“沥青路面离析评价方法研究”的可行性研究报告

1、“沥青路面离析评价方法研究”的可行性研究报告一、项目的背景和意义为了适应经济建设高速发展的需要，我国高速公路建设突飞猛进，近十几年 来，我国公路建设得到了迅猛的发展，尤其是高等级公路的发展势头更为强劲， 从1988年实现高速公路零的突破，截至2010年底，我国人陆地区高速公路通车 里程已达7. 3万公里，通车里程居世界第二位。根据国家高速公路网规划要 求，从现在起到2015年的“十二五”期间，我国至少还有3. 7万公里的高速公 路在建或拟建。我国已建的高等级公路除部分水泥混凝土外，其余绝大部分为沥 青路面，而且可以预计，在今后的一段时间内沥青路面仍将是我国高等级公路的 主要路面结构类型。沥青路

2、面在使用过程中必须满足以下基本要求：(1) 具有一定的强度与刚度，以防止路而开裂破坏或产生过大的变形(弯 沉)，这取决于路面结构与材料的设计与施工。(2) 具有一定的稳定性。即具有足够的高温稳定性以防止沥青软化产生过大 的车辙，具有足够的低温稳定性以防止低温开裂，具有足够的水稳定性以防止产 生水损坏。这主要是沥青混合料材料组成设计的问题。(3) 具有一定的耐久性，以不致在车辆荷载的作用下过早产生疲劳破坏。除 自然环境与交通量外，影响沥青混合料疲劳特性的内部因素主耍是材料的种类与 组成、沥青混合料的劲度和空隙率等。(4) 具有一定的平整性，以保障行车的安全性、舒适性，减轻汽车机件的磨 损与损坏，

3、并防止对路面产生过大的冲击力。这主要取决于施工设备、施工工艺 及施工过程的质量控制。(5) 具有一定的抗滑性，以为车轮与路而间提供足够的附着力(摩擦力)，对 于高速公路，这一要求尤为突出。这主要取决于集料的性质及沥青混合料的级配。沥青路面的早期破坏现象是t程界的一人难题，研究证实，沥青混凝土离析 是沥青路面早期损坏的一个重要原因。沥青混合料的离析是指沥青混合料粗、细 集料和沥青含量不均匀，即在沥青路面一定的区域内，粗、细集料不均匀，偏离 了设计级配；沥青含量不均匀，偏离了设计的最佳沥青用量；从而使该区域内的 沥青混合料实际配合比与设计的配合比严重不一致,导致沥青路面性能下降。高 速公路路面早期

4、损坏的一个重要原因是路面的不均匀性，而沥青混合料的离析问 题是造成路面不均匀性的主要原因，是降低路面使用性能的顽症。准确、迅速、客观、定量地评价沥青混凝土路而的离析状况是比较困难的。 通过对现有文献资料的研究，发现h前的沥青混凝土路面离析评价方法都或多或 少地存在不足，不能准确地评价沥青混凝土路面的离析状况。对沥青混凝土路面离析的评价就是对其混合料中集料的分布状态的评价, 包括集料的分布位置和分布数量。理论上，均匀的沥青混合料就是在沥青混合料 的任一截面上，任意关于截面屮心对称的任意区域里各档集料的颗粒数h相等, 位置关于截面中心对称。对于截面上集料的离析状态，根据截面上集料的分布位 置和分布

5、数冃，可以计算截面上集料的离析状态。而对于混合料整体离析状态， 需要做同一试件的一组平行截面，如平行的水平截面或竖直截面，収均值來代 表整体情况。一组水平截面上集料分布状态的均值代表该试件屮集料在水平方向 上的分布状态，而一组竖直截面上集料分布状态的均值则代表该试件中集料在竖 直方向上的分布状态。综合集料在水平和竖直方向上的分布状态，來研究集料在 试件整体中的分布状态，评价离析状态。沥青混合料离析评价方法主要有钻芯取样法和无损检测方法。钻芯収样法主 要通过测定钻取芯样的体积指标来评价离析，体积指标主要包括：级配、沥青用 量和空隙率。无损检测方法除了常用的视觉观测法和渗水试验法，还有一些新型 技

6、术：如红外线温度记录仪、探地雷达(gpr)、核了密度仪、激光断面仪和地震 波路面分析仪等。对于离析评价，国外已经采用了很多方法來评价沥青路面的离析程度，通过 研究证明运用构造深度来评价离析是有效快速的，而且在国外已经得到了较为广 泛的应用。加拿大安大略省采用实测的构造深度与均匀区域的构造深度的比值来 评定离析程度，并已将其列入路面规范0pss-313中。2000年美国国家交通委员 会(trb)设立了研究项目“热拌沥青混合料路面的离析"(nchrp441),重点研究 沥青混凝土路面离析的评价方法与评价指标。其中提出了以离析处的构造深度与 均匀区域的构造深度的比值作为评价指标，nchrp

7、re-port441离析评价标准。h前我国主要依靠钻芯取样法与视觉观测法，钻芯取样法是破坏试验，难以 修补，会降低路面服务能力，减小道路使用寿命；而视觉观测法是主观方法，不 同检测者难以达成一致。因此有必要将无损检测技术运用到路面离析评价中去， 判断无损检测技术能否在评价离析中应用的标准：首先能够定量地测出出于离析 原因而导致沥青混合料性质的变化，混合料性质包括空隙率、密度、沥青含量、 级配和渗水系数等；其次试验方法快速有效，再现性强，对路面损坏较小。国外 采用了很多无损检测方法，通过研究证明运用构造深度来评价离析是有效快速 的，而且在国外已经得到了较为广泛的应用。二、项目主要研究开发（产品开

8、发）内容、技术关键以及科 研创新的主要方式2. 1主要研究内容（1）沥青混合料施工离析分类特征与产生机理研究（2）施工离析对沥青混合料路用性能影响研究（3）沥青混合料施工过程离析检测方法与评眾标准研究（4）热拌沥青混合料施工过程离析控制技术研究2.2关键技术（1）沥青混合料离析产生机理（2）沥青混合料离析评价指标2. 3预期创新点（1）提出沥青混合料离析评价指标及标准（2）开发沥青混合料离析快速检测技术三、项目预期目标（主要技术经济指标、应用前景、获取自 主知识产权等情况）在国内外已有的研究成果基础下，根据我国的实际情况，预期达到以下目标:3技术指标(1) 探讨沥青混合料施工离析分类特征与产生

9、机理及其对沥青混合料路用 性能的影响；(2) 完善沥青混合料离析检测方法和评价标准；(3) 提出沥青混合料离析快速检测技术。3. 2应用前景运用该检测方法和评价指标体系，有助于路面离析的快速检测与评价，研究 沥青路面离析程度，减小沥青路面损害，延长沥青路面使用寿命，提高沥青路面 的耐久性，提高沥青路面使用性能，扩大经济效益，应用前景较为广阔。3.3自主知识产权争取发表学术论文1篇。4项日实施方案：(1) 沥青混合料施工离析分类特征与产生机理研究通过调研分析，结合相关论文资料，对施工过程沥青混合料的离析特征进行 综合分析，提出沥青混合料的离析特征分类方法；依据研究获取的沥青混合料施 工过程流变理

10、论，利用离散元分析软件或大型有限元计算分析软件针对不同的施 工环节(主要是沥青混合料向运输车辆的装载、运输、摊铺过程)进行力学模拟 计算分析，确定不同环节离析产生机理及相应的优化措施。在沥青混合料结构层大规模施工前试验段施工过程中，对上述内容进行初步 验证与修正，从而为完善施工技术措施对大规模施工服务。(2) 施工离析对沥青混合料路用性能影响研究设计室内试验试件模拟不同的沥青混合料施工过程离析类型及程度，通过试 验结合本单位ict设备得到不同程度离析对沥青混合料级配颗粒空间分布、沥 青含量和空隙率等体积指标影响，并系统测定离析对沥青混合料力学性能与路用 性能的影响，力学性能主要包括马歇尔稳定度

11、、劈裂强度和回弹模量，路用性能 主要包括抗车辙性能、抗水损害性能、抗疲劳性能等。在沥青混合料结构层人规模施工前试验段施工过程中，选取不同程度离析的 代表芯样，进行ct扫描，并进行力学模拟和室内试验测定，对上述内容进行分析验证。（3）沥青混合料施工过程离析检测方法与评定标准研究采用pqi和红外线温度测试仪进行沥青混合料施工过程离析无损简易检测 方法研究，并在沥青混合料结构层人规模施工前试验段施工后钻取部分芯样进行 验证，建立相应的评价指标，并根据离析对沥青混合料性能的研究成果，确定相 应的离析评价标准。（4）热拌沥青混合料施工过程离析控制技术研究在研究离析评价指标和离析对沥青混合料性能影响的基础上，从混合料的设 计、生产、运输和摊铺等方面出发，分析离析的影响因素，提出相应的解决措施, 减小或者防止离析的发生。