路面结构层分析

路面结构层分析

芦子朝

山东建筑大学交通工程学院山东济南250101

摘要：路面结构层指的是构成路面的各铺砌层，按其所处的层位和作用，主要有面层、基层和垫层。最新规范中指出路面结构层由三部分组成：面层、基层和底基层。之前的垫层，可归为功能层或路基处置层。

关键词：面层基层垫层

Abstract:Pavementstructurelayerreferstothepavementlayerswhichconstitutethepavement.Accordingtothelayersandfunctions,therearemainlysurfacelayer,baselayerandcushionlayer.Inthelatestspecification,itispointedoutthatpavementstructurelayerconsistsofthreeparts:surfacelayer,baselayerandsubbase.Theformercushioncanbeclassifiedasfunctionallayerorroadbeddisposallayer.

Keywords:SurfacelayerBaseBedcourse

1.路的简介

1.1路的结构

路是我们生活中不可或缺的一部分。路对我们的日常生活、商业贸易和国防都很重要。路面按模量划分可分为沥青路面(柔性路面)和混凝土路面(刚性路面)。路面由不同的层组成，沥青路面比混凝土路面更层次分明。自下而上，分别为路基、垫层、基层和面层，面层又包括磨耗层和联结层。如下图所示。

1.2功能和损伤机理

路面最重要的功能是承受车辆施加的荷载而不过度变形。路面的分层结构旨在确保分布在轮胎下方的荷载传路基的应力足够低，不会造成路面损坏。

（1）沥青面层属于功能层，起到连接和扩散荷载的作用。主要是改善行车条件,保护路面基层。面层的损伤机理如下：

1、交通荷载切向作用下损伤，如抛物线形纹裂，面层剥落。

2、磨耗层与基层连接不良，如斑秃。

3、基层裂缝向上引起反射裂缝。

4、高温重载条件下材料蠕变形成车辙。

5、沥青老化后由于热力疲劳形成裂缝。

（2）基层的功能主要是提升路面刚度和力学性能，削弱交通荷载对路基的作用。基层的损伤机理如下：

1、弯拉应力反复作用引起疲劳裂缝。

2、水稳碎石产生热疲劳裂缝。

3、水泥板由于其中热梯度的存在生成裂缝。

（3）垫层指的是设于基层以下的结构层。其主要作用是隔水、排水、防冻以改善基层和土基的工作条件，承担路基所需的几何和力学特性过度。垫层的损伤机理如下：

1、塑性变形积累造成永久变形。

2、非处治材料在重复荷载作用下塑化。

3、裂缝生成后，有水分进入时，路面破坏更加迅速。

2.面层

2.1面层介绍

路面面层具有较高的结构强度、刚度、耐磨、不透水和高低温稳定性，并且其表面层还具有良好的平整度和粗糙度。面层可由一层或数层组成，高等路面可包括磨耗层、面层上层、面层下层，或称上（表）面层、中面层、下（底）面层。面层混凝土板通常分为素混凝土板、钢筋混凝土板、连续配筋混凝土板、预应力混凝土板等。目前我国多采用素混凝土板。

2.2面层的结构

根据功能性和结构性的要求，沥青路面的面层有单层、双层和三层结构。单层面层只有表面层；双层结构分为表面层和下面层；三层结构分为表面层、中面层和下面层。面层的结构取决于公路等级、交通量等多种因素，通常高速公路、一级公路选用三层沥青面层结构；二级、三级以下等级公路一般采用双层式沥青面层。

2.3面层材料类型

沥青面层的材料可以是热拌沥青混合料、冷拌沥青混合料，也可以是贯入式沥青碎石或表面处治。热拌沥青混合料主要是密级配沥青混合料AC和Superpave混合料、沥青玛蹄脂碎石混合料SMA以及开级配沥青磨耗层OGFC。其中，AC和SMA都属于密级配混合料，OGFC为开级配混合料，它们的常用形式如下图所示。

冷拌沥青混合料主要用于三、四级公路面层，可用乳化沥青、改性乳化沥青或液体沥青，并选择密级配沥青混合料。

面层主要材料类型：密级配沥青混合料、SMA混合料、大孔隙开级配排水式沥青磨耗层OGFC、贯入式沥青碎石与沥青表面处治。

3.基层

3.1基层介绍

路面基层，是在路基（或垫层）表面上用单一材料按照一定的技术措施分层铺筑而成的层状结构，其材料与质量的好坏直接影响路面的质量和使用性能。基层是整个道路的承重层。起稳定路面的作用。路面基层分为无机结合料稳定基层和碎、砾石基层。

3.2基层的结构

路面基层分为无机结合料稳定基层和碎、砾石基层。起稳定路面的作用。路面基层，是在路基（或垫层）表面上用单一材料按照一定的技术措施分层铺筑而成的层状结构，其材料与质量的好坏直接影响路面的质量和使用性能。基层是整个道路的承重层。

1、按材料力学分：半刚性类、柔性类、刚性类；

2、按材料组成分：有结合料稳定类、无结合料稳定类；

3、按组成状态分：骨架密实类、骨架空隙类、悬浮密实类、均匀密实类。

3.3基层材料类型

无机结合料稳定基层是一种半刚性基层，常用的有石灰（水泥）稳定土、石灰（水泥）稳定粒料，石灰粉煤灰稳定土或稳定粒料。

所有稳定土都不能用作高等级路面基层，只能用作底基层。原因基于所有无机结合料都有较大的干缩和温缩现象，在强度未充分形成时，表面遇水软化或易产生唧泥（浆）冲刷破坏。其中二灰稳定粒料可用于高级路面基层或底基层。

（1）水泥稳定土材料，分为水泥稳定粒料、水泥稳定细粒土（水泥土）。

（2）石灰稳定土，分为石灰粒料、石灰土。

（3）水泥综合稳定石灰土，同时用水泥和石灰稳定某种土得到的混合料。综合稳定时，若水泥用量占结合料总量的40%以上，按水泥稳定类考虑，否则按石灰稳定类考虑；

（4）石灰工业废渣稳定土：二灰粒料、二灰土、二渣类、石灰钢渣类。

（5）嵌锁型粒料：填隙碎石、沥青稳定碎石、泥结碎石、泥灰结碎石。

4.垫层

4.1垫层介绍

路面垫层是指基层或底基层与路基之间的结构层次，主要起扩散荷载应力和改善路基水温状况的作用，以保证面层和基层的强度、刚度和稳定性不受土基水温状况变化而造成不良的影响。

4.2垫层的结构

垫层根据选用的材料不同，可分为两大类：透水性垫层和稳定性垫层。

透水性垫层是由松散的颗粒材料如砂、砾石、碎石、炉渣、片石等构成。其对材料的要求不高，但水稳性、隔热性和吸水性一定要好。

稳定性垫层是由整体性材料如石灰土或石灰煤渣土等构成。

不是所有的公路都设计有垫层，有些公路有垫层，有些公路没有垫层，设计单位根据公路所在地段的地质、地形、水文情况、气候条件等因素综合分析后确定是否设置垫层。

用石灰稳定细粒土得到的强度符合要求的混合料，称为石灰土。用石灰、煤渣和土得到的强度符合要求的混合料，称为石灰煤渣土。

细粒土：颗粒的最大粒径小于9.5mm，且其中小于2.36mm的颗粒含量不少于90%（如塑性指数不同的各种黏性土、粉性土、砂性土、砂和石屑等）。

中粒土：颗粒的最大粒径小于26.5mm，且其中小于19mm的颗粒含量不少于90%（如砂砾土、碎石土、级配砂砾、级配碎石等）。

粗粒土：颗粒的最大粒径小于37.5mm，且其中小于31.5mm的颗粒含量不少于90%（如砂砾石、碎石土、级配砂砾、级配碎石等）。

路面工程中常用的垫层有石灰土或石灰煤渣土、砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、手摆片石垫层等形式。

4.3垫层材料类型

（1）石灰土

（2）砂垫层、砂石垫层

（3）手摆片石

5.总结

（1）面层混合料常采用具有优秀的抗车辙性能和抗剪切能力，同时具备一定的抗水损能力的材料。

（2）基层层底易产生极大弯拉应变引起疲劳开裂，因此要选用高强度、高耐久性、高抗疲劳性能、优秀的抗车辙性能的材料。

（3）垫层指的是设于基层以下的结构层。其主要作用是隔水、排水、防冻以改善基层和土基的工作条件，承担路基所需的几何和力学特性过度。垫层根据实际情况选择合适的材料。

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