简史 据考古资料，印加帝国在15世纪已采用天然沥青修筑沥青碎石路。英国在1832～1838年之间，用煤沥青在格洛斯特郡修筑了第一段煤沥青碎石路；法国于1858年在巴黎用天然岩沥青修筑了第一条地沥青碎石路；到20世纪，使用量最大的铺路材料为石油沥青。中国上海在20世纪20年代开始铺设沥青路面。1949年以后随着中国自产路用沥青材料工业的发展，沥青路面已广泛应用于城市道路和公路干线，成为目前中国铺筑面积最多的一种高级路面。
路面材料 沥青结合料 沥青结合料将矿质粒料粘结成整体,增加强度和增强路面抵抗行车破坏的能力,并使路面具有抗水性。适合修筑路面的沥青材料主要为石油沥青和煤沥青，此外，还有天然沥青。沥青的性质和标号要求，随沥青路面种类、地区的气候和路段的交通情况不同而异；热拌或热法浇洒以及在炎热地区和重交通道路上宜选用较稠的沥青；冷拌或冷法浇洒以及在寒冷地区和轻交通道路上宜选用较稀的沥青。
集料 集料是沥青路面材料中矿物质粒料的通称，在路面材料中起骨架作用和填充作用。有时需数种粗、细粒料混合组成所需要的粒度级配。集料中把粒径在 5毫米以上的称作粗集料,5毫米及以下者称为细集料。根据来源不同，集料可分为天然集料和人造集料两大类。天然集料有碎石、砾石、砂、石屑等；人造集料有烧矾土、稳定的坚实冶金矿渣等。沥青路面用的集料应洁净无泥，粗集料的颗粒宜接近立方体，多棱角，少扁片长条，其抗压强度不宜小于60兆帕，作重车道面层者，不宜小于80兆帕，而且能耐磨耗。集料和沥青材料应有良好的粘着力，不易经水的侵蚀而剥落，如集料和沥青粘着不良，应掺入有效的抗剥落剂改善。选配集料时，分层铺浇的应为粒径相近的各档的同粒径集料；拌制混合料的则常需有大小粒径按规格配合的级配集料，这类集料也可采用分档不同的同粒径集料按比例掺合而成。
矿粉 粒径小于 0.074毫米的矿质粒料。多用于沥青混凝土和沥青碎石路面，其作用为填充空隙，防止热沥青流淌，增强沥青材料的粘结力和热稳定性。矿粉也要和沥青有良好的亲和力（即粘着力），能抵抗水的剥蚀作用。最常用的矿粉为石灰石粉。
路面分类 沥青路面的沥青类结构层本身，属于柔性路面范畴，但其基层除柔性材料外，也可采用刚性的水泥混凝土，或半刚性的水硬性材料。沥青路面有多种分类方法，按集料种类不同分为：沥青砂、沥青土、沥青碎(砾)石混合料等；按沥青材料品种不同分为：石油沥青路面、煤沥青路面、天然沥青路面和渣油路面。但较普遍的分类方法是按其施工方法、技术品质和使用特点分为：沥青混凝土路面、厂拌沥青碎石路面、沥青贯入式路面、路拌沥青碎（砾）石混合料路面和沥青表面处治路面。
沥青混凝土路面 由适当比例的各种不同大小颗粒的集料、矿粉和沥青，加热到一定温度后拌和，经摊铺压实而成的路面面层。
① 碾压式。沥青混凝土混合料多用热拌热铺法制备，其路用性质比较好，故对制备工艺和原材料要求也较高，大多采用集中厂拌法。用得较普遍的沥青混凝土混合料为碾压式类型，即混合料需经重型机械压实后才能成型，故有的国家称它为碾压式地沥青。成型以后路面平整、密实、少尘，有一定粗糙性，因而有较好的行车舒适性和外观；且有较好的耐老化性、耐磨性、温度稳定性和抗行车损坏的能力。使用寿命一般较长，当采用石油沥青作结合料时，大修年限常在15年以上。
② 冷铺式。沥青混凝土热拌冷铺,有的国家也称为冷地沥青，常用于养护小修或需远距离输送混合料的工程，所用沥青比热拌热铺者为稀，用量亦较少，以求在常温时有适当的松散度和粘性，但其使用寿命不及热拌热铺者。
③ 摊铺式。热拌热铺的沥青混凝土混合料可以不用重型机械压实即能成型，常称作摊铺地沥青。为了使摊铺地沥青混合料在摊铺时有适当流动性，能通过轻度的捣实和墁平即可密实，在混合料中要求有较多沥青和矿粉的混合物，即沥青胶泥，其强度主要依靠沥青胶泥的粘结力。因集料颗粒面已被较厚的胶泥所隔开，其锁结力和内磨阻力已减低，所以摊铺地沥青较少用于车行道，但某些欧美国家也有把它用于车行道者，此时对沥青材料的性质要求很严格，以免夏季发软，同时需要另铺防滑层或加撒防滑集料，以防表面过滑。
厂拌沥青碎石路面 也称黑色碎石路面或开级配沥青混凝土路面。其加工工艺和铺筑工艺接近沥青混凝土路面，但其孔隙较大(两者的分界线并不严格,中国以孔隙率10％为分界)。沥青碎石混合料可以热拌热铺,也可热拌冷铺；热铺质量较好，用得较普遍。集料的颗粒有同颗粒及有级配之分，目前多采用有级配者。和沥青混凝土相比，沥青碎石的细集料和矿粉含量较少，粗集料的比例较大，沥青用量相应也较少。沥青碎石混合料的热稳定性主要依靠集料颗粒间的锁结力，故对沥青用量、稠度、混合料的配合比和集料级配的变动范围可比沥青混凝土为宽,而仍能保持其热稳定性。但因多孔之故,路面容易渗水和老化，故沥青碎石常用于面层的下层、联结层、整平层和基层。若用于路面的上层时，须加沥青封层或嵌撒细粒沥青混合料。但也有把它铺在密实的沥青面层之上，作透水的防滑层用的。沥青碎石路面的使用寿命一般短于沥青混凝土路面，但其工程造价常较廉。
沥青贯入式路面 是浇洒成型的一类沥青路面。把沥青浇洒在铺好的主层集料上，再分层撒布嵌缝石屑和浇洒沥青,分层压实,形成一个较致密的沥青结构层。浇洒施工的优点是设备简单，运料方便；其缺点是施工受气候的影响较大,而且最终成型需要一定时间,成型后的路面不如厂拌沥青混合料路面平整和美观，成型期又多浮动灰砂，并可能泛油。为了克服这一缺点，可把最后一层浇洒沥青和撒布石屑改为铺筑预拌细粒沥青混合料，以加速成型和减少浮动灰尘，并有利于表面排水。贯入式路面的热稳定性主要依靠粗集料间的锁结力，故对沥青用量和沥青稠度也没有沥青混凝土路面那样敏感，其路用性质和适用层位与沥青碎石路面相接近。沥青贯入式路面可热法施工，也可冷法施工。热法施工时用加热的粘稠沥青浇在冷集料上,路面成型较快,适用于城市道路和交通繁忙的公路;冷法施工时用乳化沥青冷浇,但需待乳化沥青的油水分裂、水分蒸发后才能初步成型，适用于养护小修及设置加热设备有困难的长距离公路。贯入式用的集料颗粒宜为接近同粒径集料，以便沥青能充分渗入主层，并使嵌缝层厚度均匀；主层集料的最大粒径应接近面层厚度或为面层厚度的0.7～0.8倍；集料应洁净无灰，表面干燥。
路拌沥青碎（砾）石混合料路面 路拌法是堆料于路床上,浇洒适量沥青，然后用机械或人工拌匀,并铺平压实。由于在路床上的集料无法加热，因此需要采用稠度较稀的沥青乳液或液体沥青作结合料，拌和时乳化沥青不常加热，液体沥青闪点高者可以加热。气候潮湿时，还需要在沥青中加入抗剥落剂或采用阳离子沥青乳液，或在混合料中掺入水泥、石灰等，以增加潮湿集料与沥青的粘着力。路拌沥青混合料因受各种条件限制，其路用性质不如厂拌沥青混合料，但可节约就地沙石料的往返运输费和能耗，常用于次要的公路或农村道路。
沥青表面处治路面 表面处治的施工工艺和路用性质接近贯入式,但因其层厚较薄（一般为1～3厘米）,故不用主层集料，而是将沥青直接浇洒在洁净干燥的下层上，然后依次撒布集料和浇洒沥青，最后压实成型。表面处治按浇洒沥青和撒布集料的遍数不同，分为单层式、双层式、三层式。表面处治路面的使用寿命不及贯入式路面，设计时一般不考虑其承重强度，其作用主要是对非沥青承重层起保护和防磨耗作用,而对旧沥青路面,则是一种日常维护的常用措施。施工中第一次撒布的集料颗粒一般较大，然后逐层缩小粒径；但也有相反的工艺，即先逐层用较细的集料修筑一薄的表面处治层，待积累到一定厚度后，用粗集料压入，形式较厚而热稳定性较好的表面处治层；或先用细集料处治形成一层不透水的封层，然后再用较粗的集料处理，使表面粗糙。
沥青路面的改善和发展 改善沥青质量 近年来，试用了外掺物改善沥青路面的使用质量，主要有下列数种：①抗剥落剂，属表面活化剂类型。它的作用是减低沥青与集料间界面张力，使沥青膜容易粘着集料的潮湿表面和酸性石料，不易受水剥落；在潮湿天气需浇洒沥青或需用沥青拌湿集料时，亦可采用。某些抗剥落剂同时为阳离子乳化剂,如十六烷三甲基溴化胺等季胺盐,故阳离子沥青乳液常与集料表面有较好的粘着力。②高分子弹性体材料，大部分是能溶胀于石油沥青或煤沥青的天然橡胶、某些合成橡胶和塑料。它们能增加沥青的柔韧性和温度稳定性。曾被试用过的弹性体材料有天然橡胶（包括乳胶）、磨细的废橡胶粉（包括脱硫的和未脱硫的）、丁苯橡胶、氯丁橡胶、聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯、环氧树脂、无规聚丙烯等，有些能溶胀于石油沥青（如丁苯橡胶），有些能溶胀于煤沥青(如氯丁橡胶)。③无机类外掺物，硫黄和石棉粉。把硫黄融化于沥青中能增加沥青混合料的强度,有大量硫黄副产品的地区,已用于铺路，但硫黄容易升华，故加工设备须密闭，操作人员宜防护，而且不适用于路面的最表面层；石棉粉能改善沥青的热稳定性，并能使混合料多容纳沥青，以提高抗裂能力和使用寿命。使用时应密闭设备，防护人员安全，以免导致尘肺病。
沥青路面的再生 沥青路面的再生工艺主要有：①在老化的沥青路面上喷洒软化剂，使老化发脆的沥青重新变软，多用于贯入式和表面处治路面的再生；②将老化了的旧沥青层挖出,重新轧碎,必要时加入“再生剂”使沥青质量改进，并加入部分新的集料和沥青，重新加工回用；该法可以就地粉碎拌和，也可以集中到工厂拌和，以厂拌热法加工者质量较好。旧沥青路面材料的再生和回用可节约沥青、集料和能耗，减少环境污染，近年来，已引起各国筑路部门的注意和推广使用。
浅谈如何改善沥青路面使用性能
周辉
（重庆交通学院，重庆400074）
摘要：针对我国许多高速公路路面在通车时间不长就出现桥头跳车和路面早期破坏，使用性能大大
降低，达不到设计要求的现状，提出改善路面的使用性能，从改善平整度，减少路面裂缝和车辙等方
面着手，综合考虑路面设计（包括结构体系和面层设计）、材料设计等影响因素。
关键词：公路路面；路面使用性能；沥青混合料；路面裂缝；材料设计
中图分类号：TU755 U416.217
1 概述
随着高速公路的迅猛发展，我国的路面施工技
术及路面质量有了极大的提高。路面使用性能好，
行驶舒适，路面使用者对路面的评价就高。随着我
市场经济建设的不断发展，人们期待着质量更好、环
保程度越高的道路的出现。同时日益增大的交通流
量，车辆大型化及重载车比例的不断增加，许多高速
公路路面在通车一年后平整度衰减很快，有的通车
时间不长就出现了桥头跳车和路面早期破坏，有的
通车几年就不得不进行翻修罩面，使用性能也大大
降低，达不到设计的要求，如何提高沥青路面的使用
性能已成为一个主要课题。
沥青路面的使用性能主要是指：
（1）高温抗车辙性，即抵抗流动变形的能力；
（2）低温抗裂性，即抵抗低温收缩裂缝的；
（3）水稳定性，即抵抗沥青混合料受到水浸蚀
后逐渐产生沥青膜剥离；
掉粒、松散、坑槽而破坏的能力；
（4）耐疲劳性，即抵抗路面沥青混合料在反复
荷载（包括交通和温度荷载）作用下破坏的能力；
（5）抗老化性，即抵抗沥青混合料受气候影响
发脆而逐渐丧失粘结力等各种良好性能的能力；
（6）表面服务功能，包括低噪音及潮湿情况下
的抗滑性能、雨天防溅水及车后产生水雾等性能，直
接影响交通安全及环境保护；
（7）行车舒适性，主要减轻和消除因平整度不
良而产生的行车颠簸现象，还包括横向平整度。
调查结果表明，影响路面使用性能的第一因素
是平整度，其次是道路裂缝，最后是车辙。因此要提
高路面使用性能，主要应从改善平整度，减少路面裂
缝和车辙等方面人手，而要达到这些目的，我们必须
从路面设计、材料设计和施工作业等方面去考虑，而
这三个方面的因素又是相互影响和关联的。
2 路面设计中几个重视不够的问题及其对
路面使用性能的影响
2.1 路面结构层放水与排水
要避免水对路面的破坏，一是要防止或减少水
进入结构层内，另外还必须想办法将进入结构层内
部的水排出结构层外。习惯上，路面设计时对这两
个方面可采取的设计措施重视不够，不考虑路面结
构层排水，也不设置有效的防水层，这对避免路面早
期破坏是极为不利的。设置路面结构防水层和排水
层，是阻止水渗入基层的很好的措施。另外，应建立
渗水排出通道，使结构层内的水迅速排出路基，如可
以在硬路肩下设置碎石（或砂砾）垫层或盲沟，以达
到上述目的。
2.2 结构层合理厚度
（1）基层与底基层的合理厚度。结构层厚度的
确定，设计时考虑最多的是层厚是否满足路面强度
的要求。一般来说，基层与底基层每层厚度习惯上
设计为15cm和20cm。厚度为15cm时，施工压实
度容易保证。但是，当灰土厚度达到20cm时，压实
非常困难。因此，设计最大厚度以18cm为宜。
（2）面层厚度与集料粒径的确定。一般来说，沥
青混合料的最大粒径与层厚的比值愈大愈容易出现
离析，而且愈不容易碾压密实。因此，我国《公路沥
青路面施工技术规范》（JTJ032-94）规定：上面层沥
第21卷第8期
2005年8月
甘肃科技
GansuScienceandTechnology
Vol.21 No.8
Aug.
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2005
青混合料的集料最大直径不宜超过层厚的1／2，中
下层及联结层的集料最大粒径不宜超过2／3层厚。
我国沥青路面表面层一般为4cm，混合料类型多采
用AK-16和AC-16，最大粒径与层厚之比为16／
40E2／5，比值大于1／3，但小于2／3。这是符合规范
要求的。但是，研究表明，当最大粒径与层厚比值超
过1／3，容易引起离析，而且不容易压实，容易出现
路面早期破坏，这也是我国高速公路普遍出现早期
损坏现象的原因之一。因此，面层厚应设计为集料
最大尺寸的3倍以上，而不应是传统设计的2倍或
1.5倍。也就是说表面层为4cm时，混合料的最大
粒径应不大于13.2mm。
2.3 层间连接
目前，习惯上对层间连接没有引起高度的重视。
路面裂缝处出现的卿浆现象，主要是层间连接不紧
密，有缝隙可供水浸入，或者说层间夹有浮灰或松散
细颗粒，水进入层问缝隙后，缝隙中的水在行车荷载
作用下产生动水压力，在行车荷载重复作用下，对缝
隙产生重复冲刷而形成的，它可使缝隙处结构层强
度相应降低，形成空洞，造成路面损坏。为了避免上
述现象的发生，在灰土顶面进行下一层结构施工前，
以及在水泥稳定层或石灰、粉煤灰稳定层上进行结
构层施工时，要将表面松散颗粒和浮灰清扫干净。
灰土与基层和基层与基层间的连接，建议喷洒1：0.
5的水泥浆；基层与面层结合面，在喷透层后，加做
防水层，或喷洒粘层；在面层之间，洒粘层油进行层
面连接。这样处理后，层间连接紧密，形成一个类似
全厚式的结构体系，无论是对受力和防止水损坏都
能起到非常好的作用。
2.4 沥青路面结构体系优化
随着研究的深入，人们发现，在半刚性路面结构
中，半刚性基层和底基层有足够的强度承受车辆荷
载的作用。沥青面层实际上只起功能性作用。因
此，仅从承载力方面考虑沥青面层的厚度就没有必
要保持在12-15cm。另一方面，几乎所有的高速公
路路面都使用不到设计年限就需要进行中修，日本
高等级公路也在使用6-8年后加铺一层。因此，高
速公路路面面层设计为9cm或12cm，在使用一段
时间后再加铺一层是既经济又科学的。
3 合理选择和改善路面建筑材料的性能
在前面所述的路面各种性能中，除行车舒适性
与施工平整度有关外，其它性能均取决于沥青混合
料自身的质量，其中水稳定性、耐疲劳性、抗老化性
统称为耐久性。表1汇总了沥青结合料、矿料、沥青
混合料、沥青路面各种性能的有机联系，值得一提的
是，表中的沥青结合料指的是沥青（或改性沥青）与
矿粉等填料的混合物。
表1 沥青材料与沥青路面性能的关系
沥青路面沥青结合料矿料沥青混合料
高温抗车辙性* # #
低温抗裂性# @ #
表面服务功能@ # #
抗疲劳性# * #
水稳定性@ * #
抗老化性# 0 #
路面透水性* # #
施工性* * *
注）1、#特别重要*比较重要@有影响0无影响
2、路面透水性与空隙率关系极大。
从表一不难看出，材料是影响路面使用性能的
重要因素。沥青路面是由沥青混合料铺筑而成的，
而沥青混合料是由沥青、集料和矿粉以及其他外加
剂按一定比例组成的。材料质量不理想，达不到要
求，沥青混合料的质量也不可能达到要求。沥青结
合料的性能、骨料的质量、骨料与结合料联结效果对
混合料的性质产生极大的影响。因此，寻求各种途
径改善材料的性能和质量是至关重要的。
3.1 改善沥青结合料的性能
改善沥青的温度敏感性、低温稳定性和流变性
对提高混合料的高温和低温力学性质效果非常显
著，沥青性能改善对提高路面长期使用性能有着非
常重要的作用。比较各种改性沥青的性能，SBS改
性沥青无论从高温、低温性能、弹性恢复性能，还是
感温性能几个方面，都有明显的优势，是其他改性沥
青如PE和EVA无法相比的。SBS的优越性突出
表现在使软化点大幅度提高的同时，又使低温延度
明显增加，感温性得到很大改善，不仅高温稳定性大
幅度提高，而且低温性能也同时改善，并且弹性恢复
率特别大，所有指标都有明显提高，这是非常难得
的。SBS改性沥青具有其他改性剂或综合改性剂无
法相比的优点，而且在价格上也可以与PE、EVA竞
争，所以改性沥青以选用SBS为佳。目前，世界上
使用最多的是SBS，约占改性沥青总量的40%-
44%。
3.2 提高集料的质量
在考虑材料对沥青混合料的影响时，往往比较
重视沥青的影响，而对集料的影响重视不够。然而，
集料质量差，混合料的质量必然也差，故要提高沥青
134 甘肃科技第21
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卷
混合料的性能，必要条件是保证集料的质量，然后再
考虑矿料级配的控制。要提高路面抗车辙的能力，
集料要符合下面两项要求：一是碎石表面微观粗糙
度大，且形状接受立方体，质地坚硬；二是使用人工
砂，限制使用圆形颗粒的天然砂。但是，我国生产的
碎石针片状偏多，形状难以接近立方体；人工砂没有
专门生产供应，所谓的人工砂一般只是轧石厂筛余
的下脚料。碎石的粒径组成比例也不稳定，筛分结
果有较大偏差。这样势必引起混合料级配的改变，
对路面的质量和使用寿命产生很大影响。为此，我
们应该采取有效措施，提高矿料质量，保证颗粒组成
的稳定性。轧好的碎石要分开堆放，并做好防尘保
护，保持碎石清洁。进场材料要按规范进行检验，尽
可能加大抽检密度，不合格的材料坚决退场。堆场
要进行场地硬化，避免将堆场的土混入碎石中。不
同规格的料堆间设置隔离墙，以免不同规格碎石混
杂一起。料堆要有明显标示，防止上料时装错料。
3.2 改善沥青与集料的粘结性
路面早期破坏水损害是其中一个重要原因。水
损害产生的原因除了施工和配合比设计方面的原因
以外，沥青结合料与集料表面的粘结力丧失而导致
集料松散剥离是其中的主要原因。沥青混合料的粘
附性差（水稳性不好），容易导致面层严重辙槽、局部
松散和坑洞等水损坏现象。国内外道路工程师们常
采用两种方法，一是利用碱性矿料处理酸性矿料的
表面，使后者活化，传统做法是使用石灰或水泥。由
于用消石灰水处理矿料工程量较大，也可以直接往
拌和室内加消石灰或生石灰粉。掺消石灰粉、生石
灰粉或水泥是首选推荐措施，理由是这种方法价格
便宜，施工简单，只要用它代替一部分矿粉就可以
了。另外一种方法是向沥青中加入少量液体抗剥落