沥青路面设计与养护技术发展.ppt

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1、沥青路面设计与养护技术发展湖北交通工程检测中心刘 松主要内容沥青混合料结构设计沥青混合料结构设计国际沥青路面新技术及新进展国际沥青路面新技术及新进展沥青路面养护技术及新进展沥青路面养护技术及新进展一、沥青路面设计沥青路面结构设计材料试验与质量控制沥青混合料配合比设计方法1 沥青路面结构设计交通量调查Ne容许弯沉LR地质、气候、水文调查确定路基弯沉和沥青面层设计指标路面结构组合设计各层设计控制指标路面结构厚度设计弯沉和弯拉应力确定我国规范规定以弯沉值和沥青面层层底拉应力为设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。计控制指标，必要时验算沥青面层剪应力。沥青

2、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厚度设计弯沉设计选择路面结构层组合选择路面结构层组合计算交通量计算交通量Ne确定路面材料模量确定路面材料模量E1选定某些路面结构层厚度选定某些路面结构层厚度计算某一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确定路面容许弯沉Lr弯拉设计弯拉设计弯拉设计选择路面结构层组合选择路面结构层组合计算交通量计算交通量Ne确定路面材料弯拉模量确定路面材料弯拉模量Es计算最大弯拉应力计算最大弯拉应力路面结构层厚度路面结构层厚度确定结构层容许弯拉应力确定结构层容许弯拉应力m mR R调整厚度调整厚度m m R

3、R2、材料试验与质量控制沥青、改性沥青沥青、改性沥青碎石碎石矿粉矿粉天然砂天然砂纤维纤维70号A级沥青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

4、)不小于15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 材料质量碎石 压碎值压碎值 2 25 5 洛杉矶磨耗

5、损失洛杉矶磨耗损失 3030 磨光值磨光值 BPN 42 BPN 42 视密度视密度 t/m t/m3 3 2.50 2.50 吸水率吸水率 2.02.0 对沥青的粘附性对沥青的粘附性 4 4级级 坚固性坚固性 1212 细长扁平颗粒含量细长扁平颗粒含量 1 15 5 泥土含量泥土含量 1 1 软石含量软石含量 1 1 材料质量矿粉 视密度（视密度（g/cmg/cm3 3）2.5 2.5 含水量（）含水量（）11 粒度范围粒度范围 0.6mm 0.6mm（）（）100 100 0.15mm 0.15mm（）（）90 90100100 0.075mm 0.075mm（）（）75 75100100

6、 外观无团粒结块外观无团粒结块 亲水系数亲水系数 1 1 塑性指数塑性指数 4 4 矿粉存放应搭棚，防潮矿粉存放应搭棚，防潮木质素纤维质量指标木质素纤维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3 3 热拌沥青混合料设计方法热拌沥青混合料设计方法 马歇尔法马歇尔法38州州1984年调查年调查维姆法维姆法18州州Superpave法法40州州2002年调查年调查与性能相关的设

7、计法与性能相关的设计法澳大利亚、澳大利亚、英国、法国英国、法国1984年美国沥青混合料设计方法调查年美国沥青混合料设计方法调查混合料设计目标混合料设计目标 抵抗永久变形 抵抗疲劳开裂 抵抗低温开裂 耐久性 抗损害能力 抗滑 施工和易性3.1马歇尔混合马歇尔混合料设计方法料设计方法马歇尔混合料设计方法马歇尔混合料设计方法Bruce Marshall 在30年代末为密西西比州公路局开发WES 1943年为二战开始研究评价压实功击实次数锤重10磅,双面50次交通碾压后4%空隙率建立最初标准,后随冷压和荷载增加而修订马歇尔混合料设计方法马歇尔混合料设计方法优点:-注意到了体积性质,强度及耐久性 -设备

8、简易价廉 -很容易作为过程控制和接受(QC/QA)缺点:-冲击压实方法 -没有考虑剪切强度 -不适用于大粒径混合料 3.2维姆混合料设计维姆混合料设计维姆于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 考虑了集料的沥青吸收试验设备试验设备维姆搓揉压实机维姆搓揉压实机维姆搓揉压实机维姆搓揉压实机维姆稳定度仪维姆稳定度仪维姆稳定度仪维姆稳定度仪维姆混合料设计维姆混合料设计优点:注意到空隙性质,强度和耐久性搓揉压实类似于现场施工稳定度参数是剪切强度内摩擦角的直接指示缺点:设备昂贵,工地不易携带使用稳定度测试范围不够宽3.3 Superpave

9、设计美国战略公路研究计划（SHRP）重要成果历时5年，19881993年耗资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。研究比较系统，技术路线合理。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通过百分率通过百分率通过百分率通过百分率设计集料结构设计集料结构设计集料结构设计集料结构筛孔位于筛孔尺寸（筛孔位于筛孔尺寸（筛孔位于筛孔尺寸（筛孔位于筛孔尺寸（mmmm）的）的）的）的0.450.45次方位置次方位置次方位置次方位置Superpave混合料体积设计混合料体积

10、设计旋转压实机更接近现场的压实过程增加了混合料短期老化加大了试件尺寸（150mm直径）评价混合料的压实特性 Superpave混合料体积设计步骤混合料体积设计步骤（1）材料选择（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（1）材）材料料选选择沥青标号择沥青标号根据工程所在地区的气候，确定初始等级；重载交通提高12个等级慢速交通提高1个等级（2）集料结构设计）集料结构设计使用Superpave旋转压实机评价至少三种试验级配，每种级配要准备4个试件，2个用于压实，2个用于测量最大理论密度分析混合料体积性质并与Superpave混合料设计标准进行比较，只要符合标准，就可选为设计集料

11、结构。（3）沥青用量设计）沥青用量设计用各种不同的沥青用量来压实混合料，然后选定在设计压实次数时空隙率为4%的沥青用量作为设计沥青用量。（4）混合料水敏感性评价）混合料水敏感性评价用AASHTO T 283“压实沥青混合料 抗水损害阻力”的试验方法评价设计 沥青混合料的水敏感性6个试件按空隙率大小分成两组，一组 用真空饱水冻融循环加以处理，另一组 不处理，用两组试件的间接抗拉强度比 大于80%作为判断是否有水敏感的标准Superpave混合料要求混合料要求混合料体积性质空隙率矿料间隙率沥青填隙率混合料压实特性粉胶比水敏感性混合料空隙率要混合料空隙率要求求胶结料%空隙率不管在任何交通量水平设计压

12、不管在任何交通量水平设计压实次数实次数N设计设计时空隙率为时空隙率为4%4混合料混合料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公称最大粒径公称最大粒径公称最大粒径公称最大粒径(mm)最小最小最小最小 VMA VMA%胶结料胶结料%VMA最最大大值值不不宜宜高高于于最最小小值值2个个点点混合料混合料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交通量交通量交通量交通量10106 6 ESALs ESALsVFAVFA范围范围范围范围%胶结料胶结料%VFA混

13、合料粉胶比要求混合料粉胶比要求10010010010092928383656548483636222215159 94 4小于小于小于小于 0.075 0.075 材料重量材料重量材料重量材料重量%有效有效有效有效沥青重量沥青重量沥青重量沥青重量%0.6 0.6 5years澳大利亚澳大利亚:8-15years新西兰新西兰8-15years南非南非:8-12years3.5 Novachip采用高粘度改性沥青和开级配集料；功能：封水、延缓裂缝发生、提高抗滑性能、降低噪音、减少水雾施工程序喷洒Nova结合料 摊铺沥青混合料 压实Nova结合料结合料Novachip有效有效勉强勉强破坏类型疲劳开裂

14、线状或块状裂缝车辙松散泛油不平整抗滑丧失水损害问题的程度轻重不合适不合适无效3.6、智能养护技术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依据。系统简介平整度RQI弯沉SSI路面破损PCI摩擦系数SFC预防性养护小修养护中修养护大修养护地质雷达取芯路面综合评价路面综合评价PQI工程量清单工程量清单养护计划养护计划自动检测系统自动检测系统专家诊断系统专家诊断系统科学决策系统科学决策系统4 沥青路面再生技术 节约大量的沥青及砂石材料。有利于缓解土地、公路建筑材料等资源压力。有利于降低工程造价，具有显著的

15、经济效益。有利于创建资源节约型、环境友好型社会，实现可持续发展。再生技术选择再生技术分为五个大类：1、厂拌热再生（HR）2、厂拌冷再生（CR）3、就地热再生（HIR）4、就地冷再生（CIR）5、全深再生（FDR）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。国际经合组织对11国路面再生利用调查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 G

16、G 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

17、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。4.1、厂拌热再生路用性能最好；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构层次；再生沥青混合料的动稳定度 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，各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，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。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。再生沥青混合料的低温抗裂试验结果再生沥青混合料的低温抗裂试验结果再生沥青混合料的低温抗裂

18、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，说明再生剂能够有效改善再生料的低温抗裂性能。厂拌热再生拌和工艺流程RAP筛分RAP破碎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出料拌缸搅拌沥青添加RAP细料添加再生剂4.2 厂拌冷再生RAP利用率高；利用率高；施工方便施工方便可用于高速公路下面层及柔性基层，以及其他等级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。公路表面层以下各结构层。力学性能乳化沥青冷再生泡沫沥青冷再生泡沫沥青与乳化沥青冷再生混合料的性能对比4.3 现场热再生功能性养护，只用于表面层功能性养护，只用于表面层主要有两种形式：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施工速度快，施工速度快，12km/d使用寿命使用寿命35年年4.4 现场冷再生适用于公路基层或下面层适用于公路基层或下面层施工效率高施工效率高成本低成本低4050%湖北交通工程检测中心湖北交通工程检测中心二八年十二月二八年十二月