Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｉｓｉｏｎ 科技视界 科技・探索・争鸣 解析公路沥青路面防冻垫层设计 袁云帆 （兰州路友公路勘察设计有限公司，甘肃兰州７３００３０） 【摘要】为确保低等级公路的行车安全，采取积极有效的措施，把路基的冻胀控制在合理范围内，是沥青路面防冻垫层设计中需解决的关 键技术难题。本文从防冻垫层材料的选择，以及防冻垫层厚度设计两方面，探讨了公路沥青路面防冻垫层的设计问题，以提高路面整体的稳定 性。 【关键词】沥青路面；防冻垫层；厚度；设计 １ 防冻垫层材料的选择 面结构不同，土基冻深之间存在一定的区别 所以．根据传热理论，近 在沥青路面的设计过程中．防冻垫层的设计相当重要．其对工程 似地把路面的传热状况视为多层平壁的一维稳定传热过程 在这种假 路面的施工质量有着直接的影响 一般而言，沥青路面的抗冻能力和 设下．进而推导出土基实际冰冻深度的近似计算公式 垫层所选取的材料以及垫层厚度设计直接相关 其中，在选择防冻垫 在这个过程中．假设路面是隔热材料组成的．将其冬季在路面释 层材料时．既要考虑路面材料的力学特性．还要考虑路面材料的稳定 放出的热量定为Ｑ 大地释放出的热量定为Ｑ。。这种情况下，Ｑ 会小 于或者等于Ｑ。。 性 以增强路面的抗冻能力 １．１路面材料在负温下的力学特性 把已经冻结路面的表面温度假设为 ．土基冻结线的温度设为 在确定沥青路面抗冻设计的控制指标时，必须对路面防冻垫层材 Ｒ，地表的恒温以ＴＨ表示，根据Ｑ，｛Ｑ。，由此可以得出以下的关系： 料的力学特性有所了解 因此．在沥青路面施工过程中．必须先对正温 ≤ ． ㈩ 下具备一定变形能力的路面材料进行测试．观察其处于负温状态时， 其中，Ｒｌｌ、Ｒ。为路面结构和土基的热阻抗。再依据热传学理论中， 防冻垫层材料的变形能力和力学特性 调查发现．当对低于一ｌＯｑＣ以 Ｒ＝ｈ／ｈ，则Ｒ。 和Ｒ。可以写成： 下的沥青混凝土小梁施加垂直荷载超过其极限值时．小梁会发生断 ｈｉ＋裂 断裂之后．沥青路面的断裂模量会随温度的降低增加 ＿＿ｈ２＋－－－．．．鲁 （２） １．２路面材料的稳定性 Ｒ ＿ｈｄ＋ （３） 路面结构材料的力学性质是与路面的坚固性、抗变形以及抗磨耗 等能力有关．而路面材料的热物理性质主要和路面结构材料的稳定性 在这个公式当中，ｈ 、ｈ。分别为路面各结构层的厚度（米）。ｂ 为土 相关。在沥青路面防冻垫层的设计过程中，采用不同的基层材料，将给 基实际冻结深度（米），ｈ 为大地冻结线至恒温线的深度。 ．、 ：分为别 混凝土板造成不同程度温度影响。其中．导温性能相对较好的灰土基 路面相应各层材料的导热系数（千卡／米・时・度）， 为冻结土基的导热 层材料．相对炉渣材料而言．混凝土板上的平均温度在夏季偏低。相反 系数， 、 分别为大地土质的冻结部分和未冻部分的导热系数。将 的情况下，冬季它的平均温度要高一点。这表明：受路面材料热学性质 （２）和（３）带入到（１）中，可以求出土基实际冻结深度ｈ的近似值。 的影响．路面结构和土基呈现出不同的温度。所以．在进行防冻垫层设 ２．３防冻垫层厚度的计算 计时．必须利用相应的传热理论，计算出合适的防冻层厚度 将上述（１）中的Ｒ，改换为 在选择路面防冻层的施工材料时．应优先选择隔温性能好、强度 高的材料。但是在一般情况下．受条件的限制．无法做到两者兼容。通 ＲＬ＝ ｈｌ＋鲁＋．．－－．＋ ｈｋ＋鲁 （４） 常：路面材料热物理性质主要包括以下指标：导热系数、热容量和导温 其中， 是防冻层材料的导热系数。把（４）式带入到（１）式中，即 系数 可计算出防冻垫层厚度的计算公式．为： ２防冻垫层厚度的具体确定方法 ｛ ＿（等＋等 ．Ａ＾ （ｓ） 在对路面的防冻层进行设计的过程中．第一步就是先确定好路面 面层材料在负温下的极限相对延伸度．这是设计控制指标的重要组成 卢＝ 斋 等＋鲁） （６） 部分。再次，就是计算出在这一控制指标下．土基允许冻结的深度。同 ３结语 时，根据热传导理论．还应计算出路面结构下土基的实际冰冻深度。最 后．将这两者进行比较．当实际的冰冻深度大于土基允许冻结的深度 公路沥青路面防冻垫层的设计是路面施工中的一项难点问题．就 时，必须设置防冻垫层．实际防冻垫层的厚度，也需要根据热传导理论 当下的情况来看，尚未形成成熟的体系。本文提出的计算方法和理论， 进行推算。 还存在一定的不足之处，有待在具体的施工过程中完善和发展。 ２．１土基允许冻深ｈ 的近似计算 在保证水温和土质条件一致的情况下．土基冻深的大小将会直接 【参考文献】 影响到路面冻胀变形程度 把路面开始产生冻胀时土基的冻深甚至为 ［１］石刚强．严寒地区高速铁路路基冻胀和工程对策研究ｆＤ１．兰州大学２０１４． ｚ．．同时假设路面对应的延伸度为ｓ 这时，要保证ｓ，的数值接近０， ［２］王书娟，陈志国，秦绪喜，于丽梅．季节性冻土地区公路路基冻融过程实时监测 分析ｌ Ｊ１．路基工程．２０１５（０１）． 同理，把路面结构自身强度所能承受的土基不均匀冻胀力使路面产生 ［３］武铁雷，佟艳芳．季节性冻土地区公路冻胀翻浆防治措施【ＪＩ＿黑龙江交通科技． 的相对延伸度设为 相应情况下，土基增加的冻深为ｚ， 在这个设计 ２０１ １（ｏ４）． 过程中，必须保证ｓ 和ｓ 的和加起来小于或者等于路面面层材料在 ［４］孙雷，张向东，兰常玉冻融循环下季节性冻土路基沉降数值模拟叫．四川建筑． 负温下的极限相对延伸度。因为之前已经提到过，ｓ 的数值接近０，所 ２０１０（０５）． 以ｓ：～定小于等于极限相对延伸度 这样一来．对应条件下．土基总 ［５］罗绍仟．季节性冻土地区桥梁设计要点［ＪＪ．四川建筑２０１６（０６）． 冻深为ｚ，和ｚ：的和，也就是我们所说的土基允许冻结的深度 ２．２土基实际冰冻深度的近似计算 ［责任编辑：张涛］ 从前面提及到的路面结构材料热物理性质中．不难发现．因为路 ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎ。ｌ。ｇｙ Ｖｉｓｉ。ｎ科技视界Ｉ’９５