长寿命永久性沥青路面银川.ppt
长寿命（永久性）沥青路面,交通部重庆公路科学研究所（重庆交通科研设计院）周进川,CCRDI,长寿命（永久性）沥青路面long-lasting、long-life（Perpetual）,并不是一个新概念美国在60年代开始修建期望寿命为20年的沥青路面：全厚式沥青路面：直接在路基土上铺筑的所有各层均为沥青层；深层高强度：在相对较薄（1015cm）的粒料基层上铺筑各沥青层。优点：总厚度薄于采用厚粒料基层的沥青路面；沥青层底部拉应变较小，减小了疲劳开裂的潜在威胁；厚沥青路面车辙很可能主要限于表面5cm内，可通过刨铣更新来处理。,美国2002年永久性路面奖,美国APA给7个获奖者颁发“永久性路面”（使用寿命超过35年）奖美国空军的阿拉斯加埃里克森航空站的一个飞机跑道爱荷华州东80号州际公路两个路段马里兰州巴尔的摩华盛顿国际机场的两个飞机跑道明尼苏达州35号州际公路一个路段密苏里州44号州际公路一个路段俄克拉荷马州40号州际公路一个路段田纳西州马歇尔县65号州际公路一个路段这些获奖路段被认为是“卓越设计与高质量施工相结合”的典范,华盛顿州90号州际高速公路,华盛顿州90号州际高速公路,长寿命沥青路面结构,三层式沥青路面结构：抗车辙、耐磨耗的表面层；抗车辙的中间层；抗疲劳的基层。,结构与受力情况,最大拉伸应变,路面基础,高模量抗车辙材料(根据需要变化),柔性的抗疲劳材料3-4”,1.5-3”SMA,OGFC or Superpave,4”to6”,高压力区,要求,从下向上的设计与施工基础稳定的铺筑平台尽量减少服务中的季节性的可变性和体积变化较低的沥青层抗疲劳较上面的沥青层抗车辙,基于力学的设计,路面模型,材料特性(模量值),路面响应(应变、应力等),转移函数,最终设计结果,尽可能减小可能性：拉伸应变 65 me压应变 200 me,力学性能标准,厚的 HMA(8”),基层(要求时),路基,对基础的要求运输研究实验室（联合王国）,对基础的要求,LCPC(法国)13吨荷载作用下的弯沉 50MPa德国300mm直径承载板测定路基顶面模量=45MPa路基顶面模量=120MPa（轻交通）路基顶面模量=180MPa（重交通）,对基础的要求伊利诺斯州,对基础的要求,排水需要时设置考虑养护需要季节性变化特殊条件冻升/融软膨胀土,对HMA的考虑,HMA 基层中间层磨耗层,抗疲劳的沥青基层,随路面厚度增加，拉伸应变减小；薄的沥青路面=高应变；较高的应变=较短的疲劳寿命。,压应变,拉伸应变,应变,疲劳寿命,无限的疲劳寿命,抗疲劳的沥青基层,随路面厚度增加，拉伸应变减小；较厚的沥青路面=低应变；应变低于疲劳极限=无限的疲劳寿命。,压应变,拉伸应变,应变,疲劳寿命,无限的疲劳寿命,影响抗疲劳性能的因素,高有效沥青用量的混合料=较大的抗变形能力改性沥青胶结料=较大的抗变形能力HMA的空隙率高于最佳沥青用量时的空隙率，疲劳寿命降低；细级配HMA的疲劳寿命较长；,疲劳寿命,应变,高沥青用量,低沥青用量,无限的疲劳寿命,疲劳试验方法,AASHTO TP8 确定承受重复弯曲的压实HMA疲劳寿命的标准试验方法弯曲梁疲劳试验,疲劳试验夹具,梁弯曲疲劳试验力学原理,伊利诺伊大学的试验数据,控制应变为70时的实验数据破坏判据为初始劲度降到一半（3600MPa）,典型的800的疲劳试验,典型的400的疲劳试验,加载到破坏的应变与疲劳寿命的关系,延长疲劳寿命的措施,使基础（路基）变得更硬（模量更高）增加HMA的总厚度增加混合料劲度增加HMA抗弯强度采用改性沥青,抗车辙的中间层（粘结层）,使用破碎集料，提高内摩擦力；HMA中的粗集料形成嵌挤（stone-on-stone contact）；使用集料公称最大尺寸较大的级配；使用Superpave混合料设计方法；现场平均空隙率：4%6%；使用高温性能等级较高的沥青结合料；使用改性沥青；掺加纤维。,表面层（磨耗层）,依赖于交通、环境、地区经验和经济条件表面层沥青混合料类型：SMA、SUP、OGFC性能要求包括：抗车辙抗裂抗滑减少溅水与水雾抗磨耗降噪不渗水,确保表面层质量的关键因素,提高一个高温性能等级；采用改性沥青；选择较高的确定沥青性能等级的可靠度；进行析漏试验（SMA、OGFC）；控制级配（关键筛孔，如4.75、0.075mm等）；车辙试验；SHRP的SST试验等。,温度梯度对沥青等级的影响,性能目标避免以下情况发生,HMA,基层,路基,华盛顿州际高速公路柔性路面的表现（284km）,华盛顿州际高速公路柔性路面的性能（284km）,俄亥俄州的柔性路面研究,对4条州际高速公路的调查：HMA 路面长达34年没有进行过修复或重建对于进行结构修补或维持柔性路面的排水没有投入显著的工作量对于HMA路面，现在成本仅有少量增加,FHWA 来自长期路面性能（LTPP）研究的数据,数据来自 GPS-6(FHWA-RD-00-165)结论大多数 AC 罩面层修复前的使用期 15 年许多 AC 罩面层产生明显破坏的使用期 20年 较厚的罩面层意味着如下现象较少：疲劳开裂横向开裂纵向开裂,表面开裂（英国TRL）,裂缝（从表面开始）,轮荷载,新泽西州：287州际公路表面开裂,华盛顿州：沥青路面厚度 150 mm，从顶向下发展的裂缝深仅 5075mm,150 mm,50 mm,M32,英国TRL在M32高速公路上发现的从上向下的裂缝,英国M1高速公路上的纵向裂缝,较上层抗车辙,车辙产生于较上面的沥青层足尺试验道试验Mn/ROADWesTrackNCATAccelerated Pavement TestingCalAPTFHWA,车辙率与沥青层厚度的关系（英国TRL）,非结构性车辙（英国TRL）,DBMDBM50HDM,设计寿命(msa),沥青层厚度(mm),500,400,300,200,100,0,100,10,英国TRL设计图表,HDM重交通马克当路DBM50硬沥青常规密级配混合料 DBM常规密级配混合料,美国德州永久性路面项目35号州际公路典型断面,加州710号州际高速公路设计方法,加州710号州际高速公路路段,全厚式路段,8.0,罩面路段,12.0,1 OGFC,3 PBA-6A,5 AR-8000,6 CTB,路基,6,AR-8000,3,PBA-6A,8“破裂并密封的 PCC,纤维织物,3 PBA-6A,6 CTB,路基,3,PBA-6A,8“破裂并密封的 PCC,加州I-710的重型车辆模拟器（HVS）研究,加州HVS研究结果,试验了4种不同的表面混合料；一种3/4”密级配混合料选择了聚合物改性结合料(PBA-6A)；PBA-6A 混合料的车辙低于常规材料一半。,修复,结 构 保 持 完 整,可能发生的破坏 从顶向下的疲劳 温度开裂 松散,解决办法 碾磨与充填 薄层罩面,高质量的 SMA,OGFC or Superpave,20年甚至更长,长寿命（永久性）路面,结构维持50年以上从底向上的设计与施工无限期的疲劳寿命路表面可更新高的抗车辙能力适应特殊应用坚实、平整、安全的行驶表面有利于环境保护避免昂贵的重建,谢谢！,
