关键词：高速公路；改扩建工程；高模量；沥青混合料；路用性能
引言
沥青混合料是目前我国高速公路路面常用施工材料，沥青混合料的物理性能及力学特性表明高温及重载作用下的结构会发生破坏，高速公路路面质量不可避免的会发生。特别是近年来，经济的快速发展促动了交通客流量的增加，重型车辆及高压轮胎使得道路的负荷及磨损程度加剧，路面质量病害的出现不仅影响了人们的出行质量，还增加了道路维护费用。实践表明，沥青混合料在持续高温及重载条件下，所产生的形变导致高速公路使用性能大幅降低，甚至容易引发交通事故。高模量沥青混合料经过实践证明在改善高速公路质量病害问题方面发挥了较大效用。
1高速公路改扩建路基路面设计
路基路面设计是高速公路改扩建工程常见的需完善和升级的部分，结合原有路况的实际情况对对路基路面进行优化设计，有助于提升高速公路的运行质量，为人们提供更加舒适、安全的出行环境提供助力。在高速公路改扩建工程路基路面设计过程中，需充分依托原公路路基路面结构优势，并最大限度的在原路基路面结构上进行改造和优化。通过对旧路具体情况的检测和勘查，来明确旧路中哪些部位需要进行改造和优化，以及采用哪种方式进行提升。旧路结构及各项设施的检测及评估需由专业检测单位完成，从而为高速公路的改扩建提供可靠依据。对旧路的排水方案、防护设施及结构进行分析评估后，来明确改扩建路基路面处理方案，从而确保高速公路改扩建工程实现最大化的效益目标。
2高模量对高速公路沥青路面的影响
基于普通沥青混合料容易在高温下易发生弹性性能改变的情况，众多道路工作者投入了对高模量沥青混合料的研究。立足高模量沥青混合料的基本性能，融合数学、物理力学等相关理论，经过深入研究发现，该材料在提升高速公路路面车辙病害的能力上表现出强大的优势。它以模量高、抗车辙性能好、耐久性优异等优势我国高速公路改扩建工程中得到广泛应用。以前高速公路中应用的普通沥青混合料在高温及重载条件下出现早期车辙病害的概率非常高，并且沥青混合料的弹性性能也在温度及重载的持续上影响下而改变速率、变化幅度都会提升，沥青混合料长时间处于应力－应变关系动态变化中，会逐渐对温度和加载时间产生依赖。此时对温度较高时的沥青混合料的结构层展开测试发现，沥青层在高温及重载条件下的变形会出现滞后现象。随着外界环境温度高低变化的不同，沥青混合料的动态模量永久变形和寿命影响特性也会呈现出不同的表现形式。高速公路改扩建工程路面路基设计中采用高模量沥青混合料后，通过大量实验验证发现，高模量沥青混合料的使用性能和抗疲劳能力都表现出超出普通沥青混合料的优势。
3高速公路改扩建工程高模量沥青混合料路用性能
3.1高模量沥青混合料配合比设计方法
某高速公路改扩建工程中，应用了高模量沥青混合料对路面路基进行修复与改扩建升级，对施工期间及施工结束后高模量沥青混合料的路用性能进行分析。考虑到集料在沥青混合料中承担着70%以上的荷载，且能降低高温车辙带来的不利影响，所以集料的选择，在强度、耐冲击、抗磨耗性等指标需与该工程要求的沥青混合料强度相匹配。沥青混合料强度的专业知识告诉我们，要想提升沥青混合料的模量，采用强度高、棱角性好的粗集料能达到理想效果。本工程所采用的粗集料是经过多发比较后，最终选定的是一种石灰质矿料。该集料经过本工程专业人员现场实地调研，并做了强度配比试验，经综合分析比较，最终选定。表1为本石灰质矿料的相关技术指标。
表1 粗集料技术性质
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通过表1各项测试结果表明，该原料的压碎值、磨耗值、坚固性值较小，具有较强的抗破碎能力，其他性能指标经检验后等均能达到本工程高模量沥青混合料粗集料应用标准。细集料、填料等均按照工程设计标准进行了优化选择，各项指标均能达到工程使用标准。在对高模量沥青混合料配合比进行设计时，采用马歇尔试验的方法来最终确定高模量沥青混合料各材料相应的用量配比，试验操作及规范标准均严格遵循我国相关行业标准规范进行，确保各材料配比精确、标准，在提升高速公路质量及增强其使用性能方面而发挥作用。
3.2高模量沥青混合料的高温稳定性能
高模量沥青混合料配比方案确定后，严把材料质量关后，并严格依据配比设计比例及用量，将其进行高标准、规范的混合配置。然后将配置好的高模量沥青混合料铺设于高速公路某一路段进行试验研究。按照相关行业施工规范、试验方法来验证该高模量沥青混合料的高温稳定性能。 在60℃ 的动稳定度条件下，不断增大沥青混合料表面的压力，来观察高模量沥青混合料在该压力持续增加的状态下表现出的稳定性能。经过观察整个实验过程发现，高模量沥青混合料的高温稳定性要明显优于普通沥青混合料。并且当高模量外加剂填入量持续增加的状态下，所表现出的动稳定性出现增长趋势。虽然此项试验表明，高模量沥青混合料的动稳定性随着动稳定强度的增加而增强，但高速公路路面的抗车辙性能也不是单纯的依靠无限制的提高动稳定强度来达到，还需结合改扩建后的高速公路路用性能、经济适用性及综合效果等多方面考虑，科学合理的确定外加剂的品种和用量。
3.3高模量沥青混合料的抗疲劳性能
沥青混合料其组成成分容易受到温度的影响而发生变化，且该材料的受力状态、外部加载速率等多种因素都是引发沥青混合料发生形变的重要因素。高速公路路面的沥青混合料经过长期的使用，持续受到外部车辆及各种应力的重复加压，长期处于一种应力-应变循环往复的动态变化过程中，这种受力模式会降低路面结构强度。当沥青混合料所承受的外部荷载重复次数达到一定路面结构强度的受力极值时，路面结构便会由于疲劳而出现破损现象。所以从高速公路路面沥青混合料的抗疲劳性能入手，来寻找提升公路的耐久性的重要方法。图1为高模量沥青混合料的弯曲疲劳试验结果。
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图 1弯曲疲劳试验测试结果
3.4高模量沥青混合料的水稳定性能
沥青混合料各组成材料物理特性决定了其在浸水条件下，会失去原有的黏结性，并且沥青和矿物质之间的粘附关系会因水的存在而破坏，沥青混合料的整体强度下降。通过对高模量沥青混合料进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验表明，此两项试验结果均显示出高模量沥青混合料具有较高的水稳定性。
结语
通过对高模量沥青混合料的试验分析证明，其路用性能的主要指标较之未增加前的抗形变能力、抗高温特性都明显提升。将高模量沥青混合料用于高速公路改扩建工程，在改善高速公路公路结构强度，降低后期维护费用方面都发挥了积极作用。所以相关人员需从材料组成、配比设计及施工工艺等方面入手，来全面提升高模量沥青混合料的路面性能，使其更好的服务于我国的高速公路工程。
参考文献
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论文作者:胡叶伟 李洪闯
论文发表刊物:《城镇建设》2020年1期
论文发表时间:2020/4/3
标签：沥青论文; 高速公路论文; 路面论文; 性能论文; 改扩建论文; 路基论文; 工程论文; 《城镇建设》2020年1期论文;