交通部西部交通建设科技项目中间检查汇报会

刘朝晖刘朝晖 教授教授 长沙理工大学长沙理工大学 2007年年12月月24日日 汇报内容：汇报内容： 1.项目研究背景；项目研究背景； 2.主要研究内容；主要研究内容； 3.国内外研究概况；国内外研究概况； 4.绕城公路沥青路面结构分析与建议；绕城公路沥青路面结构分析与建议； 5.沥青面层材料性能试验研究；沥青面层材料性能试验研究； 6.硬质沥青材料性能试验研究；硬质沥青材料性能试验研究； 7.沥青路面基层、底基层材料与性能试验研究；沥青路面基层、底基层材料与性能试验研究； 8.城市绕城公路沥青路面施工技术与质量控制；城市绕城公路沥青路面施工技术与质量控制； 9.绕城公路沥青路面实体工程修筑。绕城公路沥青路面实体工程修筑。 一、项目研究背景 近年来城市主干线道路和城市绕城公路沥青面近年来城市主干线道路和城市绕城公路沥青面 层出现的早期损坏现象，如松散、泛油、剥落、坑洞层出现的早期损坏现象，如松散、泛油、剥落、坑洞 和车辙等。在这样一种背景下，为积累沥青路面结构和车辙等。在这样一种背景下，为积累沥青路面结构 设计与施工经验，结合湘潭市设计与施工经验，结合湘潭市G320至至G107绕城公绕城公 路的建设，开展路的建设，开展“湘潭市湘潭市G320至至G107绕城公路沥绕城公路沥 青路面结构及材料研究青路面结构及材料研究”的课题研究，的课题研究，旨在形成一整旨在形成一整 套适应湘潭市气候、材料、交通等特点的城市绕城公套适应湘潭市气候、材料、交通等特点的城市绕城公 路沥青路面的结构组合设计、材料技术与施工控制技路沥青路面的结构组合设计、材料技术与施工控制技 术术。 该项目实体工程湘潭市该项目实体工程湘潭市G320至至G107绕城公路绕城公路 工程于工程于2004年开工建设，从年开工建设，从2005年底开始项目组年底开始项目组 进行项目调研、项目立项、制定研究内容与技术进行项目调研、项目立项、制定研究内容与技术 路线、编制研究工作计划等工作，提出了路面结路线、编制研究工作计划等工作，提出了路面结 构设计方案的建议，形成了实体工程沥青路面的构设计方案的建议，形成了实体工程沥青路面的 施工技术指南，完成了项目所需的室内试验，配施工技术指南，完成了项目所需的室内试验，配 合项目业主完成了沥青混合料的生产配合比设计，合项目业主完成了沥青混合料的生产配合比设计， 并指导实体工程施工，实体工程于并指导实体工程施工，实体工程于2006年底完工。年底完工。 2007年重点对实体工程的路面使用状况进行年重点对实体工程的路面使用状况进行 观测和检测，通过近观测和检测，通过近1年的使用，目前实体工程使年的使用，目前实体工程使 用状况良好。用状况良好。 一、项目研究背景 二、主要研究内容二、主要研究内容 主要研究内容主要研究内容 (1) 湘潭市湘潭市G320至至G107绕城公路沥青路面结构研绕城公路沥青路面结构研 究；究； (2) 湘潭市湘潭市G320至至G107绕城公路沥青路面材料技绕城公路沥青路面材料技 术研究；术研究； (3) AH-50（AH-30）沥青材料应用技术研究；）沥青材料应用技术研究； (4) 湘潭市湘潭市G320至至G107绕城公路基层材料技术研绕城公路基层材料技术研 究；究； (5) 湘潭市湘潭市G320至至G107绕城公路施工控制技术及绕城公路施工控制技术及 施工指南。施工指南。 三、国内外研究状况三、国内外研究状况 国外对沥青路面已经研究了几十年，有成熟国外对沥青路面已经研究了几十年，有成熟 的经验，但其交通条件没有国内的恶劣的经验，但其交通条件没有国内的恶劣(国内主要国内主要 是重载交通的影响是重载交通的影响)，其路面损坏的主要类型是车，其路面损坏的主要类型是车 辙，并相应提出了一些设计控制指标。辙，并相应提出了一些设计控制指标。 国内交通部门在高速公路建设中，也对沥青路国内交通部门在高速公路建设中，也对沥青路 面进行了大量的研究工作，近年来取得了较多的面进行了大量的研究工作，近年来取得了较多的 研究成果，形成了较完整的设计理论、试验方法研究成果，形成了较完整的设计理论、试验方法 和施工控制技术。和施工控制技术。 相对而言，市政道路的研究和应用相对滞后，相对而言，市政道路的研究和应用相对滞后， 高速公路沥青路面的研究成果，未在市政工程中高速公路沥青路面的研究成果，未在市政工程中 应用，目前市政道路出现了很多病害。应用，目前市政道路出现了很多病害。 四、绕城公路沥青路面结构分析与建议四、绕城公路沥青路面结构分析与建议 1原沥青路面结构设计方案原沥青路面结构设计方案 原设计文件中的路面结构设计见表原设计文件中的路面结构设计见表4-1。 表表4-1 施工图设计文件中路面结构施工图设计文件中路面结构 行车道路面结构行车道路面结构非机动车道路面结构非机动车道路面结构桥面铺装结构桥面铺装结构 3.0cmI型型AC-133.0cmI型型AC-13面层面层: 5cm改性沥青改性沥青AC-16， 掺入聚酯纤维，掺量为掺入聚酯纤维，掺量为 2kg/m3 4.5cmII型型AC-205.0cmII型型AC-20 5.5cmAM-25满铺土工布一层满铺土工布一层(沥青粘牢沥青粘牢) 防水层防水层: 选用选用BBC-251桥桥 面专用防水涂料，涂膜面专用防水涂料，涂膜 厚度为厚度为1mm 满铺土工布一层满铺土工布一层(沥青粘牢沥青粘牢) 15cm水泥稳定砂砾水泥稳定砂砾 (水泥含量水泥含量6%) 20cm水泥稳定砂砾水泥稳定砂砾 (水泥含量水泥含量6%) 15cm水泥稳定砂砾水泥稳定砂砾 (水泥含量水泥含量4%) 20cm水泥稳定砂砾水泥稳定砂砾 (水泥含量水泥含量4%) 土基土基土基土基桥面混凝土桥面混凝土 2湘潭湘江四大桥桥头引线路面结构分析湘潭湘江四大桥桥头引线路面结构分析 通过对收集到的详细施工图设计文件，进行仔细的分析与研究，并通过对收集到的详细施工图设计文件，进行仔细的分析与研究，并 结合湘潭湘江四大桥的结合湘潭湘江四大桥的使用功能、交通量预测、以及多年来的实践经验使用功能、交通量预测、以及多年来的实践经验， 认为该路段为湘潭市二环快速干线的重要一段，连接两条国道认为该路段为湘潭市二环快速干线的重要一段，连接两条国道(G320、 G107)，交通流量大、货车多、重轴载比较严重交通流量大、货车多、重轴载比较严重，因此，原路面结构方案，因此，原路面结构方案 所提出的引线行车道路面结构和非机动车道的路面结构设计存在以下需要所提出的引线行车道路面结构和非机动车道的路面结构设计存在以下需要 改进的地方：改进的地方： (1) 整个路面结构设计，整个路面结构设计，承载能力承载能力略显薄弱；略显薄弱； (2) 采用采用II型的沥青混凝土路面型的沥青混凝土路面结构层结构层不合适；不合适； (3) AM-25结构层设计不合理；结构层设计不合理； (4) 结构层中满铺一层土工布，体现不出其结构层中满铺一层土工布，体现不出其使用效果使用效果； (5) 层间结合层间结合措施未见详细说明；措施未见详细说明； (6) 结构层厚度与沥青混合料结构层厚度与沥青混合料粒径大小不匹配粒径大小不匹配。 四、绕城公路沥青路面结构分析与建议四、绕城公路沥青路面结构分析与建议 3建议的路面结构方案建议的路面结构方案(路基段路基段) 基于以上分析，在不对原结构方案进行大的调整、不增加基于以上分析，在不对原结构方案进行大的调整、不增加(或过分增加或过分增加) 工程造价工程造价的情况下，建议对路基段行车道和非机动车道的路面结构进行调整，的情况下，建议对路基段行车道和非机动车道的路面结构进行调整， 建议的沥青路面结构见表建议的沥青路面结构见表4-2所示。所示。 表表4-2 路基段建议的路面结构路基段建议的路面结构 行车道路面结构行车道路面结构非机动车道路面结构非机动车道路面结构 3.0cm AK-13(SBS改性沥青改性沥青)3.0cm AK-13(A-70) 4.5cm AC-16(A-70)5.0cm AC-16(A-70) 5.5cmAC-20(A-70)乳化沥青透层乳化沥青透层(0.71.5L/m2) 热沥青下封层热沥青下封层(A-70 1.61.8kg/m2)15cm水泥稳定砂砾水泥稳定砂砾(水泥含量水泥含量6%) 乳化沥青透层乳化沥青透层(0.71.5L/m2)15cm水泥稳定砂砾水泥稳定砂砾(水泥含量水泥含量4%) 20cm水泥稳定砂砾水泥稳定砂砾(水泥含量水泥含量6%) 20cm水泥稳定砂砾水泥稳定砂砾(水泥含量水泥含量4%) 土基土基土基土基 四、绕城公路沥青路面结构分析与建议四、绕城公路沥青路面结构分析与建议 4绕城公路沥青路面结构计算与分析绕城公路沥青路面结构计算与分析 表表4-3 原方案路面结构计算原方案路面结构计算 结构层结构层 20抗压抗压 回弹模量回弹模量 (MPa) 15抗压抗压 回弹模量回弹模量 (MPa) 劈裂强度劈裂强度 (MPa) 层底层底 拉应力拉应力 (MPa) 容许容许 拉应力拉应力 (MPa) 3cmI型型AC4-0.1760.892 4.5cmII型型AC-20120018001.0-0.0350.637 5.5cmAM-25700900 20cm水泥稳定砂水泥稳定砂 砾砾(水泥含量水泥含量 6%) 140035000.50.0640.342 20cm水泥稳定砂水泥稳定砂 砾砾(水泥含量水泥含量 4%) 110030000.40.2740.274 土基土基35 弯沉反算弯沉反算Ne(次次)3.6106 计算弯沉计算弯沉 (0.01mm) 29.3 单轴最大单轴最大 荷载荷载 (kN) 146 应力反算应力反算Ne(次次)0.44106 四、绕城公路沥青路面结构分析与建议四、绕城公路沥青路面结构分析与建议 表表4-4 建议方案一路面结构计算建议方案一路面结构计算 结构层结构层 20抗压回抗压回 弹模量弹模量 (MPa) 15抗压回抗压回 弹模量弹模量 (MPa) 劈裂强劈裂强 度度(MPa) 层底拉应层底拉应 力力(MPa) 容许拉应容许拉应 力力(MPa) 3.0cmAK-10150021001.6-0.1810.939 4.5cmAC-16140020001.2-0.1150.704 5.5cmAC-20120018001.0-0.0910.587 20cm水泥稳定砂水泥稳定砂 砾砾(水泥含量水泥含量6%) 140035000.50.0690.328 20cm水泥稳定砂水泥稳定砂 砾砾(水泥含量水泥含量4%) 110030000.40.2630.263 土基土基35 弯沉反算弯沉反算Ne(次次)4.7106 计算弯沉计算弯沉 (0.01mm) 27.8 单轴最大单轴最大 荷载荷载(kN) 152 应力反算应力反算Ne(次次)0.64106 四、绕城公路沥青路面结构分析与建议四、绕城公路沥青路面结构分析与建议 表表4-5 建议方案二路面结构计算建议方案二路面结构计算 结构层结构层 20抗压抗压 回弹模量回弹模量 (MPa) 15抗压抗压 回弹模量回弹模量 (MPa) 劈裂强度劈裂强度 (MPa) 层底拉应层底拉应 力力(MPa) 容许拉应容许拉应 力力(MPa) 3.0cmAK-10150021001.6-0.172 0.723 4.5cmAC-16140020001.2-0.109 0.542 5.5cmAC-20120018001.0-0.087 0.452 20cm水泥稳定砂砾水泥稳定砂砾 (水泥含量水泥含量6%) 140035000.50.059 0.288 20cm水泥稳定砂砾水泥稳定砂砾 (水泥含量水泥含量4%) 110030000.40.230 0.230 15cm级配砂砾垫层级配砂砾垫层250 土基土基35 弯沉反算弯沉反算Ne(次次)9106计算弯沉计算弯沉 (0.01m m) 24.4 单轴最大单轴最大 荷载荷载(kN) 174 应力反算应力反算Ne(次次)2.1106 四、绕城公路沥青路面结构分析与建议四、绕城公路沥青路面结构分析与建议 从以上结构计算结果可以看出，由弯沉反算的从以上结构计算结果可以看出，由弯沉反算的累计标准轴次累计标准轴次 建议方案一比原结构增大建议方案一比原结构增大30%，建议方案二比原结构增大，建议方案二比原结构增大 150%；由半刚性底基层层底容许拉应力反算的累计标准轴次建；由半刚性底基层层底容许拉应力反算的累计标准轴次建 议方案一比原方案增大议方案一比原方案增大45%，建议方案二比原方案增大，建议方案二比原方案增大370%； 建议方案一的极限单轴最大荷载原方案增大建议方案一的极限单轴最大荷载原方案增大4%，建议方案二比，建议方案二比 原方案增大原方案增大19%。 因此，方案二的结构效果最明显，值得考虑，在不明显增加因此，方案二的结构效果最明显，值得考虑，在不明显增加 路面结构的工程造价的条件下路面结构的工程造价的条件下明显提高路面结构的使用效果明显提高路面结构的使用效果，而，而 且且还有利于路面结构的防排水还有利于路面结构的防排水，保证路基的水温状况。，保证路基的水温状况。 四、绕城公路沥青路面结构分析与建议四、绕城公路沥青路面结构分析与建议 分析表明，由于分析表明，由于底基层材料的劈裂强度取值较小底基层材料的劈裂强度取值较小，由底基，由底基 层层底允许拉应力反算的累计标准轴次较小，另外方案调整后层层底允许拉应力反算的累计标准轴次较小，另外方案调整后 对原结构的极限最大荷载提高程度也不大。水泥稳定砂砾基层对原结构的极限最大荷载提高程度也不大。水泥稳定砂砾基层 材料性能材料性能试验试验结果，材料的劈裂强度还较高；若将水稳砂砾底结果，材料的劈裂强度还较高；若将水稳砂砾底 基层基层(水泥含量水泥含量4%)的劈裂强度从的劈裂强度从0.4 MPa提高到提高到0.5 MPa，结，结 构的抗弯拉疲劳性能将能得到很大的改善。构的抗弯拉疲劳性能将能得到很大的改善。 适当提高半刚性底基层材料的劈裂强度，计算各路面结构适当提高半刚性底基层材料的劈裂强度，计算各路面结构 方案所能承受的交通累计当量标准轴次、计算弯沉和结构的极方案所能承受的交通累计当量标准轴次、计算弯沉和结构的极 限单轴最大荷载，计算分析结果如下限单轴最大荷载，计算分析结果如下: 四、绕城公路沥青路面结构分析与建议四、绕城公路沥青路面结构分析与建议 表表4-6 原方案路面结构计算原方案路面结构计算 结构层结构层 20抗压抗压 回弹模量回弹模量 (MPa) 15抗压抗压 回弹模量回弹模量 (MPa) 劈裂强劈裂强 度度(MPa) 层底拉应层底拉应 力力(MPa) 容许拉应容许拉应 力力(MPa) 3cmI型型AC4-0.1760.574 4.5cmII型型AC-20120018001.0-0.0350.410 5.5cmAM-25700900 20cm水泥稳定砂水泥稳定砂 砾砾(水泥含量水泥含量6%) 140035000.60.0640.332 20cm水泥稳定砂水泥稳定砂 砾砾(水泥含量水泥含量4%) 110030000.50.2740.274 土基土基35 弯沉反算弯沉反算Ne(次次)3.6106 计算弯沉计算弯沉 (0.01mm) 29.3 单轴最大单轴最大 荷载荷载(kN) 182 应力反算应力反算Ne(次次)3.3106 四、绕城公路沥青路面结构分析与建议四、绕城公路沥青路面结构分析与建议 表表4-7 建议方案一路面结构计算建议方案一路面结构计算 结构层结构层 20抗压抗压 回弹模量回弹模量 (MPa) 15抗抗 压回弹模压回弹模 量量(MPa) 劈裂强度劈裂强度 (MPa) 层底拉应层底拉应 力力(MPa) 容许拉应容许拉应 力力(MPa) 3.0cmAK-10150021001.6-0.1810.603 4.5cmAC-16140020001.2-0.1150.452 5.5cmAC-20120018001.0-0.0910.377 20cm水泥稳定砂水泥稳定砂 砾砾(水泥含量水泥含量6%) 140035000.60.0690.316 20cm水泥稳定砂水泥稳定砂 砾砾(水泥含量水泥含量4%) 110030000.50.2630.263 土基土基35 弯沉反算弯沉反算Ne(次次)4.7106 计算弯沉计算弯沉 (0.01mm) 27.8 单轴最大单轴最大 荷载荷载(kN) 190 应力反算应力反算Ne(次次)4.8106 四、绕城公路沥青路面结构分析与建议四、绕城公路沥青路面结构分析与建议 表表4-8 建议方案二路面结构计算建议方案二路面结构计算 结构层结构层 20抗压抗压 回弹模量回弹模量 (MPa) 15抗抗 压回弹模压回弹模 量量(MPa) 劈裂强劈裂强 度度(MPa) 层底拉应层底拉应 力力(MPa) 容许拉应容许拉应 力力(MPa) 3.0cmAK-10150021001.6-0.172 0.460 4.5cmAC-16140020001.2-0.109 0.380 5.5cmAC-20120018001.0-0.087 0.290 20cm水泥稳定砂水泥稳定砂 砾砾(水泥含量水泥含量6%) 140035000.60.059 0.276 20cm水泥稳定砂水泥稳定砂 砾砾(水泥含量水泥含量4%) 110030000.50.230 0.230 15cm级配砂砾垫级配砂砾垫 层层 250 土基土基35 弯沉反算弯沉反算Ne(次次)9106 计算弯沉计算弯沉 (0.01mm) 24.4 单轴最大单轴最大 荷载荷载(kN) 216 应力反算应力反算Ne(次次)1.6107 四、绕城公路沥青路面结构分析与建议四、绕城公路沥青路面结构分析与建议 计算结果表明，计算结果表明，适当提高半刚性底基层材料的适当提高半刚性底基层材料的 劈裂强度劈裂强度，即可明显提高沥青路面结构的抗弯拉疲，即可明显提高沥青路面结构的抗弯拉疲 劳使用寿命，基本与弯沉疲劳使用寿命接近，增设劳使用寿命，基本与弯沉疲劳使用寿命接近，增设 15cm级配砂砾垫层后，路面结构底层的抗弯拉疲级配砂砾垫层后，路面结构底层的抗弯拉疲 劳使用寿命明显高于弯沉的疲劳使用寿命，对路面劳使用寿命明显高于弯沉的疲劳使用寿命，对路面 结构的使用性能有明显改善。结构的使用性能有明显改善。 四、绕城公路沥青路面结构分析与建议四、绕城公路沥青路面结构分析与建议 五、沥青面层材料性能试验研究五、沥青面层材料性能试验研究 1、主要研究内容、主要研究内容 (1) 原材料试验；原材料试验； (2) 沥青混合料组成设计试验；沥青混合料组成设计试验； (3) 沥青混合料高温稳定性试验；沥青混合料高温稳定性试验； (4) 沥青混合料水稳定性试验；沥青混合料水稳定性试验； (5) 沥青混合料低温弯曲试验。沥青混合料低温弯曲试验。 原材料的技术要求，按现行规范执行。原材料的技术要求，按现行规范执行。 沥青混合料级配及技术指标要求沥青混合料级配及技术指标要求 (1) 沥青混合料技术要求沥青混合料技术要求 表表5 5- -3 3 沥青混合料技术指标要求沥青混合料技术指标要求 项项目目 表面层：表面层： 石油沥青石油沥青AK-13 中、下面层：中、下面层： 石油沥青石油沥青AC-16、AC-20 击实次数击实次数(次次)7575 试件尺寸试件尺寸(mm)101.6mm63.5mm 稳定度稳定度MS(kN)8 流值流值FL(0.1mm)20502040 空隙率空隙率VV(%)35 骨架间隙率骨架间隙率VMA(%)1513.5，13 沥青饱和度沥青饱和度VFA(%)6575 60动稳定度动稳定度(次次/mm)12001000 浸水马歇尔残留稳定度浸水马歇尔残留稳定度(%)8580 冻融劈裂试验残留强度比冻融劈裂试验残留强度比TSR(%)8075 低温弯曲试验破坏应变低温弯曲试验破坏应变()25002000 混合料试件渗水系数混合料试件渗水系数(ml/min)120 五、沥青面层材料性能试验研究五、沥青面层材料性能试验研究 (2) 沥青混合料级配要求沥青混合料级配要求 表表5 5- -4 4 沥青混合料级配要求沥青混合料级配要求 级配级配 类型类型 沥青沥青 混凝土混凝土 表面层表面层表面层表面层中面层中面层下面层下面层 AK-10AK-13AC-16AC-20 通过通过 下列下列 筛孔筛孔 (mm) 的重的重 量百量百 分率分率 （%） (方孔筛方孔筛 ) 31.5 26.5100 19.010095100 16.0100951008092 13.210010076866881 9.590100627858725166 4.755469425540543649 2.363247283927372335 1.181832172616241422 0.6112310191018917 0.3719715714614 0.15612511511511 0.07548484848 五、沥青面层材料性能试验研究五、沥青面层材料性能试验研究 3 东接线沥青混合料目标配合比设计东接线沥青混合料目标配合比设计 3.2 东接线原材料试验东接线原材料试验 表表5-5 东接线中下面层石灰岩集料筛分试验结果东接线中下面层石灰岩集料筛分试验结果 表表5-6 东接线表面层石灰岩集料筛分试验结果东接线表面层石灰岩集料筛分试验结果 集料规格集料规格 (mm) 各筛孔的通过率各筛孔的通过率(%) 31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075 10-20碎石碎石 10010095.983.162.829.91.90.700000 5-10碎石碎石 10010010010010074.820.512.48.35.23.82.71.7 石屑石屑 10010010010010010086.954.338.926.921.416.511.5 矿粉矿粉 10010010010010010010010010010010099.896.3 集料规格集料规格 (mm) 各筛孔的通过率各筛孔的通过率(%) 31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075 5-15碎石碎石10010010010095.458.47.94.100000 石屑石屑10010010010010010083.956.140.726.518.510.53.1 矿粉矿粉10010010010010010010010010010010099.896.3 表表5-7 东接线石油沥青东接线石油沥青A-70试验结果试验结果 试试 验验 项项 目目试验结果试验结果技术指标技术指标试验方法试验方法 针入度针入度(25,100g，5s) 0.1mm 656080T0604 延度延度(5cm/min,10) cm23.715T0605 软化点软化点(环球法环球法) 48.647T0606 针入度指数针入度指数0.1-1.5+1T0604 蜡含量蜡含量(%)2.2T0615 溶解度溶解度(%)99.699.5T0607 密度密度 15 (g/cm3)1.045T0603 TFOT 后后 质量变化质量变化 %-0.109-0.8+0.8T0609 针入度比针入度比%64.654T0609 T0604 延度延度(10) cm7.46T0609 T0605 表表5-8 东接线东接线SBS改性沥青试验结果改性沥青试验结果 试试 验验 项项 目目试验结果试验结果技术指标技术指标试验方法试验方法 针入度针入度(25,100g，5s) 0.1mm 583060T0604 延度延度(5cm/min,5) cm34.420T0605 软化点软化点(环球法环球法) 62.360T0606 针入度指数针入度指数0.10T0604 弹性恢复弹性恢复258575T0615 离析离析()1.2 改性沥青混合料改性沥青混合料普通重交沥青混合料普通重交沥青混合料，究其原因究其原因，三种沥青胶结料粘度的差异三种沥青胶结料粘度的差异， 使沥青与矿料之间产生的粘附作用不同使沥青与矿料之间产生的粘附作用不同，粘度越大粘度越大，粘结作用越强粘结作用越强(水煮法试验水煮法试验 结果也体现了同样的结论结果也体现了同样的结论)，同时同时，粘度的增大造成混合料最佳油石比的增长粘度的增大造成混合料最佳油石比的增长， 油石比的增加对混合料的抗水损害能力是提高的油石比的增加对混合料的抗水损害能力是提高的。 74 76 78 80 82 84 86 88 TSR(%) 25级配 20级配 25级配82.479.180.7 20级配8680.382 AH-30AH-70改性沥青 （7）低温性能试验低温性能试验 图图6- 8 不同沥青混合料极限应变比较不同沥青混合料极限应变比较 试验结果表明：三种沥青混合料低温抗裂性试验结果表明：三种沥青混合料低温抗裂性(破坏极限应变破坏极限应变)以以SBS改性沥青最改性沥青最 佳佳，重交沥青次之重交沥青次之，高粘度沥青最差高粘度沥青最差。就南方湿热地区而言就南方湿热地区而言(1- 4区区)，三种沥青混三种沥青混 合料低温弯曲试验极限应变应均大于合料低温弯曲试验极限应变应均大于150010- 6的公路改性沥青路面施工技术规范的公路改性沥青路面施工技术规范 (JTJ 036- 98)要求要求，但不满足公路沥青路面施工技术规范但不满足公路沥青路面施工技术规范(JTJ F40- 2004)200010- 6 的要求的要求,究其原因究其原因，SAC系列沥青混合料属于粗骨料为主的间断级配沥青混合料系列沥青混合料属于粗骨料为主的间断级配沥青混合料， 这类混合料往往因粗这类混合料往往因粗、高温性能大为提高的同时高温性能大为提高的同时，低温抗裂性能表现不足低温抗裂性能表现不足。 1600 1700 1800 1900 2000 硬质沥青17591765 SBS改性沥青18991910 70号沥青18041854 极限应变(10-6)-25 极限应变(10-6)-20 （8）疲劳性能试验疲劳性能试验 图图6- 9 六种沥青混合料试件疲劳作用次数六种沥青混合料试件疲劳作用次数 APA疲劳试验结果表明疲劳试验结果表明，硬质沥青混合料疲劳寿命比普通重交沥青混合料疲硬质沥青混合料疲劳寿命比普通重交沥青混合料疲 劳寿命增长劳寿命增长43.1%(SAC- 25级配级配)和和40.7%(SAC- 20级配级配)，也比一般的改性沥青混合也比一般的改性沥青混合 料增长料增长16.2%(SAC- 25级配级配)和和32%(SAC- 20级配级配)。从三者最大位移来看从三者最大位移来看，硬质沥硬质沥 青达到破坏时的最大位移小于其它两者沥青青达到破坏时的最大位移小于其它两者沥青，重交沥青的最大位移比其它两者大重交沥青的最大位移比其它两者大 的多的多。 0 100000 200000 硬质沥青169782198098 SBS改性沥青146142149645 70号沥青118627140821 疲劳次数-25疲劳次数-20 综上所述综上所述，硬质沥青是一种具有硬质沥青是一种具有优异的高温稳定性优异的高温稳定性、感温性感温性、 水稳性水稳性、疲劳性能疲劳性能的沥青结合料的沥青结合料，尽管在低温性能方面仍存在一些尽管在低温性能方面仍存在一些 不足不足，但对于我国但对于我国夏季高温地区夏季高温地区、长大纵坡路段长大纵坡路段、城市主干道的交城市主干道的交 叉路口路段叉路口路段等等，在选择沥青时对克服目前高速公路沥青路面的主要在选择沥青时对克服目前高速公路沥青路面的主要 车辙损坏及降低工程造价仍不失为一种有效的车辙损坏及降低工程造价仍不失为一种有效的、明智的选择明智的选择。 六、六、硬质沥青材料性能试验研究硬质沥青材料性能试验研究 七、七、沥青路面基层、底基层材料与性能试验研究沥青路面基层、底基层材料与性能试验研究 1 水泥稳定砂砾底基层试验水泥稳定砂砾底基层试验 （1） 级配要求及原材料试验级配要求及原材料试验 级配砂砾的颗粒组成应满足表级配砂砾的颗粒组成应满足表7-1的规定：的规定： 表表7-1 试验水泥稳定集料底基层级配表试验水泥稳定集料底基层级配表 通过率通过率 (%) 筛孔尺寸筛孔尺寸(mm) 方孔筛方孔筛 31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075 底基层底基层10010080.271.66350.73223.414.312.79.36.85.0 表表7- 2 集料密度及吸水率试验结果集料密度及吸水率试验结果 粒径粒径(mm)191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075 表干密度表干密度(g/cm3)2.604 2.601 2.601 2.596 2.591 2.583 2.4842.475 2.414 2.406 2.401 毛体积密度毛体积密度(g/cm3)2.581 2.581 2.573 2.567 2.558 2.547 2.455 2.439 2.381 2.378 2.368 表观密度表观密度(g/cm3)2.648 2.645 2.645 2.644 2.642 2.640 2.530 2.529 2.521 2.498 2.481 吸水率（吸水率（%）0.740.89 1.10 1.14 1.18 1.28 1.31 1.42 1.55 1.611.71 表表7-3 集料其他指标试验结果集料其他指标试验结果 表表7- 4 水泥各项指标试验结果水泥各项指标试验结果 指标指标实测值实测值规范要求规范要求 粗集料压碎值粗集料压碎值(%)18.5- - - - - 不大于不大于30% 粗集料针片状含量粗集料针片状含量(%)1.9不大于不大于20% 粗集料洛杉机磨耗损失粗集料洛杉机磨耗损失(%)20.0 细集料砂当量细集料砂当量(%)97.3 水泥筛分试验结果水泥筛分试验结果 筛孔尺寸筛孔尺寸(mm)0.150.075 通过率通过率(%)100.0 99.1 水泥其它指标试验结果水泥其它指标试验结果 水泥密度水泥密度(g/cm3)3.075 水泥标准稠度用水量水泥标准稠度用水量(%)28 初凝时间初凝时间(min)127min2h以上以上 终凝时间终凝时间(min)385min 安定性安定性合格合格 水泥砂胶水泥砂胶3d抗折强度抗折强度(MPa)4.202.5MPa以上以上 水泥砂胶水泥砂胶3d抗压强度抗压强度(MPa)26.311MPa以上以上 水泥砂胶水泥砂胶28d抗折强度抗折强度(MPa)5.905.5MPa以上以上 水泥砂胶水泥砂胶28d抗压强度抗压强度(MPa)44.132.5MPa以上以上 （2）水泥稳定砂砾底基层水泥用量的确定）水泥稳定砂砾底基层水泥用量的确定 a 击实试验击实试验 表表7-5 水泥稳定砂砾底基层最佳含水量和最大干密度水泥稳定砂砾底基层最佳含水量和最大干密度 b 无侧限抗压强度试验无侧限抗压强度试验 表表7- 6 水泥稳定砂砾底基层强度试验结果水泥稳定砂砾底基层强度试验结果 水泥用量水泥用量(%)最佳含水量最佳含水量(%)最大干密度最大干密度(%) 3.0 4.52.199 3.5 4.52.208 4.0 4.62.209 4.5 4.62.210 5.0 4.6 2.213 水泥用量水泥用量 (%) 最佳含水量最佳含水量 (%) 最大干密度最大干密度 (g/cm3) 平均抗压强度平均抗压强度 (MPa) 偏差系数偏差系数 Cv(%) 最大值最大值 (MPa) 最小值最小值 (MPa) 设计强度要求设计强度要求 (MPa) 3.04.52.1991.0214.081.370.863.90 3.54.52.2081.1114.121.390.893.91 4.04.62.2091.2317.891.511.004.25 4.54.62.2101.4013.031.711.143.82 5.04.62.2131.6115.232.081.204.00 图图7- 1 水泥稳定砂砾底基层抗压强度水泥用量关系图水泥稳定砂砾底基层抗压强度水泥用量关系图 由结果可以看出，由结果可以看出，7d龄期试件的无侧限抗压强度虽然随着水泥用量的增加线性龄期试件的无侧限抗压强度虽然随着水泥用量的增加线性 增加。但是增加。但是水泥用量水泥用量5.0%时的平均强度不能达到设计要求的时的平均强度不能达到设计要求的3.0MPa。 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 3.03.54.04.55.05.5 水泥用量（%） 抗压强度（MPa） c 间接抗拉强度试验间接抗拉强度试验 表表7- 7 水泥稳定砂砾底基层间接抗拉强度水泥稳定砂砾底基层间接抗拉强度(劈裂强度劈裂强度)结果结果 水泥用量水泥用量 (%) 最佳含水量最佳含水量 (%) 最大干密度最大干密度 (g/cm3) 平均劈裂强度平均劈裂强度 (MPa) 偏差系数偏差系数 Cv(%) 最大值最大值 (MPa) 最小值最小值 (MPa) 3.04.52.1990.42913.250.6140.298 3.54.52.2080.55411.890.7870.408 4.04.62.2090.66315.320.8770.448 4.54.62.2100.87514.110.9970.641 5.04.62.2130.91113.871.2180.775 由结果可以看出，由结果可以看出，90d龄期试件的劈裂强度随着水泥用量增加线性增加龄期试件的劈裂强度随着水泥用量增加线性增加。 d 回弹模量试验回弹模量试验 表表7- 8 水泥稳定砂砾底基层回弹模量试验结果水泥稳定砂砾底基层回弹模量试验结果(7天模量天模量) 水泥用量在水泥用量在3.0%5.0%范围内，范围内，试件的回弹模量随水泥用量的增加而线性增加试件的回弹模量随水泥用量的增加而线性增加。 水泥用量（水泥用量（%）3.03.54.04.55.0 回弹模量（回弹模量（MPa）296.2356.6426.6493.8545.4 七、七、沥青路面基层、底基层材料与性能试验研究沥青路面基层、底基层材料与性能试验研究 2 水泥稳定砂砾基层试验水泥稳定砂砾基层试验 （1） 原材料试验原材料试验 级配砂砾的颗粒组成应满足表级配砂砾的颗粒组成应满足表7-9的规定：的规定： 表表7-9 试验水泥稳定集料基层级配表试验水泥稳定集料基层级配表 （2）水泥稳定砂砾底基层水泥用量的确定）水泥稳定砂砾底基层水泥用量的确定 a 击实试验击实试验 表表7- 10水泥稳定砂砾基层最佳含水量和最大干密度汇总水泥稳定砂砾基层最佳含水量和最大干密度汇总 通过率通过率(%) 筛孔尺寸筛孔尺寸(mm) 方孔筛方孔筛 26.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075 级配级配100.095.088.777.561.636.025.818.613.49.77.05.0 水泥用量水泥用量(%)最佳含水量最佳含水量(%)最大干密度最大干密度(g/cm3) 4.55.02.217 5.0 5.02.222 5.55.22.224 6.0 5.02.230 6.5 5.2 2.232 b 无侧限抗压强度试验无侧限抗压强度试验 表表7-11 水泥稳定砂砾基层无侧限抗压强度结果水泥稳定砂砾基层无侧限抗压强度结果 图图7- 2 水泥稳定砂砾基层抗压强度水泥稳定砂砾基层抗压强度- 水泥用量关系图水泥用量关系图 由结果可以看出，由结果可以看出，7d龄期试件的无侧限抗压强度虽然随着水泥用量的增加线性增龄期试件的无侧限抗压强度虽然随着水泥用量的增加线性增 加。加。但是水泥用量但是水泥用量6.5%时的平均强度都不能满足设计要求的时的平均强度都不能满足设计要求的5.0MP。 水泥用量水泥用量 (%) 最佳含水量最佳含水量 (%) 最大干密度最大干密度 (g/cm3) 平均抗压强度平均抗压强度 (MPa) 偏差系数偏差系数 Cv(%) 最大值最大值 (MPa) 最小值最小值 (MPa) 设计强度要求设计强度要求 (MPa) 4.55.02.2171.4214.741.771.086.60 5.05.02.2221.8814.812.391.486.61 5.55.22.2242.3118.623.141.777.21 6.05.02.2302.8718.303.592.177.15 6.55.22.2323.2818.784.222.457.24 抗压强度-水泥用量关系 1 2 3 4 4.04.55.05.56.06.57.0 水泥用量（%） 抗压强度（MPa） 因按照表因按照表7-1级配无法达到设计强度要求，故参照规范要求级配无法达到设计强度要求，故参照规范要求中值改变级配中值改变级配如如 下表：下表： 表表7-12 规范要求中值级配表规范要求中值级配表 无侧限抗压强度试验结果见表无侧限抗压强度试验结果见表7- 13。 表表7- 13水泥稳定砂砾基层最大干密度和强度试验结果汇总水泥稳定砂砾基层最大干密度和强度试验结果汇总 通过率通过率(%) 筛孔尺寸筛孔尺寸(mm) 方孔筛方孔筛 26.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075 级配级配1100.095.090.480.766.542.029.320.614.510.27.15.0 水泥用量水泥用量 (%) 最佳含水量最佳含水量 (%) 最大干密度最大干密度 (g/cm3) 平均抗压强度平均抗压强度 (MPa) 偏差系数偏差系数 Cv(%) 最大值最大值 (MPa) 最小值最小值 (MPa) 设计强度要求设计强度要求 (MPa) 6.05.22.2352.5817.253.712.116.98 6.55.22.2383.0215.633.902.446.73 7.05.32.2403.6414.954.593.076.63 由试验结果可以看出根据表由试验结果可以看出根据表7- 12级配，级配，水泥用量达到水泥用量达到7.0%时时，水泥稳定砂砾基层无，水泥稳定砂砾基层无 侧限抗压强度仍然无法达到设计要求的侧限抗压强度仍然无法达到设计要求的5.0MPa。 c 间接抗拉强度试验间接抗拉强度试验 表表7- 14 水泥稳定砂砾基层间接抗拉强度水泥稳定砂砾基层间接抗拉强度(劈裂强度劈裂强度)结果结果 水泥用量水泥用量 (%) 最佳含水量最佳含水量 (%) 最大干密度最大干密度 (g/cm3) 平均劈裂强度平均劈裂强度 (MPa) 偏差系数偏差系数 Cv(%) 最大值最大值 (MPa) 最小值最小值 (MPa) 4.55.22.2170.88711.340.9970.641 5.05.02.2221.03112.451.2770.824 5.55.22.2241.18011.781.3770.950 6.05.02.2301.19613.921.4541.011 6.55.02.2321.41412.741.6421.175 d 回弹模量试验回弹模量试验 表表7- 15 水泥稳定砂砾基层回弹模量试验结果水泥稳定砂砾基层回弹模量试验结果(7天天) 水泥用量水泥用量(%)4.55.05.56.06.5 回弹模量回弹模量(MPa)616.9621.1665.0772.2830.2 根据表根据表7- 15，水泥用量在，水泥用量在4.5%6.5%范围内，范围内，试件试件90d龄期试件的劈裂强度和回弹龄期试件的劈裂强度和回弹 模量随水泥用量的增加而线性增加。模量随水泥用量的增加而线性增加。 3 水泥稳定碎石底基层试验水泥稳定碎石底基层试验 （1） 级配要求及原材料试验级配要求及原材料试验 级配砂砾的颗粒组成应满足表级配砂砾的颗粒组成应满足表7-1的规定：的规定： 表表7-1 试验水泥稳定集料底基层级配表试验水泥稳定集料底基层级配表 通过率通过率 (%) 筛孔尺寸筛孔尺寸(mm) 方孔筛方孔筛 31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075 底基层底基层10010080.271.66350.73223.414.312.79.36.85.0 表表7- 16 集料密度及吸水率试验结果集料密度及吸水率试验结果 粒径粒径(mm)26.5191613.29.54.752.361.180.60.30.15 0.075 表干密度表干密度2.716 2.716 2.716 2.713 2.716 2.700 2.703 2.588 2.579 2.571 2.559 2.550 毛体积密度毛体积密度2.716 2.705 2.713 2.699 2.701 2.684 2.685 2.552 2.542 2.532 2.522 2.512 表观密度表观密度2.733 2.735 2.738 2.736 2.742 2.729 2.733 2.639 2.635 2.628 2.632 2.640 吸水率吸水率(%)0.37 0.40 0.46 0.50 0.55 0.62 0.66 1.42 1.46 1.56 1.62 1.69 （2）水泥稳定碎石底基层水泥用量的确定）水泥稳定碎石底基层水泥用量的确定 a 击实试验击实试验 表表7-19 水泥稳定碎石底基层最佳含水量和最大干密度水泥稳定碎石底基层最佳含水量和最大干密度 b 无侧限抗压强度试验无侧限抗压强度试验 表表7- 20 水泥稳定碎石底基层无侧限抗压强度结果水泥稳定碎石底基层无侧限抗压强度结果 水泥用量水泥用量(%)最佳含水量最佳含水量(%)最大干密度最大干密度(g/cm3) 3.0 4.82.290 3.5 4.92.294 4.0 4.72.297 4.5 4.72.303 5.0 4.8 2.308 水泥用量水泥用量 (%) 最佳含水量最佳含水量 (%) 最大干密度最大干密度 (g/cm3) 平均抗压强度平均抗压强度 (MPa) 偏差系数偏差系数 Cv(%) 最大值最大值 (MPa) 最小值最小值 (MPa) 设计强度要求设计强度要求 (MPa) 3.04.82.2903.0814.533.942.413.94 3.54.92.2943.938.034.453.333.46 4.04.72.2974.9510.825.774.143.65 4.54.72.3035.6011.996.734.703.74 5.04.82.3086.567.417.545.913.42 图图7- 3 水泥稳定