摘 要：
为提高长寿命沥青路面层间应力控制效果，以某一级公路为例，从路面结构、基层面层泊松比、基层面层厚度等方面对长寿命沥青路面层间剪应力控制要素进行分析，并从黏层材料选用、试验路铺筑、层间处治等方面对长寿命沥青路面层间处治工艺进行研究，以供参考。
关键词：长寿命沥青路面；层间剪应力控制；碎石封层
0 引言
在沥青路面施工中 ，透层撒布时机不当 、功能层材料防水性能不足，会引发层间损坏现象，主要表现为推移 、裂缝和水损等，这些问题会导致半刚性基层破坏。随着我国公路建设的迅速发展及重型车辆数量的增加，对公路沥青路面的承载力 、耐久性和抗水损性等提出了更高的标准。基于此，对长寿命沥青路面层间剪应力控制及处治工艺进行研究，以期提高路面性能、延长其寿命。
1 工程概况
某公路路段长 12km，路面宽 28m，双向五车道，由3个重载车道和 2 个轻载车道组成 ，全线按一级公路等级设计。由于该公路发挥着重要的连通作用，因此按长寿命沥青路面设计。该路段于 2023 年进行下封层试验路铺筑。
此外，在基层与下面层以及表面层与下面层间均增设薄层防水黏层。考虑到长寿命沥青路面在该地区公路工程中属首次应用，因此必须加强前期设计及施工过程控制。
2 长寿命沥青路面层间剪应力控制要素
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。
3 长寿命沥青路面黏层材料的选用
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。
4 长寿命沥青路面层间处治工艺
4.1 试验路铺筑
4.1.1 施工准备
使用 QS1500 型强力清刷机清扫基层，将基层松散料 、掉粒 、杂物及尘土全部清除。通过彩条布处理起点，搭接宽度控制在 50～80cm。
4.1.2 沥青和石料撒布
将 改 性 沥 青 加 热 至 190℃ ～ 200℃ ，按 照 设 计 要求 设 定 沥 青 和 石 料 撒 布 宽 度 及 撒 布 量 。 之 后 用 智能 沥 青 撒 布 车 进 行 试 验 段 沥 青 撒 布 ，撒 布 量 控 制 在0.3～ 0.5L/m2。 碎石撒布车紧跟其后，撒布碎石料，试 验 段 主 要 使 用 粒 径 5～10mm 和 10～20mm 两 种 碎石 料 ，撒 布 量 分 别 为 3.8m3/km2 和 6.8m3/km2。 为 避免漏撒或撒布聚集，应使用单一粒径碎石，并加强碎石撒布量的调整和控制。
之后通过胶轮压路机充分碾压，使沥青与碎石料有效融合。同步碎石封层车沥青和碎石料喷头间距应不超过 20cm。当沥青喷洒温度在 160℃以上时，与碎石结合后的温度可保持在 140℃以上 ，沥青可充分裹覆碎石料，且能较好地嵌入石料表面微观纹理内，大幅提升两种材料的黏结程度和防水黏层质量。
4.1.3 碾压
石料撒布后，用轮胎压路机按 5km/h 的速度匀速稳压 2～3 遍。相邻两幅碾压带应重叠 1/3 轮宽。稳压应按紧跟、慢压原则进行。
4.2 半刚性基层粗糙度控制
基 层 表 面 粗 糙 度 和 清 洁 程 度 对 施 工 质 量 和 基 层黏结性能影响较大，通过清刷机反复清扫后，可达到要求的清洁程度。为提升基层表面粗糙度，增强其抗剪性能，必须在其强度形成前进行拉毛处理。
为 简 化 施 工 工 序 、节 省 处 治 成 本 ，技 术 人 员 依 托现有机械和材料设计出简易版强力清刷机，对该公路试验段半刚性基层面展开拉毛处理。处理后随着基层表面粗糙度的增大，层间抗剪性能先增大后减小 。
为避免表面纹理加深、粗糙度增大后黏层材料堆积在纹理缝隙内，同时为取得较高的摩阻力和抗剪性能，应将半刚性基层粗糙度控制在 0.4～0.8mm 之间。
5 结语
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。
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原创作者：韩云良，张国周，山东宇通路桥集团有限公司，山东 东营 257300。
