（采矿工程专业论文）岩石破裂过程分析并行计算方向研究.pdf

t ：。j ，9 ； j l ad i s s e r t a t i o ni ns t r u c t u r ee n g i n e e r i n g s t u d y o np e r f o r m a n c eo f a s p h a l tm a c a d a m p a v e m e n ts e a l e db ys l u r r ys e a la n di t s a p p l i c a t i o n b yz h a n gj u n s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rz h uf u - s h e n g n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j u n e2 0 0 7 2 ，l f 、 ， 仨j 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 = e 恧。 学位论文作者签名：乡芑，c 篁 日 期：协，7 ，6 钐。 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名： 签字日期： 导师签名： 签字日期： 一l 一 东北大学博士学位论文摘要 稀浆封层沥青碎石复合路面路用性能试验及应用研究 摘要 稀浆封层沥青碎石复合路面是指在铺筑沥青碎石后，再在其上摊铺稀浆封层后形成 的一种复合式沥青路面，该路面能使稀浆封层和沥青碎石的自身优点同时得到发挥，且 又能克服各自不足。到目前为止，有关该复合路面的系统研究还未见报道，基于此，本 论文通过室内试验和数值模拟，研究了该复合路面的各项路用性能，然后结合葫六线 k 2 9 + 5 0 0 一k 4 3 + 0 0 0 试验段的施工过程和路用效果调研，对该复合路面的设计参数、施 工工艺以及工程造价进行了分析，最后参考相关经验和研究成果，给出了稀浆封层沥青 碎石复合路面的设计和施工技术要点。 本论文主要研究内容及结果如下所述： ( 1 ) 利用渗水试验对稀浆封层沥青碎石复合路面的防水性能进行了研究，结果表 明该路面的防渗水性能取决于其表层的稀浆封层，稀浆封层采用较细的级配和较大的用 水量时，路面防水性能较好，稀浆封层初凝后对其适当进行碾压，能改善稀浆封层沥青 碎石复合路面的防水性能。 ( 2 ) 利用车辙试验对稀浆封层沥青碎石复合路面的高温稳定性能进行了研究，研 究发现复合路面的高温稳定性能取决于其下部的沥青碎石，沥青碎石采用“s 形级配、 粗骨料含量在6 5 7 5 之间时，路面高温稳定性能较好，稀浆封层沥青碎石复合路面 的高温稳定性能优于单一的沥青碎石路面。 ( 3 ) 利用低温弯曲试验对稀浆封层沥青碎石复合路面的低温抗裂性能进行了试验 研究，结果表明复合路面的低温抗裂性能比沥青混凝土差，与沥青碎石路面基本相当， 采用s b r 改性剂能提高稀浆封层沥青碎石复合路面的低温抗裂性能。 ( 4 ) 论文对刹车时在稀浆封层沥青碎石复合路面中产生的剪应力进行了数值分析， 分析结果说明，刹车引起的剪应力随着胎压、路面摩擦系数和车轮负荷的增大而递增， 随着气温的升高而减低。论文还利用自行设计的剪切仪对稀浆封层沥青碎石复合路面的 层间黏结性能进行了研究，试验结果说明，复合路面的层间黏结强度随着温度的升高而 下降，喷洒粘层油、基层沥青碎石采用较大公称粒径可以提高稀浆封层与基层之间的黏 结强度。 ( 5 ) 论文利用有限元方法对稀浆封层沥青碎石复合路面的反射裂缝问题进行了细 观数值分析，分析结果表明，稀浆封层沥青碎石复合路面下部的沥青碎石采用较低的沥 东北大学博士学位论文摘要 青含量和间断级配、让复合路面与基层在裂缝附近可以脱开、增大摊铺厚度、加强基层 处理质量可以提高复合路面的抗反射裂缝性能。论文还应用脆性涂层法试验分析了稀浆 封层沥青碎石复合路面出现反射裂缝时的应力大小和分布，结果表明，脆性涂层裂纹以 车轮作用面为发射点向四周扩散，并围绕大粒径碎石扩展，碎石与周围沥青胶砂的界面 是拉应力集中的部位。 ( 6 ) 论文最后结合葫六线k 2 9 + 5 0 0 k 4 3 + 0 0 0 稀浆封层沥青碎石复合路面的试验段 施工实践，对该复合路面的设计参数、施工工艺、运营效果以及工程造价进行了研究， 结果表明试验段所采用的设计参数和施工工艺是合理可行的，复合路面路用效果较好， 工程造价比具有类似效果的细粒式沥青混凝土明显要低，而与粗粒式沥青混凝土基本相 当。论文最后总结出了稀浆封层沥青碎石复合路面的设计、施工技术要点，直接用于指 导工程实践。 关键词：沥青路面；稀浆封层沥青碎石复合路面；路用性能试验；数值模拟；设计施工 要点 m 查! ! 垄堂堡主兰堡笙查 a b s t r a c t s t u d yo np e r f o r m a n c eo fa s p h a l tm a c a d a m p a v e m e n ts e a l e db y s l u r r ys e a la n di t sa p p l i c a t i o n a b s t r a c t 参 量 a s p h a l tm a c a d a mp a v e m e n ts e a l e db ys l u r r ys e a lc o n s i s t so f aa s p h a l tm a c a d a mc o v e r e d b yas l u r r ys e a l ，t h ec o m p o u n dp a v e m e n tc a nd e v e l o ps t r o n gs u i t o ft h e s et w ok i n d so f p a v e m e n t ，w h i l ea v o i d i n gt h es h o r t c o m i n go ft h e mi nt h em e a nt i m e a tp r e s e n t ，t h e r ea l e n o t a n yr e s e a r c hr e p o r t sa b o u tt h ep e r f o r m a n c e ，d e s i g nm e t h o d ，c o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g yo ft h e c o m p o u n dp a v e m e n t ，s o i nt h ed i s s e r t a t i o n ，t h ep a v e m e n tp e r f o r m a n c eo fc o m p o u n d p a v e m e n t a r ei n v e s t i g a t e db ye x p e r i m e n ta n dn u m e r i c a ls i m u l a t i o n t h e n ，b a s e do nt h e c o n s t r u c t i o n p r o c e s s a n d i n v e s t i g a t i o n i n s i t uo fh u - u u e x p e r i m e n tp a v e m e n t k 2 9 + 5 0 0 - k 4 3 + 0 0 0 ，d e s i g np a r a m e t e r , c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g ya n db u i l d i n g c o s to f c o m p o u n dp a v e m e n ta r ei n v e s t i g a t e d ，ad e s i g na n dc o n s t r u c t i o ng u i d ei sa l s og i v e n ，h e r e s o m er e s e a r c hr e s u l t sa n dp r o j e c te x p e r i e n c e sc o n c e r n e da l ec o n s i d e r e d t h ec o n t e n ta n di n v e s t i g a t i o nr e s u l t so fd i s s e r t a t i o na l eg i v e na sf o l l o w s ( 1 ) p e r m e a b i l i t yt e s t i s p e r f o r m e dt os t u d yt h ep e r m e a b i l i t yo fs l u r r ys e a la s p h a l t m a c a d a m c o m p o u n dp a v e m e n t ，t e s tr e s u l t ss h o w t h a tt h ep e r m e a b i l i t yo fc o m p o u n dp a v e m e n t r e s to nt h es l u r r ys e a la b o v ei t ，s l u r r ys e a lw i t haf i n eg r a d a t i o no rm o r ew a t e rc a na c q u i r ea b e t t e rp e r m e a b i l i t yr e s i s t a n c e ，a n dg i v eap r o p e ri m p a c t i o na f t e ri n i t i a ls e t t i n go fs l u r r ys e a l m a ya c q u i r eab e r e r d e n s es u r f a c e ( 2 ) r u t t i n ge x p e r i m e n tr e s u l t so fs l u r r ys e a la s p h a l tm a c a d a mc o m p o u n dp a v e m e n t s h o wt h a tt h er u t t i n gr e s i s t a n c ea b i l i t yo fc o m p o u n dp a v e m e n tl i e so nt h el o w e ra s p h a l t m a c a d a m a s p h a l tm a c a d a mw i t ha nst y p eg r a d a t i o nc a na c q u i r eag o o dr u t t i n gr e s i s t a n c e a b i l i t y , a n dt h ec o a r s ea g g r e g a t ec o n t e n to fa s p h a l tm a c a d a ms h o u l db ea b o u t6 5 - 8 5p e r c e n t t h er u t t i n gr e s i s t a n c ea b i l i t yo fc o m p o u n dp a v e m e n ti sb e t t e rt h a ni to fs i n g l ea s p h a l t m a c a d a mp a v e m e n t ( 3 ) l o w t e m p e r a t u r eb e n de x p e r i m e n ti sp e r f o r m e dt oi n v e s t i g a t et h el o w t e m p e r a t u r e c r a c k i n gr e s i s t a n c eo fc o m p o u n dp a v e m e n t f o r mt h ee x p e r i m e n tr e s u l t s ，i tc a n b eg o t t e nt h a t t h el o w - t e m p e r a t u r ec r a c k i n gr e s i s t a n c eo fs l u r r ys e a la b o v et h ec o m p o u n dp a v e m e n tp l a ya n i m p o r t a n tr o l e i ni m p r o v i n gt h el o w - t e m p e r a t u r ec r a c k i n gr e s i s t a n c eo fw h o l ec o m p o u n d w i to fa s p h a l tc o n c r e t ep a v e m e n t ，w h i l ei sa sg o o da si to fa s p h a l tm a c a d a mp a v e m e n t s b r m o d i f i e rc a ni m p r o v et h el o w - t e m p e r a t u r ec r a c k i n gr e s i s t a n c eo fc o m p o u n dp a v e m e n t ； ( 4 ) n u m e r i c a lm e t h o dh a sb e e nu s e dt oc o m p u t es h e a rs t r e s so fc o m p o u n dp a v e m e n t i n o r d e rt oa n a l y z es u c hd i s t r e s sa ss h o v i n g ，s l i d i n ga n dl o s so fs l u r r ys e a l a n a l y s i sr e s u l t s i n d i c a t e st h a tw i t hi n c r e a s i n go ft i r el o a d ，c o e f f i c i e n to ff r i c t i o na n dt i r ep r e s s u r e ，s h e a rs t r e s s i si n c r e m e n t ，b u ts h e a rs t r e s si sd e c r e a s i n gw h i l ea p p l i e dah i g h e rt e m p e r a t u r e ，a n dt h e r ei sa g r e a tp r o b a b i l i t yo fs h e a r i n gy i e l di nh o t s e a s o n t oe v a l u a t i o nt h ei n t e r l a y e rb o n d i n gs t r e n g t h b e t w e e ns l u r r ys e a la n da s p h a l tm a c a d a m ，a ne x p e r i m e n t a ls e t u pi sd e s i g n e do nt h eb a s i so f i m p r o v e ds h e a rt e s t e r , w i t ht h ea i mt om o d e l w e l lt h ea c t u a lc o n d i t i o no fl o a d e dp a v e m e n t s ， e x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a tt h ei n t e r l a y e rb o n d i n gs t r e n g t hb e t w e e n t h es l u r r ys e a la n d a s p h a l t m a c a d a mb o t t o ml a y e rd e c r e a s e sw i t hi n c r e a s i n gt e m p e r a t u r e t a k i n gs o m ed i f f e r e n t m e a s u r e st oi m p r o v ei n t e r l a y e rc o n d i t i o n so fp a v e m e n tc a l l a f f e c to b v i o u s l yt h eb o n d i n g s t r e n g t h ，s u c ha su s i n ga s p h a l t m a c a d a mm i x t u r ew i t hb i gn o m i n a lg r a i ns i z eo rm a k i n g t h e p a v e m e n ts u r f a c ec o a r s eb y c h i s e l ( 5 ) m e s o s c a lf e mm e t h o di su s e dt oa n a l y z et h ef a c t o r si ne f f e c t i n ga n t i r e f l e c t i v e c r a c k i n go fs l u r r ys e a la s p h a l tm a c a d a mc o m p o u n dp a v e m e n t ，t h er e l a t i o n s h i p b e t w e e n p u l l i n gs t r e s s o fc o m p o u n dp a v e m e n ta n dt h ef a c t o ri ne f f e c t i n gi t i sa l s og o t t e n t h e n u m e r i c a lr e s u l t si n d i c a t et h a tt h ep e r f o r m a n c eo f a n t i r e f l e c t i v ec r a c ko fc o m p o u n d p a v e m e n tw i t hm o r ea s p h a l tc o n t e n ti sb e t t e rt h a nt h a tw i t hl e s sa s p h a l t ，t h ep e r f o r m a n c e w o u l da l s ob eb e t t e ri fc o m p o u n dp a v e m e n ti ss e p a r a b l ef r o mo l dp a v e m e n tn e a rt h ec r a c ko f i to rw i t had e e p e rd e p t h ，n u m e r i c a l r e s u l t sa l s oi n d i c a t et h a tt h ep e r f o r m a n c eo f a n t i r e f l e c t i v ec r a c ko fc o m p o u n dp a v e m e n tw i t hg a p g r a d e da s p h a l tm a c a d a m i sb e t t e rt h a n o fi tw i t hc o n t i n u o u s g r a d e da s p h a l tm a c a d a m t h em e t h o do fb r i t t l ec o a ti s a l s ou s e dt o a n a l y z et h es t r e s sd i s t r i b u t i o no fr e f l e c t i v ec r a c ko fc o m p o u n dp a v e m e n t ，l a b o r a t o r yr e s u l t s s h o wt h a tt h ec r a c ko fb r i t t l ec o a tp r o p a g a t e da r o u n dt h em a c a d a m ，a n ds t r e s sc o n c e n t r a t i o n o c c u r sa tt h ei n t e r f a c eb e t w e e nt h em a c a d a ma n da s p h a l tm i x t u r e i n t e r f a c eb e t w e e nm a c a d a m a n da s p h a l tm i x t u r ei nt h er e g i o no fs t r e s sc o n c e n t r a t i o ni sm o s td a n g e r o u s i np a v e m e n t ( 6 ) b a s e do nt h ec o n s t r u c t i o np r o c e s sa n d s i t ei n v e s t i g a t i o no fh u l i ue x p e r i m e n tr o a d k 2 9 + 5 0 0 一k 4 3 + 0 0 0 ，d e s i g np a r a m e t e r c o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g ya n db u i l d i n g c o s to ft h e c o m p o u n dp a v e m e n t a r ei n v e s t i g a t e d t h er e s e a r c hr e s u l t si n d i c a t e t h a tt h ec o m p o u n d p a v e m e n ti sau s e f u lp a v e m e n ta n di t sp a v e m e n tp e r f o r m a n c ei sg o o d ，d e s i g np a r a m e t e ra n d v v i 目录 录 i i l 1 0 r i i 1 1 程3 点和工作机理4 4 4 ! ； 1 4 稀浆封层沥青碎石复合路面的国内外研究现状。6 1 5 稀浆封层沥青碎石复合路面在研究中存在的主要问题。9 1 6 论文研究的主要内容。9 1 7 论文研究的技术路线1 0 参考文献1 2 第二章稀浆封层沥青碎石复合路面抗渗水性能试验研究1 3 2 1 弓i 言1 ：； 2 2 试验概况1 4 2 2 1 试验方法。1 4 2 2 2 试验材料1 5 2 2 3 试件制备。1 6 2 3 试验结果及分析1 7 2 3 1 稀浆封层用水量对路面抗渗水性能的影响1 9 2 3 2 稀浆封层级配对路面抗渗水性能的影响。1 9 2 3 4 施工工艺对稀浆封层沥青碎石复合路面抗渗水性能的影响2 0 2 4 本章小结2 1 参考文献2 1 第三章稀浆封层沥青碎石复合路面高温稳定性能试验研究2 3 3 1 引言。2 3 3 2 试验概况2 4 3 2 1 试验方法2 4 3 2 2 试验材料2 4 3 2 3 试件制备2 5 3 2 4 沥青碎石级配2 5 3 3 试验结果及分析2 6 3 3 1 沥青碎石级配对高温稳定性能的影响2 6 l 东北大学博士学位论文 目 3 3 2 复合路面与单一沥青碎石路面高温稳定性能的比较 3 4 本章小结。 参考文献一 第四章稀浆封层沥青碎石复合路面低温抗裂性能试验研究 4 1 弓i 言 4 2 试验概况。 4 2 1 试验方法j 。 4 2 2 试验材料 4 2 3 试件制备。 4 3 试验结果及讨论 4 3 1 复合路面与沥青碎石路面低温抗裂性能的比较 4 3 2 改性稀浆封层沥青碎石复合路面低温抗裂性能 4 3 3 沥青碎石低温抗裂性能 4 4 本章小结 参考文献 第五章稀浆封层沥青碎石复合路面抗层间剪切性能研究 5 1j ；i 言 5 2 稀浆封层沥青碎石复合路面剪应力数值分析 5 2 1 前言 5 2 2 轮胎与路面的接触分析 5 2 3 轮胎的简化。 5 2 4 计算模型 5 2 5 计算参数 5 2 6 计算结果及分析。 5 3 稀浆封层沥青碎石复合路面层问黏结性能试验研究 5 3 1 嘀 f 言 5 3 2 层间破坏原因分析 5 3 3 试验概况。5 7 5 3 4 试验结果及分析5 8 5 4 本章小结6 2 参考文献6 4 第六章稀浆封层沥青碎石复合路面抗反射裂缝性能研究6 6 6 1 弓i - 言6 6 6 2 稀浆封层沥青碎石复合路面反射裂缝的细观数值分析6 6 6 2 1 前言6 6 6 2 2 计算模型。6 8 6 2 3 材料参数7 0 6 2 4 计算结果及分析7 2 6 3 稀浆封层沥青碎石复合路面反射裂缝试验研究7 7 6 3 1 前言7 7 6 3 2 脆性涂层法基本原理7 7 6 3 3 试验概况。7 8 v i 查! ! 查兰堡主兰堡垒查 目录 。7 8 。8 1 参考文献8 2 第七章稀浆封层沥青碎石复合路面试验路8 4三 7 1 稀浆封层沥青碎石复合路面试验路。8 4 7 1 1 工程概况。8 4 7 1 2 路面结构设计8 4 7 1 3 材料8 5 7 1 4 配合比8 7 7 1 5 施工工艺8 9 7 2 稀浆封层沥青碎石复合路面试验路路用效果评估9 1 7 2 1 路面抗滑性能9 1 7 2 2 路面防水性能9 2 7 2 3 层间黏结性能9 2 7 2 4 外观质量。9 2 7 3 稀浆封层沥青碎石复合路面工程造价分析9 2 7 4 稀浆封层沥青碎石复合路面设计和施工技术要点9 4 7 4 1 材料9 5 7 4 2 设计9 7 1 7 4 3 施工工艺1 0 1 “ 7 5 本章小结一1 0 3 参考文献。1 0 4 一 第八章结论1 0 5 致谢1 0 7 攻读博士学位期间发表的论文。1 0 8 近年来所从事的科研活动1 0 9 i x 第一章绪论 第一章绪论弟一早珀。可匕 1 1 论文研究的社会背景、目的及意义 农村中低等级公路是我国公路网的重要组成部分，其规模大、覆盖面广，总其里程 占全国公路通车总里程的四分之三以上，是连接广大的县乡村，直接服务我国农村、解 决“三农 问题的基础条件之一。改革开放以来，国家投入大量车购税、国债，以工代 赈，明显得改变了农村中低等级公路的落后面貌，使农村公路总里程显著增长。 农村公路的建设养护在强调发展的同时，应该对建设标准和使用功能予以重视，如 果照搬高等级公路建设标准和相关技术，则建设资金很难解决，而如果采用标准过低， 则路面强度不足，且缺少必要的防护、排水和交通安全设施，可能造成路面早期破损， 给后期养护带来巨大压力，甚至产生不良的社会影响，所以，如何因地制宜、实事求是 地选择好建设标准，研究一种既能满足农村中低等级公路使用功能要求，造价又相对低 廉的新型路面结构，对我国农村中低等级公路建设的发展有着极其重大的现实意义。 我国农村中低等级公路建设和养护时常用的沥青路面类型主要有：沥青贯入式、表 面处治、沥青碎石以及稀浆封层路面。 沥青贯入式路面是用沥青渣油浇贯在经过初步压实的碎石层上，然后撒铺嵌缝料， 并压实后再经过分层浇撒沥青渣油撒铺嵌缝料后形成的路面。沥青贯入式是一种古老的 沥青面层，它在路面工程中的应用已经有十几年的历史。沥青贯入式是靠矿料颗粒间的 锁结作用以及沥青的粘结作用获得所需的强度和稳定性，具有较高的强度，有较大的荷 载分布能力。沥青贯入式路面的优点是施工机具简单，施工方便速度快，其缺点是由于 人工洒油，故油量不易控制，它受到操作人员熟练程度、气候的影响较大，气温在1 5 以下不宜施工，另外，这种路面由于采用层铺的方法，故成型较慢，再加上国产沥青 特别是渣油粘结性很差，因此，如不加强初期养护，嵌缝料将会大量分散，影响路面的 整体稳定性。沥青贯入式路面适用于昼夜设计交通量为2 0 0 0 - - 3 0 0 0 辆的路段。 沥青表面处治是在基层或面层上，用沥青和矿料铺筑的一种很薄的面层，按施工方 法不同可分为层铺法、混合法、拌合法三种。实际常用的是层铺法，即先喷洒沥青粘结 料，然后撒布骨料，经压实后再撒布嵌缝料而成。层铺法根据表处层厚度不同又可分为 三种类型：单层式、双层式、三层式。一般沥青表面处治属于次高级路面，适用的设计交 通量为3 0 0 - - - 2 0 0 辆昼夜。表面处治路面的缺点是通车初期骨料容易失散，路面由于多 采用人工撒布集料所以路面平整度不理想，车辆行驶速度较高时乘车舒适性不足。 铺再摊铺1 o c m 的稀浆封层。施工结束后，对该试验段进行了跟踪检测，结果表明，经 过一年多的行车作用，道路的各项路用技术指标依然较好，整个路面表现出较好的路用 效果。 然而，到目前为止，稀浆封层沥青碎石复合路面在中低等级公路中的应用还比较少， 出现这种情况的原因是：目前人们对于该路面的路用性能还不了解，对该路面路用性能 的系统研究和分析还没有，另外，稀浆封层技术对施工单位的技术素质和施工设备都提 出较高的要求，并且将稀浆封层和沥青碎石两者结合起来施工，使各自良好性能都得到 充分的发挥，也对施工工艺和设计水平都提出了较高的要求。 论文的研究目的是：降低路面工程造价，提高我国农村中低等级公路的路面品质， 掌握和吸收先进路面技术，研究开发出一种适合于我过农村中低等级公路建设实际的新 型路面，全面掌握其各项路用性能指标，研究其设计和施工技术以及工程造价，提出设 2 东北大学博士学位论文第一章绪论 计和修建稀浆封层沥青碎石复合路面的成套技术。 1 2 稀浆封层沥青碎石复合路面的发展历程 稀浆封层沥青碎石复合路面的最初形式应该是起源于南非的c a p e 路面。1 9 5 0 年前 后，在南非，当时的人们在1 9m i l l 的碎石封层上加铺稀浆封层，后来这种技术传入澳 大利亚，主要用于新建路面，是在大骨料的石屑罩面基础上，洒布阴离子乳化沥青稀浆 封层，以此来提高路面行车舒适性和耐磨性能，再后来，c a p e 路面技术被用于旧路养护， 稀浆封层只是被用来填充封层的空隙。 美国公路上第一次应用的c a p e 路面技术是从南非引进的，当时r o b i nc a m p b e l l 在 1 9 7 7 的国际稀浆封层协会( i s s a ) 论文集上发表了一篇论文介绍这种技术【l 】，从此以后， 在北加利福尼亚州，有许多关于c a p e 路面的建设项目，其中在城乡主干道上先采用6 7 r a m 的骨料进行石屑罩面，然后采用i i 型稀浆进行封层，在城市的主要街道上，则采 用9 - 1 0m m 的骨料进行石屑罩面，同时也采用i i 型稀浆进行封层。随着交通量的不断 增长，碎石封层需要采用更大粒径的碎石来承担交通荷载，稀浆封层主要是用来填充空。 隙，其型号组成基本保持不变，后来i 型稀浆封层也投入到应用中来。 ：。 随着c a p e 路面技术的逐步发展，碎石的粒径不断得到提高，碎石封层的厚度也相 应不断的增加，于是最后演变成为直接在沥青碎石上摊铺稀浆封层。沥青碎石与碎石封 层相比，突出的优点是施工技术简单，对混合料的级配、沥青用量要求低，使用普通的 混合料摊铺机就可以进行施工，而不需要专门的碎石封层机。在我国，碎石封层机比较 缺乏，一般都需要从国外进口，因而限制了碎石封层的大量普及，但是在沥青碎石上摊 铺稀浆封层却能获得良好效果，路面平整度较好，这是在碎石封层上摊铺稀浆封层所不 能达到的，另外，控制沥青碎石摊铺厚度是十分方便的，可以根据需要任意调整。由于 这些因素稀浆封层沥青碎石复合路面得到了进一步的应用和发展。 在中国，稀浆封层沥青碎石复合路面的发展是伴随着稀浆封层而发展的。稀浆封层 技术在我国最早应用大约是在上个世纪的9 0 年代，当时主要是用于旧沥青路面的维修 养护和新铺沥青路面的封层以及砂石路面的磨耗层。稀浆封层用于新建路面时，一般是 摊铺在粗沥青混凝土或者沥青碎石上作为上封层，起到防水耐磨耗的作用，而沥青碎石 本身的抗裂性能比较好，在高温下也不容发生车辙，因此，稀浆封层与沥青碎石结合后 路用效果明显。2 0 0 2 年，辽宁省的葫六线和抚清线路面采用了稀浆封层沥青碎石复合路 面，该路段运营多年后基本达到预期目的，路用效果较好，另外，还有辽宁的沈通线在 2 0 0 5 年采用稀浆封层对原沥青碎石路面进行养护，养护后路面外观平整粗糙，运营一年 后无明显病害发生。 3 如果旧路面已经出现明显的车辙和较多裂缝，破坏严重时，使用稀浆封层就不能起 到好的效果，因为稀浆封层本身骨料细，摊铺厚度薄因此不能填平已有坑槽，旧路面原 来的车辙并不能被修复，另外，旧路面原有裂缝也会继续向上发展至稀浆封层表面，形 成反射裂缝。 1 3 2 沥青碎石 沥青碎石含有较多的碎石颗粒，级配范围宽，沥青用量少，成型路面空隙率较大， 与贯入式路面、表面处治路面相比，沥青碎石路面具有较高的强度和稳定性，设计上通 常用做中等交通或重交通道路面层的下面层或联结层。近年来，在我国路网改造及通县 公路工程中，尤其是在西北气候干旱地区，设计多采用沥青碎石作路面表层，代替较低 等级的沥青表处和沥青贯入式面层，以期在节省材料费用的同时，发挥了沥青碎石混合 料的优势，延长路面的使用寿命。 4 东北大学博士学位论文第一章绪论 沥青碎石作为路面面层总体而言具有以下优势： 高温下由于沥青软化而产生的变形影响较小，路面的高温稳定性好；沥青用量较沥 青贯入式路面和沥青混凝土少，工程成本较低；混合料可采用厂站式集中拌和，摊铺机i 施工，混合料品质均匀，质量较有保证；施工条件较沥青贯入式面层好控制，而且施工 期可延长。 沥青碎石路面的主要缺点是：路面压实较困难，由于沥青含量少、细集料少，碎石 之间嵌挤摩擦力大，热量散失快，温度下降快，相对施工可压实时间较短；过大的孔隙 率导致路面渗水、透水，空气和雨水容易进入路面，使沥青老化速度加快，在降水较多 的地区，表现为夏季进入路面的水经高温蒸发使沥青与矿料分离剥落，路面产生松散、 坑槽等早期路面病害；春秋季冰雪反复冻融则使透水面层下的基层承载力丧失，在交通 荷载的反复作用下产生沉陷、唧浆，表面层很快变成为松散或龟裂状态；沥青碎石的抗 拉强度远小于沥青混凝土，在载荷的反复作用下，疲劳破坏的应变小于沥青混凝土，导 致其使用寿命低于沥青混凝土。 1 3 3 稀浆封层沥青碎石复合路面 稀浆封层沥青碎石复合路面把沥青碎石技术和稀浆封层技术有机的结合在一起，把 两种技术的优点充分发挥的同时，又能克服自身不足之处，扬长补短，工程造价也比价 低。 稀浆封层沥青碎石复合路面的防水功能主要是靠稀浆封层来实现的，稀浆封层骨料 比较细，填料多，而且流动状态下的稀浆填充了自身和下部的空隙，使之密不透水，保 护路面层和路基免遭水损。 由于稀浆流动性好，可以很好地渗入嵌缝料的空隙中去，因此稀浆封层