0716沥青路面层间处治技术及标准研究

1、1/305* 陕西省交通科技项目陕西省交通科技项目 项项 目目 编编 号号:10-24K 陕西省厅陕西省厅20102010科技项目科技项目 立项背景立项背景 1 研究思路研究思路 2 主要技术内容主要技术内容 3 主要技术经济指标的先进性及取得相关主要技术经济指标的先进性及取得相关 知识产权知识产权 4 应用推广和经济社会效益情况应用推广和经济社会效益情况 5 6 内内 容容 提提 要要 推动科技进步作用推动科技进步作用 7 主要创新点主要创新点 1/49 一一 立项背景立项背景 u 层间层间处治决定着路面处治决定着路面结构结构寿命和寿命和耐久性耐久性 u 层间层间处治处治费用费用逐年攀升逐年

2、攀升 u 现行规范现行规范对层间规定对层间规定几近空白几近空白 u 目前工程目前工程层间层间处治主要为经验型，缺乏质量控制处治主要为经验型，缺乏质量控制 指标与方法指标与方法 2/49 一一 立项背景立项背景 沥青路面层沥青路面层 间处治技术间处治技术 与标准研究与标准研究 1、建立层间处治、建立层间处治 设计标准设计标准 2、施工质量、施工质量 控制标准控制标准 增强层间增强层间 结合效果结合效果 3、检测方法、检测方法 本课题目标本课题目标 降低层间降低层间 处治费用处治费用 延长路面寿命延长路面寿命 3/49 以达到以达到 二二 研究思路研究思路 全面调查工程实际及效果；全面调查工程实际

3、及效果； 系统计算分析，确定路面桥面层间实际工作系统计算分析，确定路面桥面层间实际工作 状态，提出工况分级标准；状态，提出工况分级标准； 建立层间施工质量标准与检测方法。建立层间施工质量标准与检测方法。 通过室内试验和试验路，确定材料性能分级通过室内试验和试验路，确定材料性能分级 标准，并建立两者匹配关系；标准，并建立两者匹配关系； 1 1 2 3 4 4/49 二二研究研究思路思路-框图框图 国 内 外 研 究 现 状 调 查 分 析 全 面 系 统 调 查 国 内 暨 陕 西 省 高 速 公 路 、 机 场 道 面 与 城 市 道 路 层 间 技 术 及 应 用 状 况 课 题 组 讨 论

4、 专 家 论 证 会 层 间 技 术 功 能 及 经 济 性 评 价 深 入 细 化 研 究 大 纲 高 速 公 路 路 面 层 间 处 治 技 术 应 用 情 况 调 查 分 析 高 速 公 路 路 面 层 间 工 作 状 态 及 材 料 性 能 指 标 半 刚 性 基 层 表 面 处 治 技 术 及 标 准 混 凝 土 板 面 及 层 间 处 治 技 术 及 标 准 桥 面 铺 装 层 间 处 治 技 术 及 标 准 隧 道 路 面 层 间 处 治 技 术 及 标 准 依 托 工 程 铺 筑 试 验 路 并 观 测 撰 写 设 计 施 工 指 南 ， 进 行 课 题 鉴 定 5/49 1

5、1、详细调查了国内外、详细调查了国内外100100余条暨陕西省余条暨陕西省20002000年年 后修建的后修建的2424条高速公路不同类型透层、封层和条高速公路不同类型透层、封层和 粘层应用状况，系统分析了粘层应用状况，系统分析了公路路面层间处治公路路面层间处治 存在的问题及使用效果。存在的问题及使用效果。 三三 主要技术内容主要技术内容 3.1调查分析调查分析 6/49 全国全国30条高速公路条高速公路封层应用情况封层应用情况 三三 3.1调查分析调查分析主要技术内容主要技术内容 国内国内11条高速条高速粘层油粘层油使用情况使用情况 城市道路城市道路层间技术层间技术 应用情况应用情况 全国全

6、国23条高速公路透层油应用情况条高速公路透层油应用情况 7/49 透层油、封层、粘层油应用情况透层油、封层、粘层油应用情况 陕西高速陕西高速公路路面公路路面层间层间处治技术处治技术调查表调查表 2000年至今年至今2424条高速条高速 编号公路名称建设时间透层下封层 1西安绕城高速公路2000-2003乳化沥青 2榆靖高速公路2000-2003乳化沥青细砂 3勉宁高速公路2001-2003乳化沥青稀浆封层 4西禹高速公路2001-2005乳化沥青同步碎石封层 5西汉高速公路2002-2007乳化沥青同步碎石封层 6西安-柞水高速2002-2007改性沥青单粒径碎石封层 7西宝高速大修2002-

7、2004改性乳化沥青碎石封层 8靖安高速延安段2003-2006SBS沥青石屑 9青银高速吴靖段2003-2007 高渗透乳化沥青和煤油稀释沥青 改性同步碎石封层 10永咸高速公路2005-2007煤油稀释沥青改性热沥青同步碎石封层 11宝天高速公路2005-2009SBS改性沥青同步碎石封层 12商丹高速公路2005-2008改性沥青下封层 13丹界高速公路2005-2008改性沥青下封层 14西安咸阳机场高速2006-2009SBS改性乳化沥青封水粘结层和橡胶改性沥青同步碎石封层 15青兰高速陕西段2007-2010煤油稀释沥青改性沥青同步碎石封层 16安康-毛坝高速2007-2010碎石

8、封层 17神府高速2008-2011高渗透乳化沥青 18潼西高速改扩建2008-2010橡胶改性沥青同步碎石封层 19西宝高速改扩建2009-201170#基质沥青同步碎石封层 20渭南至蒲城高速2009-2010煤油稀释沥青同步碎石封层和热沥青滑动封层 21西铜高速公路2009-201170#基质沥青70#基质沥青同步碎石封层 22安塞至吴起高速2009-至今煤油稀释沥青SBS改性沥青同步碎石封层 23西商高速公路2009-至今HTC-08透层油橡胶改性沥青同步碎石封层 24十天高速陕西段2009-至今高渗透乳化沥青 橡胶改性沥青同步碎石封层和SBS改性沥青同步碎石封层 主要技术内容主要技术

9、内容 三三 3.1调查分析调查分析 8/49 通过系统调查，得到了：通过系统调查，得到了： 不同不同层间处治层间处治措施措施费用费用 不同层间处治措施不同层间处治措施效果效果 为为层间处治效果层间处治效果分级奠定基础分级奠定基础 主要技术内容主要技术内容三三3.1调查分析调查分析 9/49 2 2、深入计算分析了、深入计算分析了道路纵坡、平曲线半径、道路纵坡、平曲线半径、 超高、车速、超载、纵向水平力系数、温度等超高、车速、超载、纵向水平力系数、温度等 不同因素对层间力学响应的影响不同因素对层间力学响应的影响，研究了研究了半刚半刚 性基层沥青路面、复合式路面、桥面铺装和隧性基层沥青路面、复合式

10、路面、桥面铺装和隧 道路面等道路面等不同层间工作状态，建立了相应分级不同层间工作状态，建立了相应分级 标准。标准。 主要技术内容主要技术内容三三3.2计算分析计算分析 10/49 7 7项项 计算项目及范围计算项目及范围 分别考虑分别考虑400、700、1000、2000、3000m的影响的影响 分别计算分别计算2、2.5、3.5、4.5、5%的影响的影响 分别考虑分别考虑20、40、60、80、100、120km/h的影响的影响 分别考虑分别考虑0、20、40、60、80%的影响的影响 分别考虑分别考虑20、30、40、50、60、70的影响的影响 分别考虑分别考虑2、4、6、8、10%的影

11、响的影响 分别考虑分别考虑0.1、0.2、0.3、0.4、0.5的影响的影响 主要技术内容主要技术内容三三3.2计算分析计算分析 11/49 工工 况况 层间最大剪应力层间最大剪应力 （MPa） 坡度坡度 （%） 转弯半径转弯半径 （m） 超高超高 超载比例超载比例 （%） 车速车速 （km/h） 温度温度 （） 上中上中 面层面层 中下中下 面层面层 基面基面 层间层间 0.3780.402 0.18 1 4，5400，1000）6，+） 80，+） 40，80）60，+） 0.310.371 0.16 6 2，4）1000，3000）2，6） 40，80） 80，100）30，60） 0.

12、2440.181 0.13 6 0，2） 3000，+）0，2） 0，40）100，120 ，30） 半刚性基层半刚性基层路面层间路面层间工作状态分级工作状态分级 主要技术内容主要技术内容三三3.2计算分析计算分析 提出了：提出了： 12/49 工工 况况 层间最大剪应力（层间最大剪应力（MPa） 坡度（坡度（%） 转弯半径转弯半径 （m） 超载比例超载比例 （%） 车速车速 （km/h） 复合式路面温度复合式路面温度 （） 上下面层上下面层基面层间基面层间 0.418 0.560 2.5，5）（400，70080，+）60，8060，+） 0.3770.49751.5，2.5）（700，20

13、0040，80）（80，10030，60） 0.308 0.403 0，1.5）（2000，+）0，40）（100，120，30） 复合式路面复合式路面层间工作状态层间工作状态分级分级 主要技术内容主要技术内容三三3.2计算分析计算分析 13/49 工工 况况 层间最大剪应力（层间最大剪应力（MPa） 坡度坡度 （%） 跨径跨径 （m） 转弯半径转弯半径 （m） 超载比例超载比例 （%） 车速车速 （km/h） 桥面温度桥面温度 （） 上下面层上下面层基面层间基面层间 0.4280.5512.5，5） 50，+）（400，70080，+）60，8050，+） 0.3880.4641.5，2.5

14、） 30，50）（700，200040，80）（80，10025，50） 0.3160.3650，1.5）0，30）（2000，+）0，40）（100，120，25） 桥面铺装层桥面铺装层层间工作状态层间工作状态分级分级 主要技术内容主要技术内容三三3.2计算分析计算分析 14/49 工况工况 层间最大剪应力层间最大剪应力 （MPa） 转弯半径转弯半径 （m） 超载比例超载比例 （%） 车速车速 （km/h） 隧道路面温度隧道路面温度 （） 隧道内湿度隧道内湿度 （%） 上下面层上下面层基面面层基面面层 0.4190.522（400，70080，+）（50，6040（80，100 0.3900

15、.441（700，100040，80）（60，7025，40）（60，80 0.3180.341（1000，+）0，40）（70，800.3MPa现场层间拉拔试验现场层间拉拔试验 主要技术内容主要技术内容 三三3.63.6层间处治施工质量检测标准层间处治施工质量检测标准 摊铺式应力吸收层摊铺式应力吸收层检测项目及技术要求检测项目及技术要求 32/49 项目项目检测内容检测内容检查频率检查频率质量要求或允许误差质量要求或允许误差试验方法试验方法 混凝土层混凝土层 表面处治表面处治 外观外观随时全面随时全面 基面应干燥、洁净，不得有粉尘、浮浆、基面应干燥、洁净，不得有粉尘、浮浆、 起沙、空鼓、开裂

16、、油污等现象起沙、空鼓、开裂、油污等现象 糙化深度糙化深度 构造深度构造深度 5处处/1km 36mm 级级9mm 级级8mm 直尺直尺 铺砂法铺砂法 原材料原材料 SBS改性沥青和碎改性沥青和碎 石石 每批一次每批一次参考参考公路沥青路面施工技术规范公路沥青路面施工技术规范 现场现场 洒布量洒布量 沥青和碎石撒布量沥青和碎石撒布量每半天一次每半天一次设计量设计量0. 2 kg/m2称定面积收取沥青或碎石量称定面积收取沥青或碎石量 粘结粘结 效果效果 抗剪强度抗剪强度6处处/公里公里 级级0.48 MPa； 级级0.32MPa；（；（25）剪切与拉拔强度相关 剪切与拉拔强度相关y=1.0351

17、x+0.0683 拉拔强度拉拔强度6处处/公里公里0.3MPa（25）；）； 现场拉拔仪现场拉拔仪 不透水性不透水性 级加压级加压0.7MPa 级加压级加压0.5MPa 现场不透水仪或室内试件模拟现场进行加现场不透水仪或室内试件模拟现场进行加 压渗水试验压渗水试验 均匀性均匀性随时全面随时全面碎石的覆盖率控制在碎石的覆盖率控制在85%以上，无重叠料，且没有明显大范围移动现象以上，无重叠料，且没有明显大范围移动现象 外观检查外观检查随时全面随时全面 用硬物刮开观察，与基层表面牢固粘结，不起皮，用硬物刮开观察，与基层表面牢固粘结，不起皮， 无油包和基层外露等现象无油包和基层外露等现象 桥面、复合式

18、路面桥面、复合式路面检测项目及技术要求检测项目及技术要求 主要技术内容主要技术内容 三三3.63.6层间处治施工质量检测标准层间处治施工质量检测标准 33/49 检查项目检查项目检查频率检查频率检验方法检验方法质量要求质量要求 原材料原材料 每每50t一次，或每批一次，或每批 一次一次 检测三大指标、蒸发残检测三大指标、蒸发残 留物含量等留物含量等 满足规范及设计要求满足规范及设计要求 外观检查外观检查随时全面随时全面目测目测洒布均匀、无漏洒和油层过重现象洒布均匀、无漏洒和油层过重现象 用量用量每半天每半天1次次单点或总量检验单点或总量检验设计用量设计用量0.1kg/ 粘结强度粘结强度 5处处

19、/1000m； 每处每处3点点 钻芯室内试验或现场剪钻芯室内试验或现场剪 切拉拔试验切拉拔试验 级级0.4 MPa 级级0.3 MPa 级级0.25 MPa 主要技术内容主要技术内容 三三3.63.6层间处治施工质量检测标准层间处治施工质量检测标准 粘层粘层检测项目和技术要求检测项目和技术要求 34/49 桥面桥面防水粘结层防水粘结层强度温度修正系数强度温度修正系数 温度温度/2025303540455055 抗剪抗剪强度强度 修正系数修正系数K1 0.851.001.211.542.002.674.008.00 抗拉强度抗拉强度 修正系数修正系数K2 0.841.001.241.571.96

20、2.613.364.70 主要技术内容主要技术内容 三三3.63.6层间处治施工质量检测标准层间处治施工质量检测标准 35/49 l 下封层下封层粘结强度温度粘结强度温度修正系数修正系数 K=0.0004T2.6037（R=0.99） l 桥面桥面防水粘结层防水粘结层现场现场剪切剪切和和拉拔强度关系拉拔强度关系 y=1.0351x+0.0683 （x：拉拔强度；：拉拔强度；y：抗剪切强度）：抗剪切强度） 主要技术内容主要技术内容 三三3.63.6层间处治施工质量检测标准层间处治施工质量检测标准 36/49 。 三三 主要技术内容主要技术内容 37/49 8 8、编制了、编制了 高速公路沥青路面

21、层间设计施工技术指南高速公路沥青路面层间设计施工技术指南 三三主要技术内容主要技术内容 38/49 四四主要创新点主要创新点 首次提出了路面桥面层间工况分级、层间材首次提出了路面桥面层间工况分级、层间材 料性能分级及两者匹配关系，建立了沥青路面层料性能分级及两者匹配关系，建立了沥青路面层 间设计标准。间设计标准。 系统提出了路面桥面层间施工质量控制标准。系统提出了路面桥面层间施工质量控制标准。 39/49 四四主要创新点主要创新点 系统建立了层间处治检测方法，并研发了相系统建立了层间处治检测方法，并研发了相 应设备。应设备。 编制了编制了陕西省高速公路沥青路面陕西省高速公路沥青路面层间设计层间

22、设计 施工技术施工技术指南指南。 40/49 五五主要主要技术经济指标的先进性及技术经济指标的先进性及取得取得相关知识产权相关知识产权 5.1 5.1 本项目研究得到的本项目研究得到的7 7项成果填补了国内外空白项成果填补了国内外空白，经交通厅经交通厅 验收验收，总体达到国际先进水平总体达到国际先进水平。7 7项成果为：项成果为： 路面层间工作状态分级路面层间工作状态分级 材料性能分级材料性能分级 工况与材料的匹配关系工况与材料的匹配关系 层间设计标准层间设计标准 层间施工质量控制指标层间施工质量控制指标 施工质量检测方法施工质量检测方法 1.1. 路面层间技术指南路面层间技术指南 41/49

23、 五五 主要技术经济指标的先进性及取得相关知识产权主要技术经济指标的先进性及取得相关知识产权 7 7项项 指标对比表指标对比表 序号序号123 技术内容技术内容高速公路层间工作状态分级高速公路层间工作状态分级层间材料性能分级层间材料性能分级工况与材料的匹配关系工况与材料的匹配关系 本本 项项 目目 首次研究了纵坡度、纵向水平力系数、首次研究了纵坡度、纵向水平力系数、 转弯半径、超高、超载、车速、路面温转弯半径、超高、超载、车速、路面温 度、桥梁跨径和隧道内湿度等对不同沥度、桥梁跨径和隧道内湿度等对不同沥 青路面形式层间受力的影响规律，进行青路面形式层间受力的影响规律，进行 了工作状态分级。了工

24、作状态分级。 分析了不同因素对层间材料性能的影响，分析了不同因素对层间材料性能的影响， 得到了透层、粘层和封层材料性能排序得到了透层、粘层和封层材料性能排序 和分级和分级 研究得出了不同工况下适用的层间研究得出了不同工况下适用的层间 材料类型和最佳用量，解决了工程材料类型和最佳用量，解决了工程 实际中材料选择方面的困惑。实际中材料选择方面的困惑。 国内国内研究甚少，不全面，分级空白研究甚少，不全面，分级空白研究甚少，不够全面研究甚少，不够全面只是理论分析，缺乏数据基础只是理论分析，缺乏数据基础 国外国外研究方法不同，分级空白研究方法不同，分级空白仅对部分材料做了研究仅对部分材料做了研究空白空白

25、 序号序号456 技术内容技术内容层间设计标准层间设计标准层间施工质量控制标准层间施工质量控制标准层间效果检测方法层间效果检测方法 本本 项项 目目 确定了半刚性基层沥青路面、桥面、复确定了半刚性基层沥青路面、桥面、复 合式路面层间设计指标，提出了不同工合式路面层间设计指标，提出了不同工 况对应的标准值。况对应的标准值。 全面建立了透层、下封层、防水粘结层、全面建立了透层、下封层、防水粘结层、 应力吸收层、板面处理施工质量控制指应力吸收层、板面处理施工质量控制指 标和验收标准标和验收标准 提出了不同层间功能层的现场或提出了不同层间功能层的现场或 室内检测方法，并开发了新型粘结室内检测方法，并开

26、发了新型粘结 强度剪切仪。强度剪切仪。 国内国内空白空白研究甚少，无标准建立研究甚少，无标准建立缺乏缺乏 国外国外缺乏缺乏空白空白不适用国情不适用国情 序号序号7 9 技术内容技术内容层间设计施工技术指南层间设计施工技术指南 本项目本项目 首次完成了陕西省高速公路路面层间设首次完成了陕西省高速公路路面层间设 计和施工技术指南，填补了我国公路标计和施工技术指南，填补了我国公路标 准规范在这方面的空白准规范在这方面的空白 国内国内空白空白 国外国外空白空白 42/49 五五 主要技术经济指标的先进性及取得相关知识产权主要技术经济指标的先进性及取得相关知识产权 1、编制了 陕西省高速公路层间设计和施

27、工技术指南 5.2 5.2 相关知识产权相关知识产权 43/49 五五 主要技术经济指标的先进性及取得相关知识产权主要技术经济指标的先进性及取得相关知识产权 2、 获得的层间检测设备专利 国家发明专利 专利名称：沥青路面层间粘结强度检测仪 申请号:201210056806.3 国家实用新型专利 专利名称：沥青路面层间粘结强度检测仪 申请号:201220079133.9 44/49 五五 主要技术经济指标的先进性及取得相关知识产权主要技术经济指标的先进性及取得相关知识产权 3 3、 在核心期刊发表论文在核心期刊发表论文1515篇篇 其中其中EIEI检索检索4 4篇篇 沥青路面层间工作状态分级及处

28、治标准研究沥青路面层间工作状态分级及处治标准研究 公路交通科技公路交通科技(应用技术版应用技术版) APP油毡用于旧水泥路面沥青加铺层间防裂油毡用于旧水泥路面沥青加铺层间防裂 武汉理工大学学报武汉理工大学学报 SBS改性沥青应力吸收层防裂机理及其效果分析改性沥青应力吸收层防裂机理及其效果分析 武汉理工大学学报武汉理工大学学报 FYT涂膜类防水粘结材料路用性能涂膜类防水粘结材料路用性能 交通运输工程学报交通运输工程学报 基于沥青加铺层结构疲劳寿命的夹层位置确定基于沥青加铺层结构疲劳寿命的夹层位置确定 中国公路学报中国公路学报 沥青加铺层结构中格栅夹层合理位置的确定沥青加铺层结构中格栅夹层合理位置的确定 长安大学学报长安大学学报(自然科学版自然科学版) 旧水泥路面沥青加铺层间水稳定性分析旧水泥路面沥青加铺层间水稳定性分析 武汉理工大学学报武汉理工大学学报 旧水泥路面沥青加铺玻纤格栅防裂技术旧水泥路面沥青加铺玻纤格栅防裂技术 筑路机械与施工机械化筑路机械与施工机械化 旧沥青路面加铺层结构层间工作状态研究旧沥青路面加铺层结构层间工作状态研究 郑州大学学报郑州大学学报(工学版工学版) 旧水泥路面沥青加铺层层间压应力分析旧水泥路面沥青加铺层层间压应力分析 河南大学学报河南大学学报(自然科学版自然科学版) APP改性油毡层间防裂效果有限元