摘要：季冻土区高速公路沥青路面因气候冷热交替易产生车辙、水损害以及低温开裂等病害，因此在此区域高速公路沥青混合料矿料级配设计时，必须充分考虑高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性等性能。采用适合的配比并进行优化，从而实现季冻区高速公路修建及运营的高品质和低成本。
关键词：季冻区；高速公路；沥青混合料
我国幅员辽阔，气候复杂多样，地理区域和气候条件对高速公路的设计、施工和养护均有影响影响，因此，各自然区域高速公路建设的特性和侧重点应有所不同。季节性冰冻地区在我国分布较广，占我国领土总面积的50%以上。其冬季漫长严寒，夏季却短暂炎热，年温差大，这种气候的交替变化对道路使用性能影响显著。在高速公路的建设过程中，沥青混凝土路面因其具有表面平整、振动小、噪声低、施工期短、适宜于分期修建、养护维修简便等优势而被广泛应用。在季冻区修建高速公路，沥青混合料如何优化以适应其气候冷热交替变化成为目前备受关注的主要问题，本文拟从以下几方面进行探讨。
一、沥青路面必须满足的性质要求
1.强度和刚度要求
沥青路面的强度和刚度这两个力学特性是即相互联系有相互区别的。路面只有具有足够的强度才能抵抗车轮荷载引起的压应力、拉应力和剪应力等各种应力，以保证路面结构不发生压碎、断裂、剪切等破坏，而路面具有足够的刚度才能保证在车轮荷载作用下不发生过大的变形和位移，从而避免路面产生沉陷、车辙或波浪等损害。
2.稳定性要求
沥青路面的高温稳定性能够保证高温季节路面在车轮荷载作用下于不产生车辙、波浪等永久变形；低温稳定性能够保证在低温时不出现收缩、变脆而开裂；抗水稳定性则保证在水分的侵蚀下，不发生沥青面层剥落、松散等水损害。
3.耐久性要求
沥青路面应具有的耐久性，使其能在车辆荷载及大气温度、湿度等自然环境因素的反复作用下，保持路面使用性能，不出现疲劳破坏和塑性变形累积，致使路面结构损坏。
4.表面平整度要求
路面表面平整度是影响行车安全性、舒适性以及运输效益的重要指标。平整的沥青路面能够降低行车的振动，减少颠簸，同时也能减少路面损坏和车辆轮胎的磨损，较少耗油从而降低行车成本。
5.表面抗滑性要求
沥青路面表面应提供足够的摩阻系数，以保证车轮与路面之间具有附着力和摩阻力，当上下坡、转弯或雨天高速行驶需紧急制动时避免车轮与路面之间附着力不足而引起的车轮打滑或空转，从而避免发生交通事故。沥青路面的抗滑性则通过应采用坚硬、耐磨、表面粗糙的粒料以及具有良好粘结力的沥青或改性沥青辅以合理的级配组成设计来实现。
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6.不透水性要求
沥青路面应具有足够的抗透性，防止雨天水分渗入路面结构和土基，如果抗透性不好，则水分滞留，在大量高速行车荷载反复作用下，自由水产生很大的动水压力不断冲刷路面，从而产生剥落、坑洞、唧浆和网裂等早期水损害现象。为避免路面水损害，路面应尽量采用不透水面层，同时设置路面结构排水层或有效防水层。
二、沥青路面混合料优化
高速公路沥青路面的各个性能是相互依存相互制约的，建设过程中不能片面强调某一性能而削弱其它性能，尤其是在季冻区必须兼顾各性能指标，这就需要优化混合料的配比。沥青混合料配合比的改变会导致其性能会发生变化。如当沥青含量增加时，低温性能得到改善；沥青含量减少时，水稳定性、耐久性、抗疲劳性能相应下降；当粗集料增多时高温稳定性提高，路面抗滑能力得到改善；当细集料增多时，混合料容易达到密实，但在实际使用中易发生车辙、滑溜、泛油等病害；当填料矿粉用量增加时，会使混合料高温稳定性得到增强，但同时会使混合料低温时变脆。因此，沥青混合料的配合比是影响路面使用性能的重要因素，配合比设计的结果直接影响沥青路面的施工质量和使用寿命。沥青混合料组成设计，特别是矿质骨料的级配组成设计，既是一个复杂的科学问题，也是一个重要的应用技术课题。在规范规定的较宽的矿料级配范围内，级配可有无数种走向与变化，使得沥青混合料表现出不同的性能，故级配更有优化与选择的空间。我国现行的沥青混合料组成设计中，注重的只是采用马歇尔试验进行最佳沥青用量的确定，矿料级配只是在规范推荐的级配范围内的简单的配制，只要级配曲线不超出级配范围即可，这种配料方式将影响沥青混合料路用性能的发挥。
季冻土区高速公路沥青路面易产生车辙、水损害以及低温开裂等病害，对路面的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性能要求均较高，因此在此区域高速公路沥青混合料矿料级配设计时，必须充分考虑以上要求，可采用Fuller 最大密度曲线理论、C.A.G 魏矛斯的粒子干涉理论、Tallbal的n法、以及林绣贤的Ⅰ法、前苏联的k法、变Ⅰ法、变k法、贝雷法以及正交试验设计法等方法。寻求适合要求的矿料级配，同时进行优化设计。优化的过程是在设计之前就开始进行的一种前瞻性思维和判断，而不是事后的补救。在建设单位追求建造工期，降低建造和运行成本的背景下，如何完成高品质、低成本的产品或设计成果是目前各大设计单位追求的终极目标。而实现这一目的的最佳途径就是进行完善的优化设计。经过实际工程设计应用结果表明：优化设计不仅能够为设计人员在进行常规设计工作时提供一种较为科学合理的设计方法，还能够在复杂设计问题上帮助设计者从众多的设计方案中尽可能快速的找到较为完善的、合理的设计方案，从而极大的提高了设计人员的工作效率和设计质量，为设计单位和建设单位带来良好的经济效益和社会效益。
参考文献：
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作者简介：
王伟波，男，1976~，本科，高级工程师，
论文作者:王伟波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/24
标签：沥青论文; 路面论文; 性能论文; 高速公路论文; 沥青路面论文; 稳定性论文; 低温论文; 《基层建设》2019年第10期论文;