DB37T-灌入式半柔性复合路面应用技术规范编制说明

PAGE10-《灌入式半柔性复合路面应用技术规范》山东省地方标准编制说明一、工作简况（一）任务来源本标准的制定源于山东省市场监督管理局《关于印发2019年度标准化综合改革暨“山东标准”建设项目计划的通知》（鲁标改办发〔2019〕6号）。本标准由山东省交通运输厅提出并组织实施，由山东省交通运输标准化技术委员会（TC41）归口。（二）起草单位、主要起草人及任务分工1.主要起草单位山东省交通科学研究院、山东交工建设集团有限公司、山东省滨州公路工程有限公司、南京兴佑交通科技有限公司、青岛科技大学、山东瑞泰建设有限公司2.主要起草人王晓燕、马士杰、韦金城、刘雁冰、孙强、安平、李夏、张晓萌、葛运霞、卢少利、孟保磊、魏唐中、赵磊、张振亮、董滨、巩曰明、张文勇、蔡广楠、薛江波、梁立志、李栋、刘雪松、翟富菊、王丽娜、姚宏达、陈济生、张小强。3.任务分工王晓燕：标准起草负责人，执笔编写标准。组织标准起草工作，把握标准制定技术方向，组织协调标准制定所需资源。马士杰：标准起草负责人，组织确定标准制定方案，组织推进标准制定程序和进度，组织协调标准制定所需资源。韦金城：组织讨论确定标准框架、编写思路，组织起草组人员讨论确定标准化对象需要规范的技术要素。刘雁冰、孙强、安平、李夏、张晓萌、葛运霞、卢少利、孟保磊、魏唐中、赵磊、张振亮、董滨、巩曰明、张文勇、蔡广楠、薛江波、梁立志、李栋、刘雪松、翟富菊、王丽娜、姚宏达、陈济生、张小强：参与标准调研、标准编写、标准讨论，协助整理标准相关技术文档，参与办理征求意见，办理标准研讨会、标准专家审查会等具体事务等。（三）起草过程1.前期准备标准计划下达后，在山东省交通运输厅标准化秘书处的指导下，于2019年10月初成立了由山东省交通科学研究院牵头、山东交工建设集团有限公司等单位共同参与标准制定的标准起草组，起草组讨论了工作进度安排、任务分工及标准的初步思路，正式启动标准制定工作。2.现状调研2019年12月到2021年12月，起草组进行了资料调研，查阅搜集了半柔性复合路面相关的行业和地方标准，对该形式路面的结构设计、材料组成与要求有了初步认识；在此基础上，广泛调研了省内半柔性复合路面工程应用情况，掌握了灌入式半柔性复合路面在我省的需求状况、应用场景、结构形式、材料特点、存在不足等，为灌入式半柔性复合路面结构应用技术规范草案的撰写奠定了必要基础。3.起草标准2021年5月起，起草组基于“高性能水泥-沥青半柔性复合材料路面性能研究”课题研究成果，结合现状调研中半柔性复合路面在我省半柔性复合路面应用情况，着手编写《灌入式半柔性复合路面结构应用技术规范》标准初稿。起草组经过内部多次讨论、相关方调研及专家意见征集等形式，至2022年5月完成了标准草稿的编写工作。山东省交通运输标准化技术委员会在2023年2月10日组织召开了《灌入式半柔性复合路面结构应用技术规范》初稿审查会，会上合并整理了专家提出的意见和建议（详见山东省地方标准《灌入式半柔性复合路面结构应用技术规范》（初稿）专家审查会议纪要及意见处理表），编制组根据专家的意见进行完善和修改后，形成《灌入式半柔性复合路面结构应用技术规范》（征求意见稿）。4.征求意见2023年2月27日，由山东省交通运输标准化技术委员会发布了《关于征求<灌入式半柔性复合路面应用技术规范>（征求意见稿）地方标准意见的通知》，在行业内进行了为期一个月的意见征求。截至2022年5月9日，收到“地方标准草案征求意见稿”回函的单位有32家，其中有28家单位共反馈意见106条，其中采纳50条，不采纳56条，同时给出不采纳的理由，4家单位无意见。起草组对意见进行了修改处理，具体修改情况详见山东省地方标准《灌入式半柔性复合路面应用技术规范》征求意见汇总处理表。5.送审稿2023年8月25日，山东省交通运输厅在济南组织召开了本标准专家审查会议，自山东公路学会、山东大学、山东建筑大学、山东交通学院、山东省交通运输事业发展中心、滨州市公路事业发展中心、山东省交通规划设计院集团有限公司、济南华鲁中交公路设计有限公司、山东高速交通建设集团有限公司等单位共9名专家组成了审查委员会。审查委员会听取了标准编制情况汇报，对标准文本进行了逐章、逐条审查，对标准编制说明等进行了审查。会议一致同意该标准通过审查。编制组根据专家提出的28条意见和建议采纳并完成修改。专家对修改后的内容确认无误后，编制组将报批材料上报山东省市场监管局。二、标准制定的目的和意义随着我省经济和社会的发展，在严酷荷载条件下的特殊道路（如长大纵坡公路、国省干线重载路段、交叉路口、公交站台、BRT专用车道、收费站、机场路面、港口码头等）大量的建设，目前常规的沥青路面已无法满足此类路段的使用要求；同时，由于施工周期长、维修复杂、易产生裂缝等，水泥混凝土路面的使用范围受限。因此为了克服沥青混凝土与水泥混凝土路面的不足，充分发挥它们各自优良的路用特性，将两种典型的路面合为一体作为灌入式半柔性复合路面。灌入式半柔性复合路面是一种新型路面结构形式，它是将特殊配比的水泥基浆体灌入大空隙基体沥青混合料中而形成的一种半柔性复合材料路面，它兼有水泥混凝土的刚性和沥青混凝土的柔性，具有抗车辙、抗推移、减少伸缩、提高路面材料的应力松弛性能等优良的路用性能，可有效地解决重载以及冲击荷载作用下的路面损害。同时，还具有施工快速，养生时间短，可以快速通车，使用寿命长，道路生命周期成本低，可根据路面区分要求着色，体现彩色景观效果等等诸多优点。但是目前我省未见类似规范、规程或技术指南，造成工程实践中缺乏对灌入式半柔性复合路面的指导、规范和约束，在设计、施工、质量检测等相关环节的技术参数无法统一规范，不利于灌入式半柔性复合路面工程整体技术水平的提高，无法保证灌入式半柔性复合路面工程的施工质量和行车品质。因此，编制组结合山东省现有灌入式半柔性复合路面建设应用情况和项目组已经取得的相关研究成果，制定了本技术规范。本技术规范的编制可进一步推动半柔性复合路面技术的推广应用和社会价值的实现，改善山东省重载道路使用品质。三、标准编制原则、主要技术内容和依据（一）标准的编制原则制定本标准时充分考虑到我国道路工程材料特点和经济技术水平，充分体现技术进步和发展趋势，推动行业技术水平提高。本标准是依据GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》的要求进行编制。标准的主要内容是对灌入式半柔性复合路面的设计、施工与质量验收提出要求。本标准规定了灌入式半柔性复合路面的术语和定义、路面结构设计、原材料、灌浆复合混合料设计、施工工艺、施工技术质量管理与检查验收。（1）协调性原则。充分做好资料调研工作，做好与相关标准、规范的协调、衔接，保证本标准与《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40）、《公路沥青路面设计规范》(JTGD50)、《城镇道路路面设计规范》(CJJ169)、《公路沥青路面养护设计规范》(JTG5421)、《水泥基灌浆材料应用技术规范》(GB/T50448)、《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20)、《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG3420)等相关行业标准统一性。（2）可操作性原则。结合现有室内试验研究及在滨州、日照、东营等地区已完工的实际工程，起草的条文应明晰、规范，便于工程应用，试验方法内容应详细、明确，可操作性强。（3）成熟性原则。标准在充分技术论证或试验验证的基础上，并在实际工程中加以验证，确保标准制订内容依据充分，理论正确，验证可信，确保技术成熟性、可靠性。（4）指标合理性原则。标准中的指标应具有明确的针对性、实用性和现实性。（5）代表性和先进性原则。标准以我省重载路面特性为依据，提出满足我省重载路面使用要求的灌入式半柔性复合路面指标要求。同时，以近几年国内外研究成果和工程实践经验为依托，确保标准内容据实可行，更好地指导我省灌入式半柔性复合路面的推广和应用，进而有利于行业的持续进步。（二）标准编写的技术内容和主要依据本标准内容包括灌入式半柔性复合路面的适用范围、规范性引用文件、术语和定义、路面结构要求、材料、基体沥青混合料设计、施工工艺、施工质量管理与检查验收。1.范围本章是说明本标准规定的灌入式半柔性复合路面的主要技术内容和适用的范围。本标准的标准化对象为灌入式半柔性复合路面，是解决各等级道路重载交通路段、疏港和矿区道路、收费广场、服务区等易产生车辙的问题。2.规范性引用文件本章是在标准制订过程中规范性引用现有国家标准、行业标准。其中共规范性引用国标4项，行业标准7项。3.术语和定义本章节是标准使用者准确理解和实施标准的前提条件。为了便于标准使用者理解，对灌入式半柔性复合路面应用技术中涉及的“灌浆粉料”、“灌注浆体”、“基体沥青混合料”、“灌浆复合混合料”“灌入式半柔性复合路面”、“连通空隙”、“灌浆饱满度”7个未在现行国家标准、行业标准、地方标准中定义的术语进行了界定，给出了在本标准中的明确定义。这7个新术语提出，有利于对整个标准的理解，属于创新性提出。4.4复合路面结构组合设计（1）主要技术内容本章节明确了采用灌入式半柔性复合路面的路面结构由沥青面层、灌浆复合混合料层、下承层等组成。灌入式半柔性复合路面可作为路面的上面层、中面层或下面层。并同时提出了作为路面各层时的技术要求。（2）关键技术指标依据4.1条款是按照《公路沥青路面设计规范》（JTGD50）的要求，根据交通量、下承层类型和路段特征等进行灌入式半柔性复合路面结构设计。路面结构设计时应首先确定灌浆复合混合料的应用层位、厚度和种类等。本规范推荐典型的灌入式半柔性复合路面结构，见表1。表1典型灌入式半柔性复合路面结构路况条件上面层双层面层的下面层或三层面层的中面层三层面层的下面层公路普通路段13型16型或密级配沥青混合料20型或密级配沥青混合料无货车急转弯的公路交叉口13型16型或密级配沥青混合料20型或密级配沥青混合料有货车急转弯的公路的交叉口SMA-13等抗车辙沥青混合料16型20型或密级配沥青混合料灌入式半柔性复合路面的应用重点是解决车辙问题，宜按永久变形指标进行控制。进行路面结构设计时材料参数可参照表2。表2半柔性路面结构设计材料参数性能指标单位参数范围抗压回弹模量（20℃）MPa1800-4500动态压缩模量（20℃，10Hz）MPa9000-14000劈裂强度（15℃）MPa1.0-2.5弯曲劲度模量（-10℃）MPa4000-6000泊松比-0.34.2条款是规定了灌入式半柔性复合路面结构设计时，本规范推荐采用密级配沥青混合料作为下承层，是为了防止路面开裂。因为灌浆复合混合料具有极高的抗车辙性能，但现有技术难以解决其抗裂性能较差的问题。密级配沥青混合料往往具有比开级配和半开级配沥青混合料更高的抗裂性能。故为避免灌浆复合混合料因先天性的抗裂性能不足而造成的路面开裂的问题，推荐采用密级配沥青混合料作为灌浆复合混合料的下承层，也可铺筑其它高韧抗裂型功能层。4.3条款是规定了在转弯路口或者公路的交叉口时，由于货车等重载车辆在此路段进行频繁地急刹车等动作，造成路面表面集料的脱落，因此在进行结构设计时，本规范推荐采用密级配沥青混合料作为上面层。本条款的依据是灌入式半柔性复合混合料用于上面层时，以发挥其高抗车辙性能。工程经验表明，当在上面层采用灌浆复合混合料时，在货车轮胎转弯产生的揉搓力作用下路表极易产生掉粒现象，如图1所示。因此，在有货车急转弯的公路的交叉口，建议在灌浆复合混合料层上加铺SMA-13等抗车辙沥青混合料。抗车辙沥青混合料包括但不限于使用SBS改性沥青、橡胶沥青或添加抗车辙剂的沥青混合料。图1交叉口转弯路段灌浆复合混合料的掉粒现象4.4条款提出了灌浆复合混合料作为中、下面层时，与沥青上面层的层间宜采用高粘改性乳化沥青作为粘结层的依据是增强层间粘结性，防止出现上面层推移的情况。4.5条款的依据是，根据近年来山东省内灌入式半柔性复合路面的施工状况、路面结构要求及经济性等因素，最小厚度数据统计为6-8cm。本规范推荐灌入式半柔性复合路面的最小厚度为6cm。5.材料（1）技术内容本章节规定了灌入式半柔性复合路面应用技术中基体沥青混合料所用原材料及灌浆料的性能指标及技术要求，并描述了相应的证实方法。（2）关键技术指标依据5.2条款是对灌入式半柔性复合路面中的基体沥青混合料的原材料进行了规定。基体沥青混合料中所采用的粗集料、细集料、填料、沥青、纤维等技术指标要求依据均来源于JTGF40的相关规定。对于5.2.4条款中的高黏改性沥青的规定的依据是根据基体沥青混合料中的沥青对灌浆复合混合料的性能具有重要影响。因此，基体沥青混合料应采用SBS改性沥青。当应用路段荷载等级为特重和极重时，推荐采用高黏改性沥青。2014年版GB/T30516规定了高粘高弹道路沥青的技术指标，指标种类相对简单。通过与JTG/T5142-01对比可以发现，JTG/T5142-01中的指标要高于GB/T30516。考虑到近几年高黏改性沥青的发展，故将JTG/T5142-01中高黏改性沥青的指标纳入本规范。5.3条款是明确了灌浆粉料的性能指标和要求。依据是灌浆复合抗车辙路面可用于新建、改扩建和养护道路中，因此对开放交通的时间有了不同的要求。本标准提出灌浆料分为普通型和早强型两种，根据路段对开放交通的要求采用不同的灌浆料类型。5.3.1条款所规定的水泥指标来源于GB175；5.3.2条款所规定的砂的技术指标依据为GB/T14684；5.3.3条款中对外加剂的规定的依据为GB50119。5.4条款是明确了灌注浆体的物理力学性能要求。依据为：表1中流动度范围是根据室内试验数据和现场灌注效果综合确定，流动度大于15s的情况下，浆体稠度太大导致灌注不饱满，流动度小于10s的情况下，浆体易离析导致灌注不饱满;初凝时间设定最小值以保证拥有足够的灌浆施工时间。对于普通型灌注浆体的初凝时间应不小于45min，其依据为GB175-2020，对于早强型灌注浆体的初凝时间应不小于30min，其依据是保证灌浆的施工时间；对于表1中抗压强度范围的制定，对于普通型灌注浆体为1d不小于10MPa,7d不小于20Mpa的根据是GB175中普通型硅酸盐材料要求和现场通车的强度要求;对于早强型灌注浆体为3h不小于10MPa的依据是现场快速通车的强度要求。6.混合料（1）技术内容本章节是对基体沥青混合料的设计方法以及灌浆复合混合料的技术要求作出规定，同时并给出了相应的证实方法。明确了基体沥青混合料的级配设计范围和成型方法以及灌浆复合沥青混合料的性能的指标要求。（2）关键技术指标依据6.1.2条款是提出了在进行基体沥青混合料级配设计时，三种类型的基体沥青混合料的级配设计范围，其关键筛孔为9.5mm和4.75mm，设计的依据是参考了国内相关文献资料，结合在山东省内日照、滨州以及东营等多条道路工程中混合料设计经验和实验数据得出，满足其基体沥青混合料空隙率的要求。因此在工程应用中，级配设计应结合当地材料特性与基体沥青混合料的空隙率要求，按照本标准规定的设计方法得到应采用的合成级配。6.1.3条款是设计基体沥青混合料是指空隙率在20%-28%的沥青混合料，JTGF40未对该种混合料的配合比设计作出明确规定，但在具体实施中可参照JTGF40中附录DOGFC混合料配合比设计方法。由于空隙率是确保灌浆饱满度非常重要的一个指标，而灌浆复合混合料的力学性能很大一部分是由灌浆料决定的，因此这里可主要依据空隙率对基体沥青混合料进行配合比设计，当然也需要对析漏和飞散值进行验证。6.1.3条款中的表3中的马歇尔击实次数是根据JTGF40的要求提出的，对于这种大空隙率的基体沥青混合料，双面击实50次与现场碾压工艺具备更高的吻合度。空隙率的提出的要求是根据日照、滨州等实际工程实践，灌浆饱满度低于80%时将无法确保灌浆复合沥青混合料达到主要设计指标要求。因此根据室内试验得出的灌浆复合沥青混合料体积参数及对应的灌浆饱满度结果（见下表3），空隙率高于20%时才可确保灌浆复合沥青混合料80%以上的灌浆饱满度，因此将20%的空隙率作为基体沥青混合料的下限。过大的空隙率虽然能够确保灌浆复合混合料具有极高的抗车辙性能，但是从工程经济性和抗裂方面考虑，空隙率过高亦不合适。因此，这里综合考虑后认为空隙率在20%-28%是合适的。对于重载交通路段及车辙多发路段，基体沥青混合料宜选用较大的目标空隙率。由于基体沥青混合料不是形成灌浆复合混合料强度的主要因素，因此这里对其稳定度和肯塔堡飞散（仅当在灌入灌注浆体前需临时开放交通时要求）的要求适当降低。表3灌浆复合沥青混合料体积参数与灌浆饱满度对应关系试件组号基体沥青混合料空隙率VV（%）剩余空隙率VVr（%）灌浆饱满度Vg（%）120.33.9680.5223.82.7188.6327.11.8793.1429.71.0496.56.2条款中的表4中提出的灌浆复合混合料的性能指标要求。由于灌入式半柔性复合路面解决的主要问题是抗车辙，其高温稳定性明显优于常规沥青混合料，统计数据表明：其汉堡轮辙深度不大于1.5mm（改性沥青AC-20混合料的汉堡轮辙深度一般为不大于8mm）。从满足山东省区域气候条件和服役性能平衡方面考虑，结合室内外试验数据，本规范最终提出了低温小梁弯曲应变值为不小于1200με。7.施工（1）技术内容本章节规定了灌入式半柔性复合路面应用技术的施工工艺和要求，主要包括基体沥青混合料施工和灌浆料灌注施工。（2）关键技术指标依据7.1.2条款提出了在施工前应进行施工组织设计，其依据为对于养护工程，一般对通车开放时间有严格要求，因此必须做好施工组织计划，确保施工和养生期间车辆和行人不得通行，以保证灌入式半柔性复合路面的强度发展与平整度等工程质量。7.1.3条款提出了施工前应进行基层和下卧沥青层的处理，其依据为灌入式半柔性复合路面在新建和改扩建工程时，应按照普通沥青路面施工方式进行下封层和粘层等的施工；对于养护工程，还应做好下承层的病害处治，特别是下承层裂缝的处治。基层病害不处理，会导致新建的灌入式半柔性复合路面严重的性能损害，层间联结等问题。7.2.5至7.2.6条款是按照山东省滨州、日照、东营等地区的实际工程经验，特别是在道路交叉口等较短路段灌入式半柔性复合路面的平整度相对较差，这主要是由于基体沥青混合料的短时间的摊铺和碾压控制造成的。因此，按照JTGF40的下限对基体沥青混合料的摊铺速度提出要求，且要求应连续不间断地摊铺。碾压速度执行JTGF40的要求。结合大量的应用经验，7.2.6条款中的表6和表7所列工艺条件达到预期的设计空隙率比较容易。由于基体沥青混合料的空隙率较高，施工期间温度散失较快，因此必须按照规定选择适宜的气候条件施工，并确保摊铺和碾压温度在要求范围内。7.3.1至7.3.3条款对灌浆料浆体灌注施工提出了的要求。尤其是对于流动度指标、灌浆完毕后灌浆饱满度以及灌注完成后路面的构造深度要求。对于早强型灌浆料，其凝结时间较短，因此建议采用现场拌和制作，且为了确保流动度，在适宜的水胶比下应尽量提高搅拌速度。为保证灌注施工连续性，制备好的灌浆料浆体可临时储存在备用储备桶内，储存时间不应过长并在达到灌浆料浆体的初凝时间前完成灌注施工（浆体达到初凝时间后将丧失流动性）。为确保灌浆料的质量稳定性，建议采用成品灌浆干料。7.4.3条款提出了灌注浆体宜在基体沥青混合料冷却至50℃以下进行灌注。依据为当温度高于50℃时，浆体的水化反应过快，影响其灌注效果。7.4.5条款提出了灌浆完成后应进行清面处理，其依据是清面处理对路面的抗滑性能具有决定性的影响。因此，现场施工时应在有经验管理人员的指导下进行清面，以确保路面构造深度满足不小于0.55mm的要求，其依据是JTGD50。7.4.7和7.4.9条款明确了灌浆完毕后，养生的温度和时间要求。对于普通型灌浆料1d的抗压强度（标养）不小于10 MPa，高于普通沥青混合料的强度。考虑到现场施工的离散性和现场养生条件的不同，本规范认为使用普通硅酸盐水泥制备灌浆料时养生时间不少于1d。在灌入浆体中使用早强水泥或掺加早强剂时可适当缩短养生时间，对于气温在在10℃~20℃时，早强型灌注浆体的养生时间推荐延长1h，为了保证形成强度保证路面的质量。7.4.10雨季施工时，由于用水量对灌浆料浆体固化前后性能有较大影响，需采取必要的防雨措施，避免引入雨水对施工品质造成影响。8.质量管理与验收（1）技术内容本章节规定了灌入式半柔性复合路面应用技术的施工质量管理与检查验收，主要包括施工前的材料与设备检查、施工过程质量管理与检查验收和灌浆复合沥青路面验收质量标准。其中重点规定了基体沥青混合料施工阶段的质量检查标准和灌浆复合沥青路面验收质量标准。（2）关键技术指标依据8.2条款和8.4条款中的表10提出了灌入式半柔性路面施工过程中和施工完成后，对路面质量控制和验收标准。为保证路面质量，在交叉口等较短路段，基体沥青混合料现场空隙率的检查频率由正常路段的1次/200m提高到1次/50m，构造深度、平整度等指标的检查频率由正常路段的1次/200m/车道提高到1次/50m/车道。其技术指标要求依据为JTGF80/1。四、与现行相关法律、行政法规和其他标准的关系本标准的制定符合现行法律、法规要求。与国家、行业标准是相协调一致不冲突，是对JTGF40《公路沥青路面施工技术规范》的补充和细化。目前未有相关的国家、行业标准发布。与JTGF40最为密切，相互关系为：JTGF40未列出本标准所规定的灌入式半柔性复合路面的结构设计、材料要求及施工要求和质量控制。在本标准对灌入式半柔性复合路面的结构设计时推荐的结构类型、原材料的质量技术要求、基体沥青混合料级