关键词：长寿命沥青路面；层间剪应力控制；碎石封层

0 引言

1 工程概况

2.1 路面结构与剪应力峰值

结合该长寿命沥青路面设计思路，简化路面结构参 数 后 ，提 出 6 种 可 能 的 结 构 组 合 ，并 分 析 层 间 剪 应力影响，结果如表 1 所示。

不同路面结构组合下，各点位处剪应力取值情况如图 1 所示。

根据图 1 可知，在不同荷载系数下，各种结构组合对应的剪应力曲线走势基本一致，且各曲线均存在 1 个峰值，该峰值的出现位置与相位角密切相关。此外，受到荷载作用后，边界点处还会表现出应力集中[1-6]。

2.2 基面层泊松比

泊 松 比 是 材 料 遭 受 轴 向 应 力 作 用 后 横 向 和 轴 向应变的比，其取值通常在 0～0.5 之间。一般材料硬度越高泊松比越低，反之则反高[7-9]。为简化分析过程，并较好地体现泊松比对长寿命沥青路面层间剪切力峰 值 的 影 响 ，选 取 组 合 1 和 组 合 6 展 开 分 析 。 应 用BISAR 软 件 进 行 基 面 层 材 料 不 同 泊 松 比 下 层 间 剪 应力峰值计算，其中，组合 1 和组合 6 层间剪应力峰值如图 2 和图 3 所示（图中 μ 表示面层泊松比）。

由 图 2 和 图 3 可 知 ，对 于 上 述 长 寿 命 沥 青 路 面 结构组合，层间剪应力峰值基本不随基层泊松比的改变而改变，而层间剪应力峰值随面层泊松比的增大而线性 递 减 ，组 合 1 及 组 合 6 剪 应 力 峰 值 的 降 幅 依 次 为8.1% 和 6.7%。

2.3 基面层厚度

应 用 BISAR 软 件 计 算 基 层 和 面 层 厚 度 不 同 取 值下层间剪应力峰值[10]。根据计算结果，剪应力峰值随基层厚度的增大而线性递减，表明随着沥青路面总厚度的增大，基层厚度对剪应力峰值的影响持续减缓 。随着沥青面层厚度的增大，层间剪应力变动趋势与基层厚度增大的情况基本相同，表明随着沥青路面总厚度的增大，面层厚度对剪应力峰值的影响会减缓。

根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2017），在沥青路面层间洒布黏层油，能较好地提升层间黏结性能，防止松散、裂缝、剥落、拥包等病害出现，延长路面使用寿命。为简化分析，重点检测和评价黏层材料的抗剪强度。

3.1 温度对黏层材料抗剪强度的影响

高 温 环 境 下 水 平 剪 切 力 的 作 用 会 使 黏 层 处 于 不利 受 力 状 态 ，其 抗 剪 强 度 相 应 降 低[11]。 为 此 ，必 须 展开不同温度下各种黏层材料抗剪强度性能分析。该研究选用快裂阳离子乳化沥青和 SBS 改性沥青，沥青用量分别按照 0.3L/m2 和 0.5L/m2 确定 ，使用多功能层 间 剪 切 试 验 仪 展 开 黏 层 材 料 抗 剪 强 度 检 测 ，结 果如图 4 所示。

由图 4 可知 ，以上两种沥青材料在不同温度下的抗剪强度存在一定的差异，但两种材料黏层抗剪强度随温度变化的趋势规律基本一致，即在高温条件下，黏结性能降低，材料抗剪切变形性能也随之下降；在低温条件下，黏结性能增强，抗剪切变形性能也随之升高。

3.2 材料类型和用量的影响

在 沥 青 层 上 按 设 计 用 量 均 匀 喷 洒 黏 层 油 能 明 显增强层间黏结性能。黏层油应选用中裂、快裂型乳化沥青、改性沥青。同时，通过控制沥青用量，保证层间抗剪强度。考虑到该公路工程位于我国南方高温多雨地区，故在 30℃温度下展开不同种类 、不同用量沥青材料抗剪强度检测，结果如图 5 所示。

由图 5 可知，随着沥青用量的增大，快裂阳离子乳化 沥 青 和 SBS 改 性 沥 青 黏 层 抗 剪 强 度 均 有 所 提 高 。

当沥青用量从 0.3L/m2 增大至 0.5L/m2 时 ，黏层抗剪强 度 分 别 从 0.48MPa 增 至 0.5MPa、从 0.52MPa 增 至0.54MPa，增幅分别为 4.17% 和 3.85%。

综合以上分析，该公路长寿命沥青路面试验段黏层应选用快裂型 SBS 改性乳化沥青，并将其用量控制在 0.3～0.5L/m2 之间。可根据工程实际进行具体用量的调整。

综上所述，路面结构 、基层和面层泊松比 、基面层模量和厚度 、温度 、材料等均对长寿命沥青路面路用性能影响较大。经过分析，公路试验段长寿命沥青路面最终选用 SBS 改性沥青，并按 0.3～0.5L/m2 确定其用量。为增强封层抗剪强度，主要使用单一粒径碎石料，并严格控制石料工程性能和撒布量。加强半刚性基层表面粗糙度和同步碎石封层施工控制，可保证试验段长寿命沥青路面层间处治效果，提升路面性能。

[1]朱美蓝，毕可为，于海臣，等 . 基于长寿命试验段 的 路 面 结 构 与 性 能 预 测 研 究 [J]. 市 政 技 术 ，2023（5）：58-65.

[2]冯 瑞 刚 . 长 寿 命 沥 青 路 面 结 构 研 究 [J]. 西 部 交通科技，2021（9）：19-21.

[3]宋波，薛忠军，周绪利，等 . 既有道路长寿命沥青路面理念及实践[J]. 中国公路，2021（7）：64-70.

[4]曾峰，王旭东 . 半刚性基层长寿命沥青路面的实践检验[J]. 公路，2016（12）：1-7.

[5]魏 鹏 . 长 寿 命 沥 青 路 面 结 构 设 计 研 究 [J]. 城 市道桥与防洪，2018（12）：36-39.

[6]孙红燕，郑传超，高世君，等 . 长寿命沥青路面剪应力分析[J]. 公路交通科技，2010（9）：8-13.

[7]张金荣 . 长寿命沥青路面层间处治技术研究[D].西安：长安大学，2008.

[8]王志刚 . 双向循环荷载作用下长寿命沥青路面的剪应力分析[J]. 公路工程，2017（3）：77-81.

[9]牛兆霞 . 半刚性基层长寿命沥青路面合理厚度研究[J]. 交通世界，2014（4）：204-205.

[10]王 选 仓 ，侯 荣 国 . 长 寿 命 路 面 结 构 设 计 [J]. 交通运输工程学报，2007（6）：46-49.

[11]石长洪，郑俞，严二虎，等 . 长寿命路面结构层间处治方案及黏结性能[J]. 公路交通科技，2022（7）：30-39.

关键词：长寿命沥青路面；层间剪应力控制；碎石封层

0 引言

1 工程概况

2.1 路面结构与剪应力峰值

结合该长寿命沥青路面设计思路，简化路面结构参 数 后 ，提 出 6 种 可 能 的 结 构 组 合 ，并 分 析 层 间 剪 应力影响，结果如表 1 所示。

不同路面结构组合下，各点位处剪应力取值情况如图 1 所示。

根据图 1 可知，在不同荷载系数下，各种结构组合对应的剪应力曲线走势基本一致，且各曲线均存在 1 个峰值，该峰值的出现位置与相位角密切相关。此外，受到荷载作用后，边界点处还会表现出应力集中[1-6]。

2.2 基面层泊松比

泊 松 比 是 材 料 遭 受 轴 向 应 力 作 用 后 横 向 和 轴 向应变的比，其取值通常在 0～0.5 之间。一般材料硬度越高泊松比越低，反之则反高[7-9]。为简化分析过程，并较好地体现泊松比对长寿命沥青路面层间剪切力峰 值 的 影 响 ，选 取 组 合 1 和 组 合 6 展 开 分 析 。 应 用BISAR 软 件 进 行 基 面 层 材 料 不 同 泊 松 比 下 层 间 剪 应力峰值计算，其中，组合 1 和组合 6 层间剪应力峰值如图 2 和图 3 所示（图中 μ 表示面层泊松比）。

由 图 2 和 图 3 可 知 ，对 于 上 述 长 寿 命 沥 青 路 面 结构组合，层间剪应力峰值基本不随基层泊松比的改变而改变，而层间剪应力峰值随面层泊松比的增大而线性 递 减 ，组 合 1 及 组 合 6 剪 应 力 峰 值 的 降 幅 依 次 为8.1% 和 6.7%。

2.3 基面层厚度

应 用 BISAR 软 件 计 算 基 层 和 面 层 厚 度 不 同 取 值下层间剪应力峰值[10]。根据计算结果，剪应力峰值随基层厚度的增大而线性递减，表明随着沥青路面总厚度的增大，基层厚度对剪应力峰值的影响持续减缓 。随着沥青面层厚度的增大，层间剪应力变动趋势与基层厚度增大的情况基本相同，表明随着沥青路面总厚度的增大，面层厚度对剪应力峰值的影响会减缓。

根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2017），在沥青路面层间洒布黏层油，能较好地提升层间黏结性能，防止松散、裂缝、剥落、拥包等病害出现，延长路面使用寿命。为简化分析，重点检测和评价黏层材料的抗剪强度。

3.1 温度对黏层材料抗剪强度的影响

高 温 环 境 下 水 平 剪 切 力 的 作 用 会 使 黏 层 处 于 不利 受 力 状 态 ，其 抗 剪 强 度 相 应 降 低[11]。 为 此 ，必 须 展开不同温度下各种黏层材料抗剪强度性能分析。该研究选用快裂阳离子乳化沥青和 SBS 改性沥青，沥青用量分别按照 0.3L/m2 和 0.5L/m2 确定 ，使用多功能层 间 剪 切 试 验 仪 展 开 黏 层 材 料 抗 剪 强 度 检 测 ，结 果如图 4 所示。

由图 4 可知 ，以上两种沥青材料在不同温度下的抗剪强度存在一定的差异，但两种材料黏层抗剪强度随温度变化的趋势规律基本一致，即在高温条件下，黏结性能降低，材料抗剪切变形性能也随之下降；在低温条件下，黏结性能增强，抗剪切变形性能也随之升高。

3.2 材料类型和用量的影响

在 沥 青 层 上 按 设 计 用 量 均 匀 喷 洒 黏 层 油 能 明 显增强层间黏结性能。黏层油应选用中裂、快裂型乳化沥青、改性沥青。同时，通过控制沥青用量，保证层间抗剪强度。考虑到该公路工程位于我国南方高温多雨地区，故在 30℃温度下展开不同种类 、不同用量沥青材料抗剪强度检测，结果如图 5 所示。

由图 5 可知，随着沥青用量的增大，快裂阳离子乳化 沥 青 和 SBS 改 性 沥 青 黏 层 抗 剪 强 度 均 有 所 提 高 。

当沥青用量从 0.3L/m2 增大至 0.5L/m2 时 ，黏层抗剪强 度 分 别 从 0.48MPa 增 至 0.5MPa、从 0.52MPa 增 至0.54MPa，增幅分别为 4.17% 和 3.85%。

综合以上分析，该公路长寿命沥青路面试验段黏层应选用快裂型 SBS 改性乳化沥青，并将其用量控制在 0.3～0.5L/m2 之间。可根据工程实际进行具体用量的调整。

综上所述，路面结构 、基层和面层泊松比 、基面层模量和厚度 、温度 、材料等均对长寿命沥青路面路用性能影响较大。经过分析，公路试验段长寿命沥青路面最终选用 SBS 改性沥青，并按 0.3～0.5L/m2 确定其用量。为增强封层抗剪强度，主要使用单一粒径碎石料，并严格控制石料工程性能和撒布量。加强半刚性基层表面粗糙度和同步碎石封层施工控制，可保证试验段长寿命沥青路面层间处治效果，提升路面性能。

[1]朱美蓝，毕可为，于海臣，等 . 基于长寿命试验段 的 路 面 结 构 与 性 能 预 测 研 究 [J]. 市 政 技 术 ，2023（5）：58-65.

[2]冯 瑞 刚 . 长 寿 命 沥 青 路 面 结 构 研 究 [J]. 西 部 交通科技，2021（9）：19-21.

[3]宋波，薛忠军，周绪利，等 . 既有道路长寿命沥青路面理念及实践[J]. 中国公路，2021（7）：64-70.

[4]曾峰，王旭东 . 半刚性基层长寿命沥青路面的实践检验[J]. 公路，2016（12）：1-7.

[5]魏 鹏 . 长 寿 命 沥 青 路 面 结 构 设 计 研 究 [J]. 城 市道桥与防洪，2018（12）：36-39.

[6]孙红燕，郑传超，高世君，等 . 长寿命沥青路面剪应力分析[J]. 公路交通科技，2010（9）：8-13.

[7]张金荣 . 长寿命沥青路面层间处治技术研究[D].西安：长安大学，2008.

[8]王志刚 . 双向循环荷载作用下长寿命沥青路面的剪应力分析[J]. 公路工程，2017（3）：77-81.

[9]牛兆霞 . 半刚性基层长寿命沥青路面合理厚度研究[J]. 交通世界，2014（4）：204-205.

[10]王 选 仓 ，侯 荣 国 . 长 寿 命 路 面 结 构 设 计 [J]. 交通运输工程学报，2007（6）：46-49.

[11]石长洪，郑俞，严二虎，等 . 长寿命路面结构层间处治方案及黏结性能[J]. 公路交通科技，2022（7）：30-39.