高速公路沥青路面荷载、车轮碾压反复作用的剪应力

 在高速公路建设中，由于沥青路面具有良好的行车舒适性和优异的使用性能，建设速度快、维修方便，受到人们的青睐。为此，高速公路大都采用沥青路面。但是，随着公路交通量的激增、超限超载车比例的大幅增加以及渠化交通的形成，沥青路面的病害也日趋严重。许多高速公路在通车1～2年甚至更短的时间便出现了大面积的破损，对国民经济造成了巨大的损失。道路的损坏引起了交通部门的重视。提高沥青路面的使用性能、减少沥青路面的破坏，成为我国道路工作者高度关注的问题。
沥青路面常见破坏形式主要有车辙、开裂和水损害三种。在沥青路面各种破坏现象中，车辙降低路面的使用性能、危及行车安全、缩短沥青路面的使用寿命，已成为zui有危害的破坏形式。上将沥青路面的车辙分为结构性车辙、流动性车辙和磨损车辙三种类型。我国研究沥青混合料的高温稳定性，主要是针对沥青路面流动性车辙而言的。
在高温条件下，沥青混凝土路面承受车轮碾压的反复作用，荷载产生的剪应力超过沥青混合料的抗剪强度，使流动变形不断累积形成流动性车辙。国内外研究结果均以为，路面产生车辙的主要原因与沥青混合料抗剪强度不足直接相关。我国大部分地区一年之中，会有数十天乃至100多天的夏季路表温度高于40～50℃。在这种温度条件下，已经达到或超过道路沥青软化点。且随着温度升高，路面变形愈大。我国南方广大地区在炎热季节里，沥青路面的路表温度可达到60℃以上。在轮载作用下，非均布荷载将在混凝土面层产生较大的剪应力。若沥青混合料的高温稳定性不足，路面就会产生较大的剪切变形。而沥青混合料在设计过程中并没有考虑其抗剪能力，一旦材料承受的剪应力大于或接近于其本身的抗剪强度，材料将会出现剪切破坏或剪切疲劳破坏。因此，研究沥青混合料的抗剪能力，对混合料设计和沥青路面损害具有重要意义。
沥青路面在使用过程中将承受较大的剪应力，而沥青混合料在设计过程中并未考虑抗剪因素，这使得沥青路面可能在一次或几次荷载作用下产生剪切或剪切疲劳破坏。目前，国内外各种测定沥青混合料抗剪强度的试验方法都有缺点。因此，有必要设计一种既能测定沥青混合料抗剪强度和剪切疲劳寿命，又能明显剪切破坏面的试验。