沥青材料的SHRP评价方法课件.ppt

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1、1,大家好,2,沥青材料的SHRP评价方法,3,内容目录,一、SHRP简介二、SHRP方法包含有哪些指标，每个指 标所表达的含义和工程意义三、SHRP指标与传统指标的区别四、目前的应用状况及存在的问题,4,一、SHRP简介,SHRP简介及主要研究内容SHRP关于沥青材料研究内容SHRP方法的基本思路,5,1.SHRP简介及主要研究内容,SHRP是美国运输部联邦公路总署在1982年委托国家研究中心所属的交通运输部“在短时间内，实施集中的、战略性的公路研究计划（Strategic Highway Research Programe，简称SHRP），以取得具有投资效益的效果”。目的是:改善其国家道路

2、的使用性能和耐久性,使得这些道路对使用者及其维护者都更加安全。其主要研究内容为：,6,7,2.SHRP关于沥青材料研究内容,由于沥青路面使用环境很复杂，有车辆、气候、土壤地质条件、材料状况等影响，所以仅靠目前的三大指标和其他简单物理性质指标，不能很好预测路面的使用变化。SHRP的研究主要任务有三个：制定一个以路面性能为基础的沥青胶结料规范；制定一个混合料规范；制定混合料规范相配套的混合料设计规范。,8,其核心内容可以总结为“两规范一方法一软件”：,沥青胶结料性能分级规范 沥青混合料路用性能规范 沥青混合料设计方法 高性能沥青路面软件,9,3.SHRP方法的基本思路,10,二、SHRP方法包含有

3、哪些指标，每个指标所表达的含义和工程意义,1、SHRP沥青结合料路用性能规范,2、每个指标所表达的含义和工程意义,11,1、SHRP沥青结合料路用性能规范 SHRP 计划的研究成果之一是提出了按性能分级(Performance Graded)的道路沥青技术规范,它将沥青材料的粘弹性能的本质用流变学指标进行量化,提出了在高温、中等温度和低温下与路面使用环境相关的流变特性指标。PG 分级中沥青所满足的温度是路面的最高和最低设计温度。例如,PG 64-28 表示沥青路面的最高设计温度为64,最低设计温度为-28,并且该沥青在中等温度22下符合抗疲劳开裂的要求。,12,美国SHRP沥青结合料路用性能规

4、范,13,14,15,Superpave 结合料分为七级，每级温差6，见表，,路面最常见的破坏现象,提出三个控制路面性能的指标,Superpave结合料规范的另一个特点，模拟结合料寿命期三个临界阶段进行沥青结合料试验：,Superpave结合料试验设备和目的见下表,旋转薄膜烘箱,压力老化仪,动态剪切流变仪,旋转粘度仪,弯曲梁流变仪,24,2、每个指标所表达的含义和工程意义,（1）闪点沥青试样在规定尺寸的盛器内，在规定的加热条件下，沥青受热后，其轻质组分蒸发的气体，与周围的空气组成可燃性的混合气体，以火焰引之，在沥青试样表面发生一瞬即灭的闪光时的最低温度，以表示。用230控制，表示施工安全性指标

5、；（2）最大粘度粘度是指沥青试样在规定的温度下，通过规定尺寸的流孔流出规定体积所需的时间。要求135时粘度3Pas，表示施工性能，例如泵送和操作；,25,（3）质量损失要求质量损失1.0%，表示抗老化指标，控制路面的过度老化；（4）RTFOT前后动态剪切G*/sin试验温度为高温等级的温度，表示高温稳定性指标，对未老化沥青,要求G*/sin1KPa;对经RTFOT沥青,要求G*/sin2.2KPa。G*越大,越小,抗车辙能力越强。,26,（5）PAV后动态剪切G*sin要求经PAV沥青G*sin5MPa。G*和值越小,材料越具柔性,抗疲劳开裂的能力越强，为疲劳性能指标。（6）直接拉伸破坏应变弯

6、曲蠕变进度及m值对蠕变劲度低于300MPa的经PAV老化的沥青,其劲度随时间的变化率m0.3(60s加载后),对于300S(t)600MPa，且m0.3的结合料,要求直接拉伸的破坏应变1.0%，为低温抗裂性指标。,27,三、SHRP指标与传统指标的区别,1、现行评价沥青性能的方法,3、现行规范的局限性,2、现行规范沥青分类依据,4、SHRP 与现行试验方法比较,28,关于沥青性能评价指标和方法，国际上还没有统一标准，现行评价沥青性能的方法有三大类：一、采用沥青性能指标的变化程度来衡量，如针入度、软化点、延度的变化程度；二、针对改性沥青的特点开发的试验方法，如弹性恢复试验、粘韧性试验、离析试验等

7、；三、美国公路战略研究计划（SHRP）提出的沥青结合料性能规范,1、现行评价沥青性能的方法,29,2、现行规范沥青分类依据：25的针入度（稠度）、60和 135时粘度和 15时的延伸率 等。,30,3、现行规范的局限性：测定三大指标的温度范围（15135）比实际路面沥青应用的温度范围窄。按现行规范，相同等级的沥青路用性能相差可能会很大。各地选用沥青仅凭经验确定等级。,31,4、SHRP与现行试验方法比较,1、沥青（1）有关沥青性能指标：SHRP 不再进行针入度、延度、软化点等现行常规试验,而是完成以下验:原状沥青:闪点、粘度(135)、动态剪切;旋转薄膜烘箱残留沥青:质量损失、动态剪切;压力老

8、化试验残留沥青:动态剪切、蠕变劲度、直接拉伸。,32,（2）沥青分级 SHRP不再进行现行常规的针入度和粘度分级,而直接采用适合于工程当地最高、最低气温的温差范围作为沥青分级标准,如PG52-28表示该标号沥青适合工作状态:全年平均7天最高路面设计温度低于52,全年最低路面设计温度高于-28。SHRP 将沥青分为36 个标号,覆盖的工作温度范围为最高路面设计温度4682,最低路面设计温度为-46-10。,33,2、沥青混合料 SHRP 配合比设计采用了体积设计,试件采用旋转压实法成型,不使用常规马歇尔法成型设计和通过马歇尔试验完成配合比设计。配合比设计控制的标准是:V V(4%)、VMA(与公

9、称最大集料尺寸有关)、VFA(与交通量有关)、矿粉与沥青之比DP。虽然马歇尔试验法最终也考虑了V V、VMA、VFA 等物理量,但SHRP 的试件成型更符合工程实际,且对各项物理量指标有明确的量化值,对施工有直接的指导意义。,34,四、目前的应用状况或存在的问题,1、应用案例,2、存在的问题,35,应用案例 1：漳龙高速公路是国家重点干线厦门至昆明公路的重要组成部分，全长117km，双向四车道。工程地处福建西南部，该地区气候炎热潮湿，交通荷载极大，多为运载煤炭或水泥的载重车，轴重大，行车速度缓慢，一个车道累计当量轴载达17，133，470次。为寻求适应于高速公路高服务年限及高性能的沥青混凝土路

10、面的结构类型及施工工艺，漳龙高速公路新祠至和溪段上面层采用4cm厚改性沥青玛蹄脂碎石混合料SMA13，在试验、设计、施工中除吸收国内外SMA有关技术与经验外，结合工程实际，应用了美国公路战略研究计划（SHRP）关于高性能沥青路面（Superpave）的研究成果，并在改性沥青选择上，根据Superpave结合料性能分级规范确定改性沥青等级，从而避免了现行针入度分级方法的经验性和局限性。在混合料设计与施工质量控制上参考Superpave的体积设计与美国SMA最新规范，使SMA混合料设计与施工质量控制更加合理。,36,应用案例 2：吉林省长余高速公路是国家干线公路,全长160 km,地处吉林省东部,

11、气候特点属亚热带,夏热冬寒,温差幅度较大,特别是冬季时间漫长,多雪,气温变化明显,时有骤然降温现象发生。此气候特点不可避免地会给高速公路路面带来很大的破坏,如:出现温缩裂缝;由于路面产生裂缝,形成积水,经过一个冬季反复冻融,造成路面严重损坏。为尽量避免上述现象的发生,采用较高标号的沥青或改性沥青应该是一个较好的解决办法。长余高速公路根据当地气候特点,在兼顾高温车辙和水损害的同时,经过大量室内试验和试验路铺装检测,参照交通部标准及美国SHRP 规范沥青结合料标准,决定采用PG 等级为64-34的SBS 改性沥青,并制定长余高速公路改性沥青常规检测标准和SHRP 规范PG 检测标准。实践证明,采用

12、两套标准进行改性沥青检测,既保证了沥青质量,又使改性沥青混合料各项指标满足交通部规范要求。,37,2、存在的问题,目前,虽然在沥青产品技术规范中多采用按针入度分级、按粘度分级体系,但SHRP 计划所提出的性能分级作为一种新生事物和新的技术,正在为世界许多国家所学习、采纳和使用。但是就沥青产品而言,由于试验的条件性和不准确性,在采用标准试验方法对沥青产品的性质进行测定时,一个性质的真值不可能被精确地测定出来,而需要根据测定值推算出一个可能包含其真值的范围。尤其对于PG 性能分级所要求的技术指标中大部分为新开发的、专用的试验仪器和方法,因此各单位在使用这些仪器、方法时存在着这样的问题:试验结果的可信度为多少。,38,Superpave的设备昂贵，不利于大规模推广，同时由于我国与美国的标准轴载、气候特点和交通量特点不同，因此Superpave的具体指标标准直接引用比较困难。,谢 谢,