轧石机进行第二次破碎以减少针片颗粒。片石要选用无风化，无表土的清洁片石，不要将风化石和山皮土投入轧石机内。筛孔的尺寸应与要求碎石的最大粒径相匹配。石料如果由多家轧石场供应，要保证料源一致，统一轧石机、筛分设备和筛孔尺寸，有条件的项目，应统一组织加工，避免从社会上多个大小轧石场收购碎石。

轧好的碎石要分开堆放，并做好防尘保护，保持碎石清洁。

进场材料要按规范进行检验，尽可能加大抽检密度，不合格的材料坚决退场。堆场要进行场地硬化，避免将堆场的土混入碎石中。不同规格的料堆间设置隔离墙，以免不同规格碎石混杂一起。料堆要有明显标示，防止上料时装错料。

3．3改善沥青与集料的粘结性

前面提到过，路面早期破坏水损害是其中一个重要原因。水损害产生的原因除了施工和配合比设计方面的原因以外，沥青结合料与集料表面的粘结力丧失而导致集料松散剥离是其中的主要原因。沥青混合料的粘附性差（水稳性不好），容易导致面层严重辙槽，局部松散和坑洞等水损坏现象。

为解决沥青与矿料遇水剥落的问题，长期以来国内外都采用不同的添加剂来改善沥青混凝土的水稳性。国内外道路工程师们常采用两种方法。一是利用碱性矿料处理酸性矿料的表面，使后者活化，传统做法是使用石灰或水泥。我我们在石黄高速公路采有石灰水处理矿料取得了良好的效果。由于用消石灰水处理矿料工程量较大，也可以直接往拌和室内加消石灰或生石灰粉。消石灰粉的用量一般为1%～2%，国内外也有用水泥做添加剂的，也取得了预期效果。掺消石灰粉、生石灰粉或水泥是首选推荐措施。理由是这种方法价格便宜，施工简单，只要用它代替一部分矿粉就可以了。实践证明，使用这几种抗剥落剂的效果是好的，而且长期使用性能或耐久性好。

另外一种方法是向沥青中加入少量液体抗剥落剂。这些液体抗剥离剂的初期效果不错，但其长期性能或耐久性尚待进一步研究，工程应用时要注意选择。

3．4使用纤维沥青混凝土

我国农村很早以前在砌筑土坯墙时在土中加入草（麦或玉米）桔之类的加强筋，对减小墙体裂缝，增强墙体整体性起到了很好的效果。在沥青混凝土中掺加纤维，以改善沥青砼的性能，提高沥青砼的高温稳定性，低温抗裂性、抗疲劳性、柔韧性、抗剥落性、抗磨耗性和水稳性，以及抵抗反射裂缝等方面都有很好的功效。

在工程中应用较多的纤维有钢纤维，玻离纤维和聚脂材料纤维。前两种纤维相对来说造价较高。我国通过试验认为，聚脂材料纤维可以做为首选推荐纤维。

由美国Kapeijo公司研制的博尼维是聚脂材料中的一种，国内工程应用中还有德莱尼特（Delinite）等聚脂纤维。相对来说博尼维价格容易被接受。博尼维是从石油中提炼的聚脂化新产品，在温度249℃之下，它决不会收缩、变形。在温度为-40℃之上时，它将保持其柔韧性。博尼维在沥青混合料中的应用为改善沥青混合料的性能开辟了新的途径。

根据西安公路交通大学张登良教授的试验报告，博尼维沥青混凝土在高温稳定性，低温抗裂性以及抵抗形变和裂缝方面与普通沥青混凝土相比有明显的提高。按照混合料总重的2.25%的比例加入博尼维后，大约每立方米有超过18亿根分离的博尼维吸附并稳定沥青，使沥青的粘稠度和粘聚力增大。由于纵横交错的加筋作用，使得混合料具有较高的强度。从动稳定度的结果可以看出，博尼维可使混合料的高温抗车辙性能改善。试验结果还可以看出，博尼维经搅拌均匀后，分布于沥青混合料中，通过加筋作用使混合料具有了较好的柔性，其劲度模量增加，耐疲劳性改善，并使混合料的低温抗裂性能增强，疲劳寿命增加。由于纤维的吸附，稳定及多向加筋作用使混合料的高温稳定性能改善；博尼维在低温下呈柔性，且具有较高的抗折强度，混合料中纵横交错的纤维使混合料具有较高的弹性，能有效地抵抗温度应力，减少温缩裂缝的产生。

4、改善沥青混凝土面层的使用性能

沥青混合料的性能要求往往是矛盾的或相制约的，照顾了某一种性能，很可能会降低另一方面的性能。这里最突出的有以下两对矛盾：

第一是高温稳定性和疲劳性能与低温抗裂性能的矛盾。为了提高高温抗车辙能力，应尽量采用粗级配，增加集料数量，减少用油量，采用粘稠度小的沥青，但这样的混合料低温很容易开裂，疲劳性能差；而为了提高耐久性和低温抗裂性能，则要近可能使用粘稠度大的沥青，而且要增加用量，用细集料、密集配混合料，但这样到了夏天很容易产生泛油和车辙病害。

第二是路面表面特性和耐久性的矛盾。要求抗滑性能好，不溅水，雨雾小，噪音轻，必须提高表面粗糙度，采用构造深度大的粗集料、开级配或半开级配的沥青混合料。但是这样的混合料空隙率必然较大，而孔隙率大的混合料空气接触面大，老化快，耐久性差，耐疲劳性能差；为了提高耐久性，就要采用较小空隙率的混合料。

为了解决这两对矛盾，采用传统集配是达不到要求的，实践证明下面几种方法的应用效果非常显著。

4．1使用多碎石沥青混凝土

国内研究统计资料显示，SAC-16混凝土的稳定度可达到传统AC25-Ⅰ型混凝土的2.67倍，表面构造深度TD一般都在0.8～1.1（mm）之间，最大可超过1.2mm。且SAC有优良的磨擦系数和表面构造深度，可达到密级配，并具优良的抗辙槽能力。

由于施工控制等方面的原因，SAC在沪宁的一些段落，河北京深、石安等高速公路应用时出现了一些早期损坏现象，如表面松散，泛油等，因此引起了对SAC的争论，有些省甚至否定了SAC的优越性，这对提高我国沥青路面使用性能来说是极为不利的。实际上，只要施工控制达到了要求，SAC是能满足使用性能要求的。我们在沪宁、济青、石黄等高速公路中运用SAC都达到了预期的效果。

4．2使用沥青玛蹄酯碎石混合料（SMA）

SMA由于具有相互嵌锁的骨架，它的抗形变能力受高温影响不大。此外，它的卓越封闭性（由于其高沥青含量在每一碎石周围形成了厚沥青膜）能抵抗风化作用。但是SMA受材料波动性的影响较为敏感。

SMA有很好的高温稳定性和耐久性，其寿命较普通沥青混凝土长20%～40%。而且有很好的耐磨性能、抗滑性能、摊铺和压实性能，即可用于铺筑表面层，也可以用于铺筑底面层。

由于粗集料（大于4.75mm）碎石相互接触形成碎石骨架有良好的传力功能，SMA有高抗车辙能力。同时SMA有较多的沥青砂胶包裹于集料表面形成相当的厚度，因此，SMA有较高的抗疲劳强度、抗老化能力、抗松散性和很好的耐久性，特别适合需要高磨擦的位置，如环道、交叉口等。

4．3使用新型高性能沥青混凝土

为了适应重交通的需要，各国开展了新型高性能沥青混合料的研究。法国开发了薄沥青混凝土BBM；一些国家运用了多孔隙沥青混凝土PA；美国开发了新粗骨架高结合料含量混合料CMHB。这些新型沥青混合料都有一个共同的特点就是粗骨料断级配，这是解决抗车辙和抗滑要求或减少噪音的良好途径，也是目前面层混合料的发展方向。总的趋势看，为了适应日趋重型化、大交通量和快速舒适的要求，沥青混合料的发展向着粗骨架方向发展。而且趋向于粗骨料相互接触、嵌锁。骨料空隙一般是用高含量的胶砂填充形成密实结构；或者保留空隙，而在底面层设置粘层防水，这样既可保证混合料有良好的抗车辙能力，另一方面有很好的耐久性，而且可以降低噪音。

5、改善路面使用性能的其他措施

5．1加强路面施工作业质量控制

施工作业质量控制，在提高路面使用性能方面是最为重要的。其原因是结构层设计、材料的选择等方面的因素，虽然对路面使用性能的提高有影响，但是设计和材料的选择一旦原则性的问题确定后，实施起来不容易有大的偏差。而施工作业既涉及到人的因素，又与机具的性能有很大的关系；施工又是露天作业，受到气候和环境的影响；人的因素又与知识技能水平，甚至情绪的变化而有所不同。因此，可变因素多。例如，要使路面平整度达到较高的要求，既要求配备性能良好的摊铺碾压设备，又要求施工人员有较高的摊铺碾压工艺控制水平。而且拌和、运输等工序环节必须按照规范操作，否则平整度控制就达不到理想水平，也不可能铺筑出使用性能良好的路面。

在质量控制中，平整度和压实度的控制是最重要的，也是影响使用性能的两个关键。现场孔隙率应不大于6%,压实应不大于98%。在这种情况下，即使考虑局部偏差，实际空隙率也不会超过7%。

5．2避免桥头跳车

桥头跳车现象在高等级公路中非常普遍，有些高速公路桥头跳车到了影响行车安全和舒适性的严重程度，这也是一直困扰广大工程技术人员的难题之一。解决好桥头跳车问题，对提高路面使用性能的提高起着十分重要的作用。

根据桥头跳车产生的原因分析，人们采取了提高土基承载力、修建搭板、充分压实填料、保持排水通畅、土方填筑与路面铺筑间歇充分的时间间隔等措施。

国内的研究表明，回填土中掺入6%的石灰即可大大提高土的抗变形能力。因此，目前高速公路上使用石灰土做为回填材料是可行的。挪威在解决桥涵台背填土问题上，采用一些轻质填料，如成块聚苯乙烯（泡沫塑料），在国内，长沙交通学院进行应用土工格栅处理桥头的研究工作，取得了很好的效果。

5．3确保桥面铺装质量

桥面铺装质量对桥梁的使用性能影响很大，习惯上人们对桥梁的结构本身设计非常重视，对桥面铺装重视程度不够，至今尚无专门的桥面铺装设计和施工规范，有的只是轻描淡写地给予指导性说明，桥面铺装设计与施工无章可循。

国内目前一直沿用的是不管什么情况下桥面铺装层厚度都为8cm。显然这是不科学的。按照有关研究提出的结果，对于装配式Ｔ梁，高速公路水泥砼铺装厚度应为17～20cm，对于箱形梁桥，铺装厚度应为11～16cm。具体多厚，通过建立力学模型计算确定。

施工方面，要保证砼质量。在特殊部位如铰缝的处理方面要认真对待。同时，梁体与铺装层连接的界面要凿毛并清洗干净，保证铺装层能与梁体共同受力，避免薄弱部位的出现。

对于一般的桥梁结构，桥面沥青砼铺装不做特殊设计，沥青砼结构层一般都采用其他路段相同的配合比。有研究得出沥青砼桥面铺装层的合理厚度为6～11cm之间。根据目前的路面结构典型设计，铺装层定为两层比较合适。为了方便施工，保证平整度和质量，铺装层的两层厚度应与路面设计厚度一致。

表面层应使用改性沥青。为了防水和防止车辙，推移等损坏，配合比应使用SMA和SAC更为合适。

桥面防水是避免和减缓铺装层损坏的必要途径。防水首先要从面层设计上予以充分考虑。有些公路桥面上设置防水涂层，注意在涂膜喷洒之前必须对板面进行清洗，否则涂膜与板面粘接不劳固，成为一层隔离层，反而容易引起铺装层的推移和脱落。从使用效果看，这种方法容易引发质量问题。唐津高速就曾出现过类似问题。

改性沥青防水层在有些高速公路中使用，效果非常显著。这种方法是在面板表面啧洒一定厚度的SBS改性沥青。这层改性沥青既能起到防水的作用，又能充当桥面板与沥青砼之间的粘结层，起双层作用，很有推广应用价值。

粘结层要有很好的温度稳定性。习惯上用普通沥青作粘结层，用SBS改性沥青做为粘结层是可行的，也是必要的

6．3处理好伸缩缝

伸缩缝是桥梁与路堤引道连接的纽带，其型式和安装质量的好坏，直接关系到行车的舒适性和桥梁的耐久性。而在使用过程中，安装质量对行车的影响最直接，最关键。安装工艺合理，施工控制严格，安装的伸缩缝平整。颠簸则影响行车舒适性和行车安全，也影响桥梁的使用寿命。

7、结论

笔者认为，要改善路面的使用性能，下述问题应引起高度重视：

1、半刚性路面的收缩和温缩裂缝似乎是不可避免的，这也是影响我国路面使用性能的致命因素。国外绝大多数发达国家，包括亚州的日本等国都采用柔性路面，许多国家基层都采用沥青稳定柔性基层，我国也应在路面结构体系上一改沥青路面清一色半刚性路面的局面，开发和应用其他路面结构体系。

2、路面基层和底基层的厚度最大宜18cm。无机料基层之间可以用水泥浆进行连接；基层与面层和面层之间应设置粘层，使结构层能形成一整体，同时提高结构层的水稳性。

3、为了满足大交通量重载交通的需要，面层配合比应该放弃使用经验证明已经达到极限应用状态的传统Ⅰ型和Ⅱ型沥青混合料。二层或三层体系必须全部采用粗骨架密实级配的混合料，如SAC、SMA等新型结构。半刚性路面的面层也可以由习惯上的15cm左右，优化为9cm或12cm。

4、SBS改性沥青混合料和掺聚脂纤维的混合料为路面在重交通和严酷气候条件下具有较好的热稳性和耐久性提供了保证，虽然增加了一部分工程成本，但是一定情况下是唯一能够保证路面的使用性能的途径。

5、骨料均匀性偏差在我国极为普遍，影响了路面质量，同一工程项目应统一石料加工机具、工艺和筛孔尺寸，保证材料均匀。

6、施工机械的选型和配置要考虑其先进性，满足路面连续摊铺的需要。

7、施工过程重点控制好平整度和压实度。平整度控制重点注意材料的均匀性，防止离析。压实度是控制现场孔隙率的关键，压实度应控制在98%以上，现场孔隙率应小于6%。

8、路面使用性能的提高还应在避免桥头跳车，确保桥面铺装质量和处理好伸缩缝上下功夫。

沥青混合料是一种非常复杂的材料，其物理力学特性随材料组成、温度、环境和外荷作用型式不同而发生变化，沥青混凝土路面是由沥青混合料铺筑而成的，因此路面性质的研究也是非常复杂的。改善路面使用性能的途径和方法涉及的内容非常广泛，而笔者的学识和经验又存在一定的局限性，缺点和错误之处，还望专家和读者提出宝贵意见。