沥青路面技术讲义

沥青路面技术术讲义张志祥研究员江苏中路路工程技术研研究院二〇〇一五年五月月内容提纲11.概述2.沥青路路面技术现状状3.沥青青路面的技术术挑战44.行业规范范新趋势路面定义义路面是指指用筑路材料料铺在路基顶顶面，供车辆辆直接在其表表面行驶的一一层或多层的的道路结构层层路面功能支支撑、扩散荷荷载、保护路路基舒适的行行驶环境和条条件排水水和环保路面的作用用路面分类路面结构层层常用的典典型路面结构构现阶段高速速公路采用的的典型沥青路路面结构层位早期结构现阶段结构上面层4cmAK-13（普通沥青）4cmSMA-13（改性沥青）中面层5cmAK-16（普通沥青）6cmAC-20（改性沥青）下面层6cmAK-25（普通沥青）8cmAC-25（普通沥青）基层20cm二灰碎石36cm水泥稳定碎石底基层20cm石灰土20cm二灰土典型路面结结构沿革结构方方面沥青层层厚度由早期期的15cmm过渡到现阶阶段的18~~22cm，同同时基层厚度度由20cmm增加到366~40cmm。厚度的增增加对于路面面结构整体的的抗疲劳、防防治早期损坏坏起到了重要要作用，同时时也可显著降降低半刚性基基层的层底弯弯拉应力，减减少开裂的几几率材料料方面上中面层层均采用SBBS改性沥青青替代普通沥沥青，改性沥沥青相比于普普通沥青来说说对于结构整整体的抗推移移、抗老化、防防治早期损坏坏起到了至关关重要的作用用面层SMAA、AC、SSuperppave等材材料推广基层水泥泥稳定碎石替替代二灰碎石石沥青路面技技术现状22.1沥青路路面设计设计指指标我国《公公路沥青路面面设计规范》（JTGD50-2006）中规定：高速、一级、二级公路的路面结构设计，应以路表面回弹弯沉值、沥青混凝土层层底拉应力（或拉应变）及半刚性材料层的层底拉应力为设计指标。路表设计弯沉即根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、公路等级、面层和基层类型而确定，是路面厚度计算的主要依据。层底容许拉应力层底弯拉应力指标是为了控制疲劳裂缝的产生和扩展。对半刚性基层沥青路面结构半刚性基层、底基层的拉应力起主要控制作用具体设计流流程（1）设设计弯沉值计计算：根据预预测交通量计计算在15年年使用寿命期期间路面所承承担的累积当当量轴次，并并据此根据经经验公式折算算设计弯沉值值；（2）路路面结构方案案初拟：根据据工程经验初初拟路面组合合结构形式，包包括路面结构构材料形式、厚度、设计层位；（3）材料参数拟定：选择抗压回弹模量、泊松比、容许应力等材料力学参数；（4）设计指标计算：计算初拟路面结构方案的路表计算弯沉值和基层层底弯拉应力，并校验其是否符合设计弯沉和容许应力要求；（5）设计层位调整：如以上指标不满足要求，则需调整增加设计层位的厚度，重新进行以上环节的计算；如以上指标满足要求，可重点结合经济性要求适当减薄设计层位厚度；如计算指标始终无法满足要求，则需重新拟定路面结构方案。层位代表材料类型模量取值（20℃，Mpa）容许应力（Mpa）泊松比上面层改性沥青AC-131200~15000.5~0.80.35中面层普通沥青AC-201000~14000.4~0.70.35下面层普通沥青AC-25800~12000.3~0.60.35基层水泥稳定碎石1200~18000.2~0.30.25底基层二灰土500~10000.1~0.20.35路基土基30~1200.42.2沥青青路面材料（11）原材料性性能指标控制制沥青、集集料（2）沥沥青混合料SMA、SSuperppave（3）基基层混合料水泥稳定碎碎石2.22沥青路面材材料原材材料质量控制制沥青：三三大指标针入入度、软化点点、延度改性沥青青、普通沥青青、低标号沥沥青等70号普通沥青试验项目施工规范试验方法A级B级针入度（,,5s）60～8060～80T0604-2000延度（，/min）cm不小于2015T0605-1993延度（，/min）cm不小于100100T0605-1993针入度指数PI-1.5~1.0-1.8~1.0T0604-2000软化点TR&B℃不小于4644T0606-2000动力粘度Pa.s不小于180-T0625-2000密度g/cm3不小于实测实测T0603-1993闪点℃不小于260260T0611-1993溶解度%不小于99.599.5T0607-1993含蜡量%不大于2.23.0T0615-2000RTFOT后残留物T0610-1993质量变化%不大于0.80.8T0610-1993针入度比%不小于6158T0604-2000延度（,/min）cm不小于64T0605-1993延度（,/min）cm不小于--T0605-1993集料：吸水水率、压碎值值、磨耗值、针针片状含量等等粗集料料、细集料、玄玄武岩、石灰灰岩上面层粗集料检验项目技术要求石料压碎值不大于（%）20石料高温压碎值不大于（%）24洛杉矶磨耗损失不大于（%）30磨光值不小于（BPN）42与沥青的粘附性（掺抗剥落剂后）不小于（级）5视密度不小于（t/m3）2.60吸水率不大于（%）2.5（宜不大于2.2）软石含量不大于（%）3抗压强度不小于（Mpa）120坚固性不大于（%）12细长扁平颗粒含量不大于（%）13水洗法<颗粒含量不大于（%）1号料0.62号料0.83号料1.0SMASMMA（StooneMaasticAsphaalt）即沥沥青玛蹄脂碎碎石混合料，它它是按照内摩摩擦角最大的的原则，以间间断级配的粗粗集料形成相相互嵌挤的矿矿料骨架按照空隙率率较小的原则则，以沥青玛玛蹄脂填充骨骨架的空隙，形形成一种骨架架密实结构的的沥青混合料料。Superrpave原原规范的ACC-I结构为为悬浮密实结结构，粗集料料在混合料中中呈悬浮状态态，施工时容容易于压实，现现场空隙度小小，且易于离离析。该结构构高温稳定性性欠佳，在高高温、重载交交通、渠化交交通的作用下下路面出现车车辙的几率很很大。Suuperpaave：骨架架嵌挤，提高高抗车辙性能能抗裂水泥稳稳定碎石一种骨骨架密实型混混合料，以连连续级配粗集集料形成相互互嵌挤的骨架架，以水泥及及细料填充骨骨架的空隙，形形成一种骨架架嵌挤密实结结构的无机结结合料振振动成型水泥剂量量少，抗裂性性能优越2.3施工工工艺拌合拌合是指指将沥青混合合料所需的原原材料按照特特定的工艺和和技术标准进进行拌合生产产，拌合工序序需在后场沥沥青拌合站完完成。在拌合合过程中需根根据混合料目目标配合比和和生产配合比比设计结果进进行生产，同同时还需重点点控制拌合温温度、时间、拌合顺序等关键参数间歇式、连续式拌合楼运输运输是指将拌合生产的成品沥青混合料通过装卸汽车运输至施工现场。在运输环节中，一方面需通过篷布覆盖等设施保证沥青混合料到场温度，防治污染，另一方面在卸料放料过程中，采用适宜的工艺控制级配的离析；摊铺摊摊铺是指通过过摊铺机将装装卸车运输的的沥青混合料料均匀松铺至至路面，以备备压实。在摊摊铺过程中，首首先需控制摊摊铺速度，保保证连续稳定定的摊铺，以以提高路面平平整度，同时时应通过工艺艺调整确保松松铺铺面的均均匀性，包括括温度离析、级配离析等。碾压碾压是指通过压实机械将松铺沥青混合料压实至设计空隙率状态。根据不同沥青混合料选择不同的压实机械组合，常用的包括钢轮和胶轮，在压实过程中，一方面要保证合理的压实遍数，确保沥青路面的密实性，另一方面还需重点控制压路机的速度，保证整体铺面的实施质量。2.4沥青青路面使用状状况由于沥青青路面设计、施施工等技术的的进步，现阶阶段在局部省省份范围内基基本上已经解解决了沥青路路面早期水损损坏问题，但但从整体来说说，仍有部分分地区由于相相应的技术、工艺等发展条件制约，早期水损坏依旧是困扰广大公路建设者的难题《公路技术状况评定标准》（JTGH20-2007）评价指标计算参数单位水平范围备注路面损坏状况PCI破损率DR%92~98裂缝、修补行驶舒适性RQI国际平整度指数IRIm/km1.0~1.5不均匀沉降车辙状况RDI车辙深度RDmm5~10压密型车辙抗滑状况SRI横向力技术SFC52~58SMA表面粗糙路面结构强度PSSI弯沉0.01mm5~10基层强度高以江苏省为例，由于沥青路面原材料、混合料组成、施工工艺等环节的技术进步，在十年前基本已经彻底解决了路面早期损坏，路面使用性能得到了全面提升，但与此同时仍然面临着反射裂缝、车辙等问题，仍需通过材料优化等措施来进一步提升沥青路面的整体质量3.1沥青混混合料离析防防治从控控制离析的角角度来说，一一方面可以通通过工艺的进进一步优化来来实现，另一一方面需要通通过管理角度度，提升施工工质量精细化化和标准化。设计：一般般的要求是路路面层厚应大大于混合料最最大公称粒径径的三倍。正正确的配合比比设计对防治治离析也很重重要。料料堆：不同规规格的材料应应分开堆放，堆堆料方式应保保证材料的均均匀性。料堆堆转移的方法法对减少堆料料离析很重要要，装载机的的装卸方式对对料堆的离析析和料堆级配配的变化很关关键。拌拌和厂：可采采用自卸式底底板冷料仓，进进料将比较均均匀，减少离离析现象。运料车装装料和卸料：：当卸料车卸卸载时，将料料一次性卸到到摊铺机中是是很重要的，尽尽量减少停顿顿，能防止粗粗集料滚到摊摊铺机料斗的的两边。摊铺机：aa）任何时候候摊铺机中的的混合料都不不应少于其装装载量的300%；b）施施工中尽可能能不隆料；cc）尽可能将将料一次性卸卸到摊铺机的的料斗；d）摊摊铺机料斗的的仓门要尽量量开大；e）连连续摊铺；ff）保证螺旋旋布料器连续续旋转；g）安安装挡板以防防止粗料滚到到螺旋变速箱箱的前面而引引起中线离析析；h）保证证螺旋的外侧侧不缺料；jj）调节摊铺铺机熨平板的的伸缩，让摊摊铺机能从料料斗的每边均均匀地进料。传料车（MTV）：传料车能保证摊铺机连续摊铺，传料车能保证从混合料卡车卸料、输送到摊铺机料斗的过程中不发生离析，同时也能消除由于拌和时间短而产生的离析。3.2施工工质量精细化化管理体系（1）原材材料的质量管管理要求①加强沥青路面面用木质素纤纤维和抗剥落落剂质量要求求明确木质质素纤维和抗抗剥落剂的检检测项目、方方法、频率和和技术要求②统一沥青路面面粗集料高温温压碎值试验验方法在在规范基础上上提高要求，粗粗集料压碎值值要求为常温温为20%，高高温为24%%③加强沥青路面面原材料控制制在明确告告诉公路沥青青路面低基层层、路面基层层、路面下封封层、路面面面层原材料的的检测项目和和检测频率（2）施工工前后场质量量管理要求①加强沥青混合合料施工温度度检测施施工温度的检检测项目包括括出厂温度、到到场温度、摊摊铺温度、初初压温度、复复压温度、终终压温度，以以及检测温度度的位置和频频率②加强高速公路路沥青路面面面层纵向接缝缝施工质量规定两两台摊铺机重重叠宽度不小小于20ccm，上下层层接缝位置错错开距离不小小于15cmm，注重接缝缝位置碾压，增增加接缝位置置的压实度和和渗水系数测测定等措施③统一高速公路路沥青上面层层压实度检测测方法沥青青上面层压实实质量采用取取芯和核子密密度仪两种检检测方法控制制，核子密度度仪检测结果果不作为评定定标准④加强桥面防水水层施工质量量管理加强到场场原材料的抽抽检，对防水水粘结层的喷喷涂数量和均均匀性进行检检测，达到龄龄期后，对桥桥面防水层的的外观和粘结结强度做检验验⑤加强高速公公路沥青面层层施工后场管管理及时清扫扫料堆场地，对对料堆和废弃弃矿料等明确确的标识包括括：集料、名名称、规格、产产地、责任人人等⑥加强桥面水泥泥混凝土铺装装层施工质量量管理需需在桥面处理理、铺装层施施工准备、施施工、养护、评评定等几个方方面提出了明明确的要求（3）特殊殊季节施工质质量管理要求求①加强高温多余余期间施工现现场管理密切关注注天气变化；；加强结构物物附近的柴草草等易燃物进进行全面清理理；水稳施工工时注意合理理混合料运输输车的速度与与摊铺速度匹匹配②加强高速公路路雨季施工质质量管理加强雨季季施工前准备备，对材料仓仓库提前检查查。加强原材材料的防护工工作，加强底底基层、基层层的施工管理理③加强高速公公路冬期施工工质量管理合合理安排施工工进度，制定定详实，可操操作的冬季施施工技术方案案；施工前备备足冬期施工工的物质和设设备，并排专专人负责气象象信息的收集集与监测4.1路面面设计规范既既有设计规范范不足设计计指标不完善善路表弯沉不不能真实反映映沥青路面结结构实际使用用性能和损坏坏状况设计参数数与实际状况况对应性差现有沥青青路面材料设设计参数均为为静态参数，与与实际行车荷荷载作用下材材料的动态响响应不符，且且没有充分考考虑温度、湿湿度和应力状状态等对材料料性能的影响响设计理论论与实际工况况不符国际上沥沥青路面设计计方法趋向于于采用力学--经验法，以以弯沉为主要要指标的经验验法使设计结结果不能真实实反映沥青路路面结构的实实际使用性能能和损坏状况况。采用力力学经验法，重重点针对路面面疲劳开裂受受力特征进行行了设计方法法的梳理力力学-经验设设计指南AAvailaableaat://mepdgg/结构构分析软件采采用针对具体体损坏的设计计指标体系。增增加了路基永永久变形、沥沥青层永久变变形和路面低低温开裂设计计指标，改进进了沥青层和和无机结合料料层疲劳开裂裂预估模型，路路表弯沉不再再作为设计指指标沥青层层疲劳开裂无机结结合料层疲劳劳开裂路基永久变变形沥青层永永久变形低温开裂改变了路路面材料和路路基的设计参参数，调整了了测试方