（市政工程专业论文）胶粉改性沥青及其混合料路用性能研究.pdf

摘要 摘要 本研究属云南省交通厅科技项目高性能胶粉改性沥青的性能研究与应用 子项目，本论文目的是研究和评价胶粉改性沥青及其混合料路用性能，为胶粉改 性沥青在云南省的实体工程应用提供技术依据，论文主要分为四部分： 1 ，通过对云南文山州地区的气象资料分析，结合文山州地区气候特点，在 国内外研究的基础上，参照美国的s h r p 研究成果，对文山州地区提出以沥青路 面温度为控制指标的高等级公路沥青路面气候分区，经分析表明：文山州地区属 夏热冬温湿润区，为p g 5 8 - 1 6 、2 - 4 2 区，沥青路面设计应以高温稳定性和水稳 定性为主要考虑因素。 2 ，通过现行沥青的常规试验，用针入度分级评价体系对胶粉改性沥青进行 评价分析，确定胶粉改性沥青最佳室内加工工艺，并通过添加t o r ( s t e n a m e r ) 维他连接剂对胶粉改性沥青进行“复合改性 ，研究发现： 掺加胶粉和t o r 后能明显改善沥青胶结料的高温性能、低温性能和抗老化性能。 通过d s r 、b b r 、b r o o k f i e l d 旋转粘度试验，用p g 分级评价体系对胶粉改性沥 青性能进行评价，研究表明：掺加胶粉和t o r 后沥青胶结料的p g 高温等级、 低温等级都得到提高，抗车辙因子增大、大幅度提高沥青高温性能和低温性能、 抗疲劳性能，降低其温度敏感性和粘度。最后，对针入度分级评价体系和p g 分 级评价体系对胶粉改性沥青性能评价的适用性进行了研究。 3 ，结合云南文山州地区的路面气候分区，提出适用于本地区的a c - 1 6 c 型工 程设计级配范围，并给出了典型级配；通过与普通沥青混合料、s b s 改性沥青混 合料的路用性能对比发现：胶粉改性沥青混合料具有良好的高温抗车辙性能和低 温抗裂性能，水稳定性能有一定程度地衰减，但幅度不大。 4 ，根据胶粉改性沥青的性能，制定胶粉改性沥青路面施工工艺与质量控制 方法，并在富砚高速公路上加以应用，最后，对胶粉改性沥青路面经济、环境和 社会效益进行了分析评价。 关键词：胶粉改性沥青；胶粉改性沥青混合料；气候分区；p g 分级评价体 系；针入度分级评价体系；路用性能；评价；动态模量：施工工艺； 质量控制 a b s t r a c t t h i ss u b p r o j e e tb e l o n g st o t h er e s e a r c ho np e r f o r m a n c ea n da p p l i c a t i o no f h i g h - p e r f o r m a n c ec r u m br u b b e rm o d i f i e da s p h a l ta n da s p h a l tm i x t u r e s ”，t h eg o a lo f t h i sp a p e ri st or e s e a r c ha n de v a l u a t et h ep e r f o r m a n c eo fc r u m br u b b e rm o d i f i e d a s p h a l ta n da s p h a l t l i x 骶s ，t op r o v i d et h et e c h n i c a lb a s i sf o ry u n n a np r o v i n c e s a p p l i c a t i o n so f t h i sk i n do f m a t e r i a l t h er e s e a r c hi sm a i n l yd i v i d e di n t of o u rp a r t s ： i nt h ef i r s tp a r t ，f i r s t l y , t h i sp a r ta n a l y z e st h em e t e o r o l o g i cd a t ao fw e n s h a n z h o u r e g i o no fy u n n a np r o v i n c e a c c o r d i n gt ot h ew e a t h e rc h a r a c t e r sa n dt h el o c a l m a t e r i a l sc h a r a c t e r s , o nt h eb a s i so ft h ea n a l y s i sa n dc o n c l u s i o no nt h ed o m e s t i ca n d f o r e i g ns t u d y , m e a n w h i l e ，i nt h el i g h to fs h r p sa c h i e v e m e n t s ，t h i sp a r tm a k ea c l i m a t ed i s t r i c td e p e n do nt h ea s p h a l tp a v e m e n tt e m p e r a t u r e t h i sw i l lp r o v i d ea c e r t a i nf r a m eo fr e f e r e n c ew h e nc r u m br u b b e rm o d i f i e da s p h a l ti su s e di nt h ea r e a w e n s h a n z h o ur e g i o nb e l o n g st ot h ea r e aw h e r eh o ta n dw e ti ns u m m e ra n dw a r mi n w i n t e r , s ow h e nw ed e s i g na s p h a l tp a v e m e n t , h i g ht e m p e r a t u r ep e r f o r m a n c ea n d m o i s t u r es u s c e p t i b i l i t ya l et h ep r i n c i p a lf a c t o r sw h i c hw es h o u l dc o n s i d e r i n t h es e c o n dp a r t , t h ep e r f o r m a n c eo fc r u m br u b b e rm o d i f i e da s p h a l ti s e v a l u a t e da n da n a l y z e dt h r o u g ho r d i n a r yt e s t so ft h ep e n e t r a t i o ns y s t e m ，a n dt h e o p t i m a ll a b o r a t o r yp r e p a r a t i o nc r a f to fc r u m br u b b e rm o d i f i e da s p h a l ti sb r o u g h t f o r w a r d a n dw eu s eam o d i f i e d c o m p o s i t et e c h n o l o g y w i t ht o r ( v e s t e n a m e r 圆) a d m i x t u r e ，i t i sd i s c o v e r e dt h a tt h eh i g h t e m p e r a t u r e p e r f o r m a n c e ，t h el o wt e m p e r a t u r ep e r f o r m a n c ea n dt h ea n t i a g i n gp e r f o r m a n c eo ft h i s b i n d e rc a nb es i g n i f i c a n t l yi m p r o v e d ，t h ep e r f o r m a n c e so fc r u m br u b b e rm o d i f i e d a s p h a l ta r ec o m p a r e d 研m7 0 # b a s i ca s p h a l t ，s b sm o d i f i e da s p h a l ta n da n a l y z e dw i t h p g a p p r a i s a ls y s t e mt h r o u g hd s r ，b b ra n db r o o k f i e l dr e v o l v i n gv i s c o s i t yt e s t s t h e e x p e r i m e n t si n d i c a t et h a tb o t l ll l i g ha n dl o wt e m p e r a t u r eg r a d e so fc r u m br u b b e r m o d i f i e da s p h a l ta l ee n h a n c e d ，a n dt h ea n t i - r u t t i n gf a c t o ri n c r e a s e d b o t hh i g h t e m p e r a t u r es t a b i l i t ya n dl o wt e m p e r a t u r ep e r f o r m a n c eo fc r u m br u b b e rm o d i f i e d a s p h a l ti sa l s oe n h a n c e dg r e a t l y , t h et h e r m a ls e n s i t i v i t yr e d u c e da f t e rm o d i f i c a t i o n i n t h ee n d ，t h i sp a r ts t u d yt h ep e n e t r a t i o ns y s t e ma n dp ga p p r a i s a ls y s t e m sa p p l i c a b i l i t y o fc r u r n br u b b e rm o d i f i e da s p h a l t i nt h e 廿l i r dp a r t ，t h er e s e a r c hr a i s e st h ee n g i n e e r i n gd e s i g ng r a d i n ge n v e l o p eo f a c 一16 cc r u m br u b b e rm o d i f i e da s p h a l tm i x t u r ew h i c hi sa p p l i c a b l et ot h ea s p h a l t p a v e m e n to fh i g h - g r a d eh i g h w a yi nw e n s h a n z h o ur e g i o n ，a n dr a i s e st h et y p i c a l a b s t r a c t g r a d i n gf i n a l l y s t u d i e dt h ec r u m br u b b e rm o d i f i e da s p h a l tm i x t u r e s r o a du s e p e r f o r m a n c eu s i n gac o m p a r a t i v et e s tm e t h o d ，a n a l y z e do nt h ep e r f o r m a n c eo ft h e s y s t e m st h r o u g hi t sh i g h - t e m p e r a t er u t t i n gr e s i s t a n c e ，d y n a m i cm o d u l u su n d e rh i 曲 t e m p e r a t u r e ，m o i s t u r es u s c e p t i b i l i t y , a n d l o wt e m p e r a t u r er e s i s t a n c ed e h i s c e c a p a b i l i t y t h et e s tr e s u l t ss h o w e dt h a tc r u m br u b b e rm o d i f i e da s p h a l tm i x t u r e sc a n s i g n i f i c a n t l yi m p r o v et h er u t t i n gr e s i s ta n dt h el o wt e m p e r a t u r er e s i s t a n c ed e h i s c e c a p a b i l i t y s l i g h t l yr e d u c e dt h em o i s t u r es u s c e p t i b i l i t y , b u ta l s oc a r ls a t i s f yi n d e xo f c o r r e s p o n d i n gc r i t e r i o n f i n a l l y , t h i sp a p e rr e s e a r c h e do nt h ec r u m br u b b e rm o d i f i e da s p h a l tm i x t u r e s c o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g ya n dq u a l i t yc o n t r o lm e t h o d s a tl a s t ，t h i sp a p e ra n a l y z e di t s p r o m i n e n te c o n o m i c a lb e n e f i t , e n v i r o n m e n t a la n ds o c i a lb e n e f i t k e yw o r d s ：c r u m br u b b e rm o d i f i e da s p h a l t ；c r u m br u b b e rm o d i f i e da s p h a l t m i x t u r e s ；c l i m a t ed i s t r i c t ；p ga p p r a i s a ls y s t e m ；t h ep e n e t r a t i o ns y s t e m ；p a v e m e n t p e r f o r m a n c e ；e v a l u a t i o n ；d y n a m i cm o d u l u s ；c o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g y ；q u a l i t yc o n t r o l 。 i i i 北京建筑, t - , t t 学院 硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或撰写过 的作品成果。对本论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文 中以明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担。 名彳 学日木各如 ) 月 ，- 孙亿 签年 者萝懈昭 文跏孜加雠飙 学日 北京建筑工程学院硕士学位论文 第一章绪论 1 1 研究目的和意义 第一章绪论 本研究属云南省交通厅科技项目 1 0 软化点( 环球法，5 c ) 5 5 5 6 闪点( ) 2 3 0 质量损失( ) 1 8 0 t f o t 后残留物 延度( 5 ) 5 4 0 ( 延度比) 离析，软化点差( ) 2 5 2 5 弹性恢复( ) 7 0 5 5 1 3 论文研究内容、技术路线 本论文在充分调研国内外胶粉改性沥青研究成果和技术水平基础上，以进一步提高 胶粉改性沥青路面的使用性能和耐久性，延长路面使用寿命为目标，研究更加科学的胶粉改 性沥青评价方法，使得胶粉改性沥青性能更稳定，更易施工，从而进一步推广应用胶粉改性 沥青。论文研究以云南富砚高速公路胶粉改性沥青路面工程为依托，主要研究内容包括以 下几个方面： l 、云南文山州地区高等级公路沥青路面气候分区研究 5 北京建筑工程学院硕士学位论文 胶粉改性沥青及其混合料路用性能研究 本论文依托工程为云南富砚高速公路，因此应对当地气候特点进行综合分析，根据气象 局提供气象资料：1 9 7 6 - - - 2 0 0 6 年近3 1 年每年的日最高气温、日最高地温、日最低气温、日 最低地温、日平均风速和年降水总量。对原始气象资料进行处理，计算各地区1 9 7 6 年 - 2 0 0 6 年近3 1 年的最热月平均最高气温、最热月平均最高地温、连续七天平均最高气温、年极端 最低气温、年极端最低地温、年平均总降水量、年平均风速等指标。根据s h r p 沥青分级标 准进行各地区沥青路面p g 分区，并按照我国现行沥青路面施工规范进行的气候分区，最终 得出本地区高等级公路沥青路面气候分区，以此为依据推荐适合采用的沥青种类与等级，以 及确定该地区胶粉改性沥青混合料设计时主要考虑的因素。 2 、胶粉改性沥青性能评价 采用针入度、软化点、延度常规的沥青三大指标，针入度指数p i 、当量软化点t 栅、 当量脆点t l m 布氏旋转粘度( 1 2 0 c 、1 3 5 c 、1 6 5 ( 2 、1 7 5 1 2 ) 等参考指标以及美国s h r p 项目研究成果p g 分级试验中的沥青相关指标进行胶粉改性沥青的性能研究，全面研究橡胶 粉的掺入对基质沥青的温度敏感性、高低温性能、施工性能以及抗老化性能的影响和改善情 况，并对常规试验指标与s h r p 试验指标之间的关联性进行分析，提出基于使用性能的胶粉 改性沥青评价方法和分级体系控制标准。 3 、胶粉改性沥青混合料路用性能评价 国内外一些典型的试验路和实体工程中应用的胶粉改性沥青混合料采用的级配主要为 断级配，且结合料的用量较高，一般为7 5 8 5 。因此，本论文首先研究级配对混合 料油石比及性能影响问题，结合云南文山州地区路面气候分区以及我国目前高等级公路沥青 路面表面层大部分为密实型级配混合料的现状，研究胶粉改性沥青在密实型级配混合料中的 应用技术。借鉴美国s u p e r p a v e 设计思想进行优化的骨架密实型级配，提出适用于文山州地 区高等级公路沥青路面用a c - 1 6 c 型胶粉改性沥青混合料建议的工程设计级配范围，对所采 用的级配进行配合比设计，从高温稳定性、水稳定性，低温抗裂性、疲劳性能等方面全面地 评价胶粉改性沥青混合料的路用性能，并与普通沥青混合料、s b s 改性沥青混合料进行对比。 4 、胶粉改性沥青路面施工工艺与质量控制 对胶粉改性沥青路面施工工艺中胶粉改性沥青存储稳定性与控制、施工温度控制、推荐 压实方案等方面进行研究，提出路面施工质量控制方面需要注意的问题。 5 、胶粉改性沥青经济、社会、环境效益分析 通过对国内外大量实体工程的总结，对比分析胶粉改性沥青路面与普通沥青路面甚至 s b s 改性沥青路面的经济效益、环境效益和社会效益。 本论文研究拟采用的技术路线见下图卜3 ： 6 北京建筑工程学院硕士学位论文 第一章绪论 收集资料，汇总分析 上 胶粉改性沥青及沥青混合料路用性能研究 上 云南文山州胶粉改 地区高等级 胶粉改 性沥青 公路沥青路 性沥青 混合料 面气候分区 性能评 路用性 研究 价 能评价 r 胶粉改性沥青路面施工工艺与质量控制 上 胶粉改性沥青路面经济、社会、环境效益分析 土 研究工作总结，论文撰写 图1 - 3 论文研究技术路线图 7 北京建筑t # 学r 硕学位论文腔粉政性沥青厦x * 科路用性能研究 第二章云南文山州地区高等级公路沥青路面气候分区研究 21 云南文山，h 地区照理位置及气候条件 本论文依托二程为云南富砚高速公路。富宁至砚山高速公路是国道主干线衡阳至昆明在 云南省境内的重要路段是国寡“五纵七横”国遭主干线中衡( 阳) 昆( 明) 调整公路滇境 内的蓐要组成部分之一，也是云南省通往广西牡族自治区及沿海港口的运输大动脉。地处文 i j 州富宁县、广南县和砚山县境内，经广两百色市进入云南省富宁县，经广南、砚山、弥勒、 石林等县至昆明，建设路段全长约1 4 11 9 虹。文山州地区地处云南东南部具体位置见f 图2 l 示。 图2 - 1 文l u 壮旗苗族自治州地理位置图 云南( 简称滇) 位下我国两南部，往北纬2 l 口8 3 2 ”2 9 。1 5 8 ”、采经9 7 。3 l 3 9 ”1 0 6 41 1 4 7 ”之间，属亚热带和热带高原季风气候类型以亚热带气候分布较o 为了对云南地区尤其是文山州地区的气候特点进行综台分析，本次调查的气象资料台站 丰要盲文山州、j i 南县昆明市，各站台信息见表2 - 1 。搜集的气象资料“主要包括：三个 地区自1 9 7 6 年2 0 0 6 年近3 1 年每年的日虽高气温、日最高地温、日最低气温、日最低地 温、日平均风速和年降水总量。对原始气象资料进行处理后，将各地区1 9 7 6 年4 2 0 0 6 年近 3 1 年的最热月平均最高气温、最热月平均最高地温、连续七天平均虽高气温，年极端最低 气温、年极端壤低地温、年平均总降柬量、年平均风速等指标进行汇总 注：纬度数据酋2 位为度后2 位为升，n 北纬度数据前3 位为度后2 位为分e ：东 女：* 援高度单位* 0l m 通过对三个地区的气候条件进行分析犷总后，井结合我国公路沥青路面施i 技术规范 ( j t g f 4 0 2 0 0 4 ) 中关于气候分区的规定及美国s i i r p 枥青p g 分级标准耐文山州等地区沥 青的气候适应性进行了分级。 北京建筑工程学院硕士学位论文第二章云南文山州地区高等级公里沥青路面气候分区研究 表2 - 2 最高气温和最高地温数据处理表 气象站点昆明( )文山州( )广南( ) 最热最热 七天 最热最热七天最热最热 七天 月平月平平均月平月平平均月平月平平均 均最 均最最高均最均最最高均最均最最高 年份 高气高地气温高气高地气温高气高地气温 温 温 温 温温温 1 9 7 62 3 7 64 6 1 92 5 9 72 7 9 54 4 3 63 0 72 7 74 4 9 23 1 3 1 1 9 7 72 5 3 54 9 5 32 7 6 72 9 8 25 4 4 83 2 02 9 24 9 3 93 1 5 1 9 7 8 2 4 7 14 2 3 9 2 6 9 7 2 8 1 4 8 5 23 0 72 8 44 8 6 83 0 1 4 1 9 7 92 5 6 14 8 4 52 8 92 8 8 14 8 8 43 2 02 8 74 4 0 73 0 6 4 1 9 8 02 5 0 35 0 3 l2 7 9 32 8 6 85 2 0 53 2 52 8 65 0 53 2 8 4 1 9 8 12 5 4 44 6 8 52 7 4 72 8 8 94 6 9 83 0 12 9 04 7 3 83 0 4 4 1 9 8 22 5 3 75 1 1 12 7 5 32 8 6 74 5 9 33 1 62 9 24 5 83 1 7 l 1 9 8 32 6 9 25 0 5 82 8 2 92 9 2 54 9 7 93 2 12 9 74 7 3 63 2 8 9 1 9 8 42 5 4 34 7 8 22 6 82 8 3 34 8 3 33 1 12 8 34 5 5 83 1 2 3 1 9 8 52 4 8 54 2 5 22 6 8 42 8 1 45 0 7 83 0 12 7 74 6 9 53 0 6 3 1 9 8 62 4 9 l4 2 5 62 7 9 l2 7 9 54 8 0 43 0 82 7 54 1 9 83 1 4 3 1 9 8 72 6 1 84 1 1 42 8 2 3 2 9 6 85 0 5 83 2 52 9 7 4 9 1 7 3 3 8 4 1 9 8 82 5 2 74 2 52 7 4 3 2 8 9 24 8 9 53 1 92 8 84 5 1 43 2 1 4 1 9 8 92 4 6 33 6 4 42 8 o l2 8 14 8 7 63 2 02 8 14 7 7 33 2 1 4 1 9 9 02 5 7 64 0 62 7 1 42 9 8 55 1 33 2 33 0 35 5 3 73 1 9 4 1 9 9 12 4 1 73 8 0 32 7 0 42 7 6 44 8 03 2 52 7 84 5 33 3 5 4 1 9 9 22 5 2 33 8 6 92 7 62 9 0 55 0 03 0 92 8 45 0 33 2 6 4 1 9 9 32 5 83 9 8 32 7 0 92 9 7 24 9 4 93 2 52 8 34 5 6 53 0 4 4 1 9 9 42 5 9 75 1 4 82 9 0 62 9 6 35 3 3 l3 3 62 8 64 9 5 43 2 7 4 1 9 9 52 5 4 94 7 6 92 7 7 12 9 0 55 3 6 53 1 92 7 74 7 2 l3 2 3 1 1 9 9 62 4 8 84 0 4 l2 7 7 62 7 6 74 8 9 73 0 52 8 04 4 1 93 1 0 7 1 9 9 72 5 5 l5 2 3 42 8 2 62 9 4 l5 6 5 53 1 52 8 34 6 9 23 0 9 7 1 9 9 82 6 4 14 7 5 72 8 9 72 9 4 8 5 3 5 93 2 o 28 8 4 8 3 73 2 o 1 9 9 92 6 5 44 5 5 42 9 0 2 8 8 14 6 5 33 1 o2 8 34 4 5 92 9 7 3 2 0 0 02 5 1 23 7 7 42 7 5 2 8 o l4 6 8 83 1 428 24 7 1 63 0 1 7 2 0 0 12 6 55 5 3 12 7 6 62 8 9 35 1 0 83 1 72 7 94 4 4 83 0 4 7 2 0 0 22 6 3 94 4 1 82 8 0 72 8 64 7 0 63 1 1 9 2 0 0 32 6 14 2 0 82 8 3 92 9 44 8 9 83 1 7 3 2 0 0 42 5 4 64 1 12 7 7 1 2 8 84 7 2 63 1 9 9 2 0 0 5 2 7 5 7 6 2 32 9 4 93 0 85 2 83 4 3 7 2 0 0 62 5 9 44 0 6 12 7 4 72 9 24 0 9 83 2 1 4 平均值 2 5 5 64 5 2 92 7 82 8 7 94 9 8 43 1 62 8 64 7 1 23 1 6 9 标准差 o 85 8 3o 7 7o 6 92 8 6o 8 5o 7 72 9 41 1 3 表2 - 3 最低气温和最低地温数据处理表 昆明( )文山 n ( )广南( ) 魄站点 极端最低极端最低极端最低 年劈 极端低温 地温极端低温地温极端低温地温 1 9 7 63 8 8 3 一1 53 6 2 8 5 1 1 9 7 72 89 70 31 83 45 8 9 北京建筑工程学院硕士学位论文胶粉改性沥青及其混合料路用性能研究 1 9 7 82 16 60 72 72 45 1 1 9 7 94 87 81 51 10 9一1 3 1 9 8 02 17 o0 7o 4- 1 32 6 1 9 8 1一1 13 61 5一1 10 7一o 8 1 9 8 26 88 62 55 34 76 9 1 9 8 37 89 92 81 0 92 83 3 1 9 8 4一1 04 41 o一1 31 42 2 1 9 8 53 o一7 60 62 51 24 5 1 9 8 65 27 6o 52 42 65 5 1 9 8 74 14 41 02 51 25 1 1 9 8 80 24 73 91 1o 12 2 1 9 8 91 75 71 2一o 90 32 1 1 9 9 0一1 o一7 22 0o 10 2- 1 9 1 9 9 13 44 10 302 o一4 3 1 9 9 2- 1 66 21 21 61 3一1 6 1 9 9 32 76 51 36 23 38 1 1 9 9 41 25 12 40 2一o 73 o 1 9 9 504 21 04 23 26 3 1 9 9 6一o 2 3 2一o 5 4 5 2 25 4 1 9 9 7 o 45 2 4 71 o 0 8o 2 1 9 9 80 93 71 8- 1 o一2 14 7 1 9 9 92 49 92 35 54 86 7 2 0 0 01 85 20 4一o 22 45 4 2 0 0 1一o 56 4o 9o 1一1 74 8 2 0 0 21 04 70 6o 1 2 0 0 3一o 96 40 50 8 2 0 0 4一o 55 60 72 3 2 0 0 50 54 30 72 5 2 0 0 61 12 21 1- 1 4 平均值 一1 8 2- 6 0 4 62 1 8一1 6 23 5 9 标准差2 2 72 0 21 8 12 7 01 4 22 2 0 表2 - 4 最高、最低气温及地温汇总表 昆明市文山州广南 地区( )( )( ) 平均年极端最低气温 - 1 8 20 4 6一1 6 2 标准差 2 2 71 8 11 4 2 平均年极端最低地温 - 62 1 83 5 9 标准差 2 0 22 72 2 七天平均最高气温 2 7 83 1 63 1 6 9 标准差 0 7 70 8 51 1 3 最热月平均最高气温 2 5 5 62 8 7 92 8 6 标准差 o 8o 6 90 7 7 最热月平均最高地温 4 5 2 94 9 8 44 7 1 2 标准差 5 8 32 8 62 9 4 1 0 北京建筑i 程学院碗上学位论文第= 章i 南文m 州地区高等缀公里沥青路面气候分研究 科j 囤22 三个地区温度曲线图 从低温数据看擐低地温明显低于最低气温，这与美国的气候特点正好相反，因此套用 美国s i i r p 低路面设计温度计算公式时，计算出的最低地温常常高于最低气温，这苻台美国 的气候特点，但若完全套用到我国的道路设计中，则会产生与实际相悖的结论对其而言 低路面设计温度采用极端晟低气温已经是非常保守的假定了。因此，应用s h r p 低路面设计 温度计算公式是不台适的，应根据各地的气候状况进行修芷。最高地温明显高于堆高气温， 太阳辐射对展低温度彭响较小，总辐射每增加l m j ，沥青路面最高温度升高08 7 c ( 冬季) 11 5 c ( 夏季) ，此外，地理纬度、风速、海拔高度等多种因素均能影响温度。另外，七 天平均高气温高于最热月平均晟高气温，可以推断s h r p 的p g 分级所用的高气温值高于我国 规范中关于气候区划所用的高气温值。 矧23 三个地区簿拔高度数据图 由上图可知：昆明站海拔最高，文山州次之，广南最低。 表25 年均风述均值表 北京建筑1 程学院硬上学位论文胶耪改性青艟萁混台料路用性能研究 1 9 7 72 562 751 5l 1 9 伯2 442 571 4 7 1 9 7 92 562 811 4l 1 9 2 613 l81 59 1 9 8 12 63 2 851 54 1 9 8 2 2 272 651 59 1 9 8 32 432 531 5g 1 9 8 42 532 781 55 1 9 8 5 2 48 2 561 48 1 9 踮2 222 431 67 1 9 8 72 212 451 47 1 9 8 8 2 042 321 22 1 9 8 92 072 311 34 1 9 9 0i 92 251 34 1 9 9 12 12 281 43 1 9 9 21 972 l61 27 1 9 9 31 791 981 27 1 9 9 41 531 821 21 1 9 9 51 431 751 1 8 1 9 61 371 581 54 1 9 9 71 31 561 49 1 9 9 81 751 981 62 1 9 9 9 1 521 761 31 2 0 0 01 441 681 44 2 0 0 11 732 061 78 2 0 0 21 661 84 2 0 0 31 76 1 96 2 0 0 41 481 52 2 0 0 52 071 5g 2 0 0 62 81 49 平均值 2 03 52 29 31 49 3 图2 4 年均风速均值数据图 由以e 图表可知：风速是影响气温及地温的重要因素，三个地区风速均值范围在14 9 北京建筑工程学院硕士学位论文第二章云南文山州地区高等级公里沥青路面气候分区研究 2 2 9m s 之间，s h r p 公式中风速是以4 5 m s 来考虑的，对于这点相对来讲还是保守的。 下表2 _ 6 为年总降水量均值表。 表2 6 年总降水量均值表 气象站点 昆明文山州广南 年份( r a m ) ( 岫)( r a m ) 1 9 7 61 1 9 0 48 7 5 41 1 0 4 5 1 9 7 78 1 2 18 1 5 01 2 3 0 0 1 9 7 89 8 4 31 0 9 9 41 3 8 3 0 1 9 7 99 8 6 51 0 8 4 41 0 0 5 1 1 9 8 08 9 9 97 8 7 08 2 9 9 1 9 8 11 1 0 9 91 1 1 5 49 0 0 1 1 9 8 27 7 6 31 0 6 2 81 0 5 8 0 1 9 8 31 2 3 7 39 5 8 31 2 2 4 5 1 9 8 47 5 5 19 8 3 81 1 9 3 2 1 9 8 51 0 5 8 29 1 1 29 3 4 7 1 9 8 61 3 8 6 51 0 5 0 61 0 9 9 3 1 9 8 76 6 0 08 6 1 67 6 8 9 1 9 8 87 5 7 38 8 2 09 8 2 9 1 9 8 97 9 1 41 1 2 3 58 0 2 2 1 9 9 09 7 8 01 0 0 7 01 0 2 4 5 1 9 9 11 0 4 2 31 0 7 4 17 9 3 9 1 9 9 26 6 1 69 0 1 8 9 1 0 1 1 9 9 37 6 2 48 6 3 0 1 0 9 4 4 1 9 9 41 2 6 0 11 2 3 6 21 2 4 3 6 1 9 9 51 0 2 6 68 6 6 89 4 5 7 1 9 9 68 6 5 71 1 3 3 89 1 3 8 1 9 9 71 3 1 7 91 1 5 4 31 2 0 1 7 1 9 9 81 1 9 3 89 1 0 19 8 5 6 1 9 9 91 4 4 9 99 6 9 21 0 4 5 4 2 0 0 0 8 8 6 07 5 9 0 1 1 5 2 6 2 0 0 11 1 7 3 01 0 6 5 4 1 1 5 3 7 2 0 0 29 4 9 71 2 2 7 6 2 0 0 38 1 4 19 9 8 6 2 0 0 41 1 0 1 38 1 6 6 2 0 0 59 7 6 07 9 0 8 2 0 0 69 9 3 68 7 0 0 平均值9 9 5 49 8 2 71 0 2 2 1 1 3 北京建筑i 程学院硕学位论文 脞粉改性* 青& 其棍台料路用性能研究 图25 年总降水量均值数据图 由以上图表可知：三地区的年总降水量是很丰富的，因此，要特别注意这些地区水稳定 性问题的解决 22 云南文山卅 地区高等级公路路用沥青的气候分区 沥青是一种热塑性、粘弹性材料，在低温或快速荷载的作下表现出弹性特征，在高温 或悭速荷载的作用下哀现出粘性特征在中等范围的温度或荷载的作用下则既表现出秸性特 征义表现出弹性特征。沥青的性质与多种闻素有关，因此，将沥青胶结料的物理、化学性质 与其使用性能相关联，进而对沥青的长期性能进行预测是十分有意义的。 1 9 8 8 年，美国战略公路研究计划( s 髓) 沥青项目s u p e r p a v e ，首先提出沥青及沥青混合 料按气候分级的设想沥青及沥青混合科的标准咀沥青路面使用性能为基础而建立。 s u p e r p a v e 结合料规范基丁流变学的基础上有其显著的特色，针 度、粘度分级是在固定 温度进千亍试验，规定值变化：s u p e r p a v e 结合料规范中规定值是固定的而达到此规定值的试 验温度是变化的。美国s h r p 沥青结合料路用性能规范( a a s hr o 肿1 ) 全面考虑了结合皋 的高、 中、低温性能，老化性能与施工特性。它把沥青的指标与路用性能紧密联系起来，根据工程 的空通荷载与气温条件确定结合料的性能等级。它的显著特色是一反“同定温度进行试验而 改变标准值”的办法，而是采用“标准值币变而改变试验温度”的办法。即“标准是致的， 条件是不同的”。传统的沥青摁范和s u p e r p a v e 腔结科规范比较如下表2 7 “” 表z 一7 传统沥青规范和s u p e r p a v e 胶结料规范对比表 北京建筑工程学院硕士学位论文第二章云南文山州地区高等级公里沥青路面气候分区研究 s h r p 沥青结合料规范将沥青进行p g 分级，分级直接采用设计使用温度表示适用范围 p g 分级是事先考虑了该沥青是否可用，是否能抵抗车辙，是否能经受长期老化疲劳防止开 裂，是否会引起低温缩裂等各方面的要求。 我国公路沥青路面施工技术规范( j t 6f 4 0 一2 0 0 4 ) 对我国的气候特点进行了详细的规 定，选择了反映影响沥青及沥青混合料路用性能的最主要的气候要素，提出了全国性的气候 区划，该气候分区基于沥青路面的路用性能，分别从高温车辙、低温裂缝和水稳定性三方面 重点考虑了三个因素：高温、低温和年降水量等，并提出了按照当地气候条件及交通情况( 公 路等级) 选择沥青标号的方法，最后根据不同地区的不同气候条件对沥青质量及沥青混合料 提出不同的要求。沥青面层所采用的沥青标号宜根据公路等级、气候条件、交通条件、路面 类型及在结构层中的层位，施工方法等，结合当地的使用经验，经过技术认证后确定。 2 2 1 根据s h l i p 沥青分级标准进行的路面p g 分区 选择沥青结合料使用的设计温度是路面温度而不是空气温度，因此在使用p g 分级选择 沥青时必须首先将气温转化为路面温度。s h r p 以一年中温度最高的连续七天路表下2 0 m 深 度的平均最高温度t 加作为高路面设计温度，路表温度与空气温度建立换算关系；低路面设 计温度定义为年极端最低气温。 ( 1 ) 高路面设计温度的确定 对于面层，s h r p 将高路面设计温度定义为路表面下2 0 m m 处的路面温度，这与我国的路 面结构温度实测结果n 阳基本是相符的。因此本文仍采用s h r p 公式对本次调查各地区的高路 面设计温度进行确定。 s h r p 高温模型采用了净热流和能量平衡理论，按实际条件用理论分析，且假设典型的 太阳吸收率为0 9 ，通过空气的辐射率为0 8 1 ，大气的辐射率为0 7 0 ，风速为4 5m s 。通 过该模型就可将七天平均最高气温转化为高路面设计温度。建立的计算公式如下： t 2 矿( t , l r - o 0 0 6 1 8 l 2 。+ o 2 2 8 9 l 。+ 4 2 2 ) x 0 9 5 4 5 1 7 7 8