高性能AC路面_ppt

1、 高性能 AC 路面美国SHRP的高性能沥青路面-SUP,仅是商标名称我们的高性能沥青混凝土路面.公路发展新时期 1984年4月国家批准实施京津塘高速路，从此公路建设进入以高速路为代表的发展时期。7.5期间建成约500km高速路，到2000年共建成约2.5万km高速路，居世界第二。 高等级公路路面以半刚性路面为主。高速路带动了各种大型桥大发展。半刚性路面.公路建设的成就被选为20世纪我国26项重大工程技术成就之一。 2005年末公路里程达180多万km,高速路4.1万km，规划将建成8.5万km高速路。创新是一个民族兴旺发达的灵魂 国外的路面技术发展有其本身的土壤、地质、材料、气候和交通条件以

2、及现有路面的特点。不一定适应我国的高等级公路。我国路面技术问题要靠自已解决。SMA, SUP 我国的气候和交通条件有显著差别，既有大量新建高等级公路，又有大量进入中修、大修期的高速路。到处是建设工地，有各种各样的技术问题要解决，是科技人员发挥才能，煅炼自已，实现科技创新的大好舞台。传统柔性路面 无结合料基层 无结合料底基层 压实的土基 天然地基 高强度柔性路面厚无结合料基层 压实的土基 天然地基 全厚式P 面层联结层 基层 压实的土基 天然地基 美1873开始铺AC路面AASHTO 2002年前柔性路面用的半刚性路面 面层 无结合料底基层 压实的土基 天然地基 倒装式结构 面层无结合料基层 沥

3、青处治或水泥处治层 压实的土基 天然地基 用的半刚性路面 面层 无结合料底基层 压实的土基 天然地基 AASHTO 2002年设计指南的路面结构类型某高速公路的试验路1. 半刚性 4、6、8PmB，38CS，20LFS 共76cm2. 长寿性 4、6、8PmB， 29ATB（AH-70)，9PmB FDAC，16CR， 15 LFS (AC H 45cm, PmB=27cm)3. 26 CRCC , 4、6、8 PmB，20 CS， 20 LFS4. 厚AC(25cm)倒装式 4、6、8PmB， 7ATB， 15GCR, 16CS，20LFS高速04.8.16通车lr (mm)(FWD) 04

4、.12 05.10 06.121. 半刚性 0.019 0.038 0.064 2. 长寿命 0.035 0.0670.0823. 连续配筋 0.011 0.0220.049 4. 厚AC倒装式 0.072 0.110 0.131 2006.12试验路面maxRD1.半刚性 左 3.1 右 3.8mm2.长寿命 左 7.8 右 6.5mm3.连续配筋 左 6.3 右 5.3mm 4.厚AC倒装式 左 6.7 右 8.1mm 上述试验路的弯沉值尝然总的都相当小,但通车一年后,路面的弯沉值普遍增大为刚通车3月时的1.52.0倍;通车两年后,又增大为刚通车3月时的1.84.45倍。路面的承载能力在减

5、小。该路土基和路基的特点 RD 由通车两年后的 RD (左右两轮下的均值)看：1. AC厚18cm的S-R路面 RD=3.45mm，最小；2. LL.P的 RD=7.15mm最大；3. CRCC+10cmAC的RD=5.8mm。试验路交通状况交通量20000辆/天，客货各一半。2006年5月 超载 30以下 11.87超载 3050 2.0超载 50100% 0.07不超载 85.23澳重载交通沥青路面土CBR约2%土基上0/10 PmB OGA 3cm 磨耗层0/14 AC (320沥青) 4cm 联结层0/20 AC (600沥青) 6cm 荷载传布和高温抗永久形变层(2 function

6、)同上，6.5cm 荷载传布和高温抗形变层0/20 FAC (加1%沥青)7.5cm抗疲劳层0/20 水泥碎石 (3%水泥) 15cm 土基厚度(cm) 选料CBR8% 25 选料CBR5% 33粗集料断级配CAGG和多碎石沥青混凝土 SAC系列的矿料级配设计 筛孔13.29.54.752.361.180.60.30.150.075级配范围%90 10058 7230 4024 3418 2814 2110 176 134 8级配A957041.53022.516.512.58.56B 9060352821141186C中值9565352923181496 D10072352923181496

7、 E下限9058302418141064岩石类型的影响SAC-131、例如:马歇尔试验结果OAC之差在0.3%0.9%之间，空气率之差在1.6% 3.7%之间，饱和度之差在4.1% 17.7%之间，稳定度之差在1.05.2kN之间。3、如果要求AC的Va为3%4.5%和VFA为65% 75%，则1号碎石仅级配A、C、D，3号碎石仅级配A、B、D，4号碎石仅级配A、D以及5号碎石仅级配A、C能满足要求。 结果说明，虽然规定的级配范围仅9.5mm的通过量为14%，另有4个筛孔的通过量为10%，其余筛孔的通过量仅4%7%，对于同一种碎石，即使其颗粒组成在范围内变化，也会导致有的AC的性质满足要求，有

8、的则不满足要求 。何况规范的更大范围。级配1号料2号料3号料4号料5号料A10198117711121661B86675411861016822C914877849778843D1030496817895792E550363609460580轮辙试验结果 因此，（1）级配范围不应过宽。同时要明确，级配范围仅供选挥合适的生产级配曲线用。（2）对某一品种碎石合适的级配曲线，对另一品种的碎石就不一定合适。生产中应遵循已定的级配曲线，只允许不影响AC性能的很小误差。NEW SAC: 研究新理念：将面层的主要功能和早期损坏结合在一起解决。新方法：为1988年自主研究成功的 SAC系列提出了矿料级配设计方

9、法。新理论：建立了规定级配是否适合某岩石碎石的两阶段检验理论和检验方法。新材料：完善了 SAC系列的三种不同结构，紧密骨架密实结构、一般骨架密实结构和悬浮式密实结构。分别用于不同场合。 新材料有六个优点。矿料质量和级配最关键。沥青是必要成分，但不是关键。PmB能大幅度提高AC的抗形变能力，但矿料质量和级配不好同样产生严重辙槽。SMA级配不密实，靠多用沥青。 2.高温抗永久形变能力1) 只要水进入面层，都会产生不同类型的水破坏。2) 不让降水透过表面层进入下卧结构层，就可减少水破坏。3) 及时架桥封闭裂。3. 水破坏 4) 最关键是矿料质量和级配。密实式AC透水性小，只要提高其均匀性和加强碾压，

10、就可基本解决水破坏。沥青不是关键因素，ACII型或半开级配抗滑层、 最易水破坏。近几年PmB SMA也产生较多水破坏。矿料级配最重要。如SAC 横裂进水 水自由进入直达基层顶面，轮压冲刷并将浆通过裂缝自由唧出表面，对缝两侧冲刷破坏作用小，仅引起裂缝下陷，出浆处为条形。以往石灰土基层(35mm)缝口两侧碎裂，面层破坏是渐进过程。两种机理的水破坏 动水压力进水 下雨期间，表面水在大动水压力下，由Va较大处压入表层;或压过中、下面层到基层顶面，动力水冲刷基层表面细料，并从原进水通道将浆压出表面。动力水反复压入水和吸出浆，对沿途AC造成很大破坏：沥青剥落，AC松散、产生圆形坑洞。提高AC的均匀性。 视

11、交通量大小和重车多少，这个过程发展很快，下雨期间及雨后一二天就能产生。不少高速公路在产生圆坑洞之前，一条缝都没有，但一场雨后，却能产生很多坑洞。 XX路某段20km，未到一年，一场大雨后产生180多个坑洞。XX路北京段8年后1315横缝，共补路面桥面坑洞213个。天津段共有横缝3204条，共补圆坑洞504个，基本与裂缝无关。河北段6km200多条横缝，补坑洞很少。 XX高速东侧93年底抢通车，94年初夏一场雨后就产生很多水破坏圆坑洞，那时路面上尚无横缝。几条PmB SMA路面，通车不到一年，尚无裂缝，就产生严重水破坏。 4. AC的疲劳寿命1) 对半刚性基层沥青面层不是问题，2) 对AC厚18

12、cm的柔性路面是个问题。80年代开始至今有两类四种AC： 一类密实式，有三种:连续式、CAGG、FAGG； 另一类多孔隙CAGG，常用做磨耗层。定义：CAGG、FAGG，不能用一个幂函数描述矿料级配，需要用两个幂函数描述。 1982年法国BBM，1984德SMA； 1988我国SAC，1993美国SUP。 从此CAGG成为发展方向。1、100多年来国内外不少学者都在研究级配对AC性能的关键作用。2、至今仅连续级配有设计方法。Fuller公式，1964年FHWA改为0.45，级配较细，矿料级配设计 国内外的CAGG都是经验性的，一直没有矿料级配的设计方法。直到2005年笔者发表专著”粗集料断级配

13、沥青混凝土SAC系列的设计与施午”才首次提出了CAGG的矿料级配的设计方法。 1988年我国自主研究成SAC-16，4.75mm粗集料含量59%，它不是一个幂函数所能描述，是CAGG。 至今已在十多条高速路上成功应用。是水破坏最少的一种级配。SAC 用CA形成骨架，用FA和FI和沥青填充骨架中的孔隙，使 Va小，高温抗RD能力强, 抗滑性好。可设计成紧密骨架密实结构，一般骨架密实结构和悬浮式密实结构。 SAC矿料级配设计原则 SAC系列含SAC30 SAC10共六个级配。分别适用于基层、底面层、中面层和表面层。粗细集料的分界筛孔为4.75mm， 0.075mm为填料。B/M 表示沥青用量，Va

14、为空气率。SAC矿料级配设计方法 设计CA级配，用两个点：Dmax .n通过量一个点，100%，4.75mm通过量一个点，如30%40% 设计FA级配 用两个点：4.75mm通过量 (与CA相同)，0.075mm一个点，如 6%。例. SAC20设计CA级配 的基本方程为： Dmax .n为19mm，为得到系数 A 和 B。建立两个联立方程： (1) 解此联立方程：(1)(2)得 B = 0.85021， 可取0.85， A = 100 (2) 将B值代入(2)得 得到计算粗集料级配的方程式为： (CA) 用方程C计算得的粗集料级配见下表191613.29.54.7510084.271.554

15、.130 FA级配计算的公式型式与CA级配计算公式相同，右侧的分母Dmax.n改为4.75。可以是一根级配曲线，也可以是两根级配曲线。 细集料的级配计算 由于4.75mm筛孔通过量应与计算粗集料级配时的相同，已定为30%。在此确定0.075mm筛孔的通过量为5%，可以建立两个联立方程 计算细集料级配的例为：SAC20-1 为得系数A和B的值，建立两个联立方程 (1) (2) 得 B=0.43, A=304.752.361.180.60.30.150.0753022.216.412.39.16.75用FA方程计算得的FA级配为： 基本原理: 以烘干CA的孔隙率VCADR为基础，减预留 Va后的可

16、用孔隙率（VCADRU）为标准；对于骨架密实结构，FA、FI和沥青的体积率之和（简称沥青砂胶的体积，VOLma.B）恰好能填满VCADRU。 将粗、细集料的级配连接一起就得到SAC20的矿料级配。 粗集料是一个幂函数0.85、具有较大孔隙细集料是另一个幂函数0.48、是密实的，连接在一起成一个中断级配的SAC20。粗集料断级配多碎石沥青混凝土 SAC系列的矿料级配检验紧密骨架密实结构检验方法 VCADRF方法 做烘干CA的密度和VCA试验时，可以得到两种密度及相应的VCA。一是干捣实密度GCADRC和干捣实孔隙率VCADRC，二是松装或疏松密度GCADRL和疏松孔隙率VCADRL。 玄武岩粗集

17、料SAC-13和SAC-20的 VCADRC较VCADRL小6%。 如SAC13的 VCADRC为40%，其VCADRL为46%石灰岩粗集料VCADRC为40%，其VCADRL为45.9%。两者差别很小。 如对SAC-13进行矿料级配检验时，用VCADRC=40%为标准，则检验结果SAC-13为紧密骨架密实结构。 如用VCADRL=46%为标准，检验结果SAC-13为疏松骨架密实结构。 如用VCADR=43%为标准，则检 验结果SAC-13为一般骨架密实结构。 如用VCADRVCADRU，则实际Va预定值，甚至将CA的骨架撑开，影响AC的高温抗永久形变能力。 如VolMA.B预定值， 容易引起

18、水破坏。 作为骨架密实结构，在规定Va后，等号右侧的值应等于左侧的值。如果右侧的值明显大于左侧的值，则会使 CA的骨架被沥青砂胶撑开甚至 CA悬浮在沥青砂胶中，直接影响AC的高温抗RD能力。 上述这三种代表性状态的CAGG都可以是Va仅在3%左右的密实式，也都具有表面TD大的特点。其差别仅在CA 多少以及B/M 和高温抗RD能力的大小。 多种性能 在气温高的地区，在ESAL大，特别在重载交通EXPWY上，AC面层既要抗水破坏，又要抗高温永久形变，还要有优良的抗滑性能。即要求AC的透水性小、水稳性好，高温抗RD能力强；对表面层，还要抗滑性能好。 在ESAL不大，特别重载车辆少的高等级公路和一般公

19、路上，面层的高温抗RD能力不是主要矛盾，可只考虑或只检验AC的密实性，使其Va小，表面层抗滑性好。级配检验的目的是：制成的AC要满足上述性能要求。 用AC中CA的孔隙率VCAAC检验，简称VCAAC法。 不同试验方法制成的AC试件进行矿料级配检验、调整以及最终取得符合要求的配合比和相应的矿料级配，供生产使用。VCAAC法 基本原理是，对于骨架密实结构，AC中CA骨架间的孔隙率，恰好被FA、FI、沥青的体积率之和(VOLma.B)以及需预留的Va所填满。 用VCAAC方法检验的准确性，除原材料的密度外，还取决于试件体积测定的准确性，以及如何考虑集料对沥青的吸收量和正确确定Ge以及Gmm的计算方法

20、。mm有效密度的计算 计算Gmm时，CA和FA的密度都采用Gb和Gsd组成的有效密度Ge。Ge = Gb + C ( Gsd - Gb ) C与集料吸水率有关的系数。 Ge的值应 Gb和 Gsd沥青混凝土的分解和计算 AC含粗集料、细集料和填料，沥青和空气。以下将AC的各组成的质量进行分解和计算（需采用五位小数）。毛体积密度Gb.s=2.58213g/cm3，B/M = 4.41306%。全部矿料的质量VMA=1-2.4730 2.90024=14.7(%) Pca占70%，Pfa占24%，Pfi占6%。 AC中粗集料的质量为：MCAAC = 0.72.4730=1.73110(g/cm3)A

21、C中粗集料的孔隙率 AC中细集料的质量 MFAAC= 0.242.4730 = 0.59352(g/cm3)AC中填料的质量MFIAC = 0.62.4730 = 0.14838 (g/cm3)AC中沥青的质量 MBAC = 2.58213-2.4730 = 0.10913 (g/cm3) VCAAC方法检验AC 的基本方程VCAAC=VOLFAAC+VOLFIAC+VOLBAC+Va填料的体积百分率 沥青的体积百分率 AC中细集料的体积百分率 同是紧密骨架密实结构SAC20，用AH-70的DS平均值2980次 /mm。用AH-30时，DS平均值B/M= 3.4%为4227，B/M= 3.8%

22、为5011。一般骨架密实结构的SAC20，用AH-30时的DS=4716。AC20，用AH-70时DS平均2980 用SBS改性沥青时，DS值平均为9098次 /毫米，虽大于AH-30沥青，但平均相对永久形变却为2.16%，不如AH-30沥青(2.03%)。1、骨架密实结构AC的物理-力学性质对级配的变化较敏感。SAC系列只提供了一根级配曲线。为了适应不同岩石品种的特性，需要对所用级配进行检验，确定其是否符合。如不符合，就进行粗、细集料配合比调整，然后计算新的矿料级配。 结 论2、VCADRF方法，是针对AC所用级配和沥青等原材料进行检验。它既可用于骨架密实结构，也可用于悬浮式密实结构的检验。

23、3、SAC系列的紧密骨架密实结构，随岩石品种而异，要求粗集料的含量为70%左右。一般骨架密实结构，要求粗集料的含量为65%左右。当粗集料含量少于60%时，沥青混凝土将是悬浮式密实结构。4、VCAAC方法，是针对已用马歇尔试验或其他试验方法制成的AC试件，进行矿料级配检验。5、只提供一根级配曲线，也提供了能保证AC性质稳定的各个筛孔通过量的允许误差。提供了确定允许误差的方法。当前先进的拌和楼可将沥青的误差控制在0.2% 以内，满足要求。 6、已有的GTM试验和轮辙试验结果都证明，凡符合紧密骨架密实结构的SAC，其高温抗永久形变能力都很好。 厂号31.526.5191613.29.54.75厂11

24、0063.19.22.20.300厂210084.220.57.11.80.20厂310085.827.94.91.100厂410096.635.514.28.43.50厂510083.616.32.6000厂610086.122.64.50.800厂710079.530.614.94.400极差33.526.312.7S790100051030mm碎石筛分表（% ）1020mm碎石筛分表（% ）厂号31.526.5191613.29.54.75厂110097.077.947.317.70厂210010097.479.246.60.20厂310010010086.955.90厂41001008

25、5.969.743.63.50厂510010088.064.938.30厂610010010072.046.10厂710010087.570.345.50极差322.139.638.23.5S91009010001505玄武岩碎石筛分表（% ）规格1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075S9:1020厂196.157.09.81.21.21.21.21.21.21.2厂278.535.43.10000000S12:510厂110099.64.11.01.01.01.01.01.0厂210026.60.803. 室内试验采用的方法 试验表明，AC的抗压强度的变异系数高达18% 23%，抗压模量的变异系数高达29% 40%。 常将粗集料和细集料都先筛分成一个一个单一粒级的碎石，。 例如：准备好了单一粒级的矿料，有了某个级配类型矿料级配的各个不同粒级矿料的含量百分率，很容易配备出一个所需粒级的矿料级配4. 沥青混合料拌和厂的几个关键： 1） 备一个一个粒级的规格料 2） 至少要