永久性路面与结构材料性能名师编辑PPT课件.ppt

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1、长寿命路面和温拌沥青混合料技术 张起森长沙理工大学,运代歹剂估确小阮滋乔毅琳湍嘻佣揣探熏懈珍畜其浚墓搐棋喷未罢告德立永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,近二十年来路面工程发生了很大变化，出现了许多新的技术，新的材料和新的工艺。其中主要有：1、美国上世纪八十年代末，九十年代初完成的SHRP计划（公路战署研究计划），依据其主要研究成果提出了Superpave（超级路面）混合料设计方法。2、1997年英国运输研究所（TRL）Michael Nunn提出了沥青路面长寿命的概念。二十一世纪初长寿命的概念引进到了美国，而且有关这方面的研究得到了长足的发展。2003年在美国

2、Ohio州立大学召开了第一届国际沥青路面长寿命会议。2005年在美国芝加哥召开了第一届国际水泥路面长寿命会议。对长寿命路面进行了定义。,冈叛肺扮朋驱点枫倚因逝批炮彻背撬猎念谬驰绊忿蛾簿啃役淖筋白子跨塘永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,3、2002年AASHTO修改了美国的路面结构设计指南，2004年正式出版，核心是按“力学经验法”（MEPDG）进行路面结构设计，提出更加完善的设计指标和参数。4、温拌沥青混合料技术。温拌技术是欧洲Shell等公司1995年研究开发的，2003年被美国引入并得到了进一步的发展。2006年、2008年、2011年相继召开了三次国际

3、会议。2011年由NCHRP（美国国家合作公路研究计划）编写了“温拌沥青混合料设计指南”（NCHRP Report 691）。从目前的发展情况来看，温拌技术完全有可能取代现行的热拌沥青混合料技术。,画曝嘎隔婪佯阁乡抨友禁竹羔婿耙够仇兢竿矗积负托犬隙百页袄封垦啪吁永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,5、各种改性沥青、高粘沥青的研究与应用，如SBS，SBR，PE，抗车辙剂，阻燃剂，温拌剂等。同时出现了许多新的路面结构，如SMA，OGFC，高模量沥青混合料等。6、施工机械和工艺的改进，如现场的再生设备（热再生，冷再生），双层摊铺一次压实设备（中联重科研发，湖南最近试

4、用了这种设备，据说效果不错。）7、SHRP-2。人、车、路综合研究，提供安全、可靠、有 效、快速运输服务体系。,爸蚊溺浓蓑沽吾淬侧搓能栗眩乙池谬淳罕胃趣锁政总窍轻买藩磕雕盼浴专永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,永久性路面与结构材料性能,叶蚕柒哨孕膊伎锦尧所秉酒蔡柳功傈棍沧外唯彬纤瑶挞剪癣问眶疫联恒筐永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,主要内容,一、永久性路面设计理念二、永久性路面设计方法三、表面开裂四、永久性路面的材料要求五、目前各地永久性路面状况六、总结,唱制烘侗黑园辐脓稳壤钙鸽挪艇恨牙鸣剧奔沃踢萎哦锁绰斤长柔影咬矮再永久

5、性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,一、永久性路面设计理念,蘑邢探桅鳞巧讯惫丧嘴纯凌艺删奈勘驯钠涸簇行显礼蜘膏刽恫颖匹券耸弃永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,定义,perpetual pavement：指只需定期更换路面表层（把破坏限制在路面上层），而不需进行结构性修复或重建，且使用寿命大于50年的沥青路面。full-depth asphalt pavement（全厚式路面）deep strength asphalt pavement（高强度路面）long-life asphalt pavement（长寿命路面）,棉殊墙毯兑锭哦

6、模税木筷钡醋擅筑萧褒幌声称蛹组寝矾揽塑获氢仁洽事及永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,设计理念,上面层：抗车辙能力和抗磨耗能力中间层：抗车辙能力基层：抗疲劳能力 路基：高强、稳定和坚固,秃舱闸跨唱廓卸赏课周话券抠硬晶陀阻辰禽概怔疟廖耘汐刹类抑树独荡竣永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,设计理念,倔逮道渔褐塘壬迢宋抗猎到招蛇敏哄埔姓决固隔诊钟址父赊鞋穷晚草说好永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,自下而上进行设计和施工基础（高强、稳定和坚固）稳定将使用期间的季节性变化和体积变化降低到最小下面层加强

7、抗疲劳性能上面层加强抗车辙性能,设计理念,箭惟砂烹锅痹燃狡牌碌官蕴拯姓奄巍烧宁悟趣恬吏长杆逻辰亭淬簿缔君哲永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,永久性沥青路面在使用过程中，为保持其良好的性能和使用寿命，必须定期检测，当自下而上的疲劳开裂、温度开裂、车辙等病害达到预定深度时(即达到磨耗层深度)，就必须采取罩面等措施。对于永久性沥青路面而言，这点非常关键，它保证了将病害限制在表层，且尽可能减小未来罩面的附加厚度（重铺厚度必须尽可能采用原厚度）,拎驰勒荤情筷郴连靛杖雇衍蓄芹专早掳午齐伶咎处厢陆迹涝腿裹刑胸粥窝永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-

8、2012,要应避免以下现象发生,重复弯曲,导致疲劳开裂,重复 变形,导致车辙,HMA,基层,路基,肄践泥屏怀碴倦噎炯见誓哎噪斋嘴厢速脯恳宪篓涸咎趣揉灌眷彝晒板问旧永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,永久性路面优点,沥青路面寿命可达50年路面平整，噪音低，摩擦系数高成本效益高路面的养护维修仅限于面层沥青面层可再循环减少疲劳开裂和车辙损坏最大限度地减少自然资源的使用采用力学方法进行路面设计，综合考虑疲劳开裂、车辙和温度开裂,掇蚜阎蚜傈亭兔枪宙置同鬃锦并漂蜡沥狂密租洁茁累遣益盏十钉识镑妙瞎永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,使用时间

9、,总费用,传统路面,永久性路面,经济性能,经济差,曝肉宙峡蔚宝蒂镐紧俄覆没用犯搔剐愉蓄绑斧众滤椽缨奔勤数蹦纯匈朴算永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,二、永久性路面设计方法,叮鸳卫舍先钠发亏温巢奶贺另运望隋躁胎串谁鼻目佩磨斩誉隅淬慰生辣诛永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,设计原理力学方法设计过程类似于其它结构设计方法选择控制点验算控制标准(由下至上设计),永久性路面设计过程,资刨蜒鹰枢字茎芳酝窖总元蛆坪砰睦巍港抡裁嚣照目阻及迸井示潘磅舟孽永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,力学设计法,路面模

10、型,材料性能(模量值),路面反应(应变,应力等),转移函数,设计完成,尽量不让沥青层底拉应变65或路基顶压应变 200,完们豢宪塌丢狰层简男翅询盛浑匿甜箩晴躬钨练践洽物壶试仕违湛位薄蝶永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,1992年Monismith提出力学设计法的流程图,咕晒浇鲁戴筹爵戚菏淖舶贰沼婿酵迫疵袒鞠命滤伶况衰潍百谜缨摧巾迷臆永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,力学性能标准,弯曲拉应变极值 65me(Monismith,Von Quintus,Nunn,Thompson等人研究发现),垂直压应变极值 200me(Mon

11、ismith,Nunn等人研究发现),厚 HMA(200mm）,基层(as required),路基,具烃坊洪衷蹿吞散谚抖蔓照螺跺多明入夸丰彝逊声粱睫熬皱扣菲桶庞从然永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,疲劳开裂控制点位置：面层底面控制标准：拉应变200mm,永久性变形控制点位置：路基顶面控制标准：压应变 200,永久性路面设计控制点,路基,力学指标,基层,面层,京祥岸震晒犬船赃蹦雹雹够姬径俘函且黄牺棠比食场鄂舆字瓜绽倚蛮意兽永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,设计软件软件名称：PerRoad 3.0软件开发：David Tim

12、m,NCAT，Auburn大学,设计软件下载URL地址：http:/www.A点击Perpetual Pavement设计软件安装连击 PerRoad,设计软件PerRoad 3.0,渣伸佰稚予庄愤篮鼓酬掌焉俏颜锨碱邮钨搏伶系繁案安衔惦普认档敢锨赏永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,三、表面开裂,僚屈器垫诣嘴谚改滞射灶府熊臼青两驼酣岿涪付缄闯尧趁候揣期端而陪党永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,表面开裂,过去一般认为沥青路面的开裂是从下到上的开裂，但近几年欧洲和美国加利福尼亚、伊利诺伊德克萨斯、肯塔基、弗罗里达等州调查发现轮迹

13、带出现自上而下纵向裂缝。弗罗里达大学等对此展开了大量理论和现场调查研究，并取得了一定成果,解椿沫祝痕泥氖壁下径勒粪拜扎渭滦倡燎持涅扛任企冲勒恫决祥纳获福蝴永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,1、特征：纵向，横向都有；在轮迹上和轮迹外面发生；沥青层较厚时（6in8in或更厚）；易与传统的疲劳裂缝混淆2、观测到的开裂出现时间：法国：路面摊铺后35年内；英国：沥青层厚180mm，10年内；荷兰：沥青层厚160mm，常有发生；日本：不同路面厚度，15年内；美国：华盛顿州，层厚160mm，38年内；佛罗里达州，510年内。,Top down cracking（自上而下的

14、开裂）,二瞧踪糯仪询这船挪诺岛栋歼赞惠吐宗甲烩烷谤靳草鸯蒋迹盲阳焉晨腕源永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,3、产生原因：高轮胎压力和超载，较高的水平张拉应力和剪应力；,温差应力(出现较高的温度应力临界状态时间较短，如冬天一般是晚上出现)；车轮运动引起表面反复拉压而疲劳；刚性轮碾压导致的表面施工裂缝；老化（沥青层变硬变脆）；离析（骨料离析，温度离析）；,宋都恳佯灵烦盏瘁雪浆解饮猩婉扇碑碍鹤糜领继卿衍舟脚幂旗引瘸蛮淆福永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,4、Top down的微结构与微观力学机理 压缩和剪切加载后表面强拉应力是导

15、致Top down开裂的机理。见图,力学机理示意图 最大张力位置示意图,庭讽盅方室序串闯毛亩掌堑汉只蚕袄乖诅廉薯凡祝座彝澈锣慢忱蔓漆砌贡永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,计算结果示图如下：,耐烧犊土龄辩乐构课鸽崩夜罗轿驱够枕难揪肩奴圭樟泽图花趟当饶葱赘翁永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,5、试验观测（图像分析技术）,试验观测-APA与图像分析示意图 观测到的表面裂缝示意图,妈汹层萤端瑚超吉吞图税窍世轧疙虾娟徊沤校来愿反澄病窝乃谓肪斟萧勇永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,6、试验观测与分析

16、绪论：不一定从表面开始，也可能从表面下一定距离的位置起裂；拉伸型和剪切型裂缝导致；可能发生在具有较软的沥青或路面温度较高的位置；裂缝开始和扩展与材料结构有关；还可能与车辙和疲劳有关。7、工程应对方法：增加沥青膜厚度；采用温度敏感性低的沥青；采用纤维；采用智能型材料；采用薄水泥混凝土面层（复合式路面）,塔平熏粕射游豪惶股粘补熙褒岸惊寡颊瞥申戍晾译苹瘪巴妹轴既惯获蠢灿永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,表面开裂,TRL,媚垛为刑牺武葵藉寨铬闰戚函贮渺歇豪疾绰橱散躯兆焙秸喳弹在醒邻雕贮永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,新泽西 I-

17、287表面开裂,掇隶莎茸不嘿毁锑瘁渗玉肢楞沮晕想臂虾迭刹掷择跃蕉需檬弗尘死声稀首永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,150 mm,50 mm,华盛顿沥青路面Top-Down开裂 150 mm,锰妻惺女菜籽宅釜井携卓恰磐庆结窥世臼梧烂噶胯灿菊从妻沸钳釉悼焰夏永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,M32,TRL,玻亿伍姐淌辙猪正搐隧存伟纬拼农奈拧摔疏狭夫甄气抚犬胳猖壕恒抑腑盾永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,四、永久性路面对结构层设计的要求,渤谤出询余康箭床佳甜嚏狞赛祝犊揪擅腋号篇渺唁国崇怖官虚瓶

18、胜极侦滓永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,设计内容,路基基层中间层面层,姬曲瘩憎遮觉造瓦佣诸崇民显欠蔡夺谢勘经沙谰蚀肋礼嫁糕驯轮擎墩亨严永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,材料设计参数,采用理论弹性材料理论设计参数弹性模量E和泊松比,帘绘皂公樟揍皋缆棉谓阂嚎压嘛增帜清皖止稽氦叶契晃像箔闪各整赞九涪永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,材料参数确定方法,口低肇康侩倍剩硒贮宝翌投捻浴桔沈扬邀雾拼嘛物箭辊庚四井吨姻肢伺溢永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,1,2,3

19、,加载前,加载中,加载后-与加载前尺寸同,弹性材料的力学行为,侗匡冯樊李牵蝉沼渠下崭尼斯仇宜抹筑虱乔糖杏盅片柠着裴茄绪抒儿汤稽永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,确定E 和,佳厂轨职荒牌箕嫡苇宜燥檬风皿洪掏糊袱笔捅旅康秩赊秦分嘛餐避游僵砸永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,FWD 测试方法,失到烯木棱滓梁麻搭贿钱吧真扒品衙买碰豢椅瞅堕研辫东鞠戏沼层茎唱伟永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,模量反算,传感器,荷载,变形,路面结构,衍持驼渺猪清址巧谭故恿堑铡阎枕魁场粘捞壁烧琵实祁殆今铱幌豺射眺耶永

20、久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,材料参数与路面响应关系,沥青层厚度与车辙率关系沥青层厚度与层底拉应变关系沥青层模量与层底拉应变关系沥青层厚度与路基顶压应变关系统计学设计方法,蕾牲计狈奋芯匈其立垄略甸躺涤芽鱼膛匹秦匿元识柠怂槛衡吗黍民后刮荔永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,(资料来源：TRL),沥青层厚度与车辙率关系,瞳热毖雕腻疵吁虹外滚渤跪题棋捷氯岁们竟狸锨锋徒自认嫡盒幸溢汤掌鸟永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,沥青含量与车辙关系,沥青含量,沥青含量标准偏差,车辙量为10%（15mm或更

21、大）时的累计轴载作用次数占目标累计轴载作用次数的百分比,亨双筐课核崔跋慈烃答镊恫贮刨屁哑永忙闰疯齿混堪哪苫生秽搅南渡茧詹永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,沥青层厚度,沥青层底拉应变,沥青层厚度与层底拉应变关系,(资料来源：TRL),蠕梧唉橡忻万陕想怜趾卖吹篆努惕陆泰膏鲤局藐钓瘴摊搪桩休豌窃唆泥单永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,沥青层模量,沥青层底拉应变,沥青层模量与层底拉应变关系,(资料来源：TRL),允涤东控衅线痛幌僚缆辖莽鞠绸短岔湿拔桨渍峙饺咬制翰卢归黑支愤庇晾永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性

22、能-2012,沥青层厚度与路基顶压应变关系,(资料来源：TRL),烬拜胳逗款颗芝讣裴屈谤启哑暮拙粕帧丑簿诽辈腿矿慎音盗仗狡垃徐霍沪永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,疲劳寿命与力学响应转换关系,(资料来源：APA),蝴龙至勾铆疹府您拓廓返孟梳瞒呐动赃肚菱中渗异判坊锐测虏谣蛮换泳酞永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,统计学设计方法,或然设计方法(Probabilistic Design)蒙特卡洛模拟法(Monte Carlo Simulation),(资料来源：APA),蛛栽砖磨肾潞踞职谋驾酵隋溪招类瓤歌焰擒灰尽舱藤穗撰香哀蜗床

23、腕丁甥永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,沥青结合料等级选用,(资料来源：APA),画必讯乞雨豢拉俺喇沤憎籍桌汕尤玖京贺篇昼碰卸鲜颤吩隆美裁絮任前资永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,按SHRP提出的Superpave沥青混合料设计方法，沥青结合料技术规范（AASHTO MP1-93）按路面7天的平均最高路面温度和最低路面温度，把沥青的性能按高温分为七级；从PG46到PG82，每六度划分一个等级。每个高温等级中又有相应的低温等级。例如PG64-28，其高温等级为64，即可在路面温度达到64的环境中使用，也可在最低温度-28的环

24、境中使用（见表）。而PG76、PG82适用于慢速、长期荷载或超重载的地段使用。沥青结合料规范考虑了HMA的三个主要性能：车辙（G*/sin），疲劳开裂（G*sin）和低温开裂（S,m），并有相应试验指标进行控制。,沥青结合料等级选用,央碗榆之频呛剑迸冻宝某钻恍写革钒蛰圆泡畦脚弛闰伟概屯纪杠婿闷戌珍永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,Superpave 结合料分为七级，每级温差6，见表，,叭尖瘩蜒珊同疵甘娃钻充姨梁拒栋种旅浅脓绷诺眩桐乃苔石为冉岂厚么就永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,沥青混合料磨耗层,厚度 4075mm受力特

25、点高受力复合区域，是各种损坏最易发生的区域 要求抗车辙、表面开裂，良好的抗滑性能，减少水溅、水漂，降低路面噪音功能 设计寿命 10年,砾挚胰删烽牺敞驹贿估彰窑滨无耐赌章叙苗磋辕秀千绘钮各蛰膜馋稽漱绣永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,沥青混合料磨耗层,混合料类型考虑选择SMA，Superpave密级配混合料或者OGFC 对城市重交通，可选择SMA对中轻交通，可选择Superpave性能检测性能试验（抗水损、抗磨耗、高温车辙等）,镭柏续株琅迭询杖谍仓锐栽映绒险冠柯苏兢倒阜寅和嫡盔撵总粗宋腾季醉永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,

26、对于磨耗层应采用相应的PG等级的沥青（高温、低温性能）。由于一般结合料不能满足当地极端气候条件的要求，因此对结合料必须进行改性。下图展示了常用结合料与改性的结合料的劲度（粘度）特性。,集淑巍余绒惑语汤亡摘撵忻渭舍谐芽衣特灵蒜饵弄墟楞跌醋缓忠郊滋敬尤永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,1）较高施工温度，劲度较低，泵送、拌和及压实；2）较高服务温度，劲度较高，减少车辙和推挤；3）较低服务温度，劲度较低，松弛更快，减少开裂；4）在通常温度下增加沥青与集料的粘性，减少剥落。但是选择沥青外加剂或改性剂必须认真研究，要考虑改性效果，相融合、兼容性（匹配，配伍）、耐久、费用

27、、安全等问题。下表列出了目前常用的外加剂和改性剂。,宣币淡渣苟沼轰脾银朋澈弊坎巩铣靳超火挑恰碍睛缴痕忘壬省接允爹予筏永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,誉镰楞件驹寅札蝴咱漓泅华翔怨蛙垂湛犊赚涪售铂的声繁焙脚咙汤睫膝逛永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,沥青混合料中间层,厚度 100175mm受力特点荷载稳定发展和扩散的区域，易发生车辙区域 要求提供传荷和承重性能，应防止车辙，具有良好的稳定、耐久性能。设计寿命 50年以上,饶叉阂惨铺岭瓢蔓龋此悍良殃巫颅戴僵吵坝隆纵咎告闽驴杰衣履砧晕瓮踩永久性路面与结构材料性能-2012永久性路

28、面与结构材料性能-2012,沥青混合料中间层,混合料类型考虑选择骨架密实型级配混合料和高温稳定性好的沥青结合料性能检测性能试验（抗水损、高温车辙、耐久性等）,狙镣补炸偏伦育畅获诞贤饼射焊三貉腮淬虎巡亢宠泽鸣祟孵诀审滤蚜邹轮永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,PG高温等级与表面层一致，低温可提高一个等级。这一层建议用高模量沥青混合料以提高其抗车辙能力。高模量沥青混合料通过采用适当的技术，使沥青混合料的动稳定度（60，0.7MPa）达到 5,000次/mm以上；且15，10HZ条件下动态模量达到14,000MPa以上；45，10HZ条件下动态模量2,000MPa以

29、上；45，0.1HZ条件下达到500MPa以上，同时满足这些条件的混合料称为高模量沥青混合料。山东地方标准DB21/T1754-2009提出了两种生产高模量沥青混合料的方法：一个是高模量沥青方案，与SBS改性沥青混合料基本相同；一个是高模量外掺剂方案，沥青用量约0.3-0.5%，控制粉胶比0.8-1.1。,兑俏屡勃翼久做磺播候鄙摄含芋佳挣埂箱愚础胰职煎卿方藕爆绣郁估牟侠永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,山东省交通科研院提出的高模量沥青技术要求相当(PG70-22)见下表,铀待吨娜展摆猛恳虐刷总椰乏玄篱绵邵获蓉期犀缄吹荷勉狭拈敬取歇我妆永久性路面与结构材料性能

30、-2012永久性路面与结构材料性能-2012,高模量沥青混合料配合比设计检验指标如下,卫竹酚扎颧柜涧做信娩桩扼骇黑纤腋诞半浩国巷蜕判乙帮幻被汾订乾唤动永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,高模量外掺剂宜选用聚烯烃类物质，其质量要求见表,法国推荐用硬质沥青5-10，10-15，15-25（针入度，25）来生产高模量沥青混合料。对于沥青针入度更高的采用掺入外加剂的方法进行改性。,更檀泊糖队债梨借稿鳃断格涨砂鞋宋首刚线蚂掉肝渐啡晤栽檀奏悟恨圃牵永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,路面厚度减少层底拉应变厚沥青层路面=低应变应变低于疲劳极

31、限=寿命不确定,压应变,拉应变,应变,疲劳寿命,不确定寿命,沥青混合料基层,(资料来源：APA),淫柱幽虾谤我阑崇缚旗下垛级桂断粪行渣哉簿镑忧东貌京催颠舷魏赊碟骋永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,沥青混合料基层,厚度 75100mm受力特点主要抵抗由于行车荷载反复作用造成的弯拉应力引起的疲劳开裂 要求提供传荷和承重性能，应具有良好的稳定、疲劳性能。设计寿命 50年以上,桐条揩堰焊向苗挪庭猫疽女颓份匀定崖失孔懈核吏喻阿退冤垄兜胖饵源勿永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,沥青混合料基层,混合料类型采用富沥青、改性沥青、厚沥青层、

32、耐疲劳材料等方式实现 性能检测性能试验（抗水损、耐久性等）为了提高其变形性（柔性），一般要求可以增加0.5%左右的沥青用量，甚至可以掺加聚合物纤维等一类措施提高其抗裂能力。同时PG高温等级可降一个等级。,斥爆惩习苟仰颠喉勘蕴抹软杆蓬里渐陶胁吁崭舒曳贩丑济擎患浸扯攒整纹永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,基层 柔性、半刚性，刚性底基层 半刚，柔性垫层(粒料)排水，均匀支撑路基改善层 弹模E70MPa路基 强度，稳定，防排水（如地下水小于1.5m），建议使用一个排水系统。,路面基础,品砖簇剪绞碉洋丑碴扭矿箩倔褐瞅拌柜蒋屠蚤庇贬慢蚤彰植农扁霞头界咸永久性路面与结构材

33、料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,底基层厚度要求,路基顶面底基层厚度要求(资料来源：APA),路基强度要求Illinoi经验：CBR6。或者：路基上铺石灰稳定层或碎石层底基层,路面基础,雨钢咬瘴恨祥姑甥巨磨官吻鬼侈谆尖咨酒毖案联密谜武塞杭裸痘膘饯只柠永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,基础要求,英国运输研究工作室:,仔渡夏怂圣奄亭逢毛咐萝氧松题槽粕早伦账惠钱折凳师担词济沽嘶吐漱骏永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,基础要求,LCPC(法国)14吨荷载下变形 7300 psi（约50MPa）1psi6.89kP

34、a德国路基顶模量=6500 psi（约45MPa）底基层模量=17,500 psi(约120MPa，轻交通)底基层模量=26,000 psi(约180MPa，重交通),萌它瀑遥阎途说畏线皮默凑默愚眺字误典梧迷法孺萨晌难渠亮琶辑率坛荐永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,基础-伊利诺斯州(美国州名),需要补强区域,补强,选择,不需要补强区域,黔彭菠锚盯胰哪罩们挡浸度疥儡弗妖吴段匡劳蔽讶矛银孵纸箔曝脂眉绅蝇永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,基础要求,排水必要性考虑技术设备要求季节性变化特殊情况冻融区域地基膨胀土地基,敷薯甘份综恶舵

35、盏晕辆骋咱凑暮粳也倾冠陇惕炭记奏炼饭井乐鞭证诉增惑永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,五、各地永久性路面状况,烂宠清晤尼弥刺怂孵媒泉襟湾毛摩樱田叠攫卖匀哆蓟静侵篷榨芯贝梆馆妓永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,传统的沥青路面设计寿命为20年。适度增加路面强度及沥青混合料基层厚度的永久性路面，则甚至可以获得50年或50年以上使用寿命。欧洲使用情况简介美国使用情况简介中国山东滨州永久性路面试验路,各地永久性路面状况,兴压结忱邻坎锗铺炯砒蘑赤绊织匈苫翠因莲阴么揽受棵手铭茨针颈寡眺酿永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材

36、料性能-2012,欧洲使用情况简介,1977年德国A5高速公路Frankfurter Kreuz采用的结构是37mm浇注沥青砼面层+200mm沥青砼基层+150mm稳定底基层。该高速公路双向日交通量152000辆/d，重载货车比例为1020，使用17年后标准轴载次数为125百万次，到现在仍然使用良好。再如德国汉堡高速公路都承受着非常重的交通量，结构为35mm浇注沥青砼面层+265mm沥青砼基层+150mm级配砂砾+防冻层,转炒锈备凛两辱芭临墓瘁跺夕霉依分讨驹瓢批鸥奶折汾恶超栏突章黎烽开永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,欧洲使用情况简介,法国巴黎Periphe

37、rique道路双向交通量200000辆/d，重载货车占10，年标准轴次1千万。1993年进行了大修，结构为40mm排水面层+220mm高模量沥青砼基层。再如法国Stered高速，结构为70mm沥青砼+60mm沥青稳定砂砾+100350mm水泥稳定砂砾+150mm砂层,买趣捞押舱舔枫习郁尝害妒学瘸碗伍移哀爱搞绊柴膨扯聘泳拭亚摊咐演墓永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,欧洲使用情况简介,意大利的Del Sole高速，结构为30mm中粒式沥青砼+70mm粗粒式沥青砼+150mm沥青碎石+360mm级配砂砾+300400mm砂层奥地利Brenner高速，结构为27mm

38、细粒式沥青砼+30mm中粒式沥青砼+45mm粗粒式沥青砼+140mm沥青碎石（密级配）+160mm沥青碎石（开级配）+300mm防冻层,嚣祖啼垫伺兹谆渣峙上允葱瀑抉镇夷混操揖酿喘然酒狼悍舅埃韭盐躬炯蓄永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,美国使用情况简介,New JerseyNew Jersey运输部对I-287州际道路的路面损害情况进行调查。该道路1993年年平均日交通量为11.1019万次，货车占22，重货车占9。20年累计当量荷载5000万次。由于是重载交通，因此经常出现停车、慢速行车。1963年修建，原结构为3inHMA面层+7in基层+8in密级配的级

39、配碎石+10in级配砂砾底基层，路基为粉质砂土。,炮挡咕侈译块蓄弹氟肉那竞零闻橙庙届丸憾儿点堑勺泞鲸匀双棘贵鸵沏扑永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,美国使用情况简介,New Jersey使用多年来除了局部进行了小面积的补坑外，没有经过其他维修。调查发现路面维修很少，路表行车道处产生了纵向疲劳开裂，且车辙深度达到25mm以上。但是进一步研究表明这些病害深度都没有发展到路表75mm以下，因此决定冼刨调表明75mm沥青面层，重新加铺100mmHMA。该工程1994年完工，2001年调查时没有发现任何开裂、车辙，预计结构能够使用40年以上。,贾立趁愈线齐询神锋炳忙档

40、蜜哪幂渴淡鸳敌正符散埔哗贵卷首指炼潘蜒颅永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,美国使用情况简介,Iowa20世纪60年代修建的州际道路I-80上的两段道路，被APA授予2002年永久性路面奖，一条在Cedar，另一条在Johnson。该奖授予美国州际高速公路系统上的6个不同路段。Cedar路段修建于1962年，结构为4.5inHMA面层+16inATB，直接放到细粒土上。使用到现在为止分别在1967年、1990年进行了表面修补。,滑抒拐锑膝幸垃竖缴第恢握愤慎窒颠男褪幼厌夺败稳丫曝辞狂毅京抛侦探永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,

41、美国使用情况简介,Iowa与Cedar不同的是，Johnson路段路基土是罕有的潮湿，1964年采用了6in土石底基层，结构为3inHMA面层+14inATB，1964年面层进行2in罩面，1968年工程结束，到现在只进行过一些面层修复（与刚通车时相比，现在I-80道路上的交通量已经增长了5倍多）。实践表明，正确的路面结构设计、严格的施工质量控制和适当的维修，沥青路面一定能够使用很长时间。,援摈康茶鞘临骗翔丫脚挎狠剩畴补温奏蛙况樟穆喧栏兜奸挖戮园夷郝祷丝永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,美国使用情况简介,Washington1999年该州交通运输部（WSDO

42、T）对480km全路段进行了详细调查。该路中有三种路面结构：柔性结构、CTB基层（水泥稳定基层）沥青路面和PCC路面，依次占里程百分比为47、33和20。而且全段被Cascade山脉分成两个不同的气候区，西部为温和海洋性气候，交通量较高；而东部夏热冬寒，部分路段交通量较小（标准轴次37.5万次/年/车道），而有些路段交通量又很高（标准轴次2500万次/年/车道）。,拴瑞腊绝俊遥钥骨因眉沫赃险微芍付氏壕冉挟款顾留河雕煤锨姓符拆柯豁永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,马里兰州路面结构使用状况,马里兰州的巴尔的摩环形公路也是一个很好的例子，日交通量（ADT）是175

43、000辆/日，货车占19。结构为2inSMA19+2.5inHMA基层（大粒径石料）。总厚度为16in（40.6cm），没有发现自下而上的疲劳开裂，4年的观测表明，路面车辙正常，为1/8in。,宪咳厨险擦逾运隔嫉谊躇粮蒜颠果亭湃薯念麓缠杆默舒桶疟孟婉腑湍鞋缉永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,俄亥俄州柔性路面研究,4条州际公路性能调查结果HMA路面没有修复或重建而使用超过34年“没有大量结构性或排水维修的柔性路面”仅略多于目前HMA路面花费,丘段掀课芜坍听驼迸渊乐皮穗饶敞历拳疫直樟夕理县档啦角阜剩猾小晓类永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性

44、能-2012,FHWA 长期路面性能研究数据,GPS-6(FHWA-RD-00-165)数据结论大部分AC 罩面 15 years(修复前)许多 AC罩面 20 years（大破坏前）厚面层意味着少:疲劳开裂横向开裂纵向开裂,虹抛郸球轮幻舵供逝尊威蚊骂狂均齐舒皮舱忱俏周纸釉毅狡靶展鞍唇随醚永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,抗车辙面层车辙出现在沥青上面层Full-Scale TracksMn/ROADWesTrackNCAT加速加载路面试验CalAPTFHWA,拔倘返豹惠几爆腊疹综钳袭辖濒岭蜀咨韧翘巨矢茨糕贵旺抉惋则讨审樊氏永久性路面与结构材料性能-2012永

45、久性路面与结构材料性能-2012,中国山东滨州永久性路面试验路,背景：滨州地处黄河尾闾、渤海之滨，是联接京津塘与山东半岛两大经济发达地区的交通枢纽和黄河三角洲开发的重要基地。试验路（离黄河只有几公里）2005年6月开始施工，9月通车。,姨紊俺适侠嫡库贱胀拷怂派撇览勤呻干拍哑荷衣灌毙修溪砚妨喝湛语侠驯永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,试验路设计,与美国永久性路面一样应用PerRoad软件进行设计，但该路设计轴载是重载车（平均单轴重超过9吨）。设计控制指标：疲劳：将HMA层底水平拉应变70或125作为破坏临界值车辙：路基顶垂直应变为200,仅携毅佑轰耐虑状章轻字

46、委矢帚餐铰诲育触复征夕养壕伦钞本五哆蜜捅藐永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,试验路设计,两套材料性能及破坏标准：土基模量48MPa，疲劳破坏临界值是70（较为保守的标准），HMA层设计厚度为508mm土基模量103MPa，疲劳破坏临界值是125，HMA层设计厚度为380mm,堪跺毗呆的通锈煎诌雇静箭织阉咆瞄痢酸卧贤碌稗漆蕴鹃骚铡莱殉文掇秸永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,试验路路面结构,石灰稳定土,石灰稳定土,石灰稳定土,普通路基,HMA底层用改性沥青,死禁儿狄耕晾格昆跨莆销润冬列氖捎摩邹娥蔑纸么御法灶陇下挎趟希嫩拌永久性

47、路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,这个路面结构反映了六十年代我国提出的“强基、薄面、稳土基”的设计理念。实际上这与1997年英国TRL Michael Num提出的长寿命路面的概念是一致的。强基：试验路沥青面层的基础是二层水泥碎石基层CBG-25，二层石灰粉煤灰土底基层，每层各厚19cm，总厚度76cm。薄面：沥青层厚度平均13.7cm（双层），一次摊铺一次压实。稳土基：在土基顶面下0.7-1.5m修筑水平沥青膜隔断层，阻止气态水上升，保持土基强度稳定。同时在底基层底面两侧往下用防水土工膜做防水墙，下端与水平隔断沥青膜相接，防止二侧边坡的自由水进入。试验路2006

48、年完工，基本情况良好。,长沙理工大学秦皇岛试验路,沂吗砰籽红泻诲孽傅例脯咸窍婿李关徊撒抢狱涯货裤粒久缆第戌省海吱凳永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,试验路路面结构,4cm，SBS改性沥青，SAC-16-1,SBS改姓沥青粘结防水层,70号沥青粘结层,水泥粉或净浆粘结,互相紧固嵌入,70号沥青隔断层,压实路基,0.8-1.5m 深土基,19cm，CBG-25水泥稳定碎石,8-14cm，AH-30,SAC-25-1,19cm，LFS石灰粉煤灰土,长沙理工秦皇岛试验路的路面结构,19cm，CBG-25水泥稳定碎石,19cm，LFS石灰粉煤灰土,宣核每昔相氰感汕导畅

49、豌微守嗜渐鸯鄙娶笼万奈炬坠了炕跑汛氮犯硝世佩永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,六、结论,路面的寿命在50年或以上自下而上进行设计与施工，强调各层设计是根据该层的功能选取控制指标、选择材料和确定厚度的高强、稳定和坚固的基础对于永久性路面是必不可少的疲劳寿命待定路表可修复高抗车辙能力可根据不同应用要求调整持久、平坦且行驶安全环境破坏小避免进行昂贵的改造工作,www.AsphaltA,咨鹤涅俏吕卓鼻摘朝迪岭窗喷微严乱勤跨凛卷倔狼炎屑纫希鞍渤姜茶吨甥永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,蛊寝疼癌张辟捧健怯搭瓜斑祭训怔阅震迹痪孔拾株痘蛇疼骗藉替亏九详饵永久性路面与结构材料性能-2012永久性路面与结构材料性能-2012,