张晓亮
（衡水路桥工程有限公司河北衡水市050000）
【摘要】复合式路面具有良好的整体结构承载能力和使用性能， 是一种可充分利用当地资源和材料、结构强度高、使用寿命长、经济性和耐久性好的资源节约和环境友好型的路面结构， 是我国重载交通干线高速公路长寿命路面结构的型式之一， 并在我国的道路工程中多次应用。
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关键词 复合式路面；沥青路面；连续配筋混凝土；刚柔复合式路面
Investigation and performance analysis of composite pavement structure
Zhang Xiao-liang
（Hengshui road and bridge engineering Company LimitedHengshuiHebei050000）
【Abstract】The overall structure of the composite pavement with good bearing capacity and the use of performance， is a kind of can make full use of local resources and the material， High structure strength， long service life， good economy and durability resource saving and environment friendly type of pavement structure， is one of long-life pavement structure type at the heavy traffic trunk highway， and several application in road engineering in our country.
【Key words】Composite pavement；The asphalt pavement；Continuous reinforced concrete；Firm soft composite pavement
连续配筋混凝土刚柔复合式路面（CRC+ AC） 是将CRC 良好的整体强度与AC 良好的行车舒适性相结合的复合式路面， CRC 由于没有接缝， 由混凝土路面接缝引起的唧泥、错台、断板等病害得到了有效的控制；而且大量配置的纵横向钢筋的强化作用限制了裂缝的宽度和发展， 减少了加铺沥青面层的反射裂缝发生的可能性； 同时为AC 面层提供强大的荷载承重层。而其上的AC 层能缓冲汽车荷载对CRC 板的冲击， 降低CRC 板的温度应力， 减少了CRC 板产生裂缝、边缘冲裂等病害， 且为车辆提供平坦、舒适的行驶表面， 并有利于噪音的降低。因此CRC+ AC 是一种较理想的刚柔相济的复合式路面结构形式。
1. 刚柔复合式路面结构组成
（1）CRC+ AC 刚柔复合式路面结构， 一般由地基基础、CRC 板、层间界面粘结层、AC 面层等结构层所组成， CRC 板为承重结构层， AC 面层为表面功能层，层间界面需要粘结层将刚性层与柔性层结合共同受力与变形， 同时还需要稳定的地基作为基础共同承载。复合式路面沥青面层的厚度， 根据《公路水泥混凝土路面设计规范》 （JTG D40-2002） 的有关要求，以连续配筋混凝土和横缝设传力杆的普通混凝土为基础的复合式路面中， 沥青面层的厚度一般为2.5～8cm； JTG D50-2006 中［条文说明］： 刚性基层沥青路面， 高速公路的沥青面层最小厚度不宜小于10cm。 JTG D40-2002 中旧水泥混凝土路面上沥青加铺层按减缓反射裂缝的要求， 高速公路沥青面层的厚度宜为10cm。
（2）有研究表明，AC层厚度增加， CRC板的荷载应力有所降低， 但幅度不大。4cm沥青混凝土层的作用相当于1cm 混凝土板的作用； 而CRC 的温度应力沥青混凝土层厚度的增加有较大的下降， AC 层厚度从4 cm 增加到12cm， CRC 荷载应力下降8% 左右， 而温度应力下降52% 左右。AC 层厚度小于4 cm 时， CRC+ AC 的总应力与普通CRCP 的应力比较接近或稍大， 主要是由于AC 层较薄， 隔热效果不明显， 对荷载的扩散能力有限， 同时由于AC 层有较大的太阳辐射吸收率， 可使CRC 板的温度梯度增大。综合考虑CRC+ AC 的结构应力与层间界面剪应力的理论计算与分析结果， 沥青面层的厚度宜为6～12 cm， 一般宜为8～10 cm。
（3）CRC 的板厚在理论上可较普通混凝土板略小，JTG D40-2002 规范采用普通混凝土结构分析方法计算CRC 板的应力， 以有沥青上面层的混凝土板应力分析进行结构计算， 考虑沥青面层对CRC 板结构应力的影响， 并确定CRC 结构层的厚度。
2. 刚柔复合式路面结构
2.1CRC+ AC 刚柔复合式路面结构， 根据应用的条件不同， 一般有新建CRC+ AC 刚柔复合式路面结构，旧沥青路面或旧水泥混凝土路面上加铺CRC+ AC 复合式路面结构， 旧连续配筋混凝土路面（CRCP）上加铺沥青面层的复合式路面结构。国内目前应用的CRC+ AC 结构， 具体见工程应用部分中的结构形式。
（1）CRC+ AC 刚柔复合式路面结构， 由CRC 板承受交通荷载， 作为主要承重结构； 由AC 面层将直接承受的车辆荷载传给CRC 板， 作为表面功能层， 因此具有如下的结构特点。
（2）CRC+ AC 刚柔复合式路面结构是在弹性半空间地基上， 连续配筋混凝土弹性薄板上覆沥青混合料弹性层的复杂结构， 承受交通荷载和环境温度变化多种因素的作用； 连续配筋混凝土的刚度与其上的沥青混凝土层模量相差很多， 收缩变形的累计差异效应也比普通混凝土路面大得多。
（3）由于连续配筋混凝土板中配置了连续的纵向钢筋和一定的横向约束钢筋， 一般不设置胀缝和缩缝， 混凝土收缩所产生的横向裂缝， 由于钢筋的作用受到限制而不会发展过大， 因此加铺沥青面层产生反射裂缝的可能性大大降低， 反射裂缝不再是其主要的损害形式。
（4）由于沥青混凝土面层摊铺在连续配筋混凝土层上， 层间主要靠沥青结合料的粘结力、沥青的内聚力以及沥青混合料与水泥混凝土表层的摩擦力来抵抗层间界面水平剪力， 而不像沥青混凝土层内部一样， 大量存在集料的嵌挤作用， 抗剪能力相对较弱。在汽车起动、急刹车等状态下， 水平推力较大， 路面容易产生车辙、滑移、拥包等现象。在拖车和挂车经常行驶的慢车道较陡峭上坡段， 由剪应力产生的破坏现象就更加明显， 尤其高温条件时在长期反复的荷载作用下， 沥青的劲度模量降低， 粘聚力减小， 抗剪强度会明显减少。因此对于连续配筋水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面， 层间界面结合问题表现突出， 层间的抗剪必须予以高度重视。
CRC+ AC 刚柔复合式路面结构端部会随着环境温度变化产生滑动位移， 一般变形量在2～3 cm， 需对端部进行特殊处理， 而常规的CRCP 端部处理方式对这种复合式路面不适用， 目前一般采用桥梁结构中的伸缩缝形式， 如普遍使用的毛勒缝。
2.2CRC+ AC 结构具有复合式路面的各项优点， 且由于CRC 中配置纵向钢筋， 约束了混凝土板（ CC）的变形， 沥青面层不会产生反射裂缝问题， 同时配筋率又可低于CRCP 板， CRC 板的施工技术标准也可低于普通混凝土板（ PCC） 和CRCP 板， 是一种可充分利用当地资源和材料、结构强度高、使用寿命长、经济性和耐久性好的、资源节约和环境友好型的路面结构。
（1） 刚柔复合式路面CRC+AC， 由于CRC 配置了纵向钢筋和横向钢筋， 以抵制混凝土路面板纵向收缩产生的断裂。连续配筋混凝土板除施工缝及构造需要的端部以外， 完全不需设置胀缝及缩缝， 形成一完整而平坦的行车表面， 从而改善了汽车行车的平稳性， 避免了普通混凝土路面的接缝破坏， 同时也增加了路面板的整体刚度， 提高承载能力、抗雨水作用。因此， 与普通混凝土板相比， 板体整体强度更高、承载能力更强、使用寿命更长、维修方便且费用更小。
（2） 刚柔复合式路面充分发挥不同路面材料的作用， 柔中有刚、刚柔相济、扬长避短。高强度的CRC刚性基层提高了沥青路面的承载能力， 满足重载、超载、大交通量等荷载条件的要求。AC 层改善和提高混凝土路面表面使用品质， 满足汽车高速行驶性能要求， 并且方便养护维修。水泥混凝土材料能充分利用当地材料与资源， 如水泥、粉煤灰、碎石、砂砾石、钢筋等， 促进当地经济发展并减少对我国相对较缺乏的石油资源的依赖。由于CRC 板用作刚性基层， 能最大限度地利用地方性材料， 包括非规格材料和工业废品及副产品， 降低工程造价。
（3） 由于CRC 板作为路面基层， 混凝土板的施工技术与质量标准可适当降低， 如抗滑、耐磨及平整度等指标， 可通过沥青面层来保证。因此， 刚性部分作为路面的主要承载结构， 为面层提供了可靠的支持， 使弯沉、车辙减少， 并能相应减少柔性面层所需厚度。而柔性面层能提高路面舒适性， 降低噪音， 缓解荷载对刚性部分的冲击， 减少刚性面层的荷载疲劳应力和温度疲劳应力， 且便于维修。这种类型的复合式路面是一种使用性能良好的结构形式， 能充分满足重载交通条件下路面结构的耐久性要求， 是我国目前环境和条件下长寿命路面结构形式之一。
3. 复合式路面层间界面结合技术
3.1根据美国的研究资料显示， 刚柔复合式路面由于缺乏层间的粘结力而产生滑移破坏的AC 层模量和未发生滑移破坏的AC 层模量有明显的区别， AC层模量大的发生滑移的可能性小些， 而厚的AC 层能抵消一部分层间粘结能力的不足。上下两面层模量相差太大则容易引起滑移现象。这项研究表明复合式路面层间滑移是较为普遍的道路病害， 得到了各国道路研究者的重视。
3.2因此， 沥青面层与CRC 板之间应设置有效的层间粘结结构， 以保证沥青面层与CRC 板之间的粘结强度， 避免层间由于水平剪应力超过抗剪强度而发生剪切破坏。CRC+ AC 层间界面结构目前可采用喷洒式、浸渍沥青土工布、铺装式等3 种结构。
（ 1） 喷洒式结构为采用机械或人工喷洒一层沥青质的粘结材料， 如橡胶改性沥青、SBS 改性沥青、SBR 改性沥青、热石油沥青（ AH-70#）、SBR 改性乳化沥青、普通乳化沥青等， 应根据当地的气候条件、交通荷载条件、沥青面层厚度选用不同的粘结层材料及用量； 厚度一般小于2～5 mm， 再撒一定数量的单一粒径碎石， 一般为满铺碎石的45% ～ 55%。
（ 2） 浸渍沥青土工布结构为采用机械或人工喷洒一层沥青或改性沥青， 再摊铺一层聚酯长丝无纺土工布， 即： 一油一布。为加强土工布中沥青的浸透，也可采用“两油一布” ， 即先洒一层沥青， 摊铺土工布， 再洒一层沥青， 此时为方便施工， 表面需再撒少量米石， 结构层厚度一般小于3 mm。也可采用类似防水卷材的防水夹层材料， 即工厂加工好的浸渍沥青的土工布， 胎体材料应采用聚酯长丝无纺土工布， 沥青应采用现场材料， 结构层厚度一般小于4 mm。
（ 3） 铺装式结构为机械摊铺一层类似于应力吸收层的薄层结构， 如旧水泥混凝土路面上应用的STRATA应力吸收层， 或高粘度高沥青用量的细粒式沥青混凝土， 或浇注式沥青混凝土， 一般厚度2～ 3 cm；目前工程中应用较少， 造价较高。
4. 刚柔复合式路面的工程应用
（1）目前CRC+ AC 复合式路面在国内的应用较少，现行公路水泥混凝土路面设计规范 （ JTG D40-2002） 也只建议在高速公路建设中使用。2003 年长沙理工大学与现代投资股份有限公司长潭分公司、湖南省高速公路管理局在湖南省长潭高速公路旧水泥混凝土路面改造工程中采用连续配筋混凝土复合式路面修筑了44.76 Km 的试验路； 2004 年江苏省的沿江高速公路长寿命试验路结构方案中有两段采用CRC+ AC结构， 其中沥青面层采用10 cm 结构的620 m 和6 cm改性沥青SMA-13 结构的580 m， CRC 分别采用26 cm和24 cm。2005 年江苏沪宁高速公路改扩建工程中修筑了长670 m、宽14.5 m 的CRC + AC 的试验路。
（2）2006 年长沙理工大学与现代投资股份有限公司长永分公司在长永高速公路黄花至永安段旧水泥混凝土路面改造工程中修筑了8 Km 的实体工程。2007 年河北省张石高速公路石家庄段修筑了40 Km CRC+ AC 实体工程。2008 年湖南省常吉高速公路修筑1 Km CRC+ AC 试验路。
（3）总而言之，根据国内外的研究与应用情况， CRC+ AC 具有较好的承载能力和较长的使用寿命， 能满足重载交通长寿命路面的要求， 是我国干线高速公路路面结构的发展方向之一。
（4）CRC+ AC 刚柔复合式路面结构通过近几年的研究、试验与应用， 尤其是在交通量大、重车多、轴重大的京珠高速公路湖南长潭段44.76 Km 近4a来的应用， 效果良好， 为其推广应用打下了基础， 也开创了我国重载交通高速公路长寿命路面结构的新型式。
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参考文献
［1］熊辉，史其信，潘先榜.路面管理理论与方法的研究进展及趋势.土木工程学报，2004 ，vol.37，No.l：65～69.
［2］潘玉利.路面管理系统原理.北京：人民交通出版社，1998，6.
［3］喻翔.高速公路路面养护管理系统决策优化的研究：（博士学位论文）.成都：西南交通大学，2005.
［文章编号］1006-7619（2014）11-01-720