沥青路面设计与养护技术发展PPT学习教案.pptx

会计学1沥青路面设计与养护技术沥青路面设计与养护技术(jsh)发展发展第一页，共161页。一、沥青路面设计一、沥青路面设计(shj)n n沥青路面结构设计n n材料试验与质量控制n n沥青混合料配合(pih)比设计方法第1页/共161页第二页，共161页。1 1 沥青路面结构设计沥青路面结构设计n n交通量调查交通量调查NeNe容许弯沉容许弯沉LRLRn n地质地质(dzh)(dzh)、气候、水文调查确定路基弯沉和沥青面层设计指、气候、水文调查确定路基弯沉和沥青面层设计指标标n n路面结构组合设计各层设计控制指标路面结构组合设计各层设计控制指标n n路面结构厚度设计弯沉和弯拉应力确定路面结构厚度设计弯沉和弯拉应力确定n n我国规范规定以弯沉值和沥青面层层底拉应力为设计控制指标，必我国规范规定以弯沉值和沥青面层层底拉应力为设计控制指标，必要时验算沥青面层剪应力。要时验算沥青面层剪应力。第2页/共161页第三页，共161页。沥青沥青(lqng)面层结构设计面层结构设计结构层次表面层中面层下面层抗滑性能抗裂性能抗车辙性能抗水损性能抗剪性能耐疲劳性能第3页/共161页第四页，共161页。厚度厚度(hud)设计弯沉设计设计弯沉设计选择(xunz)路面结构层组合计算(j sun)交通量Ne确定路面材料模量E1选定某些路面结构层厚度计算某一路面结构层厚度确定路面容许弯沉Lr弯拉设计第4页/共161页第五页，共161页。弯拉设计弯拉设计(shj)选择路面(lmin)结构层组合计算(j sun)交通量Ne确定路面材料弯拉模量Es计算最大弯拉应力路面结构层厚度确定结构层容许弯拉应力mR调整厚度m R第5页/共161页第六页，共161页。2 2、材料试验、材料试验(shyn)(shyn)与质量控与质量控制制沥青、改性沥青碎石矿粉天然(tinrn)砂纤维第6页/共161页第七页，共161页。70号号A级沥青级沥青(lqng)技术指标技术指标技术指标规定值针入度（25,100g,5s）(0.1mm)6080延度（5cm/min,10）最小(cm)15延度（5cm/min,15）最小(cm)100软化点（环球法）最小（）46闪点（COC）最小（）260含蜡量（蒸馏法）最大（%）2.2密度（15）(g/cm3)实测溶解度（三氯乙烯）不小于(%)99.5动力粘度（60）不小于(Pa.s)180RTFOT或TFOT后质量损失不大于(%)0.8针入度比不小于（%）61延度（10）(cm)不小于6延度（15）(cm)不小于15第7页/共161页第八页，共161页。改性沥青技术指标改性沥青技术指标技术指标规定值PG等级PG76-16针入度(25,100g,5s)(0.1mm)40-6040-60针入度指数PI 最小0.2延度（5cm/min,5）最小（cm）20软化点（环球法）最小 （）7575闪点（COC）最小 （）230运动粘度135,最大（Pa.s）3 3溶解度（三氯乙烯）最小 （%）99弹性恢复（25 oC,10cm）最小 （%）80储存稳定性离析，48h软化点差，最大（）2.5旋转薄膜烘箱试验16385min质量损失 最大(%)1.0针入度比(25)最小 (%)65延度（5）最小(cm)1515第8页/共161页第九页，共161页。材料质量材料质量(zhling)碎石碎石 压碎值 25 洛杉矶磨耗损失 30 磨光值 BPN 42 视密度 t/m3 2.50 吸水率 2.0 对沥青的粘附性 4级 坚固性 12 细长扁平颗粒含量(hnling)15 泥土含量(hnling)1 软石含量(hnling)1第9页/共161页第十页，共161页。材料材料(cilio)质量质量矿粉矿粉 视密度（g/cm3）2.5 含水量（）1 粒度范围(fnwi)0.6mm（）100 0.15mm（）90100 0.075mm（）75100 外观无团粒结块 亲水系数 1 塑性指数 4 矿粉存放应搭棚，防潮第10页/共161页第十一页，共161页。木质素纤维木质素纤维(xinwi)质量指标质量指标项目单位指标试验方法纤维长度，不大于mm6水溶液，用显微镜观测灰分含量18 5高温500-600，燃烧后测定残留物PH值7.51.0水溶液PH试纸或PH计测定吸油率，不小于纤维质量的5倍用煤油浸泡后放在筛上振敲后称量含水率，不大于105 烘箱烘2h后冷却称量第11页/共161页第十二页，共161页。3 3 热拌沥青混合料设计热拌沥青混合料设计(shj)(shj)方法方法 马歇尔法 38州 1984年调查(dio ch)维姆法 18州 Superpave法 40州 2002年调查(dio ch)与性能相关的设计法 澳大利亚、英国、法国第12页/共161页第十三页，共161页。1984年美国沥青(lqng)混合料设计方法调查第13页/共161页第十四页，共161页。混合混合(hnh)料设计目料设计目标标n n 抵抗永久变形n n 抵抗疲劳(plo)开裂n n 抵抗低温开裂n n 耐久性n n 抗损害能力n n 抗滑n n 施工和易性第14页/共161页第十五页，共161页。3.1马歇尔混合(hnh)料设计方法第15页/共161页第十六页，共161页。马歇尔混合马歇尔混合(hnh)料设计方法料设计方法n nBruce Marshall 在30年代(nindi)末为密西西比州公路局开发n nWES 1943年为二战开始研究n n评价压实功n n击实次数n n锤重10磅,双面50次n n交通碾压后4%空隙率n n建立最初标准,后随冷压和荷载增加而修订第16页/共161页第十七页，共161页。马歇尔混合料设计马歇尔混合料设计(shj)方法方法n n优点优点:n n -注意到了体积性质注意到了体积性质,强度及耐久性强度及耐久性n n -设备简易价廉设备简易价廉n n -很容易作为过程控制和接受很容易作为过程控制和接受(QC/QA)(QC/QA)n n缺点缺点:n n -冲击压实方法冲击压实方法n n -没有没有(mi y(mi y u)u)考虑剪切强度考虑剪切强度n n -不适用于大粒径混合料不适用于大粒径混合料n n 第17页/共161页第十八页，共161页。3.2维姆混合维姆混合(hnh)料设计料设计维姆于1920年代为加州公路沥青路面开发 有限使用1984年调查约10个州,主要在西部 设计考虑与马歇尔类似(li s)考虑了集料的沥青吸收第18页/共161页第十九页，共161页。试验设备维姆搓揉维姆搓揉(cu ru)(cu ru)压实机压实机维姆稳定度仪维姆稳定度仪第19页/共161页第二十页，共161页。维姆混合维姆混合(hnh)料设料设计计n n优点优点:n n注意到空隙性质注意到空隙性质,强度和耐久性强度和耐久性n n搓揉压实类似于现场施工搓揉压实类似于现场施工n n稳定度参数是剪切强度内摩擦角的直稳定度参数是剪切强度内摩擦角的直接指示接指示n n缺点缺点:n n设备昂贵设备昂贵(nggu),(nggu),工地不易携带使工地不易携带使用用n n稳定度测试范围不够宽稳定度测试范围不够宽第20页/共161页第二十一页，共161页。3.3 Superpave设计设计(shj)n n美国战略公路研究计划（SHRP）重要成果n n历时5年，19881993年n n耗资1.5亿美元，1993年以后每年投入1000多万美元进行后期研究，包括养护技术。n n研究比较系统(xtng)，技术路线合理。第21页/共161页第二十二页，共161页。第22页/共161页第二十三页，共161页。Superpave 集集 料料 级级 配配1001000 0.075.075.3.3 2.36 2.36 12.5 12.5 19.019.0通过通过(tnggu)(tnggu)百分率百分率设计集料设计集料(j lio)(j lio)结构结构筛孔位于筛孔位于(wiy)(wiy)筛孔尺寸（筛孔尺寸（mmmm）的）的0.450.45次方位置次方位置第23页/共161页第二十四页，共161页。Superpave 混合混合(hnh)料体积设料体积设计计n n旋转压实机更接近现场的压实过程n n增加了混合料短期老化(lohu)n n加大了试件尺寸（150mm直径）n n评价混合料的压实特性 第24页/共161页第二十五页，共161页。Superpave 混合料体积混合料体积(tj)设计步骤设计步骤（1）材料(cilio)选择（2）集料结构设计（3）沥青用量设计（4）混合料料水敏感性评价第25页/共161页第二十六页，共161页。（1）材）材 料料 选选 择沥青择沥青(lqng)标号标号n n根根据据工工程程所所在在(su(su zi)zi)地地区区的的气候，确定初始等级；气候，确定初始等级；n n重载交通提高重载交通提高1212个等级个等级n n慢速交通提高慢速交通提高1 1个等级个等级第26页/共161页第二十七页，共161页。（2）集料）集料(j lio)结构设计结构设计n n使用使用SuperpaveSuperpave旋转压实机评价至少三种试验级配，每旋转压实机评价至少三种试验级配，每种级配要准备种级配要准备4 4个试件，个试件，2 2个用于压实，个用于压实，2 2个用于测量个用于测量最大理论密度最大理论密度n n分析混合料体积性质并与分析混合料体积性质并与SuperpaveSuperpave混合料设计标准进混合料设计标准进行行(jnxng)(jnxng)比较，只要符合标准，就可选为设计集比较，只要符合标准，就可选为设计集料结构。料结构。第27页/共161页第二十八页，共161页。（3）沥青）沥青(lqng)用量设计用量设计n n用用各各种种不不同同(b(b tntn)的的沥沥青青用用量量来来压压实实混混合合料料，然然后后选选定定在在设设计计压压实实次次数数时时空空隙隙率率为为4%4%的的沥沥青青用用量量作作为为设设计计沥青用量。沥青用量。第28页/共161页第二十九页，共161页。（4）混合）混合(hnh)料水敏感性评料水敏感性评价价n n用用AASHTO T 283“AASHTO T 283“压实沥青混合料压实沥青混合料n n 抗水损害阻力抗水损害阻力”的试验方法评价设计的试验方法评价设计n n 沥青混合料的水敏感性沥青混合料的水敏感性n n6 6个试件按空隙率大小分成两组，一组个试件按空隙率大小分成两组，一组n n 用用真真空空饱饱水水冻冻融融循循环环加加以以(jiy(jiy)处处理理，另一组另一组n n 不不处处理理，用用两两组组试试件件的的间间接接抗抗拉拉强强度度比比n n 大大于于80%80%作作为为判判断断是是否否有有水水敏敏感感的的标标准准第29页/共161页第三十页，共161页。Superpave 混合混合(hnh)料要求料要求n n混合料体积性质n n空隙(kngx)率n n矿料间隙率n n沥青填隙率n n混合料压实特性n n粉胶比n n水敏感性第30页/共161页第三十一页，共161页。混合料空隙(kngx)率要求胶结(jioji)料%空隙(kngx)率不管在任何交通量水平设计压实次数N设计时空隙率为4%4第31页/共161页第三十二页，共161页。混合混合(hnh)料料VMA要求要求 矿料间隙率矿料间隙率 9.515.0 12.514.0 1913.0 25 12.0 37.511.0公称公称(gngchng)(gngchng)最大粒径最大粒径(mm)(mm)最小最小 VMAVMA%胶结(jioji)料%VMA最大值不宜高于最小值2个点第32页/共161页第三十三页，共161页。混合混合(hnh)(hnh)料料VFAVFA要求要求沥青填隙率沥青填隙率 0.370-800.3 to 365-783.0 to 3065-75交通量交通量101066 ESALs ESALsVFAVFA 范围范围(fnwi)(fnwi)%胶结(jioji)料%VFA第33页/共161页第三十四页，共161页。混合混合(hnh)料粉料粉胶比要求胶比要求10010010010092928383656548483636222215159 94 4小于小于 0.0750.075材料重量材料重量%有效有效沥青重量沥青重量%0.60.6 5 yearsSHRP SP5;5 yearsn n澳大利亚澳大利亚澳大利亚澳大利亚(o d l y):8-15 years(o d l y):8-15 yearsn n新西兰新西兰新西兰新西兰 8-15 years 8-15 yearsn n南非南非南非南非:8-12 years:8-12 years第141页/共161页第一百四十二页，共161页。3.5 Novachipn n采用高粘度改性沥青和开级配集料；n n功能：封水、延缓裂缝发生、提高抗滑性能、n n降低噪音(zoyn)、减少水雾第142页/共161页第一百四十三页，共161页。施工施工(sh gng)程序程序n n喷洒Nova结合料 n n摊铺沥青(lqng)混合料n n 压实Nova结合(jih)料第143页/共161页第一百四十四页，共161页。Novachip有效勉强破坏(phui)类型疲劳开裂线状或块状裂缝(li fng)车辙松散泛油不平整抗滑丧失水损害问题(wnt)的程度轻重不合适无效第144页/共161页第一百四十五页，共161页。3.6、智能、智能(zh nn)养护技术养护技术n n采用一批自动检测设备定期对路面进行检测，根据检测结果对路面病害进行分析诊断，并提出科学合理的养护对策、工程量及养护费用，为领导科学决策提供(tgng)依据。第145页/共161页第一百四十六页，共161页。系统系统(xtng)简介简介平整度RQI弯沉SSI路面(lmin)破损PCI摩擦系数SFC预防性养护小修养(xiyng)护中修养(xiyng)护大修养(xiyng)护地质雷达取芯路面综合评价PQI工程量清单养护计划自动检测系统专家诊断系统科学决策系统第146页/共161页第一百四十七页，共161页。4 沥青路面再生沥青路面再生(zishng)技术技术n n 节约(jiyu)大量的沥青及砂石材料。n n 有利于缓解土地、公路建筑材料等资源压力。n n有利于降低工程造价，具有显著的经济效益。n n有利于创建资源节约(jiyu)型、环境友好型社会，实现可持续发展。第147页/共161页第一百四十八页，共161页。再生再生(zishng)技术选择技术选择n n再生技术(jsh)分为五个大类：n n 1、厂拌热再生（HR）2、厂拌冷再生（CR）n n 3、就地热再生（HIR）4、就地冷再生（CIR）n n 5、全深再生（FDR）n n借鉴发达国家的经验，选择质量可靠，实用范围广的厂拌热再生和厂拌冷再生作为研究重点。第148页/共161页第一百四十九页，共161页。国际国际国际国际(guj)(guj)(guj)(guj)经合组织对经合组织对经合组织对经合组织对11111111国路面再生利用调查国路面再生利用调查国路面再生利用调查国路面再生利用调查表表表表国家国家澳大澳大利亚利亚奥地奥地利利加拿加拿大大丹丹麦麦芬芬兰兰法法国国日日本本荷荷兰兰瑞瑞典典英英国国美美国国利用率（利用率（%）80808080909090909595-8080100100757590908080厂拌热再生厂拌热再生G GG GG GG GG GG GG GG GG GG G就地热再生就地热再生L LL LL LG GG GG GG GG GL LL L厂拌冷再生厂拌冷再生L LL LG GG GL LL L就地冷再生就地冷再生L LL LG GG GL LL L基层基层 沥青稳定沥青稳定L LL LL LG GL LL L基层基层 水泥稳定水泥稳定G GG GG GG GG GG G基层基层 水泥沥青水泥沥青G GG GL LG G底基层底基层G GG GL LL LG GG GG GL LG G填料填料G GL LG GL L其它其它G GG G注注:1:1、G G表示普遍采用，表示普遍采用，L L表示有限采用；表示有限采用；2 2、数据为各国提供，非本组织调查得来。、数据为各国提供，非本组织调查得来。各国对再生各国对再生利用出台了政策、技术规范和强制法规。利用出台了政策、技术规范和强制法规。第149页/共161页第一百五十页，共161页。4.1、厂拌热再生、厂拌热再生(zishng)n n路用性能最好；路用性能最好；n n应用广泛，可用于高速公路中应用广泛，可用于高速公路中下面层及其他各级公路各个结下面层及其他各级公路各个结构构(jigu)(jigu)层次；层次；第150页/共161页第一百五十一页，共161页。再生沥青(lqng)混合料的动稳定度 再生沥青混合料有较好的高温稳定性，且随旧料掺量增加而提高(t go)，各个方案都好于新料，掺入再生剂会降低再生料的高温稳定性。第151页/共161页第一百五十二页，共161页。再生沥青混合(hnh)料的低温抗裂试验结果第152页/共161页第一百五十三页，共161页。再生沥青混合料的低温(dwn)抗裂性能 改性沥青再生料比重交沥青再生料具有更高的破坏应变，都随旧料掺量增加而降低；掺入再生剂能提高再生料的开裂应变，说明(shumng)再生剂能够有效改善再生料的低温抗裂性能。第153页/共161页第一百五十四页，共161页。厂拌热再生拌和厂拌热再生拌和(bn hu)工艺流程工艺流程RAP筛分(shi fn)RAP破碎(p su)RAP称重RAP加热热RAP称重热新料称重新料加热新料称重出料拌缸搅拌沥青添加RAP细料添加再生剂第154页/共161页第一百五十五页，共161页。4.2 厂拌冷再生厂拌冷再生(zishng)n nRAPRAP利用率高；利用率高；利用率高；利用率高；n n施工方便施工方便施工方便施工方便(fngbin)(fngbin)n n可用于高速公路下面层及柔性基层，以及其他等级公路表面层以下各可用于高速公路下面层及柔性基层，以及其他等级公路表面层以下各可用于高速公路下面层及柔性基层，以及其他等级公路表面层以下各可用于高速公路下面层及柔性基层，以及其他等级公路表面层以下各结构层。结构层。结构层。结构层。第155页/共161页第一百五十六页，共161页。力学性能力学性能n n乳化沥青冷再生乳化沥青冷再生(zishng)(zishng)n n泡沫沥青冷再生泡沫沥青冷再生(zishng)(zishng)第156页/共161页第一百五十七页，共161页。泡沫(pom)沥青与乳化沥青冷再生混合料的性能对比第157页/共161页第一百五十八页，共161页。4.3 现场现场(xinchng)热再生热再生n n功能性养护功能性养护(yngh)，只用于表面层，只用于表面层n n主要有两种形式：复拌工艺和层铺工艺主要有两种形式：复拌工艺和层铺工艺n n施工速度快，施工速度快，12km/dn n使用寿命使用寿命35年年第158页/共161页第一百五十九页，共161页。4.4 现场现场(xinchng)冷再生冷再生n n适用适用(shyng)于公路基层或下面层于公路基层或下面层n n施工效率高施工效率高n n成本低成本低4050%第159页/共161页第一百六十页，共161页。湖北交通工程检测湖北交通工程检测湖北交通工程检测湖北交通工程检测(ji(ji n c)n c)中心中心中心中心二八年十二月二八年十二月二八年十二月二八年十二月第160页/共161页第一百六十一页，共161页。