高模量沥青混凝土路面

高模量沥青混凝土路面（精选7篇）

高模量沥青混凝土路面 篇1

摘要：本文基于“强基薄面”路面设计理论的基本思想, 开展了冲击碾压结合橡胶沥青应力吸收层及橡胶沥青路面的一整套组合技术在公路工程中的应用研究, 并通过工程实践验证了全套技术现场应用效果良好。

关键词：高模量路基,冲击碾压,橡胶沥青

1 前言

“强基薄面”理论是沙庆林院士在“八五”功关项目中提出的路面设计理论。它的基本思想是路基要稳定、基层要强固、进而可以减薄路面结构层的厚度。本文通过辽宁省滨海公路的应用实践, 验证了冲击碾压技术对提高路基强度效果显著;通过增设橡胶沥青应力吸收层, 面层采用橡胶沥青混合料路面, 与普通沥青路面相比, 可以减薄面层的厚度。

2 高模量路基与橡胶沥青混凝土路面组合技术方案

滨海公路某试验段基于“强基薄面”理论, 采用路面组合技术的试验方案为: (1) 在淤泥质软土地基进行抛石挤淤, 经过常规振动碾压正常压实后, 采用冲击碾压补强20 次, 以此来提高路基的强度, 获得高模量路基; (2) 在基层与面层之间增设橡胶沥青应力吸收层, 其作用是抵抗基层的反射裂缝, 利用橡胶沥青具有的高粘特性从而增强层间粘结并提高面层的防水。 (3) 利用橡胶沥青良好的高低温性能, 面层采用只铺设一层5cm密级配中粒式橡胶沥青混凝土, 以此来验证“强基薄面”的技术效果。

2.1 高模量路基与冲击压实技术

试验路起止桩号为K0+550~K0+760, 长210 米。在旧路中心线位置每隔30m设置检测点, 冲击压实采用南非研制开发的25T3-25KJ三边形冲击式压实机, 该机行进中每秒冲击地面两次, 相当于低频大幅冲击压实土体, 产生的强烈冲压波通过深层传播, 其压实深度可随碾压遍数递增。对碾压后的路基沉降量、弯沉值及回弹模量进行检测, 结果如下:

(1) 路基沉降量观测结果

路基沉降量观测以每碾压5 次为一个检测单元进行, 经过20 次冲击碾压补强后, 路基获得了6.85cm的沉降量。通过同步观测, 路基整体未发现明显的侧向位移, 表明通过冲击碾压对路基起到了明显的加固作用。

(2) 路基弯沉值检测结果

对该试验段冲击碾压后的弯沉值进行检测, 结果见下图。为方便比较, 把未进行冲击碾压的K0+450, K0+500 桩号的弯沉值列入图中。

通过比较弯沉值检测结果, 旧路经过冲击碾压后, 弯沉值明显降低, 说明旧路的整体刚度有所增加。随测点位置的不同, 冲击碾压后的弯沉值呈现高低起伏的变化规律, 其原因是路面经过冲击碾压后呈现波浪状, 位于波谷处弯沉值小, 位于波峰处的弯沉值大。

(3) 路基回弹模量检测结果

旧路经冲击压实后检测的回弹模量对比结果见下图。

与未经冲击碾压旧路比较可知, 经过冲击压实后, 回弹模量值有所上升, 说明经过冲击碾压后, 旧路的整体刚度和承载能力得到提高。但同弯沉值一样, 回模弹量数据也具有一定的离散性。通过对回弹模量和弯沉的相关性分析, 可知二者的相关性较好, 检测结果真实可靠。

2.2 橡胶沥青应力吸收层

橡胶沥青应力吸收层是一种在喷洒橡胶沥青结合料后, 立即撒铺一定粒径的粗集料, 经碾压而形成的薄层。由于橡胶沥青的高粘特性, 这一功能层在路面结构中起到减震防噪、吸收应力、减少反射裂缝、防水和层间粘结等多种特殊的优良功能。

橡胶沥青应力吸收层的施工工艺如下: (1) 施工前, 对基层进行清理, 确保基层干燥、整洁、无尘土杂物; (2) 使用专用洒布设备喷洒橡胶沥青, 洒布温度控制在190℃左右, 洒布量控制在2.2kg/m2左右; (3) 橡胶沥青洒布后马上进行碎石撒布, 碎石的撒布量为10~12 kg /m2, 为增加碎石与橡胶沥青的粘结性, 可对碎石进行预裹覆处理; (4) 碎石撒布之后, 及时用重型胶轮压路机紧跟粗集料撒布车进行碾压1~2 次, 碾压后再将多余的碎石清扫干净。

2.3 橡胶沥青混凝土路面

2.3.1 路面结构设计

试验路借鉴了南非“强基薄面”理论, 改变了原设计方案, 只采用一层5cm中粒式橡胶沥青混凝土 (ARAC-16) 。具体结构为: 5.0cm橡胶沥青混凝土 (ARAC—16 型) 表面层、1.0cm橡胶沥青应力吸收层、高渗透乳化沥青透层油、20cm厂拌水泥稳定碎石基层、20cm厂拌水泥稳定级配砂砾底基层、15cm级配砂砾垫层。

2.3.2 橡胶沥青混合料性能

混合料正式生产之前, 进行了目标配合比设计。室内做了连续级配和间断级配, 筛分结果见表。考虑到橡胶沥青的高粘性特, 最终选择间断级配, 筛分结果如下表所示。石料采用石灰岩, 细集料采用石灰岩石碎和天然砂。

以空隙率为控制指标, 设计空隙率为4.1%, 通过马歇尔试验确定橡胶沥青混合料最佳油石比为6.4%。马歇尔试验结果见下表。

混合料高低温性能试验结果见下表

从表3、表4 可以看出, 橡胶沥青混合料的目标配合比设计和高低温性能各项指标均符合规范要求。

3 结论

(1) 采用冲击碾压技术对软弱地基上的填石路基进行加固, 提高了路基的整体强度和回弹模量, 为减薄沥青面层厚度提供可靠的保障。

(2) 试验路利用橡胶沥青具有的高粘弹特性及良好的高低温性能, 采用橡胶沥青应力吸收层和橡胶沥青混凝土路面组合结构。经过对试验路后期运营情况跟踪观测结果表明, 组合结构有效地减缓了路面反射裂缝的出现, 路面结构层厚度减薄后总体运行情况较好, 说明该项技术是一项值得推广的先进技术。

参考文献

[1]李延刚, 冲击碾压、橡胶沥青及应力吸收层组合技术在公路工程中的应用研究, 北京科技大学学报

[2]艾纯明、范炳娟, 路用橡胶沥青的反应机理分析, 城市建设

高模量沥青混凝土路面 篇2

高模量沥青混凝土(HMAC)在法国使用已经超过20年的时间[2],其原理是通过提高沥青混凝土的模量,减少车辆荷载作用下沥青混凝土产生的变形,提高路面抗高温变形能力,改善路面的疲劳性能,延长路面的使用寿命。包括法国在内的许多欧洲国家都先后对其展开研究,由于各国的材料组成和设计方法均不相同,高模量沥青混凝土也呈现出不同的力学性能。由于高模量沥青混凝土在我国的应用还处于初期阶段,对高模量沥青混凝土的材料参数还没有形成全面的认识,路面结构设计中无法针对不同的行车条件选择恰当的参数。

在路面结构中,沥青混合料的工作温度是一个较宽的范围,采用统一温度下的抗压回弹模量不可能反映温度的变化对沥青混合料力学性质的影响。在路面结构设计中考虑沥青混合料的动态特性已经成为一个明确的方向。在美国最近推出的新的力学-经验设计方法中(NCHRP 1-37A),均将动态模量E*列为设计的基本输入参数之一。本文中笔者采用MTS试验设备测试了高模量沥青混凝土的动态特性,在对试验结果进行详细分析的同时,通过对沥青混合料进行不同温度和频率下的动态模量试验,确定高模量沥青混凝土的动态模量主曲线,作为高模量沥青混凝土路面结构分析时参数选取的主要依据。

1 材料组成

1.1 原材料

本研究中的沥青材料选用韩国SK-70沥青,集料采用河南荥阳产优质石灰岩。经测试,沥青和集料的各项指标均满足规范要求。同时选择使用高模量外掺剂作为提高沥青混合料模量的途径,进行高模量沥青混凝土相关试验研究。

1.2 混合料级配

考虑到高模量沥青混凝土在国外路面道路结构中主要起承重层的作用,拟将高模量沥青混合料铺于沥青路面的中、下面层,结合强度、稳定性的主要问题,试验选用代表我国规范中值级配的AC20型级配和AC20型级配,并通过沥青混合料马歇尔设计方法确定相应油石比(见表1)。外掺剂的用量采用产品推荐的0.7%。

2 动态抗压复数模量的测试

车辆荷载对沥青路面的冲击属于动态作用,路面结构在行车荷载作用下主要表现为动态加载效应,因此沥青混合料在动态荷载作用下的力学反应才更接近于实际变形能力的要求。沥青混凝土是一种典型的粘弹塑性材料,在受到外界力作用时,变形与作用力在时间上有一定滞后,称之为相位角,如果沥青混凝土是一个完全的弹性材料,其反应就与瞬间施加的力相一致,两者间的时间滞后就为零,即δ=0°,表明混合料为完全弹性的。若是完全的粘性材料,荷载和反应之间的时间滞后就会很大。当δ=90°时,表明混凝土为完全粘性。

将应力最大值与应变最大值的比值,称为动态复数模量E*,有

2.1 加载频率对动态复数模量的影响

对2种级配的高模量沥青混凝土进行测试对比。试验温度为15℃,试件为静压成型的Φ100mm×100 mm的圆柱体试件,采用频率扫描的方式,频率范围为0.1～10 Hz,分别在5种频率下进行动态模量和相位角的测试。

图1中的试验结果表明,随着频率的增加,2种级配高模量沥青混凝土的模量均随之提高,相位角随之降低。动态模量整体上随加载频率呈半对数直线关系,说明当行车荷载速度提高时,沥青混合料的行为接近于弹性,模量较高,相位角较小;当频率降低,即行车速度较慢时,沥青混合料的模量较低,相位角随之增大,沥青混合料的行为接近于粘性,不利于路面变形的恢复。在重载车辆多、坡度大的路段,车辆的行驶速度会比较低,这样的条件下应用高模量沥青混凝土更利于抵抗荷载作用。

2.2 外掺剂对动态模量的影响

分别对添加高模量外掺剂和不添加外掺剂的沥青混合料进行单轴动态抗压试验,动态抗压模量和相位角的试验结果见图2和图3。

在频率从高到低的变化过程中,掺入0.7%外掺剂的高模量沥青混凝土动态模量比未掺入外掺剂的普通沥青混凝土动态模量有较大幅度提高,从数据上看,最大提高幅度可达到1倍以上,说明在车速变化范围内,此类外掺剂对提高沥青混合料动态模量具有显著的效果。图3中显示高模量沥青混凝土的相位角与普通沥青混凝土的相位角相差不大,说明外掺剂的使用对沥青混凝土的粘弹性能没有明显的影响。

2.2 试验温度对动态模量的影响

选取了-5℃、5℃、15℃、25℃4个不同的试验温度,采用单轴动态压缩试验,测试了5种加载频率时沥青混凝土的劲度模量,试验结果见图4。从图中可以看出,试验温度越低,高模量沥青混凝土的动态模量越高。

3 动态模量主曲线

沥青混凝土的性质受温度和荷载作用时间的影响很大。路面结构内的工作温度和荷载作用频率都是在一个较宽的范围内不断变化的,所以很有必要了解高模量沥青混凝土的力学性质随温度和频率的变化规律,而将这些影响因素归入统一的模型中,将会给高模量沥青混凝土的结构分析带来很大的方便[3,4,5]。

对于粘弹塑性材料,同样的力学性质可以在高温—高荷载频率或在低温—低荷载频率下得到。改变时间尺度和改变温度尺度对其响应的影响具有等效性,简称为时温等效。时温等效可表示为:

式中:T0为基准温度。

式(2)表明,在T温度条件下,t时刻的模量可以用T0温度条件下ξ时刻的模量来表示。

对于粘弹塑性材料在不同温度和荷载作用频率下得到的力学性质可以通过平移后形成的一条在参考温度下的光滑曲线(称为主曲线master curve)得到。利用主曲线,就可以对该粘弹塑性材料的长期力学性质进行预测,而不必进行很长时间的试验。同样,对于该材料在很短荷载作用时间(或很高频率)时的力学性质,由于仪器设备的限制,不可能从试验中得到,利用主曲线也可以确定。另外,主曲线还是进行粘弹塑性材料本构关系分析的基本输入参数。

利用在不同温度、不同频率下得到的沥青混合料的动态模量,根据时间-温度转换原理,确定了本研究中所用高模量沥青混凝土材料的动态模量主曲线。不同温度下的动态模量的水平平移是通过非线性最小二乘拟合实现的,使之形成西格摩德(Sigmoidal)函数,如下式所示:

式中:E*为混合料的动态模量;Emin为混合料模量的最小值;Emax为混合料模量的最大值;ffict为时温转换后的频率;β和γ为模型参数。

按照W.L.F公式,转换因子根据公式来计算,然后计算ffict。

采用Sigmoidal模型作为模量主曲线拟合的模型,此模型弥补了幂指数函数在高温环境中拟合效果不佳的缺陷,能够准确拟合出低温、中温和高温环境中的模量主曲线。

为减少试验规模,仅针对AC-20型使用外掺剂制备的高模量沥青混凝土进行动态模量主曲线的分析,依据W.L.F时温转换原理,分别以0℃、15℃、40℃作为参考温度,以Sigmoidal模型作为模量主曲线方程,并利用非线性最小二乘法拟合技术,采用专业的数学软件对试验数据进行拟合。

模型参数拟合结果见表2,各温度条件下的动态模量主曲线见图5。

图5中3条曲线分别代表了添加0.7%外掺剂制备的高模量沥青混凝土在低温、中温和高温环境内动态模量随加载频率的变化趋势,已有的研究成果[6]表明,当连续加载时,车速与加载频率之间成正比关系,10 Hz的加载频率代表72～80 km/h的行车速度,从图5中可以直接得出,当行车荷载以高速行驶时,该种沥青混合料0℃、15℃、40℃的动态模量分别为20 594 MPa、10 789 MPa、2 263 MPa,当道路出现长大上坡或者车辆出现超载重载现象时,车速通常较慢,10～20 km/h左右的行车速度相当于动态压缩试验中1.5 Hz的加载频率,从图5中可以得出,当车辆以低速行驶时,该种沥青混合料0℃、15℃、40℃的动态模量分别为13 054 MPa、5 589 MPa、1 275 MPa。对比2种车速下沥青混合料的动态模量可以发现,沥青混合料动态模量随加载频率即行车速度的下降而降低,当车速从80 km/h降低至10 km/h时,动态模量降低可至1/2左右。

4 结论

本文利用单轴动态压缩试验测试了高模量沥青混凝土与普通沥青混凝土在不同温度和荷载频率下的动态模量和相位角,试验结果表明:

(1)随着加载频率的增加和试验温度的下降,沥青混合料的动态模量呈增长趋势,相位角则呈现下降趋势;

(2)高模量外掺剂能够显著提高沥青混凝土的动态模量,最大提高幅度可达到1倍以上,相位角的变化不大,表明外掺剂的使用对沥青混凝土的粘弹性能没有明显的影响。

(3)根据时间-温度置换原理,利用不同温度和荷载频率下的动态模量通过非线性最小二乘拟合,确定了2种沥青混合料的动态模量主曲线和时间-温度转化因子,从而为高模量沥青混凝土路面结构设计提供相应的材料参数。

参考文献

[1]周庆华.高模量沥青混凝土性能与路面结构研究[D].长安大学,2010.

[2]马翔,倪富健,陈荣生.沥青混合料动态模量试验及模型预估[J].中国公路学报,2008,21(3):35-39.

[3]韦金城,崔世萍,胡家波.沥青混合料动态模量试验研究[J].建筑材料学报,2008,11(6):657-661.

[4]胡霞光,李德超,田莉.沥青混合料动态模量研究进展[J].中外公路,2007,27(1):132-136.

[5]赵延庆,潘友强,黄荣华.基于动态模量的沥青路面力学响应分析[J].重庆交通大学学报:自然科学版,2008,27(1):57-60.

高模量沥青混凝土路面 篇3

1 路面结构力学分析

1.1 有限元模型

针对沥青路面的材料及结构特性, 通过采用ANSYS有限元软件对其进行结构建模, 并计算分析中面层的材料参数对于路面结构的关键力学指标影响。

1.1.1 结构模型

选择传统的半刚性基层路面结构形式作为分析模型依据, 通过ANSYS软件建立相应有限元模型[1], 如图1所示。

结构模型的各材料参数取值如表1所示:

1.1.2 荷载模型

根据公路沥青路面设计规范, 行车荷载取BZZ-100, 标准轴载100 k N, 轮胎接地压强FN=0.7 MPa, 轮压作用范围等效为18.9 cm×18.9 cm的正方形, 双轮间距32 cm, 两侧轮隙间距182 cm, 如图2所示。

考虑坡度因素对路面结构应力分布的影响, 将坡度效应通过等效荷载模型进行转化, 则各级坡度条件下的荷载模型计算见下式:

式中:a为路面坡度;f为路表摩擦系数。

1.2 计算分析

1.2.1 基本假定

基于ANSYS设计的结构模型及荷载模型, 考虑模型运算的方便性, 在确保计算结果精确度区间的基础上, 对有限元模型补充部分基本假定[2]如下:

(1) 不计自重和阻尼;

(2) 各层为均匀、连续、各向同性的线弹性体;

(3) 各层层间竖向、水平位移均连续;

(4) 地基底面各向位移为零, 地基侧面水平方向位移为零。

1.2.2 模型计算分析

(1) 路面弯沉分析。

在标准轴载作用下, 路面结构模型整体弯沉云图如图3所示。由路面结构弯沉变形分布可见, 路面弯沉变形主要集中于车轮作用区域附近, 厚度方向主要分布在面层范围内, 且沿深度方向逐渐扩散衰减。

(2) 基层层底弯拉应力分析。

综合考虑在各级路面坡度及交通荷载状况条件下, 计算分析中面层模量的变化对于路面基层层底弯拉应力的影响, 计算结果如图4所示。

计算结果表明, 在各级坡度和荷载状况条件下, 基层层底弯拉应力随中面层模量的变化趋势是一致的, 即随着中面层模量的提高, 层底弯拉应力逐渐降低。基层层底弯拉应力作为评价路面结构疲劳性能的参考指标, 表明提高中面层的模量能够有效增强路面整体结构的疲劳性能。

(3) 变形层位分析。

中面层作为路面车辙发展的主要层位, 考虑坡度因素影响, 计算分析通过提高中面层的模量值, 对于路面结构各层位永久变形分布的影响, 如图5所示。

计算结果表明, 在各级坡度条件下, 面层各层位随中面层模量的变化趋势是一致的, 即上面层和下面层永久变形量占总变形量的百分比随着中面层模量的增大而增大, 中面层所占百分比随着中面层的模量增大而减小;随着中面层模量的增大, 总的永久变形量也逐渐减小, 而中面层所占比例也不断减小, 因此高模量的中面层既能够减小路面的总体永久形变量, 也可以减小中面层自身的永久形变量。

2 高模量沥青混合料车辙处治方案

2.1 高模量沥青混合料设计

2.1.1 EME20级配设计

结合国内车辙处治技术要求, 参照法国EME20高模量沥青混合料级配设计方法[3], 确定高模量剂掺量为0.6%, 级配曲线设计结果如图6所示, 混合料马歇尔试验结果如表2所示。

2.1.2 EME20油石比确定

参考法国高模量沥青混合料油石比设计方法, EME20油石比通过丰度系数K进行控制, 丰度系数K计算见下式。

式中:TLext为油石比;α=2.65/ρG, 其中ρG为集料的有效密度;

其中, G为>6.3 mm集料占总集料的百分率;S为0.25~6.3 mm集料占总集料百分率;s为0.063~0.25 mm集料占总集料百分率;f为<0.063 mm集料占总集料的百分率。

根据EME20设计级配和集料密度试验结果, 确定其丰度系数相关计算参数如表3所示。

参考法国规范要求, 丰度系数K>3.4, 最终设计确定EME20的油石比为5.4%。

2.1.3 EME20混合料性能研究

通过对于高模量沥青混合料EME20的高温、低温、水稳性能的室内试验测试, 以进一步验证其各项路用性能是否满足工程要求。混合料高温、低温及水稳性能分别采用动稳定度、低温小梁弯拉应变及冻融劈裂强度比3项指标进行表征, 同时, 测试EME20在常温条件下的动态模量值, 试验结果如表4所示。

室内性能试验结果表明, EME20各项性能指标均满足规范技术要求, 具有较好的抗高温变形性能、低温阻裂性能及水稳定性。

同时, EME20的模量较一般混合料更高, 结合路面结构ANSYS有限元分析结论, 将EME20应用于路面中面层能够有效提高路面整体结构的疲劳性能和抗车辙性能。

2.2 车辙处治方案

通常对于不同程度的车辙病害采取相应的车辙处治措施[4], 具体处治方案如表5所示。

结合路面结构力学分析结论及高模量沥青混合料性能测试结果, 对于路面车辙情况较严重路段, 可采用铣刨加铺6 cm EME20+4 cm SMA13的车辙处治方案。

3 试验段施工工艺及车辙性能观测

3.1 施工工艺

3.1.1 混合料拌合

EME20高模量沥青混合料的拌和温度相对普通70#沥青混合料较高, 高模量剂按所需计量称量好后, 在干拌阶段由人工向拌合楼内进行添加。为了让高模量剂与沥青混合料充分拌和, 拌合搂需设置将矿粉、矿料及高模量剂干拌10 s, 再加入沥青湿拌30 s, 并保证每盘料平均生产周期不得低于60 s[5]。

3.1.2 混合料运输

EME20高模量沥青混合料的出厂温度较普通70#沥青混合料要高, 为了保证在运输过程中混合料温度损失不会过大, 料车装料后需用双层篷布加棉被进行覆盖, 扣牢后方能进行运输。

3.1.3 混合料摊铺

摊铺机就位后, 按预估的松铺厚度 (松铺系数1.25) 调整熨平板高度, 用煤气燃烧预热至100℃以上, 确保混合料摊铺时温度不低于160℃, 且不发生离析。在摊铺时熨平板根据铺筑厚度, 采用中强夯等级 (熨平板振动频率4.5级, 振捣频率4.5级) , 以保证路面初始压实度不小于85%。

3.1.4 混合料碾压

EME20高模量混合料采用组合碾压方式, 初压和复压时均采取套轮方式进行碾压。为了保证碾压质量, 对于压路机碾压速度和碾压次数需进行严格控制, 保证压路机不出现漏压和超压的情况。

3.2 试验段车辙性能观测

2012-08依托相关工程, 选择部分路段作为中面层高模量沥青混合料车辙处治方案试验段, 上面层铺筑4 cm SMA13。2012~2013期间, 对于试验路段及相邻AC20+AC13结构对比路段的车辙状况进行跟踪对比观测, 观测结果如表6所示。

试验路段及相邻对比路段连续两年的车辙状况跟踪观测结果表明, 中面层采用EME20高模量沥青混合料的车辙处治方案, 相对于传统AC面层结构具有更加显著的抗车辙效果, 且更有具耐久性。

4 结语

通过对路面结构的有限元力学分析, 结合高模量沥青混合料EME20的配合比设计、路用性能研究以及试验路段车辙状况的跟踪观测结果, 得出如下结论:

(1) 路面结构力学分析表明, 通过提高中面层的模量值, 能够降低基层层底拉应力和面层竖向永久变形, 从而有效提升路面整体结构的疲劳性能和抗车辙性能。

(2) 高模量沥青混合料EME20相对于普通沥青混合料在模量指标方面有了大幅提升, 且高温、低温及水稳各项路用性能均较好。

(3) 将高模量沥青混合料EME20应用于路面中面层作为车辙处治方案, 相较于传统AC路面结构形式, 其抗车辙效果得到显著提升。

摘要：采用有限元软件ANSYS对半刚性路面结构进行力学分析, 将高模量沥青混合料EME20用于高速公路铣刨重铺的中面层, 研究表明通过提高中面层模量能够有效提升路面整体结构的疲劳性能和抗车辙性能;试验路段的车辙状况跟踪观测结果表明, 该车辙处治方案具有较好的工程效果。

关键词：道路工程,车辙处治,高模量沥青混合料,ANSYS,力学性能

参考文献

[1]曾攀.有限元分析及应用[M].北京:清华大学出版社, 2004.

[2]颜可珍, 林峰, 江毅.交通荷载下沥青加铺层路面力学分析[J].中南大学学报 (自然科学版) , 2011, 42 (7) :2078-2085.

[3]崔和利, 姚建荣.法国高模量沥青混凝土目标配合比设计实例[J].青海交通科技, 2010 (3) :17-22.

[4]曾俊标, 孙长新, 王钊.高度公路沥青路面早期车辙病害处治技术方案研究[J].公路工程, 2012, 37 (4) :163-166.

高模量沥青混凝土路面 篇4

1 RK300物理性能

RK300是一种外掺式高模量沥青混合料改性剂, 以聚烯烃为主要原料, 辅助合适的增容剂、分散剂和特种添加剂, 通过现代化工合成工艺制成高相容、高分散的颗粒状改性剂, 由于其具有快速熔融并分散均匀的性能, 可实现改性剂的干法拌和施工, 解决了改性沥青的制作和储存所带来的不利影响, 节约沥青路面投资成本, 并有效地降低能源消耗量。

参照工业化产品质量的检测指标和方法, 本文对RK300进行了物理性能检测, 结果如表1所示。

2 RK300高模量沥青混合料的特点

2.1 环保

经中国科学院广州能源研究所评估:

(1) 每吨RK300高模量改性沥青混凝土比SBS改性沥青混凝土要减少近9kg二氧化碳排放, 即每修建1km高速公路可减少50t以上的碳排放。

(2) 做到废物利用, 回收废橡塑材料进行再生利用。

(3) 免除了沥青分罐存放, 减少了不同种类沥青的污染环节, 免除了现场沥青改性加工造成的二次污染。

2.2 节能

RK300高模量改性沥青混凝土拌和时沥青温度在150℃左右;而SBS改性沥青温度在180℃左右, 且SBS改性沥青易离析, 不方便小批量使用。而RK300应用了全球首创的“快速分散相容技术”, 10s内可以在沥青混合料中达到微米级分散, 使用方便, 省去沥青改性过程, 使用回收废橡塑材料, 减少沥青用量, 沥青温度更低。又因拌和时降低沥青温度、缩短加热时间每吨沥青混凝土节约燃料油约1.0kg。

RK300高模量改性沥青混凝土的油石比考虑RK300加入量, 沥青加入量会等量降低。RK300的加入量为混合料的0.4%, 沥青加入量就降低0.4%, 1t沥青混凝土可节省沥青0.04t。

2.3 抗车辙

RK300高模量改性沥青混凝土路面结构材料, 抗车辙能力是SBS改性沥青混凝土路面的3~4倍, 可完全代替SBS改性沥青及进口抗车辙剂。主要通过提高沥青路面模量, 从而提高沥青路面高温抗车辙性能, 延长路面寿命。

2.4 抗水损

一部分熔化的成分和少量未熔的成分裹附在石料表面, 在石料和沥青、石料与石料之间形成一个搭桥的作用, 产生较大的粘结力, 增加了沥青与骨料的粘附性, 这就使得沥青混合料具有稳定的结构, 从而使成型沥青路面的渗透性大大降低, 抗水损害能力大大提高。

2.5 耐低温

四川省甘孜地区和内蒙古地区冬季最低气温往往达到-27℃~-45℃左右。鉴于RK300高模量改性沥青混凝土良好的低温抗裂性能, 先后在内蒙古省道307锡白公路和海拉尔至阿古木郎段、大时尼奇段、呼伦贝尔段道路工程以及四川省甘孜地区国道G317线改建项目道路工程上下层摊铺合计30多万平方米的RK300高模量改性沥青混凝土路面, 从过后道路使用效果来看, 抵抗冬季沥青路面温缩裂缝作用远远大于SBS改性沥青混凝土摊铺的路段。

2.6 耐老化

在配方开发时即通过模拟强制光老化、热老化实验, 比改性沥青的抗老化能力长10年以上。RK300在沥青混凝土中掺量为0.3%~0.4%, RK300高模量沥青混凝土可间隙性施工, 局部小范围施工, 不受任何影响, 避免产生浪费剩余的改性沥青材料。

RK300是长寿命的产品, 可大幅度提高路面性能, 高温、低温和抗水损坏等性能均比SBS大幅度提高, 同时路面使用寿命可以延长一倍以上, 从而可降低建设成本和养护成本。养护成本较传统技术降低50%以上。由此可见RK300性价比较高。

3 应用

2012年、2013年, 在大连振鹏东路道路工程项目、金二街试验路项目、开发区黄海西路项目、钻石湾园区3号、7号道路项目、东港路项目工程采用RK300高模量改性沥青混凝土材料, 道路竣工开放至今, 路面平整完好, 无破损现象发生。

2010年在G45大广高速公路大修工程中, 在广州北段 (位于广州市花都区, 与街北高速公路、京珠高速公路连接处) , AC-13上面层应用了RK300高模量改性沥青混凝土材料, 2012年2月回访, RK300路段没发现明显的车辙痕, 未进行修补。同期施工的SBS改性沥青混合料AC-13路面已经开始产生车辙痕, 并进行了修补。

RK300高模量沥青混凝土还用于其它项目, 如2011年应用于寒暑变化剧烈的内蒙古锡林郭勒省道S307线锡白公路;2011年12月广州华南快速干线大修工程—多雨、炎热气候RK应用于AC-13磨耗层;2012年10月应用于北京市顺平路、龙塘路、顺沙路。

4 结论

RK300高模量沥青混凝土, 全面解决路面病害, 具有抗水害、抗高温性能, 适合全国各地沥青路面, 尤其适合解决和延长大连常年受冬季融雪浸溶后道路的使用寿命。从2011年7月开始至今大连市登沙河龙港路、大连市开发区东北大街改造项目、大连市开发区正鹏东路、大连市钻石湾项目等路段, 先后使用RK300高模量改性沥青混凝土摊铺面积达30万平方米以上。经过多次现场回访, RK300高模量改性沥青混凝土路段没有出现车辙变形、温缩裂缝和水损害现象, 充分显示了RK300高模量改性沥青混凝土技术的优越性。

摘要：RK300高模量改性沥青混凝土是一种绿色低碳环保的节能型筑路材料, 具备环保、节能、抗车辙、抗水损、耐低温、耐老化、低成本等特点, 有效地解决沥青路面的高温车辙及荷载变形、水损、温缩裂缝等三大问题。

关键词：RK300,高模量沥青混凝土,抗车辙,抗低温

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高模量沥青混凝土路面 篇5

关键词：抗车辙性能,高模量沥青混凝土,配合比,施工工艺

路面车辙是路面周期性评价及路面养护中的一个重要指标。车辙问题使路面寿命大大降低,是高温地区沥青路面的主要病害之一。提高路面的抗车辙性能是提高路面行车条件和使用寿命的重要措施。

1 高模量沥青混凝土技术简述

高模量沥青混凝土是通过加入相应的外掺剂提高沥青混凝土的模量,减少车辆荷载作用下沥青混凝土产生的应变,减少沥青混凝土的不可恢复的残余变形,提高路面抗高温变形能力和抗疲劳性能,延缓车辙的产生、降低车辙深度,延长路面的使用寿命。

2007年初,辽宁省交通科学研究院、中国石化石油化工科学研究院和辽宁省高等级公路建设局共同承担了高模量沥青混凝土应用技术的研究,并在辽阳市境内辽凤线上铺筑6km的面层试验路。

2 试验路概况

辽凤线二级公路原路面为7m宽,改扩建后的路面宽度为12m,面层结构为3+4,即上面层为3cm的AC10改性沥青混凝土,下面层4cm的AC16中粒式沥青混凝土。后经调整,将K26 +363～K32+420段作为高模量沥青混凝土试验段。试验段面层结构改为一层5cm的AC16型高模量沥青混凝土。试验路采用辽宁省交通科学研究院生产的路宝牌HM-I型沥青混凝土外掺剂,掺量为混合料质量的0.35%。

3 试验路配合比设计

从矿料级配和胶结料两方面着手提高沥青混凝土的模量。在矿料级配方面,采用旋转压实仪并选取最大设计压实次数成型混合料,以期获得更坚强的骨料结构;在沥青胶结料方面,通过采用沥青混凝土外掺剂来加强骨料之间的连接,增加混合料的粘聚力。与目前的SBS改性沥青混合料比较,施工用矿料和基质沥青均相同。

3.1 生产配合比设计

辽阳地区砂石资源丰富,集料就近取材;沥青选用盘锦北方沥青厂生产的90号A级石油沥青。用水洗法对集料进行筛分,选用合理的级配,级配曲线如图1。

3.2 生产配合比马歇尔试验(理论密度Gmm=2.501)

马歇尔试验采用马歇尔自动击实仪,取拌和站正式生产的高模量沥青混合料,击实装料温度150～160℃,双面击实75次。体积指标如表1。

4 试验路施工

4.1 混合料的拌和

高模量沥青混合料的拌和采用间歇式拌和设备。骨料加热至180～190℃,沥青加热至150～160℃。高模量沥青混凝土外加剂采用人工投料(使用事先标定好的容器),矿料进入拌锅后即投入相应数量的外掺剂,外掺剂与骨料干拌时间约为10s,加入沥青后的湿拌时间为35s。混合料拌和出料温度为170～175℃。

混合料拌和的均匀性应随时进行抽检,如出现所有集料颗粒完全被沥青膜裹覆,外掺剂全部溶化,沥青材料也均匀分布到整个混合料中,混合料中无花白石子、无沥青团块,乌黑发亮则证明拌和均匀。否则如果出现花白、枯黄灰暗的混合料则废弃不用。

4.2 混合料的运输、摊铺及碾压

(1)高模量沥青混合料运输过程中,为防止混合料表面降温过多,车厢顶部应加苫布覆盖。

(2)由于辽凤线车辆较多,施工过程中不能封闭交通,因此分两幅分别摊铺。摊铺速度控制在1～3m/min,其余与改性沥青摊铺要求相同。

(3)掺加高模量沥青混凝土外加剂的混合料碾压施工时,应控制初压温度不得低于165℃,终压温度不低于120℃,尤其需要注意的是在混合料温度低于120℃时,不得再用振动压实。压实工艺:采用两遍钢轮振动压实,一遍钢轮静压,温度降至70～80℃时再用胶轮反复压实,直至路面平整度合格。在碾压过程中,要求混合料能在高温状态下用振动压路机碾压时不产生推移,碾压成型后表面有足够的密实度。

(4)为了防止混合料粘轮,可在钢轮表面均匀洒水使其保持潮湿,水中掺少量的清洗剂或其他适当的材料,但要防止过量洒水引起混合料温度的骤降。

4.3 施工过程中的试验

为检验实际施工生产的混合料性能,在试验路铺筑过程中须取料进行油石比、筛分和马歇尔稳定度试验,试验路的混合料性能符合配合比设计要求。

5 试验路检测结果

试验路铺筑完成后,应对其进行必要的检测,结果如表2:

6 结 语

试验路于2007年8月20日开工,2007年9月1日成功铺筑。检测结果表明,高模量沥青混凝土路面的各项指标均满足要求。施工工艺是可行的,经初期检测路面模量有所提高,长期效果有待进一步观测。

参考文献

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[3]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社,2001.

高模量沥青混凝土路面 篇6

本文中所论述的高海拔地区沥青混凝土路面的施工地点在西藏昌都类乌齐县, 平均海拔4300m, 沥青路面采取全幅施工;国道317 线类丁段公路整治改建工程第一合同段由“中交第三公路工程局有限公司”承建, 本标段路线全长56.5758 千米;技术标准:公路等级为三级, 设计车速30 公里/ 小时, 新建桥涵汽车荷载等级为公路-2 级, 桥涵设计洪水频率1/100。路基标准横断面为7.5米, 双向两车道, 其中行车道6.5 米, C20 砼硬化路肩每侧0.5 米。路面结构形式:4 厘米细粒式AC-13C (SBR) 聚合物改性沥青混凝土+20 厘米水泥稳定砂砾基层+25 (35) 米级配砂砾层。

2 高海拔地区沥青混凝土路面混合料设计原则

在开展高海拔地区沥青混凝土路面施工的过程中, 要想保证其施工质量, 在开展施工之前, 坚持相关的高海拔地区混凝土路面混合料设计原则, 保证沥青混合料配比的合理性非常的必要。本文提出下下列设计原则: (1) 所设计的沥青混合料具有具有良好的抗老化性能, 由于受到高海拔地区恶劣气候条件的影响, 在其长期的运行过程中很容易导致其老化速度加快, 设计合理的配合比, 防止其运行过程中过早的老化非常的必要; (2) 在开展路面沥青混合料设计的过程中, 要对其抗低温裂缝的能力予以综合的考虑, 对于高海拔地区的沥青混凝土路面来说, 其最为常见的一种病害形式就是裂缝, 如:反射裂缝、疲劳裂缝、收缩裂缝等, 导致这一现象出现的主要因素就是高海拔地区的低温以及比较大的温差, 在开展沥青混凝土路面设计的过程中, 通过合理的设计提升其抗低温裂缝性能非常的必要。

3 高海拔地区沥青混凝土路面施工技术

3.1 做好高海拔地区混凝土路面施工前期准备工作

由于高海拔地区的气候严寒, 其在开展施工的过程中有效施工期是非常短的, 再加上气压等的限制, 其施工机械的选择也具有一定的局限性, 这就需要在开展施工之前, 做好各方面的调查工作, 在综合考虑各方面因素的基础上确定合理的原材选用、沥青配合比、碾压温度等一系列参数。我工程在开展施工的过程中, 在巡查工地时发现我项K1409+800-K1410+300 段沥青面层时局部出现明显花白现象, 通过调查发现, 导致花白发生的一个非常重要的因素就是:在钢轮压路机碾压施工时造成部分骨料破碎, 加上施工项目地处高原, 温度低、降温快、轮胎压路机跟进碾压不及时, 揉压覆面效果不明显, 造成了路面成型后感官上花白明显的问题;此外, 沥青路面用粗集料为白云质灰, 该类含结晶体材料的压碎值指标和粘附性指标相对偏上限, 是造成施工成型路面出现花白的主要原因。鉴于此, 在后续其他沥青混凝土路面施工的过程中, 一定要能够吸取本次工程的施工经验, 在开展施工之前, 充分做好各方面的准备工作, 加强料源及碎石场管理, 调整路面碾压工艺, 设计合理的沥青级配, 采取类似SMA-13 级配类型, 以便于有效防止发生上述问题, 并要做好渗水指标的设计工作, 保证各项参数的科学合理性, 从而有效的防止各类病害的发生。

3.2 沥青混凝土路面混合料的拌和施工

在开展混合料拌和施工的过程中, 所采用的拌和站中应该具备温度装置及除尘设备, 并要具有良好的密封性能, 为了保证拌和质量, 在开展正式的拌和之前, 需要依据所设计的生产配合比来进行试伴, 并要做好沥青混合料、混凝土原材料的检测工作, 保证所有应用于施工当中的材料的合格性。做好马歇尔稳定度、沥青含量、矿料级配等的检测工作, 需要注意的是, 由于高海拔地区整体的气温比较低, 在开展混凝土拌和的过程中, 不管是混合料的出厂温度还是其运输到施工现场的温度, 其温度都应该尽可能的取高限。正式开展施工之后, 实验室每天都要做好混合料的取样检测工作, 对于不符合要求的混合料, 要及时的予以废弃处理。

3.3 沥青混凝土路面混合料的摊铺

选用可以加热的振动烫平板、具有找平装置, 并且具有良好的运行性能的高密度沥青混凝土摊铺机来开展摊铺操作, 在实际的摊铺过程中, 依据当地气温的变化情况, 需要对摊铺温度进行适当调节, 通常情况下, 摊铺的温度不能超出165 摄氏度, 但是也不能低于110到130 摄氏度, 在开展摊铺施工的过程中, 所有操作人员都应该认识到摊铺施工对于整个路面施工的影响, 对摊铺速度予以严格控制, 以便于其能够匀速前进, 对摊铺温度、路拱、平整度、厚度、宽度等予以动态的检测, 一旦发现不合格之处, 及时予以调整。

3.4 碾压施工

碾压施工的过程中, 尤其是要注意要能够保证压路机是保持直线新车, 不能出现开裂、推移现象, 一旦出现这些问题, 将会对整个路面的平整度产生严重影响, 在新铺路面上不能开展加油、加水、停机等操作, 一旦造成路面污染将会对整个路面施工质量产生严重影响, 并要注意对于压路机碾压不到的地方, 可以应用小型的振动压路机开展作业, 但不管是采用何种方式, 保证其施工质量是非常必要的。

3.5 高海拔地区沥青混凝土路面接缝处理

本次施工过程中, 对于横接缝都应用的是垂直的平行缝, 在进行横向接缝的碾压操作时, 要能够保证压路机处于已经压实的混合料上, 其深入到新铺层的宽度值为15 厘米, 每完成一遍碾压就会将新的混合料移动15 厘米到20 厘米, 一直到所有的新铺层碾压完成之后, 再开始纵向碾压作业, 对于表层的纵向接缝应该保持顺直, 并要能够留在中央分隔的划线位置之上。

3.6 高海拔地区沥青混凝土路面质量检验

在沥青混凝土路面施工完成之后, 做好其质量检验工作非常的必要, 要能够保证其表面没有离析、裂缝、松散、泛油等现象, 要能够保证其表明的密实、平整度, 并要对各个路段的宽度、高程、中线平面偏位、厚度、渗水、抗滑、弯沉值、平整度、密实度等予以检测。

4 结束语

本文就主要对高海拔地区沥青混凝土路面的混合料设计及路面施工技术进行了简单分析, 对于实际的高海拔地区沥青混凝土路面具有一定的参考价值。

参考文献

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高模量沥青混合料应用综述 篇7

沥青混凝土的弹性模量及沥青路面的结构组合是影响车辙深度即沥青路面产生永久变形的关键参数。采用高模量沥青混凝土可显著降低荷载作用下沥青层应变, 减小沥青混合料高温塑性变形, 进而提高路面抗车辙能力。因此, 欧美等国家长寿命路面设计及AASHTO路面设计中都对提高沥青混凝土弹性模量提出具体指标要求。

对于我国普遍采用的典型半刚性基层沥青路面, 路面结构中4~10 cm范围内为压应力的高值区, 3~8 cm范围内为剪应力高值区, 这两个应力高值区处于半刚性基层沥青路面结构的中面层。而我国沥青路面的中面层大多采用以70#沥青为结合料、模量较低的普通沥青混凝土, 这也是部分沥青路面出现严重车辙病害的主要原因。

为提高沥青路面的抗车辙能力, 高模量沥青混凝土 (High Modulus Asphalt Concrete) 的研究与应用得到广泛关注。按照法国沥青混合料设计规范体系 (NFP-140) , 动态模量 (15℃, 10Hz) 大于14, 000 MPa的沥青混凝土为高模量沥青混凝土。高模量沥青混凝土的使用能够减少路面结构的变形, 延缓车辙的产生, 改善路面的疲劳性能, 延长路面的使用寿命。

针对当前路面的诸多问题, 采用新型路面材料成为国内外研究者的共识, 在国内外研究开发应用的各种新型路面材料中, 高模量沥青混合料 (High Modulus Asphalt Concrete, 以下简称HMAC) 凭借其优越的性能越来越受到关注。使用HMAC能够减少路面结构的变形, 延缓车辙的产生, 改善路面的疲劳性能, 延长路面的使用寿命。

目前主要三种方法制备高模量沥青混凝土: (1) 采用低标号沥青结合料 (如30号沥青) ; (2) 采用高模量添加剂 (如法国PR, 德国Duroflrx) 或特殊改性沥青 (如高模量改性沥青) , (3) 天然沥青, 如岩沥青或湖沥青。在国外70%以上采用 (1) 方案, 其优点为高模量沥青混凝土造价低、施工工艺相对简单。

1 国外应用概况

从广泛意义上分析, 高模量沥青混合料 (EnrobéàModule?levé/EME) 的理念来源于法国和美国永久性路面概念中的中面层高模量沥青混合料 (High Modulus Asphalt Concrete/HMAC) , 其应用的主要目的为: (1) 提高路面抗车辙能力; (2) 减薄路面厚度; (3) 提高路面耐久性。高模量沥青混合料已经成为研究热点之一, 目前高模量沥青混合料主要应用于法国、美国、英国和北非部分国家。

HMAC最早出现于20世纪80年代的法国, 并以GBTHP (路面专用沥青处治砂砾) 的名字取得了专利。其最早的应用始于1981年, 作为基层用于旧路面结构的补强, 1985年以后使用数量有所增长。另外, 法国还根据丰度系数K将HMAC分为3类, 并分别命名为EME1、EME2、EME3, 3种混合料均具有很高的模量及抗车辙性能。其中, 前两者抗疲劳性能、水稳定性也相对优良, 目前法国使用最多的是EME2;EME1的沥青用量与普通沥青混合料基本相当, 但该种材料的耐久性、抗疲劳能力均不高, 主要用于路面结构的受压缩层中, 故并没有得到广泛应用。

法国经过二十多年的研究形成的HMAC标准NFP98-140, 对配合比设计方法和结构设计均有特定的方法。目前在法国国内采用的HMAC, 主要通过两种途径来制备:一是采用低标号沥青, 即30#以下的沥青, 主要采用20#沥青;另一种是采用高模量添加剂。前者所占的比例70%左右, 后者占30%。HMAC的品质主要取决于正确的混合料设计, 法国将HMAC设计为具有较高结合料用量和较低空隙率的设计理念值得借鉴。这种设计理念可以弥补混合料疲劳、抗裂性不足所带来的一些问题。其基本思想是:采用硬质沥青设计油石比大约6%的高沥青用量的混合料, 通过沥青本身的品质为混合料提供高模量, 在同样的厚度条件下, 底基层所受的压力就会有所减小, 沥青用量的增大提高了混合料的密实度和抗疲劳能力。在法国, HMAC还经常与很薄的沥青混合料 (VTAC) 磨耗层结合起来使用, 以减少路面车辙。具有的优点: (1) HMAC抗车辙性强, 且其低空隙率和高硬度能保护基层; (2) VTAC采用断级配, 其抗滑性能及抗滑耐久性优良。此外, 法国的研究表明:使用HMAC可以降低道路建设成本。

英国[6~7]先后于1994和1997年对硬质沥青及其混合料进行研究, 并建立长寿命路面的耐久性研究项目, 主要针对硬质沥青及混合料的抗老化、抗裂性能进行研究。

意大利[8]曾对HMAC和三种改性沥青混合料基层展开调查研究, 目的是分析HMAC的路用性能及其提高基层承载力的实际效果, 还提出了正确使用HMAC基层的要点。

葡萄牙针对炎热的气候, 展开了对HMAC抵抗车辙能力的研究, 通过对16km试验路的跟踪测试, 总结了HMAC的永久变形参数, 从而为准确预估车辙量提供依据。

美国在2004年发起了对HMAC作为永久性沥青路面中、下面层的研究, 并着重对HMAC的设计方法和费用展开研究。永久性路面的主要理念为表面层采用Superpave、SMA或OGFC等混合料作为磨耗层, 中面层采用高模量沥青混合料抵抗车辙的变形, 下面层采用高沥青用量的抗疲劳层作为基本的路面结构组合, 通过材料设计和结构层组合设计, 使得设计的路面结构能够使用50年以上, 采用较厚的沥青层柔性路面, 降低了传统的沥青层底开裂和避免结构性车辙, 由于此路面的损害仅仅限于路面顶部, 因此只需要定期的表面洗刨, 罩面修复, 使得沥青路面在使用年限内不需要大的结构性重建。在美国高模量沥青混合料是一个比较宽泛的概念:泛指使用采用PG较高如76-22分级的胶结料、采取更好的骨架嵌挤获得的相对较高模量的混合料, 美国并没有专门的阈值和专门的规范, 而在法国, 高模量沥青混合料是一种专门的混合料, 图1为永久路面结构示意图。

2 国内应用概况

国内在HMAC研究方面尚处于起步阶段。中国石化集团石油化工科学研究院、辽宁省高等级公路建设局经过近两年半的科技攻关, 项目取得了一系列科研成果[11]:自主研发的HMAC外掺剂 (改性PE/PP) 填补了我国相关领域的技术空白, 达到国外同类产品的先进水平;在国内率先提出了以提高沥青混合料模量作为解决路面高温稳定性不足的技术途径, 并研究提出了提高沥青混合料模量的两种主要技术方案;提出了45℃, 10Hz条件下动态模量达到2000MPa, 45℃, 0.1Hz条件下达到500MPa以上, 作为HMAC的界定标准;通过调研和室内研究, 研究开发出高模量低标号沥青工艺、并提出其技术指标;2006年分别在抚顺-南杂木高速公路路面中面层铺筑了2.7km, 鹤岗-大连二级公路 (东港段) 路面上面层铺筑了2km试验路的基础上, 提出了施工工艺和质量控制指标。长安大学沙爱民教授对HMAC路面应用进行了研究[12], 在室内试验成果的基础上, 结合河南抚项高速公路的修筑以及通车后的检测结果, 经过两年多的试验研究, 最终提出了能够进一步提高抗车辙能力和降低沥青用量的适合我国沥青路面修筑条件的HMAC级配选用方法;提出了以我国现行沥青混合料马歇尔设计方法为基础的HMAC配合比设计方法;结合路面实体工程的铺筑提出了HMAC路面的施工工艺。重庆交通大学何兆益教授对高模量沥青混合料路面新结构及应用进行了研究[13]。自行开发和设计了直接剪切仪、直接拉伸仪和加压渗水仪, 在此基础上系统研究和评价了多种高性能层间材料的抗剪、粘结和防水性能, 并结合实体工程, 推荐了高性能层间粘结材料及其最佳用量。通过汽车动载模型振动方程的分析与求解, 建立了路面设计标准轴载的简化动力荷载模型, 提出了适用于重载交通条件、基于粘弹性动力学理论的沥青路面车辙计算方法, 计算表明:岩沥青改性高模量沥青路面可减小沥青路面的车辙深度17%~20%。通过理论分析结合工程实际, 提出高模量沥青路面合理结构建议。

长沙理工大学郑健龙教授对重交通条件下高模量沥青混合料路面材料设计与施工技术进行了深入研究[14]。构建了重交通条件下沥青路面轮胎/路表复杂接触应力模型和高模量沥青混合料路面复杂接触应力下的路面动力学计算方法, 对高模量沥青路面结构进行了动、静力学分析, 揭示了高模量沥青混合料路面路用性能提高的力学机理。分析了高模量沥青混合料高低温、疲劳和水损坏等路用性能, 首次获得了高模量沥青混合料疲劳方程, 建立了基于疲劳损耗等效的高模量沥青路面结构设计轴载换算方程式。从高模量沥青混合料的施工特性出发, 提出了施工过程中的温度控制、碾压工艺及离析控制方法, 建立了高模量沥青路面施工质量控制体系。

结语

高模量沥青混合料方面, 目前HMAC在法国已经比较成熟, 并且已有相应的规范标准, 按照法国沥青混合料设计规范体系 (NFP-140) , 动态模量 (15℃, 10Hz) 大于14, 000 MPa的沥青混凝土为高模量沥青混凝土。但是法国HMAC的与我国现实存在较大差异, 首先, 从材料选择上, 法国的HMAC的生产主要是采用高掺量低标号硬质沥青方案获得, 我国目前主要是70号或90号沥青, 材料来源很不相同, 所以我国目前的获得HMAC的主要技术路线是采用高模量添加剂;其次, 从设计方法上, 法国采用以旋转压实为成型方式, 以丰度系数为设计的控制指标的设计方法, 这与我国的规范中规定的传统马歇尔设计方法不完全一致, 故而其设计方法不完全适用于我国现状, 需要加以修正和调整。再次, 由于高模量沥青混凝土的施工和易性问题, 国内普遍采用保证较高的拌合和压实温度, 采用高强压实功的方法保证高模量沥青混合料的施工质量。针对高模量沥青混合料, 应进一步研究, 形成符合我国国情的成套技术

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