2022年高性能半柔性复合路面与基层开发应用研究报告.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用高性能半柔性复合路面与基层的开发应用讨论报告简本引言结合我国已建沥青路面面层厚度较薄和养护修理工程的特点、开展旧沥青路面冷 再生修筑半柔性路面基层的相关讨论,提出了冷再生技术再生剂标准,讨论了发泡剂 对沥青发泡和混合料性能带来的影响,并进行了基于混合料力学性能的发泡成效讨论 以及沥青路面冷再生混合料协作比设计、路用性能讨论和抗疲惫性能,据此提出了沥 青路面冷再生半柔性结构的设计参数和其典型结构；结合我国大部分地区存在湿热的气候特点、山区大路长大纵坡段多和我国沥青路 面高温稳固性差、抗推移与抗车辙才能弱的缺点等技术问题,开展灌注式半柔性路面的相关技术讨论,确定了举荐基体沥青混合料SFAC-20 和 SFAC-13 的级配和正确沥青用量、灌注用水泥基砂浆的物理力学性能和技术标准值；分析对比了灌注式半柔性路 面与 SBS 改性沥青路面的高温稳固性、水稳固性、低温抗裂性与线收缩系数等路用性 能；对橡胶沥青半柔性路面的高温稳固性、低温抗裂性、水稳性能等路用性能进行研究；通过室内试验首次得到了半柔性路面的抗拉强度结构系数Ks、劈裂抗拉强度和抗压回弹模量的举荐值,据此提出了半柔性路面的典型结构图表；依据依靠工程的实施情形和国外相关讨论成果,对半柔性路面的施工工艺、水泥 基砂浆施工的方法及其相应的应用条件进行了分析总结；对半柔性路面水泥基砂浆灌 注施工的机械配置作了较为全面的讨论,提出了用稀浆封层机等配套机械施工水泥基 砂浆的新工艺；提出了基体沥青混合料的参考施工定额、三种水泥基砂浆施工方法的 参考施工定额以及半柔性路面与同体积一般沥青路面的施工成本比较,认为半柔性路 面在技术经济上有很多优势；工程的讨论成果经示范工程验证具有良好的路用性能,特殊适合作为重载交通条 件路面结构层,在此基础上编制了半柔性路面应用技术指南,为该新型路面的推 广应用奠定了基础,对提高大路交通行业整体的科技水平具有重要作用；1 概述改革开放以来,随着国民经济的连续增长,我国大路建设也得到前所未有的发名师归纳总结 展,特殊是高等级大路进展更为迅猛；截止2022 年底,全国大路总里程达到368 万公第 1 页,共 22 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用里,其中高速大路达 6.03 万公里；目前,我国高速大路的通车里程己经跃居世界其次 位,仅次于美国,高速大路密度逐年增加；但是由于我国复杂的气候环境和恶劣的交 通条件等缘由,很多高等级大路投入使用没有多久,就显现了不同程度的早期损坏,如沥青混凝土路面显现车辙、水损坏和开裂等主要病害,水泥混凝土路面显现断板、开裂、脱空和唧泥等损坏；虽然年年投入了大量资金进行修理,但是往往补不胜补,不仅后期修理投资大,而且影响了交通的通行才能和行车的舒服性,在社会上造成不 良影响；为此,开展路面新材料讨论以削减路面早期损害,具有重要的理论和实际意 义；我国现有的高速大路和城市道路路面基本可分为两大类,即沥青混凝土路面和水 泥混凝土路面；其中沥青混凝土路面具有无接缝、表面平整性好、柔性强而行车平稳 舒服等优点,而且施工机械化程度高、进度快、质量好、保护简洁,因此,沥青混凝 土路面在我国高速大路建设中得到了广泛的推广和应用；但是,由于沥青材料具有粘 弹塑等特性,导致沥青路面结构层的强度和流变性受温度变化的影响很大；夏季高温 时,沥青材料粘度的降低导致集料颗粒间凝结力减弱,如在水平力作用下,极易使沥 青混合料颗粒之间产生滑动和位移,导致沥青路面结构层形成车辙、推移、波浪、拥 包之类的剪切变形破坏,降低了行车的舒服性；在渠化交通的高等级大路上,沥青混 凝土路面简洁产生过大的塑性变形而形成车辙；在冬季低温时,沥青混凝土路面结构 材料的强度虽然有所增高,但因沥青材料粘度的提高而抗变形才能大为降低,表现出 脆性,结果导致沥青路面结构层开裂；车辙不仅危害行车安全,降低行车操纵稳固性 和舒服性,且由于车辙内易于积水,路表水通过面层裂缝渗透至基层和路基,易导致 基层和路基早期损坏；水泥混凝土路面材料具有抗变形才能强、使用寿命长以及日常养护费用低等特 点,但是这种路面结构具有行驶舒服性差和路面结构产生病害后修复困难等不足；另 外,水泥混凝土是由肯定厚度的混凝土板组成,由于四季气温周期性的变化和一天内 昼夜气温的变化,使板与四周的温度相差很大,在温度应力的作用下,水泥混凝土板 简洁产生裂缝；裂缝在行车荷载的反复作用下,应力集中处最先扩展,结构承载力降 低,另一方面,水泥混凝土是一种非均质多相结构,在重复温度和湿度荷载的作用 下,会使原有微裂纹产生新的应力集中,使裂纹向前扩展,发生破坏现象；另外,目前我国高速大路沥青路面普遍采纳半刚性基层,经过近 20 年的实践发 现,修筑的沥青路面使用寿命远远达不到设计年限等缺陷,已建高速大路和一般大路 的沥青面层普遍较薄,在进行路面修理与养护过程中如何充分利用原有路面结构实现 材料的循环再生利用,且修筑成高强耐久的下面层或基层也是亟待解决的问题；因此,讨论开发一种新型的路面材料,使其兼顾刚性和柔性两种路面的优点、摒 弃两者缺点的路面结构,具有重要的现实意义；据日本等国的讨论与应用说明,半柔 性路面正是这样一种刚柔并济的新型路面材料；它是指在碾压成型的基体沥青混合料名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用 间隙率高达 20%28%>中,灌入以水泥为主要成分的特殊浆剂而形成的路面；与沥青 混合料相比,半柔性路面既提高了抗车辙才能,同时又改善了其低温抗裂性和耐久性；另一方面较水泥混凝土而言,半柔性材料降低了其模量,提高了抗裂性能,同时也改善了其行车舒服性和耐久性；另外,半柔性路面材料仍具有耐油、耐酸、耐热、耐水、抗滑、和易着色等特性；在对原有沥青路面进行修理过程中,采纳沥青路面冷再生技术修筑的半柔性基层,与柔性基层相比,半柔性基层的强度与刚度高、抗车辙才能和抗开裂才能强,造价低；与半刚性基层相比,半柔性基层的耐久性和抗水损害才能强,且可以与沥青混合料类柔性基层相当；同时,半柔性路面混合料不仅可以作为沥青路面的基层和面层材料,也是修筑水泥路面基层的优质材料；综上所述,开展半柔性基层与路面的开发应用讨论,对于提高西部地区高速大路以及一般大路建设水平,特殊是提高路面的使用性能和延长路面的使用寿命,削减路面建设投资等诸多方面,都具有非常重要的理论意义和有用价值；依据对半柔性路面现状的调研和归纳分析,主要从以下五个方面开展讨论；1）就地冷再生半柔性路面混合料讨论 <1）就地冷再生技术应用的乳化沥青及再生剂讨论 <2）沥青路面就地冷再生半柔性路面混合料设计讨论 <3）就地冷再生半柔性路面的结构组合形式讨论 <4）就地冷再生半柔性路面施工质量掌握与验收标准 2）灌注式施工半柔性路面混合料讨论 <1）灌注式施工半柔性复合路面用基体沥青混合料的协作比设计方法与标准 <2）灌注水泥基砂浆的物理力学性能与技术标准讨论 <3）灌注式半柔性路面的结构组合形式讨论 <4）灌注式半柔性路面施工质量掌握与验收标准 3）半柔性路面混合料路用性能讨论 <1）半柔性路面混合料物理力学参数讨论；<2）高性能半柔性复合路面的抗裂特性讨论；4）半柔性路面典型结构形式讨论 1>高性能半柔性复合路面对路基与基层结构的要求讨论；2>高性能半柔性复合路面结构层的最小厚度讨论；3>高性能半柔性复合路面典型结构的举荐型式讨论；5）半柔性路面施工技术讨论 <1）半柔性路面复合施工方法与质量掌握指标讨论；<2）高性能半柔性复合路面混合料的不同施工工艺和方法进行对比讨论；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用2 主要讨论内容2.1. 灌注式半柔性路面路面混合料讨论1）水泥基砂浆试验讨论<1）在参考国内外讨论资料的基础上,对水泥基砂浆的协作比进行了试配,确定了满意力学性能和流淌度的水泥基砂浆协作比；在此基础上,掺加外加剂和聚合物乳液,检测其力学性能和流淌度,研发出综合性能较好的几种协作比,即一般型、早强型、聚合物型水泥基砂浆；也进一步证明白采纳表2.1所示的技术标准来掌握砂浆的技术性能是可行的,可作为今后设计半柔性路面用水泥基砂浆的性能目标值；表 2.1 水泥基砂浆性能目标值指标范畴备注流淌度 S> 1014 7天养生抗折强度 MPa> >2.0 抗压强度 MPa> 1030 <2）开发了几种彩色水泥基砂浆,并确定了协作比；2）半柔性路面母体沥青混合料试验讨论 提出 SFAC-20<Semi-Flexible Asphalt Concrete 20,简称 SFAC-20 ）基体沥青混合料的举荐性级配范畴 <见表 2.2 ）；表 2.2 SFAC-20 基体沥青混合料级配范畴筛孔尺寸 <mm ）26.5 19.0 13.2 4.75 2.36 0.6 0.3 0.15 0.075 通过质量百分率<%）100 90100 3260 1424 716 311 29 27 16 同理可以得到 SFAC-13<Semi-Flexible Asphalt Concrete 13,简称 SFAC-13）基体沥青混合料的举荐性级配范畴 <见表2.3）；表 2.3 SFAC-13 基体沥青混合料级配范畴筛孔尺寸 <mm）19.0 13.2 4.75 2.36 0.6 0.3 0.15 0.075 通过质量百分率<%）100 90100 1530 616 514 412 38 15 3）半柔性路面路面混合料试验讨论 1>依据本讨论举荐级配制备基体沥青混合料试件,提出连通间隙率的运算公式,可在实际工程中依据连通间隙率直接运算水泥基砂浆的用量；2>在沥青混合料最大相对理论基础上提出了半柔性路面混合料的理论最大相对密 度运算式和半柔性路面剩余间隙率的测试运算方法；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用3>对养护好的混合料进行切割试验,可知水泥基砂浆基本填满基体沥青混合料试 件的间隙,比较密实,填充成效较好；4>对于半柔性路面混合料的高温稳固性,不论其基体设计间隙率的大小或灌何种 水泥基砂浆,都具有一般沥青混合料无可比拟的优势；在低温抗裂性方面,随着基体间隙率的增大,其低温性能降低、水稳性能逐步变好；基体混合料设计间隙率和砂浆类型对温度收缩系数影响较小；5>掺加聚合物水泥基砂浆的半柔性路面路用性能各项指标都优于一般水泥基砂浆 的半柔性路面混合料,因此可以在水泥基砂浆中掺加聚合物,改善半柔性路面混合料的路用性能；6>对橡胶沥青混合料基体协作比设计进行了探讨,沥青含量在 3.05.0%之间；7>对橡胶沥青半柔性路面材料ARSFAC-20 的高温稳固性、低温抗裂性、水稳性能等路用性能进行讨论,并和 ARAC-16 的路用性能进行比较,得出前者优于后者的结 论；2.2 就地冷再生半柔性路面混合料讨论1>沥青路面冷再生半柔性路面结构设计参数1> 抗拉强度结构系数 Ks 我国现行大路柔性路面设计规范规定,对于高速大路、一级大路、二级大路的 沥青路面结构,应以路表回弹弯沉值和整体性结构层的层底拉应力为设计指标；而容 许拉应力表示为抗拉强度与抗拉强度结构系数之比；通过试验讨论和理论分析确定：如考虑大路等级不同的影响,就泡沫沥青再生料的抗弯拉强度结构系数可表示为以下一般表达式：KS0 . 0053Ne.04108 2.1> A C作为路面设计用的泡沫沥青冷再生稳固基层的抗弯拉强度结构系数举荐采纳：式中：KS0 . 005Ne.041 2.2>A CA 为道路等级系数,高速大路一级大路和大城市主干路为1.1,二级大路为1.1, 三、四级大路为 1.2；<2）劈裂抗拉强度举荐值我国目前尚未确定对泡沫沥青半柔性路面混合料劈裂抗拉强度的技术要求；我们名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用对选定的正确协作比泡沫沥青马歇尔试件做25相对湿度 90龄期为 90d 的养生,得到极限劈裂强度 15 >范畴 0.69 0.91MPa,平均值0.81MPa,标准差0.077MPa,具有95%保证率的劈裂强度代表值0.75MPa；对冷再生泡沫沥青半柔性路面混合料的试验说明,经过合理设计的泡沫沥青冷再生混合料的极限劈裂强度可以达到0.8MPa 以上；参照路面设计中各种基层材料设计参数要求,结合现场试验路测试结果,我们建议,对泡沫沥青冷再生混合料极限劈裂强 度的标准取为 0.8MPa；<3）抗压回弹模量举荐值泡沫沥青稳固基层材料的回弹模量室内试验方法一般采纳顶面法；大路沥青路面设计规范的沥青混合料静态抗压回弹模量的测试加载方式为：预压0.1P0.2P<P l 曲线,修正原点,为试件破坏荷载）,然后以0.1P0.7P 七级分别加载,绘制P i取 0.5P 时的模量作为设计参数；本讨论仍旧采纳这种方法进行试验；我们对选定的正确协作比泡沫沥青马歇尔试件做25相对湿度 90龄期为 90d 的养生,得到 15抗压回弹模量在1100MPa左右,20 抗压回弹模量在900MPa左右；参照路面设计中各种基层材料设计参数要求和拾方治博士做过的讨论,我们建议,泡沫沥青冷再生混合料15抗压回弹模量在10001200MPa之间； 20抗压回弹模量在8001000MPa之间；2）沥青路面冷再生半柔性路面典型结构讨论<1）路面结构组合设计a. 交通量等级的划分与结构层厚度的关系 交通量等级划分以不同交通等级对上基层或底基层厚度产生大致相同的效应为依 据；据设计和施工体会,相邻交通等级对上基层和底基层厚度分别产生 4cm 和 5cm 左 右影响为宜；据京津唐高速大路资料说明,累计标准轴次每增加 10 6导致容许弯沉值少量差别,反映到路面厚度上,仅底基层差lcm 左右,所以累计当量轴次的少量差别对路面厚度几乎没有什么影响；本课题主要依据累计当量轴次的变化对路面底基层厚度 变化的影响程度来划分交通等级；依据累计当量标准轴次,拟定T1 20 10 545×10 5T2 45 10 575×10 54 个交通量等级,分别为：名师归纳总结 T3 7510 5110×10 5第 6 页,共 22 页T4 11010 5 150×10 5- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用采纳的路面结构层材料的回弹模量和厚度如下：沥青面层 h1> 1200/1800 1200/1800表示 20/15时回弹模量；半柔性基层 h2> 1500 通过各地区大路调查和饱和通行才能的验证,并考虑大路重要程度和工程造价等 因素,交通等级与大路等级大致有表 2.4 的关系；表 2.4 交通等级与大路等级关系表交通等级T4T 3T2T 1大路等级高速大路高速大路、一级大路一级大路、二级公二级大路路b. 路面结构设计 路面结构设计包括：沥青面层类型的挑选、面层结构组合、上基层材料挑选、底 基层材料挑选、路面结构组合、隔离层和防冻层及路基改善层的考虑、沥青面层的最 小厚度、半柔性面层或基层最小厚度等；沥青面层类型挑选 干线大路改造沥青面层通常分一层或两层,分两层时可分别称为表面层和底面 层,分一层时只做表面层；沥青面层能达到裂缝少、车辙轻、平整、抗滑性能好和经 久耐用,与所用沥青、沥青混合料的类型性质以及沥青面层的厚度有亲密关系,应根 据各种沥青混合料的特性来挑选合适的面层结构；沥青路面冷再生半柔性面层材料的挑选 由于干线大路的基层或下面层应采纳收缩性小,抗变形才能强的材料,所以可采 用沥青路面冷再生半柔性面层；沥青面层的合适厚度 就我国使用的半柔性面层沥青路面来说,各地的实践证明路面承载才能完全可由 半柔性材料层满意,沥青面层对半柔性路面的承载才能无影响；为了减轻面层的温度裂缝而增厚沥青面层的得益不多,反而会带来一些不利后 果；增厚沥青面层会明显增加车辙深度；此外增加沥青面层厚度仍会明显增加路面工程费用；因此从技术经济全面分析,沥青面层厚9cm12cm 是合适的厚度；在其它高等级大路 包括轻交通一级大路 >上采纳的沥青面层合适厚度是 6cm9cm；详细说,当交通等级为 T4 时,沥青面层厚度为 15cm；当交通等级为 T3 时,沥青面层厚度为12cm；当交通等级为 T2 时,沥青面层厚度为 9cm；当交通等级为 T1 时,沥青面层厚度为 6cm；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用c.沥青路面冷再生半柔性面层或基层的最小厚度 冷再生半柔性路面主要用于大路的大修,这是由于使用泡沫沥青稳固旧路更具有 环保性、经济性的优点；就再生方式来讲,高速大路通常采纳厂拌再生,国道、省道等道路通常采纳就地 再生；由于厂拌再生可以在旧料再生前进行预处理,例如预先破裂等,不仅可以去除 超粒径材料,仍可以使得集料更加规格,富有棱角性；同时由于材料拌和时采纳强制 拌和这样也会使得半柔性沥青混合料分散的更加匀称,材料品质更为稳固；与就地再 生相比,这种再生方式造价较高,工序较为复杂；从路面结构形式上看,作为基层厚度一般在1525cm,设计时由于考虑到半柔性沥青稳固材料属于柔性材料,其强度和抗疲惫等性质接近粗粒式沥青混合料,因此其 热沥青罩面层的厚度可以适当减小,从而可以使得总的路面造价降低；多数试验路段的路面结构也表达了组合式基层的设计理念,即把半刚性基层 <或是 再生后剩下的部分基层）往下放,只起究竟基层的作用,这样可以使半刚性基层的拉 应变减小,受温度、水分等环境的影响也减小,从各方面讲对防止反射裂缝有好处,而且成本会有所降低；综上所述,建议半柔性基层上基层的最小厚度：当土基强度为4060MPa 时,最小厚度18cm；当土基强度为3040MPa 时,最小厚度 25cm；大路沥青路面冷再生半柔性结构应具有以下功能：<1）要有足够的承载才能,以承担设计使用年限内的累计当量轴次的作用,而不 导致产生过早疲惫破坏；<2） 沥青路面冷再生半柔性结构应尽量防止产生裂缝,以削减水分从裂缝渗入沥 青路面而产生局部早期破坏；<3）沥青路面的车辙槽应加以掌握,以养活路面使用期间实行排除辙槽次数；<4）表面层应具有良好的耐久性和抗滑性能,以削减交通事故；只有满意上述要求,沥青路面冷再生半柔性基层沥青路才能完成其应有的使用功 能,使车辆能够快速、舒服、安全地通行；依据前面论述,结合我国各地区己有实践体会,沥青路面冷再生半柔性路面基本 结构如 2.5；表 2.5 结构层组合名师归纳总结 结构层位结构 1 结构 2 第 8 页,共 22 页面层沥青混凝土沥青混凝土上基层乳化沥青冷再生半柔性材料泡沫沥青冷再生半柔性材料底基层旧路面基层旧路面基层- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用2> 典型结构设计标准及设计原就以前述为基础,以现行大路沥青路面设计规范为依据,以我国各地区沥青路面冷 再生半柔性路面为讨论为对象,提出相宜旧沥青路面冷再生修筑半柔性路面的典型结 构；a. 设计标准和依据 路面结钩理论分析采纳双圆垂直均布荷载作用下的弹性层状体系理论,以路表弯 沉值为路面结构整体刚度的设计指标,以层底拉应力为沥青路面面层和半刚性基层材 料的验算指标；路表设计弯沉值和沥青混凝土面层、半刚性基层材料的容许拉应力分别为：Ld600Ne02.A cA sA bs 2.3> RS/K 2.4> 式中：L 路表设计弯沉值,沥青路面指路面温度 20时值R 路面结构层材料的容许拉应力N 设计年限内一个车道上的累计轴次A 大路等级系数,高速大路、一级大路取1.0；二级大路取 1.1 A 面层类型系数,沥青混凝土路面取 1.0 A 基层类型系数,半刚性基层取 1.0 S路面结构层材料的劈裂强度K 抗拉强度结构系数沥青混凝土面层Ks0 . 09A sNe0. 22/A e15 年,典型结构的举荐以现行“公半刚性基层Ks.0 22A sNe.011/A e沥青路面冷再生半柔性基层KS0 . 005Ne0.41A C路面设计的标准轴载为BZZ-100,设计年限为路沥青路面设计规范 JTG D50-2006>” 为依据；b.设计原就1.沥青路面冷再生半柔性路面典型结构应具有足够强度制定典型结构必需保证路面不发生结构性破坏；特殊是保证基层和底基层不发生结构性破坏；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用2.沥青路面冷再生半柔性路面典型结构应有合理的结构组合 在保证良好的使用性能的前提下,结合当地的自然资源,就地取材,合理调整面层、上基层和底基层的厚度,降低工程造价；3.沥青路面冷再生半柔性路面各类结构层要满意最小厚度的要求 半柔性基层各类结构最小厚度是长期工程实践和科研中总结出来的；对于干线公路半刚性基层沥青混凝土,半柔性基层最小厚度12cm 土基模量为40 60MPa>和18cm土基模量为 3040MPa>；4.沥青路面冷再生半柔性基层厚度应考虑施工可行性 在沥青路面冷再生半柔性大路设计中,半柔性基层变化也在 12-25cm 之间,在选 取厚度时应考虑施工可行性；一般情形,沥青路面冷再生半柔性基层厚度符合表 2.6要求；表 2.6 沥青路面冷再生半柔性基层施工厚度沥青路面冷再生半柔性基层厚度 <cm）乳化沥青冷再生 泡沫沥青冷再生1225 1328 5.沥青路面冷再生半柔性路面典型结构与大路等级和交通等级及其组成相适应；6.沥青路面冷再生半柔性路面典型结构应满意沥青路抗滑标准,以保证行车舒服和 安全性；此外,典型结构应充分重视路基、路面综合设计,并应留意路基、路面的综合排水；路面典型结构应遵循因地制宜、合理选标、便利施工、利于养护的原就,优先选用便于机械化和工厂化施工的方案,并采纳最新讨论成果 .c.适用范畴1.本课题举荐的沥青路面冷再生半柔性路面典型结构适用于沥青路面改造,设计年 限内累计当量轴次 20×105150×105的沥青路面改造设计；2.累计当量轴次 Ne150×105 时,沥青路面冷再生半柔性路面结构厚度应另行计 算确定；3.当老路基基回弹模量E030MPa 时,第一应对旧路基进行工程技术处理,设置垫层或改善层,使其 E030 后,再运用沥青路面冷再生半柔性路面典型结构进行设计；3> 沥青路面冷再生半柔性路面典型结构依据举荐基本原就与标准及国内外路面结构设计原就,结合沥青路面冷再生半柔性路面实际情形,经综合分析,举荐出39 种沥青路面冷再生半柔性路面典型结构；名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用2.3 半柔性路面结构设计参数与典型结构形式讨论1）半柔性路面混合料疲惫性能影响因素分析<1）温度对半柔性路面材料疲惫试验的影响本讨论主要针对基体沥青混合料的级配中值,其间隙率为23%的半柔性路面路面材料进行四点弯曲疲惫试验,以试件断裂为破坏标准；基体沥青混合料和砂浆的协作 比与其次章一样；温度对沥青混合料疲惫性能有很大的影响,由于半柔性路面材料偏向柔性,其评 价指标也与沥青混合料相像,所以讨论温度对半柔性路面材疲惫性能的影响是必不行少的；所以本讨论对对试验温度为 行讨论；5、 15、40时的半柔性路面材料的疲惫性能进通过试验分析可以看出随着温度的上升,半柔性路面材料的极限破坏强度不断的降 低；将三种温度下的疲惫曲线对比汇总于表2.7 、2.8 ,可以看出温度对半柔性路面材料的疲惫寿命影响很大,40时的疲惫方程的斜率明显大于 15和 5时的疲惫方程的斜率,这说明环境温度 40时,半柔性路面材料表现出更多的粘弹性,虽然所受极限强度降低,在同一应力强度比的疲惫寿命也较短,但是随着应力强度比的增大,疲劳寿命的降低程度有所减缓；而15和 5时的疲惫寿命表现出跟多的脆性,随着应力强度比的增大,疲惫寿命极具下降,而 5比 15时,下降趋势更加明显；表 2.7 不同温度的疲惫试验数据温度应力强度比对数寿命 lgNf样本数 n <）/s均值标准差 S 5 0.2 5.2254 0.1567 5 0.3 4.4654 0.2458 5 0.4 3.8685 0.1451 5 15 0.5 3.1451 0.1784 5 0.24 4.8225 0.0739 5 0.26 4.5102 0.2641 5 0.3 4.0180 0.2843 5 40 0.4 3.5067 0.1781 5 0.54 3.1395 0.2445 5 0.2 3.5945 0.1475 5 0.3 3.1034 0.0987 5 0.4 2.8811 0.1237 5 0.5 2.3802 0.1179 5 表 2.8 三种温度的对数疲惫方程汇总名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 温度 <）个人资料整理仅限学习使用R2疲惫方程相关系数5 lgNf = -6.8378 + 6.5693 0.9981 s15 lgNf = -5.311 + 5.8476 0.8998 s40 lgNf= -3.8652 + 4.3426 0.9803 s<2）加载频率对半柔性路面抗疲惫性能的影响为了对比加载频率对半柔性路面材料疲惫性能的影响,除了讨论在加载频率10HZ,环境温度为15加载环境下的疲惫试验,仍讨论了加载频率15HZ,环境温度为 15加载环境下的疲惫试验；与加载频率为 10HZ的疲惫方程相比,在15HZ 的加载环境下,疲惫寿命要高于在10HZ 的加载环境下的疲惫寿命；但我们不能由于这样就说在 15HZ 加载频率环境下的 疲惫寿命比 10HZ 加载频率环境下的疲惫寿命要长,由于虽然随着频率的增大,加载循 环次数增加,但是循环次数的增加没有频率增加的幅度大,也就是说假如以时间作为 参量的话,疲惫寿命并没有随着频率的增大而增加；假如以时间 t 为参量的话,加载 频率为 10HZ 和 15HZ 的对数线相差不大；<3）灌注不同砂浆对半柔性路面材料抗疲惫性能的影响在灌入基体沥青混合料的砂浆中掺入丁苯胶乳能显著改善半柔性路面材料的路用 性能,为了明白聚合物砂浆半柔性路面材料的疲惫性能,本讨论对灌注一般水泥基砂 浆的半柔性路面材料与灌注聚合物砂浆的半柔性路面材料进行疲惫试验对比讨论,通 过试验讨论确定,在砂浆中掺入聚合物能有效的改善半柔性路面材料的疲惫性能,使 半柔性路面材料对应力水平的敏锐度降低,也就是可以使半柔性路面材料的柔性增 加；<4）与半刚性基层和一般沥青混合料抗疲惫性能的对比为了便利与国内外已有的讨论成果比较,本讨论也整理出了半柔性路面材料的应 力水平寿命均值的疲惫方程：名师归纳总结 lgNf4 . 6636lg515 . 0263 <2.5）第 12 页,共 22 页即：Nf1 . 062410.46636 <2.6）相关系数：2 R =0.9526 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 即半柔性路面的疲惫方程参数：k个人资料整理仅限学习使用1 .0624105,n4 .6636；表 2.9 给出了一些半刚性基层材料的疲惫方程；从表2.9 的数据可见,半刚性基层材料的疲惫寿命对荷载水平常很敏锐的,应力水平的很小变化就能导致疲惫寿命的 很大变化；从这点上来看,半柔性路面混合料和半刚性基层材料的性能仍是有很大区 别的,半柔性路面材料更加接近柔性；表 2.9 半刚性基层材料的疲惫方程参数试验方法材料讨论者K n 弯曲二灰碎石重庆大路所2.57 × 10 1.21 × 1019 21 18.954 二灰钢渣20.065 水泥土7.27 × 1021 24.029 弯曲二灰小梁重庆大路所18.66332 22.672 二灰中梁70.11276 23.003 水泥小梁4138.805 19.198 水泥中梁16961.82 17.274 可以看出半柔性路面材料的疲惫性能要优于一般沥青混合料,特殊是在低应力区,半柔性路面材料要远优于沥青混合料；正如前面分析,半柔性路面材料对于沥青混合 料来说,具有肯定的刚性,对应力水平转变比较敏锐；也就是说随着应力水平的增 加,半柔性路面材料的疲惫寿命下降速度要快于沥青混合料,但是又比半刚性基层材 料要慢得多；2） 半柔性路面抗拉强度结构系数通过室内四点弯曲疲惫试验 讨论成果；, 对半柔性路面材料的抗疲惫性能进行讨论,得到以下<1）对比三种温度 5、15和 40条件下疲惫寿命发觉,随着温度的上升同一应力强度比的疲惫寿命变短；同时发觉温度 性；15和 5时的疲惫破坏表现出更多的脆<2）对比加载频率 10HZ和 15HZ下的抗疲惫性能发觉,在 15HZ的加载条件下,疲 劳寿命要高于在 10HZ的加载环境下的疲惫寿命；但假如以加载时间作为参量的话,疲 劳寿命并没有随着频率的增大而略有增加；<3）在砂浆中掺入聚合物能有效的改善半柔性路面材料的疲惫性能,使半柔性路 面材料对应力水平的敏锐度降低,即柔性增加；<4）半柔性路面材料的疲惫性能要优于一般沥青混合料,特殊是在低应力区,半柔 性路面材料要远优于沥青混合料；随着应力水平的增加,半柔性路面材料的疲惫寿命 下降速度要快于沥青混合料,但是又比半刚性基层材料要慢得多；名师归纳总结 <5）运用数理统计的方法得到了置信度90%,存活率95%的疲惫方程和路面结构设第 13 页,共 22 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用计用的抗拉强度结构系数；灌注一般砂浆：Ks0. 26Ne.016Ne.018A c灌注聚合物砂浆：Ks0.12A c3） 半柔性路面的材料设计参数<1）劈裂强度 我国现行大路沥青路面设计规范 JTG D50-2006>中规定,用于检验拉应力 的劈裂强度试验,其测试温度采纳 15；对水泥稳固类材料系指龄期为 90d 的极限劈裂强度；对二灰稳固类、石灰稳固类材料系指龄期为 粉煤灰稳固类材料系指龄期为 120d 的极限劈裂强度； 180d 的极限劈裂强度；对水泥本讨论对级配上、中、下限的半柔性路面材料的马歇尔试件养护 28d,并测定其 15和 20时的劈裂强度；试验结果见表 2.10 ；表 2.10 半柔性路面劈裂强度试验结果工程15限一般砂浆限下限聚合物砂浆下上中上中值值限劈裂强度.53 11.72 1.22 111.61 .28 .37 <M