公路沥青路面结构设计的应用实践与分析
路面设计的目标是通过合理的设计方法使得道路在设计使用年限内能够提供安全、舒适、快捷的服务。然而，目前我国高速公路沥青路面普遍存在着初、早期破坏，且主要破坏型式同上个世纪90年代以前轻交通状况下相比已发生了一定的变化。过去，沥青路面损坏主要包括龟裂、车辙、低温开裂等，这也是路面设计时重点控制的损坏类型。但是，随着路面结构强度的提高和路面损坏期的提前，这些传统损坏出现得越来越少，有些已经不再出现，而目前出现的损坏，不论是其形态还是原因都十分不同。所以，按照传统理论来加强路面结构是没有效果的，甚至有时还适得其反[1]。
路面在使用实践中所暴露的大量问题，使得道路工作者们不得不对现有的路面设计理论、设计方法及设计指标进行反思。实际上，目前大量出现的路面早期损坏是现行理论和规范所难以做出更深解释的。虽说设计方法基于力学，但分析的范围和所考虑的主要受力方式，相对于目前复杂的荷载状况而言却过于简单[1]。对于不同的路面结构，对其使用性能变化规律的认识不够清楚，更缺少定量的研究；因此，我们必须用发展的眼光对重交通路面的损坏原因、机理重新进行认识，及时掌握新条件下的新变化，通过路面的合理化设计来控制路面的主要破坏型式，从而真正达到路面设计的目的。1我国沥青路面设计指标的分析
纵观我国建国以来的各版公路柔性（沥青）路面设计规范,在设计方法和指标方面的思想是一脉相承的,都以路表弯沉作为主要设计控制指标。但是随着高速公路建设的不断发展，路表弯沉指标也表现出诸多的局限性。
1.1高速公路沥青路面主要破坏型式
路面设计的目标就是通过合理的设计方法使得道路在设计使用年限内能够提供安全、舒适、快捷的服务。然而，目前我国高速公路沥青路面普遍存在着初、早期破坏，且主要破坏型式同上个世纪90年代以前轻交通状况下相比已发生了一定的变化。高等级沥青路面的主要破坏形式可以归纳为以下几个方面：①由于路基不均匀沉降导致的路面下陷和开裂；②车辙破坏；③沥青面层的水损害；④半刚性基层沥青路面反射裂缝破坏；⑤沥青路面的结构性破坏。因此，有必要通过路面的合理化设计来控制路面的主要破坏型式，从而真正达到路面设计的目的。1.2路表弯沉指标的适用性
经过长时间的研究，维姆（Hveem）于1955年发表了《路面弯沉和疲劳破坏》一文，这篇被Monismith誉为路面领域内最重要的论文阐述了路面弯沉和路面疲劳损坏间的关系，对后来采用分析方法预测路面疲劳开裂的研究产生了非常重要的影响。路表弯沉遂成为路面设计的一个重要指标，受到各国研究人员的青睐，甚至得到了不恰当的延拓[2]。在我国的沥青路面规范中路表弯沉也成为路面设计的一个关键性控制指标。路表弯沉指标主要具有以下优点：
(1)弯沉指标的突出优点是其直观性和可操作性，它建立在大量实测数据统计回归的基础上，对于交通不太繁重，结构层较薄情况（控制沉陷为主）是较适用的，但对繁重交通，路面结构较厚情况(控制疲劳和开裂为主)下其适用性降低；
(2)在路面结构单一的中、轻交通时代，该指标既可表征路面结构的整体变形，也可用于表征路面结构的整体刚度。
然而，随着公路建设规模的扩大和道路等级的提高，路表弯沉也暴露出了以下主要缺点：(1)弯沉指标同路面结构主要破坏型式没有必然关系，该指标控制的目标不明确；
(2)重载交通时代路面结构繁多，经验性的路表弯沉指标无法反映路面结构各层次的破坏特征；(3)路表弯沉主要来源于土基的变形，且受气候环境条件影响颇大，尤其是路面结构内部的干湿状况，若用该指标来对不同路面结构强度的评定显得缺乏说服力；
(4)规范针对特定的破坏类型设置了相应的单项控制指标，形成了综合设计指标和单项设计指标并存的局面，当进行结构组合和材料选用的设计时,两者之间将出现兼容性和协调性的问题。
综上所述，路表弯沉指标显然已经无法适应当今重载交通时代路面设计的要求，寻求新的沥青路面设计控制
路桥求职路桥招聘路桥英才网英才网指标是摆在我国道路工作者面前的一项艰巨任务。1.3沥青路面结构设计与材料设计指标的相容性
目前，我国沥青路面的结构设计与路面材料设计基本上是相脱离的。由于种种原因，路面材料的抗压模量设计取值往往带有很大的随意性，同样是水泥稳定粒料，设计值却差别很大，例如同属广东省的广肇、佛开高速公路设计值很小，只有500Mpa，而广珠西却为1600MPa。对于同种材料(6%水泥稳定碎石或石屑)在相同施工水平和要求条件下，设计取值的过大差异，对于保证路面施工质量是不易的，同时在设计上可能也是不经济的或是太冒险。此外，路面结构设计与材料组成设计相容性较差，还表现在以下几个方面：(1)路面材料强度测试中的受力模式与其在道路应用中的实际受力情形相差较远；(2)路面材料性能评价指标与其实际路用性能之间的对应关系不明确；
(3)结构设计阶段采用的材料设计参数指标与实际施工时路面材料配合比设计、质量检测指标不一致。2沥青路面合理结构型式的分析
当前，我国高速公路沥青路面普遍存在初期建设费用较低，而车辙、水损害、开裂、泛油等早期破坏严重的现象。无需赘言，出现上述早期病害的主要原因固然与沥青混合料均匀性差、材料质量良莠不齐、施工质量达不到要求、养护不及时等因素有关，但与路面结构组合设计本身存在缺陷也不无关系。我国沥青路面结构有其自身的特点，这是我国国情所决定的，是公路建设发展历史的必然结果。2.1我国公路沥青路面结构型式分析
进入20世纪80年代，由于交通量迅速增长，我国开始修建二级公路、一级公路，沥青面层逐步向沥青混凝土发展，基层和底基层的强度要求也随之增加，特别是当高速公路的出现时，我国的沥青缺乏和路面承载能力低的问题逐渐突出起来。正是在当时这种形势下，半刚性基层基于其较好的板体性能、较高的承载力及良好的经济性等优点，使得半刚性基层沥青路面成为我国沥青路面结构的主要型式，并几乎成为高速公路沥青路面的唯一结构型式。无可否认，这种路面结构为我国沥青路面的发展做出了巨大的贡献。但是，近年来许多沥青路面发生的严重早期损害，使得人们不得不对此结构提出一些质疑，如半刚性基层的收缩开裂会引起沥青路面的反射裂缝，半刚性基层沥青路面对重载车来说具有更大的轴载敏感性，以及半刚性基层损坏后没有愈合的能力且无法进行修补等。基于此，现在许多单位和学者开始主张在中国也大量地发展柔性基层沥青路面的结构型式。对此，我们绝不能“人云亦云”，而必须用辩证的否定观来分析问题。首先，我们毕竟还是发展中国家，经济承受能力虽然已经有了很大的增长，但仍然还处于一个不高的水平。从路面结构方面说，半刚性基层造价低的特点仍然是其它路面结构所无法比拟的。长期以来我国遵循“强基薄面”的方针，铺筑的是沥青层较薄的半刚性基层沥青路面，这一点已经深入人心，要想一下子得到改变是不现实的，也是不合理的。即使采用了柔性基层沥青路面也不见得就没有问题了，所以我们不可能一下子都改成柔性基层沥青路面，将半刚性基层沥
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长沙理工大学张起森教授作客专家在线：我国沥青路面结构设计分析
[b[size=5]]长沙理工大学张起森教授作客专家在线：我国沥青路面结构设计分析[/size][/b][size=4]以“我国沥青路面结构设计分析”为主题，围绕“我国沥青路面破损原因，沥青
结构以及沥青混合料设计和沥青技术研究”等问题，同大家进行深入交流与探讨
主持人：首先请张教授给大家介绍一下，近年来，随着我国国民经济的发展，干线公路特别是高速公路面临着巨大的交通压力，沥青路面出现了裂缝、水损害等破损现象，造成沥青路面破损的原因是多方面的，您能否从这路面设计这个方面向大家介绍一下路面破损的成因以及如何防治。张教授：这个问题比较复杂，谈一下我自己的看法，供大家参考。目前我国有高速公路通车总里程3万多km，沥青路面占85％左右，水泥路面占15％左右，所以高速公路大部分都是沥青路面。我国在短短十几年的时间，高速公路沥青路面发展速度非常的快，但是现在路面确实还是存在一些问题，是什么原因引起的？在过去的一段时间，大家讨论很多。我想从以下方面来谈些
自己的看法：
首先，我们国家刚开始建设高速公路的时候，基础比较差，当时没有规范，原规范对高速公路不适应。我们很多经验都是来自过去的低中级路面，修建高速公路的经验少，所以我们开始修建的路面，像90年代初，依据的是低中级路面的经验，当然我们也引进了一些国外的东西，像京津塘高速公路我们请的是澳大利亚专家来修的，上海沪嘉高速公路是我们自己国家修的，不过只有十八km的里程，其他如沈大高速公路、广佛高速公路，当时不叫高速公路而叫高等级公路，因为当时对高速公路有争议，所以在起步的时候，还是有些欠缺。规范、标准和试验检测设备等跟不上高速公路发展，给我们前期修建的路面带来了一些先天性的不足，比如路面厚度，一些较早修建的高速公路，对底基层的厚度重视不够，而且对它的认识也不够，有的水泥路面甚至取消了底基层。这些方面当时没有一个比较明确的规定，单纯从适应当时已有的设计指标看，可以满足要求，但是路面使用后出现了许多问题。之后，我国的高速公路吸取失败的教训，进行了总结，后期有些改进。1997年颁布的沥青路面规范，包括后来颁布的水泥路面规范，有些部分吸取了我们国家“七五”、“八五”公关项目的一些成果，为后面高速公路质量的提高打下了基础。总的来讲，我们国家高速公路发展很快，技术、设备储备不够，给我们前期修建的高速公路带来了
不足。这是一个问题。
第二、设计标准与实际情况有差距。例如荷载标准，我国的设计荷载是BZZ－100，实际上，我们国家道路上行使的超载车辆很多，像京珠高速公路，有的车达到了270kN，在广韶高速公路，有的车辆也达到了170kN左右。显然，这完全超过了我们的设计标准，路面肯定无法承受。所以这个超载车辆，“超载”的问题，确实是我们国家路面面临的一个严重问题。这个问题我和美国一些专家讨论过，美国也有一些重载车，但超载车很少，美国重载车辆一般是在30％左右，但是我们国家的重载车却占到了60％、70％，甚至是70％或80％的比例，所以路面压力很大。看来这个问题要解决需根据实际的荷载来进行设计或验算。使设计的荷载标准和实际使用车辆的标准要相符。另外，在设计指标方面，也存在一些问题。比如说水泥路面是以混凝土板底弯拉应力进行控制，沥青路面主要以表面弯沉进行控制。弯沉可以反映路面整体的承载能力，但它对结构层性能的反映就比较查。水泥路面也存在指标的问题，水泥路面是一个脆性材料，它的变形是在一个很小的变形情况下开始出现断裂。是不是要像结构设计一样，以刚度来控制设计。沥青路面设计指标不完善大家讨论更多，我们现在用弯沉指标来设计，往往沥青层、基层、它的拉力问题不能控制。国外把表面的弯沉改为路基变形的控制有一定道理。我们国家过去测定的表面弯沉70％、80％都是发生在路基。但是有个问题，表面弯沉容易测定，路基弯沉很难做检测，所以怎样使用这个指标这也是一个问题？现在研究用多指标来控制路面结构，这应是今后路面设计的一
个趋势，包括把剪切应力、温度收缩应力等都考虑进去。
第三、结构层材料组成的问题，包括石料的规格，石料的品质，石料的级配，这个方面现在控制得不严格。当然实验我们是做了，采用什么级配，有个要求，但实际上到现场以后，这个方面的控制就比较差，再加上我们碎石供应很乱，不像国外实现了碎石商品化，要什么样规格的碎石随时就去买，我们国家不是这样的情况，我国是一边施工，一边在沿途设置料场，给石料控制带来很大困难。希望能够早日的解决这个问题，从而提高石料的品质。再一个就是沥青，沥青供应是比较大的问题。因为我国沥青来源很多，有进口的，有国产的，进口又有很多国外的公司，国内也有很多公司生产沥青，所以往往一条路实际用的沥青品种很多。像广州的某路，它的沥青，能够达到我们规范软化点要求的，只有约50％、60％左右，有些路段甚至更低，40％、50％达不到我们国家最低的要求。因为材料结构组成不合理，造成强度相差比较大，同一个路面，可能这里强度好，那里强度差。路面湿度也有变化，这里不透水，那里透水，同一个路面的问题比较
多。这些事情一方面是材料本身造成的，一方面是施工造成的。
第四、从路面结构设计来讲，防水排水系统设计得不完善。我们在表面排水方面做了一些工作，但是在路面结构的排水、路基的排水这个方面还是做得不够，所以往往在路面使用过程中，出现排水结构物堵塞等，导致路面出现沉降、开裂等问题。现在我们国家对排水的问题比较重视了，
但是这方面还有继续做好的需要。
第五、施工的问题。往往我们设计一个方案，结构是什么，材料是什么等等，还有很多的指标和要求，但是路面的施工，往往跟我们的设计相差很远。比如动稳定度，我们国家高速公路目前要求，像南方地区3000到3500，但是实际上，有些只有1000多，有些方4000、5000，甚至超过10000，变化很大，这个问题除跟材料有关系外，还跟施工有关系，施工控制不严。路面施工温度可以相差三十几度，这里可能是140，那边可能是100左右，这样压实就比较困难，达不到要求。另外材料本身，施工过程中要是没控制好，容易引起离析。我们国家要求路面使用过程中孔隙率是3％－6％，有些实际做出来不到3％，甚至不到1％，大的可能超过10％，这样对我们路面的使用，带来了很多的问题。孔隙小的易泛油，产生车辙；孔隙大的易透水，产生脱粒、坑洞等。另外关于路面损坏，刚才提到开裂、水损害，应该提出在南方，中部河南、河北以及陕西，车辙破坏也是个问题，有些路使用一两年，车辙达到50、60mm，路面使用不久就要重新铣
刨、罩面。
车辙在南方出现比较多，显然车辙问题跟重载、超载关系更大，另外同温度也有关系，像南方的气温，在广东，夏季路面最高的温度达到七十几度，而气温四十度左右，高了三十多度。高温把路面软化了，再加上很重的车上去，肯定要产生车辙。另外材料设计方面对这个问题考虑得还不够。如河北、山东沥青标号为70；广东、广西标号也是70。沥青标号这样全国一致是不合理的。在广东这样的高温地区，使用更硬的沥青，例如50号是完全必要的。这方面问题值得我
们研究。
第六、对路面结构层构成的要求上还不是很明确，比如面层3层，现在大部分是4、6、8cm或4、5、6cm，面层十几cm，而面层、中层、下层究竟它的功能是什么呢？它们的合理厚度应为多少，对它们的要求又是什么？现在是不明确的。我国现在还没有公布的沥青路面修订规范稿，开始注意了这个问题。根据路面功能设计的概念，上面层主要是要稳定、要抗疲劳、要防水、要抗滑、要粗糙。中层主要是抗车辙，车辙是个主要的问题。到了下层，主要是疲劳的问题，当然这个概念跟我们的上层下层概念有点不同，但是在我国如果把下层理解成是基层的话，我们的基层现在是半刚性基层，恰恰抗疲劳能力是比较差的，很容易开裂。基层一开裂就形成反射裂纹，反射到路面上就容易使面层开裂，开裂以后造成了很多的问题，比如渗水等。过去我们对反射裂纹花了很多功夫取研究，但一直解决得不太好，对路面结构层的功能问题要进一步研究，弄清楚以后，对不同层次的要求指标要明确，这样才能把面层设计好。轮胎与路面的接触部分是很复杂的，接触应力对面层影响很大，过去我们对面层的材料比较重视，比如改性沥青、石料要求的规格也比较好，施工方面也比较重视，所以这一层相对来讲，承受车辆作用应力相对其他层次，显得要好一些。故目前路面主要问题并不是表现在上层，是在中下层。当然我们不是不重视面层，面层当然要抗滑，要不透水，要稳定，要抗疲劳，对采用的材料要求更高更加严格。但是我们对中、下层的要求也应明确，根据我们近来做的工作，我们建议：在南方要求上面层动稳定度要3500；中面层要3000；下层要800－1000，大长坡和弯道路段不小于1000。老的规范对上面层的要求是800。对下层的材料就没有明确要求。总之，要弄清各结构层的功能和作用，才能够对材料的
要求进行控制。
第七、现在还有些新的问题要研究。沥青路面现在有一种叫top－down裂缝，即表面向下的开裂问题。现在研究的大部分是裂纹由上向下发展，反射裂纹是怎样发展等问题。但实际上，调查表明很多裂纹是从上面往下面扩展的。这种裂纹实际上对路面损害比较大，因为一开裂就在表面，表面开裂水就往下走，再加上温度应力，裂纹慢慢扩展，水就流下去，很快会污染到基层了。这个问题过去我们研究很少，在上个世纪八十年代，日本一些专家在论文里面提到过，世界上很多国家都做过调查，像英国的TRRL，他们在八十年代从现场勘测也发现这个问题。另外还有一个问题就是钢轮碾压产生的开裂。日本在八十年代做过研究，日本和加拿大有个叫做寒冷地区的路面修建技术合作项目，他们做过这个研究，钢轮碾压后，路面会产生很多的裂纹，用放大镜就可以看得见。在温度应力作用下这种应力易发展，所以对于这种裂纹我们今后要重视。现在对沥青路面存在的开裂、车辙、水损害等破损现象，经过最近几年的研究，已采取了一些措施，水损害相对要好了些。目前南方主要是车辙，北方开裂。南方有些地方因路基下沉，路基不稳定等等，也产生开裂的问题。但是这些基本不是疲劳引起的裂纹。再一个就是温度、温差的问题引起的开裂。我国路面真正目前达到疲劳设计要求的很少，路面早期损坏的主要的原因不是这个。我们讲
超载，应力很大，其应力可能达到抗拉强度的0.7、0.8左右，很容易开裂。
要解决这个问题从路基来讲，要保证路基的稳定性，一些软土地区、盐渍地区的高速公路，往往达不到沉降的要求。一个月5mm，它往往达不到，为了施工的进度，就在沉降未完成的路基做路面，所以往往总承载能力没有达到要求，今后还要进行沉降。从进度跟施工质量要求方面来讲，
今后应该怎样去协调，在保证质量的情况下再来谈进度，路面基本的情况才能保证。从路面来讲，一个是结构，一是材料，要求要更严格。施工方面，如果我们路面施工比较精细，减少或尽量避免离析的发生，路面损害就会更少。有些省份引进了二次分料器，资金投入并不大，但效果很好。从车辙问题讲还是要解决沥青的问题，沥青对车辙的贡献大概有30％到40%，沥青要求粘结力和软化点达不到要求的话，它的情况会很严重，特别是高温情况下，这个问题就会更严重了。所以车辙问题要从结构，从材料组成设计方面等等方面考虑。在八十年代，我国城市道路规范中加入了抗剪指标，但是公路就一直没有加进去，主要是材料的抗剪强度问题，当时因为我们要知道抗剪强度，就要做三轴实验，三轴仪比较少，试验本身也比较复杂。另外一个方面，结构层的抗剪切能力要进行检测，比较难。所以对于抗剪指标问题就一直搁置下来了，我们对材料抗剪方面的要求，要重视起来，这样的话从各个方面来讲就比较完善了。还有一个问题就是超载，现在明明知道这条路不是我们设计的这个承载重量，实际上它跑的是一倍，甚至二倍的荷载，对这个情况怎么办？我们国家一下子要解决超载现象，可能还有困难。这个情况可以从设计方面来采取一些措施，如规定要验算荷载，以超载200甚至300的标准来验收，达不到，厚度满足不了要求，我们对路面进行加厚。当然这样投资会大一点，但从全寿命周期来综合考虑投资问题，
这样做是合算的。
主持人：您刚刚提到半刚性基层路面结构，我国高速公路普通采用这种路面结构，您能否向大家介绍一下半刚性基层沥青路面结构的优缺点？半刚性基层在养护、修复中存在什么样的困难？张教授：半刚性基层路面在我们国家无论是一般公路、还是高速公路，起到很大的作用，这个是应该进行肯定的。我国3万多km高速公路的沥青路面包括水泥路面，基层90％以上都是半刚性基层。半刚性基层在我国公路的建设发展中起了很大的作用。半刚性基层也存在一些问题，但我想要还是先讲优点：半刚性基层强度比较高，相对柔性基层来讲强度高、刚度高，作为承重结构，它是比较合适的。承载、扩散荷载，传到路基，在没开裂之前这方面性能比较好。但是半刚性基层有一个问题，就是抗拉能力相对比较小，另外它的变形能力不太好，它是比较脆的材料。它的刚度比较大，在湿度变化温度变化中所受温度应力比较大，所以在温度荷载，交通荷载，湿度变化的作用下，它容易产生裂缝，开裂以后半刚性基层性质开始变化。这些裂纹很容易形成反射，特别是后期裂纹比较多的情况下，裂纹很容易反射上去，比较短的时间就反射到上面，很多实际工程证明了这个问题。我们曾经做过光弹实验，“七五”攻关研究沥青面层最小厚度应该是多少，也就是要从反射裂纹的角度来考虑，反射裂纹反射上去要保证一定的使用时间，表面路面厚度应该是多少。我们通过光弹实验和一些力学分析确定了路面最薄厚度12cm。当然那是根据七五那个时候的交通荷载等实际情况，从技术方面我们做光弹实验，还是有点根据的。但是现在我们的交通量，在重载、超载的情况下，12cm应该会薄了一点，现在这种交通量、这种荷载下，可能不能保证我们的使用寿命。为了防止反射裂纹，实际上我们“七五”还做了一些研究，例如如采用级配碎石、土工布和应力吸收层作为中间过渡层等一些措施，到最近，差不多20年的时间，仍还在摸索。研究反射裂纹，如何来延缓它，完全防止是不可能的，怎样延长它的扩展时间，使它的裂纹反射到面上的时间比较长，保持表面比较长的时间不会开裂，在这方面做了很多的工
作，也取得了一些成果，但是这个问题到现在还没有完全解决。
半刚性基层的路面，基层修建的时候会产生很多干缩、温缩裂纹，这些裂纹反射上去，造成了路面损害，这是目前对半刚性基层沥青路面大家认为它不足的地方。半刚性基层沥青路面还有一个问题，就是半刚性基层上的沥青路面厚度不能太薄。因为半刚性基层到了后期强度比较大，特别是到夏天的时候，产生上面软下面硬倒装结构，象擀面一样，很容易产生推移。所以我们过去修的像二、三级路面往往产生波浪变形。这个是半刚性基层沥青路面使用的过程中存在的一些
问题。
半刚性基层沥青路面在使用的过程中，针对它的开裂，我们采取了一些措施，比如增加粗集料含量、切缝等。但是大家认为这个问题还没有完全解决。我国的半刚性路面，还有一个问题就是基层软化、甚至唧泥等问题比较明显。这是我们国家的一些经验，另外国际上，像英国，欧洲、美国，他们做了一些实验，也用过半刚性基层，也发现了它的一些问题。现在欧美一般基层不采用半刚性，它把半刚性作为底基层，放在下面，基层采用沥青稳定基层，这样比较合理一些。半刚性基层在施工过程中也发现了一些问题，比如透层油渗透比较困难，还有半刚性基层表面容易产生灰尘，产生灰尘以后如果施工的时候清理不干净，就影响了粘层与半刚性基层的粘接。另外路面开裂以后，水下去就容易损坏。半刚性基层产生问题以后，必须要把它全部挖掉才能修复，这样就有些困难。现在我们的讲半刚性基层，我的观点是我们国家要因地制宜来考虑这个问题。如果条件合适，有些地方还是可以用半刚性基层，不是一概否认这个观点。但是半刚性基层一统
天下也是不对的，所以开展柔性基层的研究是完全必要的。
主持人：您在柔性基层沥青路面结构设计方面研究很深，请您给大家介绍一下与半刚性基层沥青
路面相比，它有什么优缺点？
张教授：谈到柔性基层和半刚性基层相比，柔性基层包括的沥青稳定碎石、沥青混凝土还有级配碎石做的基层。但柔性基层跟半刚性基层来比，因为它是比较柔的，所以它的温度变化产生应力影响方面的情况要比半刚性基层相对要好一点。同时湿度变化影响也要小写，所以它一般不会出现反射裂缝问题。其次，从它的结构层受力来讲，柔性基层对面层的设计要好一点，半刚性基层的后期强度要好，沥青面层相对比较软，刚度小一点的，所以造成下面硬、上面软，容易产生车辙，对面层是不利。但是柔性基层模量是按照一定比例下来，模量变异性不大，一般不会有这个问题。这也是柔性基层的一个优点。再次，从层间结合情况来讲，柔性基层与沥青面层结合一般不存在问题，所以对沥青受力方面是比较有利的。另外，柔性基层抗疲劳能力要好一些。柔性基层跟半刚性基层不一样，由于比较柔不会有反射裂缝问题，另外如把半刚性基层作底基层，中间做一个碎石基层，上面做面层，也可以缓冲反射裂纹的产生。碎石主要是抗压，它不不能受拉，他的强度与侧压力和下垫层强度有关。现在我们研究级配碎石怎么用？碎石直接放在路基上或者放在半刚性基层上，哪种结构比较合适？这个问题要研究，工程师要总结这个问题。我们国家沥青层如做得比较厚，沥青材料的价格可能是个问题。我认为级配碎石放在上面，下面半刚性底基层主要解决承重问题，承重问题解决了，沥青层厚度就减薄，不能靠整个沥青层来承载。柔性基层我们现在研究得比较少，做过一些实验，比如大粒径碎石做基层，在河南焦作了一段试验路上进行比较研究过。大粒径碎石做基层抗压、抗疲劳的能力还是可以的。大粒径基层在山东、江苏也做过很多的实验。我国目前3层的面层结构，如果下面层改做大粒径碎石基层，半刚性基层做底基层。整个沥青层的厚度也不会太厚。另外反射的问题可以通过大粒径碎石来缓冲。如果完全照现在功能设计的概念，完全以沥青层来承担应力，路面使用寿命可以达到40－50年，在这几十年里，不要动下面的层次，只要铣刨到表面层即可。韩国做了全厚式沥青路面研究，要42cm左右才能保证路面使用40－50年。42cm对于我们国家来讲造价上有一定困难。我们可能不能完全照这个来做，现在研究长寿命问题，怎样结合我们国家的实际情况，提出一个合适的结构组合？不一定要40年，我们若能保证20年、30年就很好了，经济上国家也承受得了，这里还
是有很多工作要做。
我不是否定半刚性基层，有些场合、有些情况半刚性基层还是可以用的，应该用的，当然我们有些情况还是需要用柔性基层，使我国的路面结构不至于那么单一，如果半刚性基层包打天下，厚度也差不多，面层是4、6、8，基层是20、30、40，全国气侯变化那么大，交通情况、环境、地质条件变化那么大，路面到最后全部都差不多，这种情况肯定是有问题的。还有排水问题，现在我们基层可以做排水基层，解决排水的问题，采用柔性基层，可以做成排水的，上面的水下来
了，从路肩可以排出去。这也是考虑柔性基层的一个优点。
主持人：您能否介绍一下我国沥青混合料组成设计的情况，目前Superpave技术在我国的应用和
发展情况是怎样的？
张教授：沥青混合料组成是比较重要的问题，我们规范的混合料类型、从结构上可以看出其发展问题。我国先是采用AC，后两年采用AK，后面又采用SAC。AC用了以后，它的抗滑不够，比较光，高速公路抗滑达不到要求。AC从级配来讲，细料比较多，粗料比较少，所以最后造成混合料比较细，比较光容易冒油，也容易产生车辙。后面增加粗料，减少细料，所以就采用了AK抗滑面层。抗滑问题解决了，但是出现了孔隙率大，出现了早期的水损害，最早在河北一条高速公路上出现。当时在孔隙率这方面并没有太重视，当时只考虑粗、抗滑这方面去了，透水的问题也没有很注意。后来各个单位感觉到有问题了，又把粗料减少，细料增加，走中间路线。级配调整了，有的地方叫做AK1型或AK什么型等等，在前面加一些其他的符号，它不好把AK这个名字改掉，因为它改掉以后，审查有问题。所以在前面加一个符号，表示与AK的规范不同，级配不同。后来沙庆林沙院士就提出SAC，他还专门出了一本书。SAC针对AC、AK存在的问题：AC粗料少，AK粗料多，所以等于是粗料减少一点，细料增加一点，保证空隙率基本在我们要求的范围内，抗滑方面能够满足要求，构造深度也达到了要求，还有其它指标方面也合适，这样就提出了一个比较中性化的建议。从真正的混合料结构来讲，实际上AC是密实悬浮结构；到AK实际上我们是增加了骨架，但是孔隙多了，细料填得不够，没把孔隙填起来，AK是密实骨架孔隙结构，到SAC骨架密实结构，现在是骨架为主，细料的孔填起来，密实还有一个孔隙的要求，3－7％的要求。我们讲比较理想的是骨架间断密实结构。包括我们现在Superpave技术，实际上也是骨架密实结构。它主要靠纤维、沥青、矿粉即沥青马蹄脂，填充骨架嵌挤形成的孔隙。骨架嵌挤结构比较稳定，又不至于漏水，同时它比较粗糙，抗滑能力满足了。骨架嵌挤结构空隙多一点，光沥青还不行，还要靠纤维，把沥青矿粉稳定在那里，否则它要漏下来，不加纤维，性能就达不到要求，所以我们国家慢慢发展骨架嵌挤密实结构，当然这个是间断的不是连续的，使骨架组成的空隙大部分填充起来，又不至于透水，这是沥青混合料在我们国家发展的一个情况。当然这个结构要保证其结构稳定，除靠级配外，还要靠骨料的强度和沥青的粘度。骨料太软了，沥青太稀，
结构就不稳定。
Superpave技术是美国SHARP研究的一个成果，它是1993年发布的，1993正式发布以后，应该讲在世界各国引起了比较大的反响。Superpave我感到它有些情况可能还要进一步研究。Superpave实际上有三个水平，即按LEVEL1、LEVEL2、LEVEL3，现在我们用的是LEVEL1，LEVEL2、LEVEL3包括美国都还没有实际应用，还处于研究阶段。LEVEL1实际上是一个体积设计法，各个组成部分，矿料多少、沥青多少、矿粉多少，跟我们现在的设计基本上是一样的概念，它是体积组成的参数设计。它要设一种比较合理的混合料。Superpave提出了两个东西比较引人注意，一个是级配线上设定了几个控制点，几个控制点必须要通过。另外有一个禁区，级配曲线不能进到禁区里头去，进到禁区里头的话，混合料性能比较差，且有“驼峰”的性质。控制点和禁区，各国有不同的看法，另外走禁区的下面还是上面，这也是一个问题，有的认为走下面好，有的认为走上面好，所以对禁区的问题，现在还有争论。至少他们提出了这个问题，后来他们在足尺试验中也发现了一些问题。另外一点，混合料试件成型采用“旋转压实”法，与轮胎软化作用接近。Superpave混合料的检验指标与马歇尔也不一样，Superpave以路用性能指标确定沥青用料，即用疲劳开裂，车辙、低温抗裂来控制。另外还有一个叫做水敏感性实验，这个实验规定它的孔隙率为7％，因为他们作了很多的调查，压路机压过以后，大部分在7％左右。这与现有马
歇尔试验法不一样的。
现在我们用的Superpave有一个限制，LEVEL1交通量限制在1800万次80kN标准轴载。我跟沙庆林院士讨论过这个问题。Superpave的设计要适应轻交通的情况，如果是重交通，要做LEVEL2、LEVEL3的检验。我们国家从交通情况来讲，一般要超过它的这个规定，这是存在的问题。用于LEVEL2、LEVEL3的设备，我们引进了些，江苏交科院等也买了一部分设备，但未开展广泛的工作。国内有些单位可能没有很好的注意这个问题，直接将Superpave设计用在高速公路，设计的路面出现了一些问题。现在还有一个问题，就是用马歇尔实验法进行Superpave的设计，山东做了比较系统的工作，他们认为可以。但是这个方面的问题，我们认为还要做一些更深入研究。主持人：改性沥青在中国公路建设市场的应用时间很短，但发展势头非常迅猛，您怎么看待这种发展？有人认为大量使用改性沥青可以提高路面使用质量，延长公路使用寿命，促进整个公路事
业的发展，您是怎么看待这个问题？
张教授：我认为改性沥青要解决的问题，从粘结力方面，没有多少改变，这个做过很多的实验，主要解决软化点问题。普通沥青软化点大概是50左右，我们国家南方路面温度可达60、70
度，就肯定要提高软化点。
另外还有一个好处就是对弹性恢复有改善，改性沥青做出来的混合料不但性能得到提高，弹
性恢复比我们普通沥青混合料好。
在我国南方，气温比较高，降雨比较多、比较湿润的地方、比较热的地方，高速公路重载也比较多的，交通量比较大的路面，用改性沥青我认为还是有必要。现在有些路，使用改性沥青以后，跟不使用改性沥青做了一些比较，说明用改性沥青还是有好处的，比如京珠南高速公路，它最近要大修，它有几段，基本没有车辙，它用的就是改性沥青，同样的气侯条件、交通条件，有的路段有40、50mm车辙，甚至更深。这个说明改性沥青在这里还是起到了一定的作用。长沙到临湘的高速公路我们用的是双层改性沥青，上层下层全用，并修了12mSMA试验路，经过3年左右使用，特别是前2年的高温，路面基本上没有车辙。这条路201*年获得了詹天佑奖。当时讨论方案的时候，有些同志反对，认为没有必要，但是当时我们坚持，像京珠南高速公路重、超载比较严重的情况，用改性沥青还是比较好的。改性沥青多花一点钱，但是从全寿命费用来考虑，
考虑养护费用、运输费用等其他的费用的话，还是合算的。
主持人：您在沥青减薄技术方面颇有研究，您能否给大家介绍一下我国沥青减薄技术的发展情
况？以及与国外发达国家相比有什么优势和不足之处？
张教授：要看怎么看这个问题，我想不能笼统的说沥青减薄问题，现在看来，我们国家的沥青面层，它最早的4+5+6cm，后来是4+6+8cm，沥青面层从造价上讲要提高一些，建设费用要提高，但是从保证路面使用品质来讲，可能厚一点的面层，从今后的减少养护等费用来讲，可能还是划算的。不能笼统地讲沥青路面厚度的问题，广深高速公路路面32cm，用了十多年，前年我们学校参加做了一次维修，仅表面上冼刨了，车辙基本没有，冼刨以后重新铺40mm的SMA。与我们国家比较薄的路对比，修2、3年就大、中修，肯定值得借鉴。我们不一定搞30几cm，但是沥青的厚度，从经济技术几个方面综合来考虑，应该可以找到一个比较合适的厚度。现在我们
采用4+5+6cm或4+6+8cm的面层厚度，应该说根据不足。
提到沥青减薄，有些叫超薄面层，最早在法国，做了1.5cm，一般2.5－5cm叫薄沥青面层，它不是整个路面结构，只是上面的一层，就是磨耗层，所以大部分是用来养护、维修的，当然现在存在一个问题，就是沥青路面结构，磨耗层要多少mm才合适？现在是4cm。当然这个磨耗层要维修，是不是可以罩面？现在养护用1、2cm的稀浆封层还有同步碎石。目前主要是水泥路面的维修问题，水泥路面上的沥青罩面层，我们国家现在做的大多是10－12cm，主要是保证沥青层的稳定问题，不至于发生推挤、剪切。印尼开发了一种超柔性沥青superflex，这是严重综合改性沥青。今年8月份我们到印尼去考察了一下，它做的路面是2－4cm，最长的用了8年9年。在雅加达市中心到港口的一条高速公路上，交通量在20万辆/天，也有超载车辆，但是没有我们国家这么严重，重载车辆为20%－30%，路面使用情况良好。最近我们买了150吨印尼这种超柔性沥青，将在广东的肇庆的旧水泥路面和半刚性基层上做试验路，我们做了3、4、5cm。目前准备工作都做好了，带天气好即可施工。如果水泥路面上沥青路面能做到3cm、4cm，用8、9年，就非常好了。现在很多的水泥路面，包括早期修的一般道路和高速公路、水泥路面上，跑了几年以后，磨的比较光，这些都存在需要罩面的问题。另外是隧道，隧道用水泥路面，修得比较光滑，容易发生交通事故，他们现在想这个问题怎么解决。沥青做厚了，净空有问题，能够做薄一点的话，既能够解决抗滑问题，又不影响车辆通行。再一个是桥面，我们很多的水泥桥面，桥的重量问题。5、6cm沥青层不敢做，重量可能有问题。所以沥青层减薄比较适合于桥面、隧道、一般的水泥路面罩面等方面。我今年看过一些文章，同济大学孙立军教授做过厚面层与薄面层的比较
研究，他认为从养护等综合费用来讲，厚面层效益还是比较好的。[/size]
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