[科普中国]-路面

简述

路面是用各种材料铺筑在路基上供车辆行驶的层状构造物。未铺筑路面的路基虽然也能行驶车辆，但它抵御自然因素和车辆荷载的能力很差。天晴时尘土飞扬，雨天时泥泞不堪，行车时会使其表面崎岖不平，造成车辆颠簸、打滑，行车速度低，甚至无法通行，而且油料和机件耗损严重。铺筑路面后，改善了道路条件，就能使车辆全天候通行，而且汽车能以一定的速度、安全、舒适而经济地在道路上行驶。

路面是公路主要组成部分，它的好坏会直接影响行车速度、安全和运输成本。高等级公路修筑良好的路面，就能够保证车辆高速、安全而且舒适地行驶，还可较多地节约运输费用，充分发挥高等级公路的功能。1

基本要求路面是公路的重要组成部分。路面的好坏直接影响行车速度、运输成本、行车安全和舒适性。相同等级公路的沥青路面同砂石路面相比，行车速度一般可以提高80%～200%，燃料消耗降低15%～20%，轮胎行驶里程增加20%，运输成本下降18%～20%。同一类型的路面，因施工和养护质量的优劣，也会使运输效率与成本以及服务质量产生很大的差异。路面结构的费用在公路造价中所占比重很大，一般都要达到30%左右。所以，修好路面对发挥整个公路的运输经济效益具有十分重要的意义。路面应满足下述各项基本要求：

1．具有足够的强度和刚度

行驶在路面上的车辆，通过车轮把垂直力和水平力传给路面，水平力又分纵向和横向两种。此外，路面还受到车辆的振动力和冲击力作用，在汽车身后还有真空吸力的作用。在上述外力的综合作用下，路面结构内就产生不同的压应力、拉应力和剪应力，如果路面结构整体或某一组成部分的强度不足，不能抵抗这些应力的作用，路面就会出现磨损、开裂、坑槽、沉陷和波浪等病害，从而影响公路的使用质量。因此，路面结构整体及各组成部分必须具有足够的强度以抵抗行车荷载的作用，避免路面产生过大的变形与破坏。

刚度就是指路面抵抗变形的能力。具体来说就是指路面结构整体或某一组成部分抵抗变形的能力。强度和刚度是两个不同的力学特性，二者有联系，又有区别。强度大的路面，其刚度也大，但同样强度的路面，其刚度也可能不同。路面结构整体或某一组成部分有时虽然强度足够，但其刚度不足时，在行车荷载作用下，也会使路面产生变形，如波浪、车辙及沉陷等破坏现象。

2．具有足够的稳定性

路面不仅承受行车荷载的作用，路面结构袒露在大气之中，还经常受到水分和温度的影响，有的路面材料又较敏感，其性能也随之不断发生变化，强度和刚度不稳定。例如：沥青路面在夏季高温时会变软而产生车辙和推挤，冬季低温时又可能因收缩或变脆而产生开裂；水泥混凝土路面在高温时可能发生拱胀现象，低温时可能出现收缩裂缝，温度急剧变化时也可能出现翘曲而破坏；砂石路面在雨季时因雨水渗入路面结构而强度下降，产生沉陷、车辙等现象。因此，要求路面结构在各种气候条件下应能保持其强度。

3．具有足够的平整度

路面的平整度（或不平整度）通常是以试验汽车每行驶1 km距离，车身和后桥相对垂直位移的累计数（m）来表示。不平整的路面表面会增大行车阻力，并使车辆产生附加的振动作用。振动作用会造成行车颠簸，影响行车速度、行车安全和舒适性。振动作用还会对路面施加冲击力，从而加剧路面和汽车机件的损坏与轮胎的磨耗，并增大油料的消耗。不平整的路面还会积滞雨水，加速路面的破坏。因而路面应保持一定的平整度。公路等级越高，设计行车速度越大，对路面的平整度要求也就越高。

4．具有足够的抗滑性能

汽车在光滑的路面上行驶时，车轮与路面之间缺乏足够的附着力（或摩擦阻力）。在雨天高速行车，或紧急制动或突然起动，或爬坡或转弯时，车轮易产生空转或打滑，致使行车速度降低，油料消耗增多，甚至引起严重的交通事故。因此，路面表面应具有足够的抗滑性能。1

构造路面由行车道、硬路肩、土路肩、路缘石及中央分隔带等组成。路面结构层自上而下可分为面层、基层、垫层，有时在面层下还设有联结层。各结构层次的作用如下：

(1)面层。直接承受行车荷载的垂直力、水平力和冲击力作用，以及大气变化的最不利影响。

(2)基层。主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并把它扩散到垫层和土基中去。

(3)垫层。主要作用是改善土基的湿度和温度状况，以保证面层及基层的强度和刚度的稳定性以及不致产生冻胀与翻浆的病害。2

分级根据路面的使用品质、材料组成类型以及结构强度和稳定性的不同，可将路面分成高级、次高级、中级、低级四个等级。

(1)高级面层其面层材料类型为水泥混凝土、沥青混凝土、厂拌沥青碎石及整齐块石，所适用的公路等级为高速、一级及二级公路。

(2)次高级面层其面层材料类型为沥青贯入碎石、路拌沥青碎石、沥青表面处治及半整齐块石，所适用的公路等级为高速、一级及二级公路。

(3)中级面层其面层材料类型为泥结或级配碎（砾）石、水结碎石、不整齐块石及其他粒料，所适用的公路等级为高速、一级及二级公路。

(4)高级面层其面层材料类型为各种粒料或当地材料改善土，如炉渣土、砾石土和砂砾石土等，所适用的公路等级为高速、一级及二级公路。2

分类**(一)按路面力学特性分**

(1)柔性路面。主要包括用除水泥混凝土外的基层材料、各类沥青面层、碎（砾）石面层或块石面层所组成的路面结构。柔性路面刚度小，形变模量较小，在荷载作用下产生的垂直变形（即弯沉）较大，路面结构本身抗弯拉强度较低。车辆荷载通过各结构层向下传递到土基，使土基受到较大的单位压力，因而土基的强度和稳定性对路面结构整体强度有较大的影响。2

(2)刚性路面。主要指用水泥混凝土作面层的路面结构。刚性路面的主要特点包括：面板的弹性模量及力学强度大大高于基层和地基的相应模量和强度。抗弯拉强度远小于抗压强度，约为其1/7~1/6。断裂时的相对拉伸变形很小。

(3)半刚性路面。半刚性路面是指用石灰、水泥或其他工业废渣作结合料的稳定土或稳定粒料作基层的路面结构。这类基层完工初期具有柔软的工作特性，但是随着时间的延长，其强度逐步提高，板体性增加，刚度增大，所以称为半刚性基层。其设计理论及方法是采用双圆均布与水平垂直荷载作用下的多层弹性连续理论，以设计弯沉值为整体路面刚度的设计指标。对半刚性材料的基层，底基层进行层底拉应力计算。半刚性基层可以使用当地材料，成型工艺也相对比较简单，由于半刚性基层的一系列良好的性能，成为我国高级道路的主要类型之一。3

(二)按路面材料分类

1．沥青路面

沥青路面是指在柔性基层、半刚性基层上，铺筑一定厚度的沥青混合料面层的路面结构。沥青面层分为沥青混凝土、沥青混合料（包括沥青混凝土混合料及沥青碎石混合料）、乳化沥青碎石、沥青灌入式、沥青表面处置等类型。

2．水泥混凝土路面

水泥混凝土路面是指以水泥混凝土面板和基(垫)层组成的路面，又称之为刚性路面。路面种类有：普通混凝土路面、钢筋混凝土路面、碾压式混凝土路面、钢（化学纤维）纤维混凝土路面、连续配筋混凝土路面等。

3．其他路面

其他路面主要是指在柔性基层上用有一定塑性的细粒土稳定各种骨料的中低级路面。路面种类有：普通水泥混凝土预制块路面、联锁型路面砖路面、石料砌块路面、级配碎石路面及水（泥）结级配碎石路面等。3