一、引言

高速公路作为交通运输体系的核心枢纽，承担着大流量、重荷载的运输任务，其路面耐久性直接关系到路网通行效率与交通安全。近年来，随着交通量激增、重载车辆比例上升及极端气候频发，我国部分高速公路路面出现早期破损现象，如车辙、低温开裂、水损害、疲劳剥落等，不仅缩短了路面设计使用寿命（通常设计年限15-20年，部分路段仅使用5-8年即需大修），还增加了养护成本与交通拥堵风险。因此，开展路面耐久性实验研究，明确破损成因并提出科学的改善措施，对提升高速公路建设质量、实现交通基础设施可持续发展具有重要现实意义。

路面耐久性是指路面在长期交通荷载、环境因素及施工质量共同作用下，保持结构完整性与使用功能稳定性的能力，其评价核心围绕强度、稳定性、抗裂性、抗老化性等关键性能指标。本文通过系统梳理耐久性影响因素，设计针对性实验方案，结合实验结果提出多维度改善策略，为高速公路路面工程的设计、施工与养护提供参考。

二、高速公路路面耐久性影响因素分析

（一）内在因素

材料性能：沥青结合料的针入度、软化点、延度等指标直接影响路面的高低温性能，优质沥青需具备良好的黏结性、抗老化性与弹性恢复能力；集料的级配、强度、磨耗值及与沥青的黏附性是保障路面结构稳定性的基础，劣质集料易导致路面松散、剥落；填料的细度、活性则影响沥青胶浆的强度与水稳定性。

配合比设计：沥青混合料的油石比、矿料级配直接决定其密实度、空隙率及力学性能。油石比过高易导致高温车辙，过低则黏结力不足引发松散；级配不合理会降低混合料的骨架支撑作用，影响耐久性。

（二）外在因素

交通荷载：轴载是影响路面疲劳寿命的关键因素，轴载增加1倍，路面疲劳寿命可下降至原来的1/16（四次方定律）；重载、超载车辆的反复作用会加速路面结构损伤，同时交通量越大，路面累计损伤越严重。

环境因素：温度变化会导致沥青混合料热胀冷缩，高温下沥青软化易产生车辙，低温下混合料脆性增加易出现收缩裂缝；降水会侵入路面内部，破坏沥青与集料的黏附性，引发水损害，冰冻地区的冻融循环还会加剧路面结构的冻胀与剥落。

施工质量：施工过程中混合料拌和不均匀、压实度不足（规范要求≥96%）、平整度超标等问题，会导致路面内部存在薄弱环节，在荷载与环境作用下迅速发展为破损。

三、高速公路路面耐久性实验设计与结果分析

（一）实验目的

通过模拟实际使用条件下的荷载、温度、水作用，测试沥青混合料的关键性能指标，评价其耐久性水平，为材料选择、配合比优化及改善措施制定提供实验依据。

（二）实验材料与设备

实验材料：选用70#基质沥青、SBS改性沥青，玄武岩集料（粒径5-20mm），石灰岩矿粉；纤维材料选用木质素纤维、聚酯纤维；抗剥落剂选用胺类化合物。

实验设备：车辙试验仪、低温弯曲试验仪、马歇尔稳定度仪、冻融劈裂试验仪、四点弯曲疲劳试验仪。

（三）核心实验方案与结果

1.高温稳定性实验（车辙试验）

实验依据：《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011，采用60℃、0.7MPa条件下的车辙试验，以动稳定度（DS）作为评价指标，DS值越大，高温稳定性越好（规范要求≥800次/mm）。

实验分组：对照组（70#基质沥青混合料）、实验组1（5%SBS改性沥青混合料）、实验组2（70#沥青+0.3%聚酯纤维混合料）。

实验结果：对照组DS=650次/mm，未满足规范要求；实验组1 DS=1280次/mm，实验组2 DS=950次/mm，表明SBS改性沥青与聚酯纤维均能显著提升高温稳定性，其中SBS改性效果更优。

2.低温抗裂性实验（低温弯曲试验）

实验条件：-10℃、加载速率50mm/min，测试混合料的最大弯拉应变，应变值越大，低温抗裂性越强（规范要求≥2500με）。

实验结果：对照组最大弯拉应变=2200με，实验组1（SBS改性）=3800με，实验组3（70#沥青+0.2%木质素纤维）=3100με，说明改性沥青与纤维均能改善混合料的低温柔韧性，减少收缩裂缝产生。

3.水稳定性实验

实验一：浸水马歇尔试验，测试浸水48h后的稳定度残留率（MS0），要求≥80%。对照组MS0=75%，实验组4（70#沥青+0.4%抗剥落剂）=92%，实验组1（SBS改性）=88%。

实验二：冻融劈裂试验，测试冻融循环后的劈裂强度比（TSR），要求≥75%。对照组TSR=72%，实验组4=90%，实验组1=85%，表明抗剥落剂与改性沥青能有效提升沥青与集料的黏附性，抵御水损害。

4.疲劳性能实验（四点弯曲疲劳试验）

实验条件：25℃、控制应变模式，测试混合料在不同应变水平下的疲劳寿命（达到破坏时的加载次数）。

实验结果：在应变水平为1000με时，对照组疲劳寿命=1.2×10⁶次，实验组1=3.5×10⁶次，实验组5（SBS改性+0.3%聚酯纤维）=4.8×10⁶次，说明改性沥青与纤维复合改良能显著提升混合料的抗疲劳性能，延长路面使用寿命。

（四）实验结论

基质沥青混合料的高温稳定性、水稳定性及疲劳性能均难以满足重载、复杂环境下的耐久性要求；

SBS改性沥青能全面提升混合料的高低温性能、水稳定性与疲劳寿命，是改善耐久性的核心材料；

纤维（聚酯纤维、木质素纤维）与抗剥落剂可作为辅助改良材料，分别增强混合料的抗裂性与水稳定性；

复合改良方案（改性沥青+纤维+抗剥落剂）的综合性能最优，能实现耐久性的全面提升。

四、高速公路路面耐久性改善措施

（一）材料性能改良

推广高性能沥青材料：优先选用SBS、橡胶粉等改性沥青，根据气候分区调整沥青标号，高温地区选用高软化点沥青（如90#改性沥青），低温地区选用高延度沥青（如70#改性沥青）；

优化集料质量：选用高强度、高磨耗值、与沥青黏附性好的玄武岩、花岗岩等优质集料，严格控制集料的级配偏差与杂质含量；

添加功能型外加剂：在混合料中掺入0.2%-0.3%的聚酯纤维或木质素纤维，提升抗裂性与疲劳性能；对水稳定性要求高的路段，添加0.3%-0.5%的抗剥落剂，增强沥青与集料的黏附性。

（二）配合比设计优化

采用骨架密实型级配：通过调整矿料级配，形成“粗集料骨架+细集料填充”的结构，提高混合料的密实度与骨架支撑力，空隙率控制在3%-6%；

精准控制油石比：根据马歇尔试验结果，确定最佳油石比（通常为4.5%-5.5%），确保混合料黏结充分且无泛油风险；

开展复合改良配合比设计：针对不同路段的气候、交通条件，制定个性化配合比，如重载高温路段采用“SBS改性沥青+聚酯纤维+抗剥落剂”复合方案，低温多雪路段采用“高延度改性沥青+木质素纤维”方案。

（三）施工质量精细化控制

原材料进场检验：建立“进场-抽检-合格入库”的三级检验制度，严禁使用指标不合格的沥青、集料等材料；

混合料拌和与运输：控制拌和温度（沥青加热温度150-170℃，集料加热温度160-180℃），确保拌和均匀性；运输车辆加盖篷布，减少温度损失，到场温度不低于140℃；

摊铺与压实：采用摊铺机梯队作业，控制摊铺速度（2-6m/min）与厚度均匀性；选用双钢轮压路机+胶轮压路机组合压实，压实温度不低于120℃，确保压实度≥96%，平整度标准差≤1.2mm/3m；

施工环境控制：避免在雨天、低温（低于10℃）或高温暴晒条件下施工，减少环境因素对施工质量的影响。

（四）养护管理科学化

建立预防性养护体系：采用路面雷达、平整度检测仪等设备，定期（每6个月）对路面性能进行检测，及时发现裂缝、松散、坑槽等早期破损；

针对性养护措施：对裂缝采用密封胶灌缝处理，防止雨水侵入；对轻微车辙与松散路段，喷洒雾封层、稀浆封层进行修复；对破损严重路段，采用沥青再生技术（厂拌热再生、就地热再生）进行大修，降低资源消耗；

加强交通管控：限制超载车辆通行（轴载不得超过100kN），设置称重检测站，减少重载对路面的累积损伤；

建立长效监测机制：对重点路段（长大纵坡、交叉口）安装传感器，实时监测路面温度、应变与荷载情况，为养护决策提供数据支持。

五、结论

高速公路路面耐久性是材料性能、结构设计、施工质量与养护管理等多因素共同作用的结果。通过车辙试验、低温弯曲试验、水稳定性试验及疲劳试验等一系列实验可知，采用SBS改性沥青、优质集料及功能型外加剂的复合改良方案，能显著提升混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性与疲劳性能。结合配合比优化、施工精细化控制与科学化养护管理，可有效延缓路面早期破损，延长使用寿命。

未来研究应聚焦新型环保改性材料（如生物基沥青、废旧橡胶改性剂）的研发与应用，结合智能化施工技术（如无人摊铺、智能压实监控）与数字化养护系统，进一步提升路面耐久性与全生命周期效益，为高速公路高质量发展提供更全面的技术保障。

参考文献

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