设计防止低温缩裂的沥青路面结构

一、沥青混合料的松弛特性理解

1. 基本概念

   沥青混合料的松弛能力是指在应变保持不变的情况下，应力随时间而逐渐减小的特性。在低温环境下，当沥青路面因温度降低而产生收缩应变时，具有良好松弛能力的沥青混合料能够通过内部应力的松弛，减少因应力集中而导致裂缝产生的可能性。

2. 影响因素

   沥青性质

   选择低劲度、高延度的沥青。低劲度的沥青在低温下更容易发生变形，能够在一定程度上适应路面的收缩变形。例如，采用改性沥青，像SBS（苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯嵌段共聚物）改性沥青，其低温性能得到改善，在低温下仍具有较好的柔韧性，有助于提高混合料的松弛能力。

   集料特性

   集料的形状、级配等对混合料的松弛能力有影响。采用棱角性较好、级配合理的集料，能够形成稳定的骨架结构。例如，连续密级配的集料可以使混合料在低温下具有较好的抵抗变形能力的同时，也有利于应力的传递和松弛。

   混合料配合比

   适当增加沥青用量可以提高混合料的柔韧性，从而增强其松弛能力，但沥青用量过高会导致混合料的稳定性下降。通过马歇尔试验等方法确定最佳沥青用量，确保在满足混合料强度要求的同时，具有较好的松弛能力。

二、路面结构设计方面

1. 基层与面层的协同设计

   基层模量选择

   基层的模量对沥青路面的应力分布有重要影响。选择合适模量的基层材料，使基层与面层在低温收缩时能够协同变形。例如，采用半刚性基层时，要控制其模量在合理范围内。如果基层模量过高，在低温下，基层的收缩变形与面层不一致，会对面层产生较大的拉应力，而良好松弛能力的面层混合料需要基层提供相对协调的变形环境。

   层间结合设计

   确保基层与面层之间有良好的层间结合。采用粘结性好的透层油和粘层油，能够使应力在层间得到有效传递。在低温收缩时，层间的良好结合有助于整个路面结构的应力重分布，使沥青混合料的松弛能力得到充分发挥。例如，采用高粘结性能的改性乳化沥青作为粘层油，可以提高层间粘结力。

2. 路面结构组合设计

   多层结构优化

   采用多层沥青路面结构设计。例如，在面层中设置上、中、下三层结构，各层采用不同性能的沥青混合料。上层采用具有良好抗滑性和低温松弛能力的细粒式沥青混合料，中层采用中粒式混合料以提供结构支撑和一定的应力缓冲，下层采用粗粒式混合料增强整体结构的稳定性。这样的多层结构可以根据不同层位的功能需求，充分利用各层沥青混合料的松弛能力，从整体上提高路面结构抵抗低温缩裂的能力。

   设置应力吸收层

   在基层与面层之间设置应力吸收层。应力吸收层可以采用橡胶沥青混合料等具有高弹性和良好松弛能力的材料。当路面在低温下产生收缩应力时，应力吸收层能够吸收和分散应力，防止应力直接传递到面层而导致裂缝产生，同时也为面层混合料的松弛提供有利条件。