复合式路面结构特点及应用 (1)

复合式路面结构特点及应用

1、复合式路面

1.1无论从经济、技术、使用性能方面都优于单一柔性或刚性路面结构。

规范定义：面层由两层不同材料类型和力学性质的结构层复合而成的路面

1.2种类：

1）水泥复合式路面：碾压砼—普通砼（RCC—PCC）、贫砼—普通砼（EPCC—PCC）、

2）水泥混凝土加铺沥青混凝土复合路面：

碾压混凝土—沥青面层（RCC—AC）、

普通混凝土—沥青面层（PCC—AC）、

钢筋混凝土—沥青面层（JRC—AC）、

连续配筋混凝土—沥青面层（CRC—AC）。

1.3 水泥混凝土——沥青混凝土（CC-AC）复合路面特点：

1）结构组成特点

在水泥混凝土路面上加铺沥青层，即修筑水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面结

构，不仅可减少沥青用量（与柔性路面相比），而且可弥补刚性路面的不足（行车

舒适性差、养护难度大等）。路面整体刚度大，稳定性好，行驶舒适性好。

路面结构组成为：基层+水泥混凝土板+界面层+沥青面层。

沥青路面

界面层（连接层）

水泥砼路面弹性模量----1200

----30000

----5000

基层

界面层的材料通常采用的是改性沥青同步碎石或砂粒式沥青混凝土等，厚度5~20毫米，主要起到粘结和防水和防裂作用。界面层材料模量小，具有高粘度，弹性恢复性能好，能够很好的吸收水泥混凝土板由于形变而产生的应力，能够有效的抑制反射裂缝的传播。

刚柔性路面最大的特点是组成面层结构的材料的模量不一样，刚度相差很大。水泥混凝土板具有强度高、刚度大、温度敏感性小，材料模量相对比较稳定，属脆性材料。沥青面层材料模量小，温度敏感性大，材料模量随温度变化，呈现明显的黏-弹-塑性。正是由于材料模量的差异较大，从而导致刚柔性路面在车辆荷载及温度应力作用下，呈现明显的变形不协调性

（模量——受力状态下应力和应变之比；

弹性模量——在弹性阶段应力和应变之比，符合胡克定律）

刚度——抵抗弹性变形的能力；

劲度——抵抗弹性位移的能力

强度——经受外力或其它作用时，抵抗破坏的能力；

黏性——流体在运动状态中抵抗剪切变形速率能力的性质；

弹性——受外力发生形态变化，除去作用力后能恢复原来状态的性质；

塑性——给定荷载下，材料发生永久变形的特性。）

2）力学行为特点。

路面结构的组成和各组成材料的力学性质决定了路面的力学行为特点。刚柔性路面的面层材料由刚性的水泥混凝土板和柔性的沥青混合料组成，其受力呈现以下几个方面的特点：

(1)当面层沥青混合料厚度较小时，路面呈现出刚性路面特点，水泥混凝土板承受较

大的竖向应力和水平应力。此时的沥青面层主要是起到改善路面行驶的舒适性，

减小行驶噪音等功能性作用。

沥青面层薄时的应力分布沥青面层厚时的应力分布

(2)当沥青面层较厚时，此时沥青面层具有明显的抗剪效应，也就是说，沥青面层承

受了主要的水平应力。同时，对竖向应力也起到了很好的扩散作用。

(3)在刚柔性复合路面结构中，无论面层沥青混合料厚度如何，刚柔性界面层所受到

的剪应力都是不能忽视的。另一方面，由于界面层处在刚柔过度的特殊位置，存

在许多的不利的受力环境。

连接层的应力分布

(4)除厚度外，面层混合料模量对结构的受力也有较大影响。沥青混合料的级配、沥

青的劲度等直接影响其扩散荷载的能力。

2、沥青混凝土路面几种结构形态的应力特点

2.1 沥青路面路用性能

（1）足够的力学强度，能承受车辆荷载施加到路面上的各种作用力；

（2）一定的弹塑性变形能力，能承受应变而不破坏；

（3）与汽车轮胎附着力较好，可保证行车安全； （4）有高度的减震性，可使汽车快速行驶，平稳而低噪音；

（5）不扬尘，且容易清扫和冲洗；

（6）维修工作比较简单，且沥青路面可再生利用。

2.2 沥青路面不同于其他路面的使用性能

1）沥青路面高温性能

沥青路面高温性能习惯上是指沥青混合料在荷载作用下抵抗永久变形的能力。稳定性不足，一般出现在高温、低加荷速率以及抗剪切能力不足时，也既沥青路面的劲度较低情况下（劲度——一定温度条件下的应力）

对于渠化交通的沥青路面，高温稳定性问题主要表现为车辙；

推移、拥包、波浪等类损坏，主要是由于沥青路面在水平荷载作用下抗剪强度不足所引起的。

2）沥青路面的低温稳定性

沥青路面在低温环境下，失去柔性，变现出一定程度的脆性，并出现各种形式的低温裂缝。路面上出现的各种裂缝，包括纵向裂缝、横向裂缝、龟裂、网裂等多与沥青路面低温下的脆性有关。

从国内路面裂缝的调查结果可知，由于路面设计不周或施工原因，而导致结构层本身强度不足，不能适应日益增长的交通量及轴载作用而产生的开裂，最初一般表现为纵向开裂，然后发展为网裂，这一类由荷载引起的裂缝，在中、低级道路及一些超载严重的高等级道路车道轮迹处常见。对于大多数高等级公路来说，由于普遍采用了半刚性基层，有足够的强度，因此这一类荷载裂缝并不是主要的。相反另一类裂缝即非荷载裂缝（低温裂缝）则普遍存在。

非荷载裂缝大部分为横向裂缝，主要为：①由于降温及温度循环反复作用，在离去路面产生的温度收缩裂缝；②由于半刚性基层收缩开裂产生的反射裂缝。但是许多裂缝是多方面原因共同作用而产生的。

沥青路面的低温性能与沥青混凝土的低温变形能力有关，在很大程度上取决于沥青材料的低温性质、沥青与矿料的黏结强度、级级配类型以及沥青混合料的均匀性。从低温抗裂性能要求出发，沥青混合料在低温时应具有良好的低温松弛性能，有较低的劲度和较大的变形适应能力，在降温收缩过程中不产生大的应力积聚，在行车荷载和其他因素的反复作用下不致产生疲劳开裂。

3）沥青路面水稳定性

在沥青混合料和沥青结构内部有水的情况下，沥青路面会发生水损害，而水损害是沥青路面的主要病害之一。行驶在沥青路面的汽车车轮动载荷载，在水分或冻融循环的综合作用下，使进入路面空隙中的水不断产生动水压力，从而在形成的真空负压抽吸的反复循环作用下，水分逐渐渗入沥青与集料的界面上，使沥青黏附性降低，并逐渐散失黏结力，沥青膜从石料表面脱落（剥离），沥青混合料掉粒、松散，继而形成沥青路面的松散、剥落和坑槽等损坏现象。