摘要

目前碳纖維基土工格柵在我國瀝青路面中的應用仍處于研究初期階段。與玻璃纖維相比，碳纖維經過電化學表面氧化、聚氨酯類浸潤劑涂覆等工藝處理，可提升與瀝青或混凝土的粘結強度，同時改善耐磨性與施工適配性。本研究通過車轍試驗、低溫彎曲破壞試驗、Leutner剪切試驗等室內試驗體系，研究了面層組合體類型與土工格柵類型對瀝青路面結構高低溫性能及層間剪切性能的影響。

結果表明：碳纖維基土工格柵增強可提升瀝青面層組合體的抗車轍性能與低溫抗裂性能，其中純碳纖維土工格柵（CCF）的兩項性能均優于碳 / 玻璃纖維復合土工格柵（GCF）。與 GCF 增強相比，CCF 增強的動穩定度提升 12.80% ~ 13.74%，彎拉強度提升 4.53%，彎拉強度增強率提升 37.47%，說明聚合物涂覆工藝可強化碳纖維基土工格柵的增強效果。碳纖維基土工格柵增強會削弱瀝青路面組合體的層間剪切性能，但 CCF 增強的層間剪切性能比 GCF 增強高 13.94%~28.14%，說明聚合物涂覆工藝可提升碳纖維基土工格柵的界面抗剪能力。面層組合體類型是調控增強型面層組合體高低溫性能與層間剪切行為的關鍵因素：AC-20/AC-25 組合體的動穩定度、最大彎拉應變、層間抗剪強度均優于 AC-13/AC-20 組合體，三項指標分別提升 40.25%、27.58%、8.5%~25.6%。本試驗結果可為土工格柵增強瀝青路面的性能研究提供參考依據。

1. 引言

路面主要分為柔性路面、剛性路面和復合路面三大類。柔性路面剛度低、抗拉強度低，主要依靠抗壓強度和抗剪強度承受車輛荷載。工程實踐中，柔性路面主要包括瀝青路面和未結合碎石路面，瀝青路面憑借獨特的材料特性在高等級公路建設中具備顯著優勢，因此得到廣泛應用。但目前瀝青路面的主要病害形式包括車轍、開裂和疲勞損傷。

針對上述問題，相關研究主要聚焦于優化集料級配、采用高性能瀝青混合料（如改性瀝青結合料、纖維外加劑等）、增加路面面層厚度、在半剛性基層與瀝青面層界面處增設土工合成材料等增強材料，上述方法均取得了一定成效。但相關研究表明，增加面層厚度和采用高性能瀝青混合料均會產生較高的經濟成本，工程實踐中需結合具體工況選擇。在基層與面層界面或瀝青面層之間設置土工合成材料是一種經濟高效的技術方案，其中土工格柵在實際應用中表現出優異的結構穩定性和環境適應性，因此在瀝青路面層間設置土工合成材料是緩解瀝青路面病害問題的有效技術途徑。

目前已有大量研究針對土工合成材料增強瀝青路面的抗車轍性能展開：土工合成材料用作粒料基層的增強材料時，可有效緩解瀝青路面車轍病害，提升瀝青路面整體結構性能。多項研究均證實了土工格柵增強對提升瀝青路面抗車轍性能的有效性：有研究分析了土工合成材料類型和溫度對瀝青混合料抗車轍性能的影響，發現不同增強構型會產生不同的剪切流動行為；也有研究通過有限元數值模擬、室內試驗和現場試驗評估了纖維增強瀝青罩面路面的抗車轍性能，發現玻璃纖維和碳纖維土工格柵在緩解車轍方面性能相當。此外部分研究表明，土工格柵增強可減少瀝青混凝土的永久變形。目前車轍試驗是全球范圍內評估瀝青混合料抗車轍性能的主要手段，現有研究主要針對土工合成材料增強瀝青罩面的抗車轍性能展開，但針對新型碳纖維基土工格柵增強瀝青面層組合體的抗車轍性能研究仍較為匱乏。

針對土工合成材料增強瀝青路面的低溫抗裂性能，現有研究指出的主要影響因素包括土工合成材料類型、增強位置、溫度、荷載類型、現有面層類型、裂縫寬度和瀝青混合料類型。有研究提出了一種評估增強瀝青混合料抗裂性能的新方法，采用彎拉模式下的溫度誘導反射裂縫試驗；也有研究評估了土工合成材料類型和模量對增強瀝青混合料抗裂性能的影響；還有研究通過數字圖像相關法（DIC）和四點彎曲疲勞試驗研究了土工合成材料增強瀝青罩面的抗裂性能；另有研究通過有限元數值模擬、室內試驗和現場試驗研究了土工格柵增強瀝青罩面的長期性能，證實了在罩面下方設置土工格柵可有效抑制界面裂縫擴展；還有研究通過壓實圓盤拉伸試驗、間接拉伸試驗和聲發射試驗研究了纖維增強瀝青混凝土的低溫抗裂性能，發現添加纖維可提升瀝青混合料的低溫抗裂性能。此外多項研究表明，土工格柵增強對增強瀝青混合料的裂縫萌生階段無顯著影響，但對裂縫擴展階段有顯著作用，可延緩裂縫擴張。綜上，現有研究主要針對土工合成材料（尤其是玻璃纖維土工格柵）增強瀝青路面的抗裂性能展開，但針對碳纖維土工格柵增強瀝青路面的抗裂性能研究仍較為有限。

研究發現，層間土工合成材料增強會使增強瀝青層形成結構薄弱層，從而縮短路面使用壽命。目前針對土工合成材料增強瀝青混合料層間剪切行為的研究仍較為有限，層間剪切性能受土工合成材料類型（材料、剛度、孔徑尺寸）、瀝青混合料特性、層間條件（粘結劑、溫度）、剪切加載速率和集料形態等因素控制。現有研究表明，土工合成材料用作層間增強材料會降低層間粘結強度和抗剪強度：有研究采用洛伊特納剪切試驗研究了土工合成材料剛度對瀝青路面層間抗剪強度的影響，發現抗剪強度增益隨土工格柵拉伸模量的降低而增大；也有研究通過剪切試驗評估了試驗方法、面層組合體類型和土工格柵類型對層間抗剪強度的影響，結果表明試驗方法是影響層間抗剪強度的最顯著統計因素，其次是土工格柵類型；還有研究通過剪切試驗研究了土工格柵類型對瀝青路面層間抗剪強度的影響；另有研究采用改進的大型直剪儀評估了土工格柵類型對層間抗剪強度的影響，發現增大土工格柵拉伸模量不一定能提升層間抗剪強度；還有研究結合現場調研和室內試驗研究了土工格柵特性對瀝青路面層間抗剪強度的影響，結果表明土工格柵性能對抗剪強度的影響大于對抗拉強度的影響。上述研究主要針對土工合成材料類型對層間剪切行為的影響展開，針對碳纖維土工格柵增強瀝青路面的研究仍較為有限。

瀝青組分、老化程度、纖維類型和溫度也是影響瀝青混合料力學性能（包括抗車轍性能和低溫抗裂性能）的因素：有研究通過動態剪切流變儀（DSR）測定不同流變參數下三種再生劑的拌合行為，提出了不同老化條件下實現高中溫目標粘結性能所需的再生劑用量，并評估了其在瀝青路面再生應用中的適用性；也有研究通過蠕變試驗研究了瀝青老化和再生劑類型對瀝青混合料蠕變行為的影響，發現長期老化會增大瀝青的剪切應力、蠕變時間和殘余應力比；還研究分析了氣候升溫對瀝青路面老化特性、長期服役性能和養護成本的影響，發現平均溫度每升高 1℃，瀝青路面老化速率加快約 1.5%~2.6%，總養護成本增長 1.9%~3.8%，在所有調研城市中，聚合物改性 70R0 混合料的總養護成本最低。

目前普遍認為，在瀝青結合料中摻入纖維可優化瀝青混凝土混合料和路面結構的粘彈性，提升抗水損害性能、蠕變性能和耐磨性能，抑制裂縫擴展；同時纖維還可提升混合料的低溫抗裂性能、彎曲模量、韌性和抗拉強度，顯著提高熱拌瀝青（HMA）的斷裂韌性。有研究分析了木質素纖維和聚酯纖維對高摻量 SBS 改性瀝青（HCPMA）混合料在未老化和老化狀態下的抗裂性能、疲勞性能和車轍穩定性的影響，結果表明兩種纖維在短期和長期老化后的增強效率均有所提升。

碳纖維與瀝青結合料的界面相容性好、力學性能優異，被廣泛認為是極具前景的瀝青路面材料改性劑：有研究分析了纖維類型對瀝青混合料體積參數和室內性能的影響，發現碳纖維可顯著提升瀝青混合料的抗裂性能；也有研究分析了碳纖維和洋麻纖維對瀝青混凝土斷裂性能的影響，結果表明碳纖維增強瀝青混凝土的斷裂性能優于洋麻纖維增強瀝青混凝土；還有研究采用力學 - 經驗（M-E）路面設計方法結合室內試驗，研究了廢輪胎橡膠和尼龍纖維復合材料（R-F）改性溫拌瀝青（WMA）的性能，結果表明 R-F 復合材料可有效降低國際平整度指數（IRI），提升溫拌瀝青的抗裂和抗車轍性能；另有研究分析了含輪胎織物纖維和廢輪胎膠粉的熱拌瀝青（HMA）的耐久性和抗老化性能，結果表明添加輪胎織物纖維可有效提升熱拌瀝青的抗車轍和抗裂性能。

盡管碳纖維的增強效果優異，但其使用成本顯著高于天然纖維。碳纖維制造成本高的主要原因是前驅體紗線價格昂貴，占總生產成本的 50% 以上。采用低成本紡織級聚丙烯腈（PAN）纖維前驅體（Tex PAN）是降低碳纖維生產成本的可行途徑。近年來，眾多學者通過專門的預穩定化和后穩定化處理，采用 Tex PAN 前驅體制備出低成本碳纖維，顯著降低了碳纖維的總制造成本。

基于上述分析，本研究旨在全面評估碳纖維基土工格柵增強瀝青路面結構的高低溫性能和層間剪切行為，研究土工格柵類型（純碳纖維土工格柵、碳 / 玻璃纖維復合土工格柵）和密級配瀝青混凝土（AC）面層組合體類型（AC-13/AC-20、AC-20/AC-25）對瀝青路面面層組合體抗車轍性能、低溫抗裂性能和層間剪切行為的影響。本研究結果有助于深化對碳纖維基土工格柵增強瀝青路面結構性能特性的理解，為優化設計方法提供支撐。

2. 材料與方法

2.1 試驗材料

本研究采用兩種土工格柵：碳 / 玻璃纖維復合土工格柵（簡稱 GCF，縱向肋為玻璃纖維、橫向肋為碳纖維）和純碳纖維土工格柵（簡稱 CCF），由山東路新材料有限公司（中國泰安）提供，核心技術參數見表 1。與玻璃纖維相比，碳纖維經過電化學表面氧化、聚氨酯類浸潤劑涂覆等工藝處理，可提升與瀝青或混凝土的粘結強度，同時改善耐磨性與施工適配性。

表1 土工格柵技術參數

本研究采用的瀝青為苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性瀝青，SBS 改性瀝青的技術參數，見表 2。粘層油采用 PCR 陽離子乳化瀝青，灑布量為 0.4 L/m2，以保證上下瀝青混合料層之間的有效粘結，技術參數見表 3。

本研究采用的瀝青混合料包括 AC-13（上面層）、AC-20（中面層）和 AC-25（下面層），各級配曲線見圖 1。其中 AC-13 采用玄武巖和石灰巖集料：根據我國瀝青路面工程實際工況，公稱粒徑 10~15 mm 和 5~10 mm 的粗集料采用玄武巖，其余集料檔采用石灰巖；AC-20 和 AC-25 全部采用石灰巖集料，礦粉為石灰巖礦粉。通過馬歇爾法確定 AC-13、AC-20、AC-25 混合料的油石比，結果見表4。

圖1 瀝青混合料級配曲線圖

表4 瀝青混合料油石比

2.2 面層組合體

本研究中，面層組合體指由粘層界面粘結的上下兩層瀝青混合料構成的雙層瀝青路面結構。瀝青路面結構通常分為上面層、中面層和下面層，根據復合材料理論和現場界面構型，面層組合體定義為上面層 - 中面層體系和中面層 - 下面層體系，該構型不僅更貼合實際瀝青路面結構，也更符合工程實踐。本研究采用兩種面層組合體：AC-13/AC-20、AC-20/AC-25。

2.3 試件制備

增強型面層組合體車轍試件的制備步驟如下：

1.下面層瀝青混合料制備：采用尺寸為長 300 mm× 寬 300 mm× 厚 50 mm 的試模，按照國內公路工程瀝青及瀝青混合料試驗標準要求制備下面層瀝青混合料；

2.碳纖維基土工格柵鋪設：脫模后將成型的下面層試件轉移至大型試模（300 mm×300 mm×100 mm）中，清理表面后均勻灑布 SBS 改性乳化瀝青，鋪設土工格柵；

3.上面層瀝青混合料制備：采用與下面層相同的方法制備上面層瀝青混合料，冷卻至室溫后得到復合車轍板，試件用于車轍試驗。

圖2 部分小梁試件：(a) 車轍板；(b) 梁式試件；(c) 圓柱形試件

增強型面層組合體復合梁式試件的制備流程：將車轍板切割為尺寸 250 mm×47 mm×50 mm 的梁式試件，所有試件均按此方法制備，試件用于低溫彎曲破壞試驗。

增強型面層組合體圓柱形試件的制備流程：制備好的車轍板養護 72 h 后，通過鉆芯法從每塊板中鉆取 3 個直徑 100 mm、高度 100 mm 的圓柱形試件，試件用于剪切試驗。

2.4 試驗方法

車轍試驗：車轍試驗在 LHCZ-9 型三車道全自動車轍試驗儀上進行，設備由北京藍航中科測控技術研究所（中國北京）提供。試驗條件為：溫度 60±1℃，輪壓 0.7 MPa，加載頻率 42±1 次 /min，試驗時長 1 h 或試件最大變形達到 25 mm 時終止試驗。

低溫彎曲破壞試驗：低溫彎曲破壞試驗采用 WDW-1020 型微機控制電子萬能試驗機和 WD-402 型高低溫試驗箱，設備由中國科學院長春科新公司試驗儀器研究所（中國長春）提供。試驗條件為：溫度 - 10℃，位移控制加載速率 50 mm/min，荷載下降至峰值荷載的 80% 時終止試驗。

Leutner剪切試驗：洛伊特納剪切試驗通過平行于層間界面施加恒定剪切速率進行。本研究設置剪切位移速率為恒定 2.54 mm/min，所有試驗在 20℃恒溫條件下對直徑 100 mm 的試件進行。試驗前所有試件在指定試驗溫度下恒溫處理 12 h，剪應力下降至峰值剪應力的 60% 時終止試驗。

圖 3 試驗設備：(a) 車轍試驗；(b) 低溫彎曲破壞試驗；(c) 洛伊特納剪切試驗

3. 結果與討論

3.1 抗車轍性能

3.1.1 土工格柵類型與面層組合體類型對最大車轍深度的影響

不同土工格柵增強面層組合體的最大車轍深度試驗結果見圖 4。如圖所示：AC-20/AC-25 工況下，增強型面層組合體的最大車轍深度較未增強試件降低 2.1%~5.9%；AC-13/AC-20 工況下，增強型面層組合體的最大車轍深度較未增強試件降低 6.8%~13.6%，證實了相同條件下土工格柵增強組合體的承載能力更高。其根本原因是車轍主要由瀝青混合料的抗剪強度控制，土工格柵增強可提升瀝青面層組合體的約束作用，從而提高其抗剪強度。

GCF 的最大車轍深度始終大于 CCF，約為 CCF 的 1.04~1.08 倍。該現象源于 CCF 與 GCF 的性能差異，主要由縱向肋性能差異導致：縱向肋是提升橫向肋彎曲剛度、保持土工格柵完整性的關鍵結構，縱向肋性能越優異，土工格柵的增強效率越高，面層組合體的抗車轍性能越好。

圖4 最大車轍深度試驗結果

從試驗結果還可看出，相同增強條件下，AC-20/AC-25 的最大車轍深度降幅小于 AC-13/AC-20：CCF 增強條件下，面層組合體從 AC-20/AC-25 變為 AC-13/AC-20 時，最大車轍深度降幅提升 30%；GCF 增強條件下，面層組合體從 AC-20/AC-25 變為 AC-13/AC-20 時，最大車轍深度降幅提升 100%。表明面層組合體類型對增強型面層組合體的最大車轍深度降低效果有顯著影響。綜上分析，CCF 與面層組合體配合的整體性能更優；但從經濟性角度考慮，建議優先選用 GCF 作為面層組合體的增強材料。

3.1.2 土工格柵類型與面層組合體類型對動穩定度的影響

動穩定度是車轍試驗的核心評價指標，計算公式如下： 

為進一步對比兩種土工格柵（CCF 和 GCF）對增強型面層組合體動穩定度的影響、量化其增強效率，引入動穩定度增強率（ERDS），計算公式如下：

圖5 動穩定度及其增強率試驗結果

試驗結果表明，土工格柵增強面層組合體的動穩定度均大于未增強試件，對應的動穩定度增強率均大于 0，其中 CCF 增強的 AC-13/AC-20 組合體增強率最大，達到100.03%。土工格柵增強面層組合體的動穩定度均在 2800 次 /mm 以上，符合國內公路瀝青路面設計規范的要求。

根據相關研究定義，有效接觸面積比為土工格柵與瀝青混合料的接觸面積占總界面面積的比例。試驗結果表明，當土工格柵與瀝青混合料的有效接觸面積比約為 0.30 時，層間土工格柵仍可滿足面層組合體的層間粘結性能要求，同時可有效提升面層組合體的抗車轍性能，該結論與現有相關研究結果一致。

相同面層組合體條件下，不同類型土工格柵對動穩定度增強率的貢獻存在顯著差異：AC-20/AC-25 工況下，CCF 和 GCF 增強的動穩定度增強率分別為 88.18% 和 66.82%，表明 CCF 在提升動穩定度方面的增強性能優于 GCF；動穩定度方面，CCF 較 GCF 提升 12.80%~13.74%，說明土工格柵類型對動穩定度提升有顯著作用。

相同增強條件下，AC-20/AC-25 的動穩定度增強率低于 AC-13/AC-20：GCF 和 CCF 增強條件下，面層組合體從AC-20/AC-25 變為 AC-13/AC-20 時，動穩定度增強率分別提升 13.54% 和 13.43%，動穩定度分別提升 40.25% 和 41.41%。因此合理選擇面層組合體類型可提升增強型面層組合體的動穩定度。

3.2 低溫抗裂性能

3.2.1 土工格柵類型與面層組合體類型對彎拉強度的影響

不同土工格柵增強面層組合體破壞時的彎拉強度試驗結果見圖 6。為進一步對比兩種土工格柵（CCF 和 GCF）增強后面層組合體的彎拉強度變化與增強效果，引入彎拉強度增強率（ERRB），計算公式如下：

圖6 彎拉強度及其增強率試驗結果

從試驗結果可以看出，土工格柵增強面層組合體的彎拉強度均高于未增強試件，對應的彎拉強度增強率均大于 0，其中 CCF 增強的 AC-20/AC-25 組合體增強率最高，達到 25.24%，表明碳纖維基土工格柵增強可有效提升破壞時的彎拉強度。相同面層組合體條件下，CCF 的彎拉強度和彎拉強度增強率均大于 GCF：AC-13/AC-20 工況下，土工格柵從 GCF 變為 CCF 時，彎拉強度和彎拉強度增強率分別提 4.53% 和 37.47%。該現象可通過 CCF 與 GCF 的縱向肋性能差異解釋：碳纖維的模量遠高于玻璃纖維，因此 CCF 的應力擴散效果優于 GCF，可降低梁底應力，提升承載能力，從而提高破壞時的彎拉強度。

相同增強條件下，AC-13/AC-20 的彎拉強度和彎拉強度增強率均低于 AC-20/AC-25：CCF 增強條件下，面層組合體從 AC-13/AC-20 變為 AC-20/AC-25 時，彎拉強度和彎拉強度增強率分別提升 11.54% 和 33.33%。其原因可能在于面層組合體的主集料粒徑與網格孔徑尺寸的匹配性：AC-20/AC-25 的粗集料主要為 9.5 ~ 19 mm 粒徑，AC-13/AC-20 的粗集料主要為 4.75 ~ 13.2 mm 粒徑，9.5 ~ 19 mm 的集料顆粒尺寸與土工格柵的網格開孔尺寸相近，土工格柵肋條可約束集料顆粒的自由移動，從而消散低溫收縮產生的溫度應力。

3.2.2 土工格柵類型與面層組合體類型對最大彎拉應變的影響

不同土工格柵增強面層組合體破壞時的最大彎拉應變試驗結果見圖 7。試驗結果表明，所有最大彎拉應變均大于 2800 με，符合國內公路瀝青路面設計規范的要求；土工格柵增強試件的最大彎拉應變均大于未增強試件，表明碳纖維基土工格柵增強可提升最大彎拉應變，從而改善組合結構的韌性。

圖7 最大彎拉應變試驗結果

相同面層組合體條件下，GCF 的最大彎拉應變始終低于 CCF：AC-13/AC-20 工況下，土工格柵從 GCF 變為 CCF 時，最大彎拉應變提升 14.84%。該差異源于 CCF 與 GCF 的縱向肋特性差異：縱向肋在保持平面網格結構、提升橫向肋彎曲剛度方面發揮關鍵作用，CCF 優異的縱向肋性能可避免網格幾何變形，保持土工格柵的模量、剛度和界面粘結性，從而提升增強效率。

相同增強條件下，AC-13/AC-20 的最大彎拉應變始終低于 AC-20/AC-25：CCF 增強條件下，面層組合體從 AC-13/AC-20 變為 AC-20/AC-25 時，最大彎拉應變提升 27.58%。面層組合體內部的增強效果受層間模量比、級配、土工格柵類型、集料類型等多因素影響，當顆粒尺寸與網格尺寸匹配度較高時，嵌鎖作用增強，應力擴散效果提升，從而改善低溫抗裂性能。

3.3 層間剪切性能

3.3.1 土工格柵類型對層間抗剪強度的影響

不同土工格柵增強面層組合體的層間抗剪強度試驗結果見圖 8。試驗結果表明，所有面層組合體工況下，CCF 的層間抗剪強度均優于 GCF，提升幅度為 13.94% ~ 28.14%。其原因可能在于玻璃纖維脆性大、耐磨性差，導致 GCF 性能較差，層間抗剪強度相對較低；而碳纖維柔韌性好、耐磨性高，CCF 可有效嵌入粗級配瀝青混合料中，減少剪切加載過程中的磨損，形成牢固的層間粘結。

上述分析表明，CCF 和 GCF 的層間抗剪強度差異較小，因此從優化層間抗剪強度角度，CCF 和 GCF 可互換使用：若以性能為首要目標，推薦采用 CCF，在提升抗裂性能的同時實現最優層間抗剪強度；從經濟性角度，推薦采用 GCF 作為層間增強材料。

圖8 層間抗剪強度試驗結果

土工格柵用作層間增強材料時會降低層間抗剪強度，土工格柵類型是影響因素之一，其中 GCF 的降低幅度大于CCF。該現象部分源于縱橫向肋的特性差異，肋條會減小兩層瀝青混合料之間的有效接觸 / 粘結范圍。未增強試件的層間抗剪強度是 CCF 試件的 1.16~1.19 倍，是 GCF 試件的 1.31~1.52 倍，驗證了土工格柵的強度降低效應。

該現象的原因是集料顆粒間的峰值摩擦角通常高于集料與土工格柵之間的峰值摩擦角，因此集料間的抗剪能力優于集料與土工格柵表面的抗剪能力。通過洛伊特納剪切試驗得到的無約束層間抗剪強度值為 260.81~373.10 kPa，處于現有研究報道的合理區間內，無顯著差異，因此實際應用中土工格柵可提供符合要求的層間剪切性能。

3.3.2 面層組合體類型對層間抗剪強度的影響

試驗結果還表明，所有土工格柵類型下，AC-13/AC-20 的層間抗剪強度均低于 AC-20/AC-25：未增強條件下，AC-13/AC-20 的層間抗剪強度比 AC-20/AC-25 低約 8%；增強條件下，AC-13/AC-20 的層間抗剪強度比 AC-20/AC-25 低約 11%~20%，表明土工格柵增強條件下面層組合體類型對層間抗剪強度有顯著影響。

其原因在于：與 AC-20 和 AC-25 混合料相比，AC-13 和 AC-20 混合料的粗集料占比更低。由于級配和集料物理力學性能的差異，不同瀝青混合料的層間紋理特征不同，AC-20/AC-25 的界面粗糙度最顯著，為層間粘結提供了有利條件，促進了上下層之間的機械嵌鎖與粘結，形成牢固的嵌鎖結構，提升界面摩擦力。

此外現有研究表明，當土工格柵孔徑尺寸與集料平均粒徑的比值為 0.96~2.0 時，土工格柵 - 集料界面的嵌鎖效應顯著增強，從而提升層間抗剪強度。具體集料粒徑范圍的確定流程如下：首先計算土工格柵的等效粒徑，其次根據現有研究確定初始集料粒徑范圍，最后結合實際集料級配修正并確定最終范圍。本研究中土工格柵孔徑尺寸為 25 mm，對應的集料粒徑范圍為 12.5~26 mm，結合實際級配，有效集料粒徑范圍為 13.2~26.5 mm。AC-13/AC-20 和 AC-20/AC-25 中該粒徑范圍的集料占比分別為 13% 和 28%，當該占比從 13% 提升至 28% 時，層間抗剪強度提升 8.5%~25.6%。因此選擇碳纖維基土工格柵作為層間增強材料時，需保證集料級配與網格孔徑尺寸的匹配性。

4. 結論

本研究通過車轍試驗、低溫彎曲破壞試驗、Leutner剪切試驗，研究了土工格柵類型和面層組合體類型對瀝青路面結構高低溫性能和層間剪切性能的影響，有助于提升碳纖維基土工格柵增強瀝青路面的耐久性。

本研究中 GCF 增強的最大車轍深度是 CCF 增強的 1.08 倍；與 GCF 增強相比，CCF 增強的動穩定度提升12.80% ~ 13.74%，CCF 增強的抗車轍性能優于 GCF 增強。AC-13/AC-20 工況下，與 GCF 增強相比，CCF 增強的彎拉強度和彎拉強度增強率分別提升 4.53% 和 37.47%，CCF 增強的低溫抗裂性能優于 GCF 增強。碳纖維基土工格柵增強會降低瀝青面層組合體的層間剪切性能，但 CCF 增強的層間剪切性能優于 GCF 增強，提升幅度為 13.94%~28.14%；優化層間抗剪強度時，CCF 和 GCF 可互換使用，但需滿足其他性能要求。研究中 AC-20/AC-25 的最大彎拉應變和動穩定度均高于 AC-13/AC-20，分別提升 27.58% 和 40.25%；增強條件下 AC-13/AC-20 的層間抗剪強度比 AC-20/AC-25 低約 11%~20%，面層組合體類型是影響增強型面層組合體高低溫性能和層間剪切性能的重要因素。

本試驗僅針對增強型面層組合體開展室內研究，聚焦其高低溫性能和層間剪切性能，存在一定局限性。后續將開展以下研究：增強型面層組合體高低溫性能和層間剪切行為的原位試驗；碳纖維土工格柵尺寸、集料中特定粒徑（13.2~26.5 mm）占比對面層組合體高低溫性能和層間剪切性能的影響；增強型面層組合體的抗疲勞性能。