[河北]山区高速公路路面建设技术解读及新技术探索92页（PPT）

1、山区高速公路路面建设技术新探索XX高速管理局XX山区高速公路路面建设技术新探索一、XX高速公路沥青路面实践与发展二、山区高速公路路面的基本要求三、山区高速公路路面技术探索四、XX高速公路路面发展与展望 XX高速管理局XX山区高速公路路面建设技术新探索一、XX高速公路沥青路面实践与发展（一）XX高速公路发展历程（二）XX高速公路沥青路面技术 （一）XX高速公路发展历程 90年第一条高速公路京石高速公路建成通车，99年：1000公里；2004年：2000公里；2007年：3000公里；2010年：4000公里。2012年底：5000公里；十二五末：超6000公里。XX高速管理局（二）XX高速公路沥

2、青路面技术 第一阶段，起步阶段（1987-1995），建设京石、石太。 路面结构特点： 1）面层薄。沥青层812cm,普通沥青混凝土3+5、 3+4+5 5+7 2）基层弱。单层基层，1518cm二灰碎石或水泥稳定碎石。 XX高速管理局车辙横断剖面出现的主要问题：唧浆、松散、推 移、车辙 第二阶段，探索阶段（1995-1998），建设了石安、唐津、保津 路面结构特点： （1）增加了面层厚度，三层设置，一般为4+5+6cm；表面层采用进口沥青。 （2）设两层基层，18-20cm水稳或二灰碎石（砂砾）；设一层底基层，20cm 。 （3）进行了试验探索：得到更高的表面抗滑和高温稳定等性能，铺筑了SM

3、A面层。 病害得到了控制，出现的主要问题：泛油、车辙、裂缝、桥面唧浆、推移XX高速管理局（3）松散、网裂、唧浆、坑槽等水损害 第三阶段，稳定发展阶段（1998-2000）修建了宣大、京沪、京沈、京张、石黄等重载交通高速公路。 路面结构特点： （1）沥青材料有两大变化：表面层采用SBS改性沥青；中下面层采用AH-70； （2）加强基层顶面的防水层设计；采用密实型级配； （3）对重载交通路面进行专门设计，用动稳定度控制混合料设计，基层强度明显加大。 存在的主要问题：大中桥桥面沥青铺装唧浆、拥包等病害仍旧存在；重载交通半刚性基层反射性裂缝严重。XX高速管理局 第四阶段，成熟阶段（20002009年）

4、，修建了衡德、衡水支线、丹拉、青银、邢临、津汕、张石、保沧、沿海、承唐、大广、西柏坡等，新增了近2000公里高速公路。 路面特点：形成了成套沥青路面技术 （1）典型结构：半刚性基层路面和柔性基层路面。 （2）新型路面结构和材料：复合路面，多孔隙混凝土路面。 （3）固定了新型路面材料设计方法：GTM旋转剪切压实实验法。 路用状况：根治了早期病害，使用状况良好。XX高速管理局 现阶段（2009年以后），XX高速公路转向山区、坝上地区和改扩建,其中，山区高速公路将达到700余公里。 在新形势和新要求下，正在展开新型耐久性结构和材料的研发。 XX高速管理局XX高速管理局山区高速公路路面建设技术新探索二

5、、XX山区高速公路特征及对路面的要求 （一）山区高速公路的气候特征 （二）山区高速公路的交通特征 （三）山区高速公路的线形特征 （四）山区高速公路路面技术总目标与对策XX高速管理局 XX南北纬度跨度大、既有山地，又有平原、高原的地理特点和境内错综复杂的地形地貌，造就了XX气候水平分布和垂直分布的复杂多样性。 在河北西部和西北部分布两大山脉：太行山脉、燕山山脉 （一）山区高速公路的气候特征XX高速管理局 我们对全省公路气候分区进行了研究： （1）提出了XX沥青路面性能温度分区图：划分为12、13、21、22、23三个温区； （2）路用性能降雨量分区图：具体划分为5001000mm、250500m

6、m二个降雨区。XX高速管理局夏炎热冬寒地区石家庄除赞皇县、元氏县、井陉县、平山县、鹿泉市、灵寿县六县外邯郸除馆陶县、峰峰矿区外沧州除黄骅市外廊坊全地区邢台全地区衡水全地区保定除涞源、阜平两县外夏炎热冬冷地区邯郸馆陶县、峰峰矿区石家庄赞皇县、元氏县、平山县、井陉县、鹿泉市、灵寿县夏热冬严寒地区承德丰宁自治县北部地区、围场自治县北部地区张家口沽源县北部地区夏热冬寒地区保定涞源、阜平唐山全地区秦皇岛全地区承德承德中南部地区张家口除沽源县北部地区外夏热冬冷地区沧州黄骅市XX高速管理局表1 按照高温分区指标，一级区划分有2个区高温气候区12气候名称夏炎热区夏热区最热月平均气温()302030位置A夏季最

7、热区B日最高气温35天数较多地区C极端最高气温出现的地区保定西部山区、沧州地区的黄骅市及张家口、承德、唐山、秦皇岛等地，最热月平均气温在2030度。全省7月平均气温介于17.4 27.1之间。长城以南冀中平 原、冀南平原在26以上，其中大名最高，为27.1。最高气温的酷热期，高于35，南部平原平均每年1725天，最多是3050天；中部平原 及西部山区平均每年620天，最多是2030天；唐山沿海及北部山区每年平均14天，最 多10天左右；坝上无酷热天气。夏季长城以南极端最高气温值多在40以上，保定曾出现过43.3的高温；沿海和长城以北极端值多在40以下，坝上不超过35。极端最高气温一般出现 在6

8、、7月，以6月为多。XX高速管理局表2 按照低温分区指标，二级区划有3个区低温气候区123气候区名称冬严寒区冬寒区冬冷区极端最低气温（）-37.0-37.0-21.5-21.5-9.0位置全省严寒地区分布较少，主要在张家口沽源县北部及承德的丰宁自治县、围场自治县北部地区 。全省除邯郸的峰峰矿区、馆陶县及沧州的黄骅市及北部严寒区外，大部分地区属于冬寒区全省冬冷区分布较少，主要在沧州的黄骅市和邯郸的峰峰矿区、馆陶县。表3 XX沥青性能气候分区指标气候型型 名最热月平均最高气温（）年极端最低气温（）12夏炎热冬寒30-37.0-21.513夏炎热冬冷30-21.5-9.021夏热冬严寒2030-37

9、.022夏热冬寒2030-37.0-21.523夏热冬冷2030-21.5-9.0XX高速管理局表5 按照雨量分区指标，三级区划有2个区雨量气候区12气候区名称湿润区半干区年降雨量（mm）5001000250500位置多雨区:燕山南麓和太行山东坡为多雨带。燕山南麓兴隆青龙一线以南的低山丘陵区年降水量约 为 700800毫米，是全省年平均降水量最多的地区，遵化、迁西是XX多雨中心，年平均降 水量都在800毫米以上；太行山东坡多雨带有武安县的马店头附近、赞皇县黄北坪、灵寿县 漫山一带、易县大良岗四个多雨中心，年平均降水量600700毫米。新乐、藁城、束鹿、宁晋、新河一带是XX平原地区的一个少雨中心

10、，年降水量不足500 毫米；桑洋盆地的阳原、涿鹿、怀安等地和张北高原西北部的康保一带，年降水量仅350 400毫米，是XX三个少雨中心，尤以康保县为最，年降水量仅有352.8毫米，是 XX年降水量的最低值。最长连续降水：XX最长连续降水日数年均816天，一般为810天，且多集中出现在7、8月，其它月份 极少出现。最长连续降水期间的降水量各地差别很大，张北高原、北部山区的西部和秦皇岛 都在100毫米以下，其它地区除少数站点外都在100毫米以上。1995年8月299月9日全省大部分地区出现连续12天的连阴雨，雨量一般在50毫米以上，石家庄市和邢台市北部高达100170毫米。暴雨地区：暴雨主要出现在

11、7月中旬到8月中旬。暴雨日数，燕山南麓、中部和东部平原及紫荆关一带平 均23天，最多达57天；南部地区12天；北部山区和张北高原暴雨日数甚少，年平均0 .5天左右。XX高速管理局表6 XX沥青与沥青混合料气候分区气候型型 名最热月平均最高气温()年极端最低气温()年平均降雨量(mm)122122夏炎热冬寒湿润30-37.0-21.55001000123夏炎热冬寒半干30-37.0-21.5250500132132夏炎热冬冷湿润30-21.5-9.05001000212212夏热冬严寒湿润2030-37.05001000213夏热冬严寒半干203035度,路表温度65度，极端高温41.5度；强暴

12、雨，年均降水量600毫米；冬季连续10天最低气温20天。 b.西北部山区气候区：夏热冬严寒地区，夏季连续7天最高温度大于30度，路表温度60度；冬季连续10天最低气温600毫米；多暴雪，强降雪期30天； c.坝上气候区：冬严寒地区，冬季严寒漫长，冬季连续10天最低气温-30度，极端低温6000中面层4600下面层2000XX典型沥青混凝土面层设计参数推荐值汇总表 高温稳定性XX高速管理局年降雨量（mm）及气候分区1000500-10007000次/mm; 低温弯曲破坏应变均大于2800;残留稳定性大于90%。混合料三大指标均大幅度高于规范值。 （2）抗疲劳性能：1000应变水平下，纤维沥青混合

13、料疲劳性能为无纤维沥青混合料的2.7倍。 （3）采用GTM方法+进一步提高沥青用量+新型SIS高模量改性沥青+掺加矿物纤维的思路实现了高模量耐久性沥青路面的初步设想，并有以下体会： 耐久性高模量沥青混合料的性能在满足抗车辙与抗水损害能力的条件下，应优先考虑低温抗裂性与抗疲劳性能； 鉴于国内外高模量沥青混合料的应用状况，根据不同的层位的受力特点和环境作用因素，应确定合适的动态模量，以达到综合性能的整体提高； 可以参照国外成熟做法，结合我国规程，尽快建立我国的高模量沥青混合料的技术体系。 XX高速管理局（二）耐久性沥青路面技术 2、高性能耐久性桥面铺装技术 1）桥面铺装维护是将来的主要问题 2）耐

14、久性桥面铺装的解决方案 XX高速管理局三、XX山区高速公路路面技术探索1、 桥面铺装维护是将来的主要问题1）山区高速公路桥隧比大，桥隧里程长，桥面维修任务重；2）沥青铺装层与桥面系混凝土力学性能的差异，决定沥青铺装层易于破坏；3）沥青铺装层维修不及时，将影响桥梁主体结构的耐久性。 提高沥青层的模量； 加强层间粘结。 对国内外不同桥面铺装技术：SMA、浇筑式、环氧沥青进行了比较。2） 耐久性桥面铺装的解决方案技术指标SMA10混合料浇注式沥青混合料环氧沥青混合料空隙率 (%)3.01.22.2动稳定度(70，0.7 Mpa) (次/mm) 48464659000极限弯曲强度(-15，1mm/mi

15、n) (MPa)6.113.618.3极限弯曲应变(-15，1mm/min ) (10-3)2.163.632.74间接拉伸强度(25) (MPa)1.654.055.39经冻融循环后的间接拉伸强度(25) (MPa)1.403.774.1515-15线收缩系数 (10-5/)2.252.141.52铺装混合料的性能比较 指标双层环氧沥青混凝土结构浇注式（下）环氧沥青混凝土（上）结构双层SMA结构标准实测值评价实测值评价实测值评价动稳定度6012600优良10500优良9000优良3000709000优良7000优良4469优良2000-15弯曲强度（MP）17.2优良14.9合格8.3不合格

16、10.0-15极限应变（10-3）2.513.35合格3.105.52优良2.273.65合格2.0020粘结强度（MP）4.0合格3.1合格不合格2.75疲劳寿命（万次）-151200优良1200优良1200201200优良1200优良不合格1200601200优良1200优良1200铺装结构的性能分析 环氧沥青高强度、高粘结力、高柔韧性的复合材料，采用环氧沥青作为防水粘结层和铺装层，具有高模量和耐久性的显著优势； 环氧沥青的国产化，成本低，使在普通混凝土桥面上推广成为可能。（1）环氧沥青用于混凝土桥面铺装的可行性（2）我省大桥特大桥耐久性桥面铺装设计500m2000m的桥梁项 目技术指标实

17、验方法HLN-7611HLN-9011重量比（A:B）100:760100:900热固性（200）不熔化不熔化小试件放置在热钢板上 吸水率（7天，20 ，%） 0.30.3ASTM D570在荷载作用下的热挠曲温度/-10-18-10-18ASTM D 648拉拔强度20,混凝土(MPa)1.201.00企业标准20,钢板(MPa)1.501.20企业标准剪切强度20,混凝土(MPa)1.000.80企业标准20,钢板(MPa)1.201.00企业标准路用性能抗剪强度(MPa)0.5（常温）0.4（常温）JTG F80/1-20040.3（35）0.3（35）JTG F80/1-2004粘结强

18、度(MPa)0.5（常温）0.3（常温）JTG F80/1-20040.3（气温35）0.2（气温35）JTG F80/1-2004不透水性，0.3 Mpa30min不渗水30min不渗水抗刺破及渗水性暴露轮碾试验（0.7Mpa，100次）0.3 MPa水压下不渗水）暴露轮碾试验（0.7Mpa，100次）后，0.3 MP水压下不渗水）NJ环氧沥青防水粘结材料的技术指标 结论： （1）优异的高模量，抗车辙、抗疲劳性能； （2）超强的粘结性能和渗透密闭性能。长寿命半刚性绿色环保热固性薄层结论：XX高速管理局（三）长寿命复合路面技术 1、多孔改性混凝土复合沥青路面技术 2、复合式连续配筋水泥混凝土技

19、术三、XX山区高速公路路面技术探索XX高速管理局 1、多孔改性混凝土复合沥青路面结构 国内外研究多空混凝土主要用于是排水基层，但在国内，目前还没有见于大规模的应用从0411年，我省邢台路桥，先后在一级路和高速公路上铺筑了40余公里试验路，经过不断摸索，至目前已形成了等粒径多孔改性混凝土成熟的技术，今年起，我省开始在高速公路上推广应用。 1）等粒径多孔改性混凝土原理和路用性能三、XX山区高速公路路面技术探索水泥混凝土不同结构模型与孔隙特征多孔水泥混凝土的理想结构模型摊铺后的多孔改性水泥混凝土XX高速管理局 等粒径多孔混凝土CT结构图与三维仿真图等粒径多孔混凝土混凝土破坏机理等粒径多孔混凝土破坏点

20、三维模拟等粒径膜厚0.3mm 拉剪压2）抗压与抗折试验编号干缩系数(10-6)3d7d14d28d60d90d1116.6166.8211.5236.3270.7277.92117.3168.0212.4236.8272.1279.43122.1172.0216.1241.1273.0283.0收缩试验干缩试验收缩试验温度收缩试验材 料不同和温度()收缩区间的温度收缩系数(m/m/)-30-20-20-10-10001010202030304040505060均值普通混凝土10.2910.5910.5210.0210.8910.7511.312.6514.3911.26多孔混凝土16.025.965.885.36.186.236.987.47.716.1多孔混凝土24.884.834.834.134.954.965.035.786.115.06低高应力比R应力水平S疲劳寿命N低高应力比R应力水平S疲劳寿命N低高应力比R应力水平S疲劳寿命N0.20.678500.170.715370.150.83654717095823557874246458148531246231718995937未断123113150618377未断9800891521164501989疲劳试验疲劳试验原始