沥青混合料选择

1、1234混合料类型选择因素n交通量n环境n路面面层下结构n现有路面状况和准备n经济5How to fit pieces together?6磨耗层磨耗层联接层联接层基层基层 (Bound or Unbound)底基层底基层 (Usually Unbound)HMA面层面层土基土基专有名词n沥青胶结料(Bitumen)n热拌沥青混合料 (HMA)n结构:7路面层的原则HMA面层面层基层基层底基层底基层土基土基4个原则个原则:结构结构磨擦力磨擦力 行车平整性行车平整性抗水性抗水性8面层性能n作用性能 为驾乘者提供安全、舒适的行驶条件n结构性能 足以抵抗交通和其它各种荷载9交通土基土材料C&M差异环

2、境M&R影响路面性能的因素10HMA 面层响应n车轮荷载产生的应力、应变和变形n环境改变引起的材料性能的变化11土基土基底基层底基层面层面层HMA 面层面层车轮荷载车轮荷载车辙机理12土基土基底基层底基层基层基层HMA 面层面层车轮荷载车轮荷载疲劳裂缝机理13HMA面层中分布情况面层中分布情况相对相对HMAHMA面层底部的摩阻力面层底部的摩阻力抗应力抗应力裂缝或裂缝或冷接缝处冷接缝处裂缝或裂缝或冷接缝处冷接缝处面层面层抗拉强度抗拉强度温度裂缝机理14200+ mmHMASurface氧化反应氧化反应由面层生成的裂缝由面层生成的裂缝层间交接处层间交接处上下裂缝机理15集料和沥青集料和沥青相剥落相

3、剥落剥落机理16基层基层HMA 罩面罩面土基土基PCC 板板接缝接缝拉拉剪剪车轮荷载车轮荷载反射裂缝机理17混合料类型n密级配nSMAn开级配关键问题:为了达到最佳性能，如何选择混合料类型?18混合料类型选择要点n路面各层和交通等级n面层准备n混合料类型19路面层和交通等级定义n面层 也称磨耗层 高质量材料 提供摩阻力、平整度、低噪音、抗车辙和排水 防止水进入面层下面的结构中20路面层和交通等级定义n中面层 也称为联结层 面层下分一次或几次铺筑 目的是分散荷载以保护基层 为面层施工提供便利21路面层和交通等级定义n基层 位于HMA结构下 集料或稳定基层 为路面结构提供主要的支持 耐久的集料、无

4、水损害和冻害22路面层和交通等级定义n找平层 薄的HMA罩面用于修复路面横断面结构的微小差异23路面层结构24土基基层面层SURe SUBdSUR轴载e 荷载作用下路面的响应265010015020002500.00.40.81.21.62.0罩面厚度罩面厚度, THov (mm)挠度挠度, (mm) 挠度限值挠度限值原有路面挠度原有路面挠度HMA 罩面层罩面层HMA 面层面层集料基层集料基层土基土基80-kN 轴载轴载THov150 mm75 mm结构设计27交通量PSI2.51.5 罩面SCSCSCSCeffoLf结构设计结构不足 28 土基土基底基层底基层基层基层原来原来HMA 面层面层

5、HMA 罩面层罩面层THTHTHTHEEEE12341234厚度厚度模量模量e ovHMAe 设计轴载设计轴载V结构设计力学经验法29关键应力或应变关键应力或应变允许交通量允许交通量车辙车辙疲劳疲劳结构设计力学经验法 30HMA 罩面厚度, THov (mm)容许轴载 (80 - kN ESALs, millions)80 - kN轴载轴载 THovTHhmaTHbgov HMA 罩面层罩面层基层基层土基土基设计设计HMA罩面层厚度罩面层厚度255075125100150 1751234设计设计80-kN ESALS, W原来的原来的HMA 面层面层 (疲劳疲劳)e 80结构设计力学经验法ND

6、T 荷载 “强”路面 “弱” 路面 D强路面和弱路面NDT 荷载 “强”路面 “弱” 路面 D强路面和弱路面NDT 感应器NDT 荷载 D D表面弯沉的测量rmhk脉冲设备落锤式弯沉仪35轮碾式弯沉仪 每层参数面层NDT 荷载r反算典型路面情况E1m1D1E2m2D2E3m3 基层土基3738交通量交通量ESALs应用低10,000,000高交通量高的重车交通量39确定正确的混合类型的步骤1.确定需要的总厚度2.确定面层混合料a)确定交通分级b)确定集料尺寸c)考虑外观d)考虑施工时的交通流状况3.从总厚度去掉面层厚度，对粘结层和基层做同样的工作40面层混合料类型的建议面层混合料类型的建议Lo

7、wHighMod低交通量低交通量中交通量中交通量高交通量高交通量DGSMAOGFCDGSMAOGFCDGSMAOGFCMix TypeRelative Appropriateness混合料类型混合料类型41中间层混合料类型选择的建议中间层混合料类型选择的建议LowHighMod低交通量低交通量中交通量中交通量高交通量高交通量DGSMAOGFCDGSMAOGFCDGSMAOGFCMix TypeRelative Appropriateness混合料类型混合料类型42基层混合料类型选择的建议基层混合料类型选择的建议LowHighMod低交通量低交通量中交通量中交通量高交通量高交通量DGSMAATP

8、BDGSMAATPBDGSMAATPBRelative Appropriateness混合料类型混合料类型4301020304050607080DFG 4.75DFG 9.5DFG12.5DFG 19SMA 9.5SMA 12.5SMA 19.0OGFC 9.5OGFC 12.5DCG 9.5DCG 12.5DCG 19.O面层混合料类型选择的建议面层混合料类型选择的建议低交通量低交通量中交通量中交通量高交通量高交通量混合料类型混合料类型最最小小厚厚度度范范围围mm44020406080100120DFG 19.0DFG 25.0DCG 19.0DCG 25.OSMA 19.0中间层混合料类型

9、选择的建议中间层混合料类型选择的建议低和中交通量低和中交通量高交通量高交通量混合料类型混合料类型最最小小厚厚度度范范围围mm45020406080100120140160DFG19.0DFG25.0DFG37.5DCG19.0DCG25.ODCG37.5ATPB19.0ATPB25.0基层混合料类型选择的建议基层混合料类型选择的建议中交通量中交通量高交通量高交通量混合料类型混合料类型最最小小厚厚度度范范围围mm46表面准备n新建、重建n修复47表面准备新建/重建n土基/未处理基层的合适压实 提供坚实、统一的工作表面n去除所有软土n在界面上洒粘层油n主要的还是非主要的?48表面准备修复n必要时维

10、修n铺筑磨耗层49表面准备再生n薄的OL ( ”, 则考虑 R&Rn如果车辙 ”, 则考虑铣刨或找平50表面准备再生n设计结构OLn对于PCC，使用破碎板 C/S, B/S, R 减小有效板长 减小反射裂缝 去除所有结构病害51路面设计的三个最重要的标准52面层准备再生n排水 路面成功的关键 两个类型 面层 面层下53混合料设计混合料类型n密级配nSMAn开级配5455混合料设计：密级配n压密集料颗粒的分散n不可渗透性nNMS = 第一次大于10%通过率的孔筛尺寸n细级配和粗级配56细级配、粗级配混合料NMS 集料粗细1 ” (37.5mm)35% P #41” (25mm)40% P #4”

11、 (19mm)35% P #8” (12.5mm)40% P #83/8” (9.5mm)45% P #8#4 (4.75mm)没有Superpave级配 57细级配和粗级配混合料细级配粗级配低渗透性允许厚面 *工作和易性 *宏纹理 *薄面 *好的耐久性 *平整结构 * 1” (25 mm) NMS58混合料设计：密级配nHMA生产的主力n可用于: 结构层 抗摩层 找平层 修补59密级配混合料集料层低交通量中交通量高交通量面层n砾石 (限制)n碎石n人工/天然砂n碎石n人工/天然砂联结层n同上n同上基层nN/An同上60密级配混合料沥青层低交通量中交通量高交通量面层n通常不改性n在交叉口改性?

12、n常常改性n根据经验不改性联结层n通常不改性n除了重载交通外不改性基层nN/An通常不改性n同上61密级配混合料外加剂层低交通量中交通量高交通量面层nRAPn需要时加抗剥落剂联结层nRAPn需要时加抗剥落剂基层nN/AnRAPn需要时加抗剥落剂62密级配混合料最小厚度推荐密级配混合料最小厚度推荐63密级配混合料层集料公称最大粒径层4.75 & 9.5 mm12.5 mm19 mm25& 37.5 mm面层n抗磨耗n抗滑n平整nW, F & Sn结构n抗滑n结构nN/A联结层n找平n平整n结构n平整n结构基层nN/A64密级配混合料n层下状况 施工前适当准备路基 保证罩面是坚硬结构 修复一些结构

13、缺陷6566混合料设计: SMAn间断级配的HMAn高的抗车辙能力和耐久性 粗集料接触，形成骨架结构 沥青用量、填料、纤维用量较多，常用改性沥青n高性能的混合料n减少反射裂缝67混合料类型 - SMAn立方体、耐浸蚀集料和人工砂 100% 的结构表面(1) 无天然砂 高磨光值的集料n劲度大的胶结料 砂/沥青/MF/外加剂 减少析漏 高的沥青用量68SMA 材料层材料中交通量高交通量面层和联结层集料n碎石n人工砂n矿粉沥青胶结料n通常改性n低交通量时或根据经验不改性其它n纤维n需要时加抗剥落剂69010203040506070809.512.519Mix Type, mmMin Lift Thi

14、ck Range, mmSMA最小层厚推荐最小层厚推荐混合料类型混合料类型最最小小厚厚度度范范围围mm70SMA 混合料层集料最大公称粒径层9.5 mm12.5 mm19 mm面层n抗磨耗表面n抗滑n结构n平整联结层N/AN/An 结构71SMA 混合料n层下状况 施工前对路基适当的准备 保证罩面是坚硬结构 修复一些结构缺陷7273混合料类型：开级配n可透水n碎石、少量人工砂n改性沥青和/或纤维 增加沥青用量 改善耐久性和性能74混合料类型：开级配n类型 开级配抗滑表层(OGFC) 欧洲大空隙多孔混合料 (PEM) 沥青处治渗透基层 (ATPB)75混合料类型：开级配OGFC 和 PEM 只用

15、于面层n空隙率 OGFC 15% PEM 18 22% PEM 有最小值n减少水漂76混合料类型：开级配n平整、低噪音的表面n每吨的费用高 单位质量低n只用于高/中交通量，行车速度高 保持孔隙，防止阻塞 减少轮胎带来的磨损n冰冻状况下禁用OGFC7778混合料类型：开级配ATPB只用于密级配 HMA, SMA 或 PCC的基层需要路表下排水系统使用过滤性织物以防止土壤污染79开级配材料层材料中交通量高交通量面层OGFC 集料n碎石n人工砂沥青胶结料n改性其它n纤维n需要时加抗剥落剂80开级配材料层材料中交通量高交通量基层ATPB集料n碎石n人工砂沥青胶结料n不改性其它n需要时加抗剥落剂81混合

16、料设计：开级配nNCAT 步骤 集料级配保证颗粒间接触 压实/空隙率测定 排水82010203040506070809.5 Surface12.5 Surface12.5 ATPB19.0 ATPBMix Type, mmMin Lift Thick Range, mm开级配混合料推荐的最小层厚开级配混合料推荐的最小层厚混合料类型，混合料类型，mm最最小小厚厚度度范范围围mm83开级配混合料层混合料目的层9.5 mm12.5 mm19 mm面层n磨耗层n抗滑n降低噪音n减少水漂N/A基层N/AN/A排水8485步骤步骤1：确定总厚度：确定总厚度n例 为城市再发展而重修 性能和外观要求都很重要6

17、”(150 mm)86步骤步骤2：选择面层混合料类型和厚度：选择面层混合料类型和厚度交通荷载交通荷载集料尺寸集料尺寸外观外观交通量交通量87LowHighMod低交通量低交通量中交通量中交通量高交通量高交通量DGSMAOGFCDGSMAOGFCDGSMAOGFCMix TypeRelative Appropriateness步骤步骤2：选择面层混合料类型和厚度：选择面层混合料类型和厚度混合料类型混合料类型8801020304050607080DFG 4.75DFG 9.5DFG12.5DFG 19SMA 9.5SMA 12.5SMA 19.0OGFC 9.5OGFC 12.5DCG 9.5DC

18、G 12.5DCG 19.OMix TypeMin Lift Thick Range, mm低交通量低交通量中交通量中交通量高交通量高交通量 步骤步骤2：选择面层混合料类型和厚度：选择面层混合料类型和厚度混合料类型混合料类型最最小小厚厚度度范范围围mm89步骤步骤2：选择面层混合料类型和厚度：选择面层混合料类型和厚度混合料 - 9.5 mm DFG厚度 - 37.5 mm150 mm37.5 mm112.5 mm90 步骤步骤3：选择中面层类型和厚度：选择中面层类型和厚度LowHighModLow TrafficMedium TrafficHigh TrafficDGSMAOGFCDGSMAOGFCDGSMAOGFCMix TypeRelative Appro