沥青路面早期破坏及预防防护

沥青路面早期破坏及预防防护四种路面柔性路面刚性路面半刚性路面刚性组合式路面我国已建高速公路的路面结构1、半刚、刚性、刚性组合式、（柔性）2、主要高速公路的半刚性路面结构两类四种矿料级配组成a）传统连续式密级配沥青混凝土；b）开级配沥青混凝土；c）粗集料断级配沥青混凝土；d）细集料断级配沥青混凝土。沥青路面使用性能要求：1、抗滑性能好，摩擦系数、构造深度；2、平整度好；3、噪音小。功能要求为保持优良的使用耐久性，要求：1、足够的承载能力，不发生结构性破坏；2、路面结构抗永久形变能力强，半刚性基层、较薄面层，辙槽轻、不大于15mm；3、无泛油现象，保持表面构造深度TD≥0.5，竣工时TD＞0.6；4、无明显水破坏：唧浆、网裂、坑洞（桥、路）；5、无明显台背沉陷、路面沉陷；6、最大限度地减少纵向裂缝；7、减轻横向裂缝：优质沥青、合适面层厚度、预切缝、优质基层、（表层沥青较稀）；8、无局部盆状网裂低洼（局部结构性破坏，基层问题）。《高等级公路半刚性基层沥青路面》98年9月《高速公路沥青路面早期破坏现象及预防》2001年5月沥青混凝土的主要性能1、水稳定性好2、高温强度好3、低温性能好4、抗疲劳能力强减少甚至消除AC水损坏增加AC的抗辙槽能力减少面层的温度裂缝增加面层的疲劳寿命需要密度大、空气率小，使AC透水性小，减轻老化，减轻沥青剥落。半刚性路面的承载能力1、取决于半刚性材料层，沥青面层仅起功能性作用；2、厚半刚性材料层的优越性；3、全厚式半刚性基层与两种以上半刚性材料层的组合；4、已建高速公路承载能力评价；段号基层和底基层材料（结合料剂量）基层（mm）下列龄期的回弹弯沉值（mm）1月8月土基（竣工时）18％水泥石渣25％石灰土未筛分碎石2033000.2180.1843.08226％水泥石屑4％水泥石渣2032980.1890.1632.832310％水泥砂土①4％水泥石渣2132230.2110.1972.037410％水泥砂土10％石灰土2132220.6110.3722.037广深试验路95％概率的代表弯沉值（100kN轴载，沥青封层）段号基层和底基层材料（结合料剂量）基层（mm）下列龄期的回弹弯沉值（mm）1月8月土基（竣工时）5级配碎石10％石灰土2502220.6810.3661.164625％石灰土未筛分碎石10石灰土2252180.5850.2411.47275％水泥碎石10％石灰石渣2112450.2590.1781.881续上表注：①通常应将稳定粒料用作上层，稳定细粒土用作下层段号面层（cm）防水层基层（cm）底基层（cm）L0.977(0.01mm)表中底1989199715SLH－2000SBS改性沥青14二灰碎石44石灰土152624OGFCSBS改性沥青00SBS改性沥青14二灰碎石44石灰土111634SLH－20SBS改性沥青00SBS改性沥青14二灰碎石44石灰土181945SLH－2007LH－30无14二灰碎石39石灰土182055SLH－2007LH－30无14水泥碎石39石灰土172463SLH－206SLH－306LS－30无14水泥碎石36石灰土322173SLH－206SLH－306LS－30无14二灰碎石36石灰土2215正定试验路7个路段的路面结构段落表面层(cm)中面层(cm)底面层(cm)基层(cm)底基层(cm)垫层(cm)总厚度(cm)1冬5冬9冬14LH-2005LH-30CBG-20LFS-20LFS-186715192024LH-2005LH-30LFG-20LFS-20LFS-1867171616124LH-2005LH-30CBG-20LS-2049152014134LH-2005LH-30LFG-20LFS-204918192355LH-2007LH-30LFG-20LFS-20LFS-187013121165LH-2007LH-30LFG-20LFS-20LFS-1870131013西安试验路路面结构与弯沉l0.977(0.01mm)段落表面层(cm)中面层(cm)底面层(cm)基层(cm)底基层(cm)垫层(cm)总厚度(cm)1冬5冬9冬75LH-2007LH-30CBG-20LFS-20LFS-188011710105LH-2007LH-30LFG-20LFS-2052161716115LH-2007LH-30CBG-20LS-2052151314165LH-2007LH-30LFG-26LFS-20LFS-1876131517175LH-2007LH-30LFG-26LFS-20LFS-187614171484LH-205LH-306LS-30CBG-20LS-205515171494LH-205LH-306LS-30LFG-20LFS-2055191513续上表西安试验路（8冬）

1和4相等，半刚性层达到一定厚度后继续增加厚度不影响承载能力。段号L0.977(mm)路面厚度半刚性基层厚10.14675820.15766430.15705840.148068面层层厚(cm)91215L0.977(mm)0.16~0.200.07~0.170.15~0.17时间1994年4月2001年方向北京-塘沽塘沽-北京北京-塘沽塘沽-北京变化范围10.8~20.69.8~18.314.9~33.69.71~36.9<15占66.7%<18占96.3%<15占66.7%<18占96.3%<18占25.9%<25占81.5%平均14.313.721.716.8变异系数Cvlr(%)16.217.922.733.61、京津塘北京段行车道不同时期路面的(0.01mm)部分早期高速公路半刚性路面的弯沉值2、石安（216km）15AC+20水泥粒料+<0.05mm10.9%20二灰混合料+20石<0.1068.8%灰或二灰土<0.1592.6%<0.2199.1%3、潍莱

13AC+20水泥碎石+<0.10mm45.3%26水泥砂（砂加碎石）<0.1584.9%<0.2098.1%0.2061.9%4、

石安-石黄连线、京秦、石黄

：0.05mm，0.028mm和0.05mm

l0.997<0.1mm5、济青青岛段1993―1999（1）18AC+33水泥碎石+18石灰土（左车道）①路面结构同右车道段号段长kmn

mmCv,%l0.997234567①0.600.950.891.003.702.871219172071540.1250.0950.1270.0840.0680.09727.926.034.743.447.827.30.190.140.220.160.130.15平均0.0890.165济青青岛段15AC+33CBCR+18LS(右车道）②路面同左车道段号段长kmn

mmCv,%l0.9971234567②1.471.101.301.061.652.151.63262224203338330.1460.1230.1540.1350.0900.1010.07336.024.237.726.237.637.226.20.250.180.270.210.160.180.11平均0.1130.194路段Cvl变化范围Cvl均值标准差北京段京塘向27km塘京向46.6~101.8(46.9~91.6)73.7(69.5)14.8(10.2)河北段京塘向6km塘京向62.1~81.7(57.6~87.0)67.9(73.9)7.2(9.8)天津段京塘向(正常地基)塘京向28km61.1~102.9(63.3~89.4)74.6(75.7)9.9(6.7)京津塘各路段每公里小段弯沉的变异系数(%)注①：路段数量中包括竣工后及通车后第1个不利季节的测定结果面层(cm)基层材料厚度(cm)底基层材料厚度(cm)总厚(cm)历年L0.977(mm)93.794.595.596.56(n=4,800m)二灰碎石,27二灰土40730.2620.2940.3360.270双层65~67LFCR,25LFS,40710.2560.2100.3100.249LFCR,25LS,40710.3060.2850.3980.322水泥砂砾,25LS,40710.2180.1950.2310.1509(n=8,2755m)LFCR,20LFS,30590.4040.3750.4050.278双层50LFCR,20LS,30590.3840.3880.3920.268CBG,20LS,30590.4240.4060.3480.253LFCR,25砂砾,30640.4020.3660.3570.206LFCR,30砂砾,30690.3780.3790.3630.212双层60LFCR,20LFS,40690.3540.3520.4100.237LFCR,20LS,40690.3740.3530.3820.250CBG,20LS,40690.2780.2260.2510.169长农试验路（1993.7）面层(cm)基层材料厚度(cm)底基层材料厚度(cm)总厚(cm)历年l0.977(mm)93.794.595.596.512(n=2,7953)LFCR,20LFS,40720.3740.3880.2750.211双层60LFCR,20LS,40720.4220.3940.2720.21615(n=2,500)LFCR,20LFS,40750.3820.3610.2640.230LFCR,20LS,40750.3480.3370.2490.2266(80)CBG,55610.2180.2970.193全厚式50~559(58)CBG,50590.2620.2600.2129(130)LFCR,50590.1720.2030.20415(160)LFCR,50650.2580.2510.2116平均l0.9770.2600.2460.31990.3750.3560.364120.3980.3910.274150.3650.3490.256压应力在面层内的分布1、压应力分布曲线基本平行；2、面层上层0～5cm范围内压应力最大，且应力值变化小；3、0～5cm范围内，轴载100kN以下平均压应力为0.68MPa，180kN以下为0.88MPa，约为前者的1.3倍；4、表面层最容易产生压密形变或Va变小；5、超载车辆将显著加快压密形变的产生和Va的减小。不同轴载下15cm面层中的剪应力分布曲线1、表面以下4cm范围内，剪应力值增大快，并在4（100KN）～5（180KN）cm处达到峰值，前者峰值0.233MPa，后者0.280MPa，后者为前者的1.2倍；2、0～4cm范围内的平均剪应力min，100KN以下为0.2MPa，180KN以下为0.23MPa；3、4～10cm范围内的平均剪应力max，100KN以下为0.21MPa，180KN以下为0.25MPa；4、180KN以下的剪应力比100KN以下的剪应力增大约0.07MPa.不同厚度面层内剪应力的比较1、上图为轴载130KN下的剪应力分布；2、在厚4cm面层内，剪应力值随深度不断增大；3、在厚4cm面层内的剪应力小于厚面层内的剪应力。如在100KN下，层厚4cm时的剪应力为0.2227MPa，厚10cm时的值为0.2290MPa，厚15cm时为0.2326MPa。

在标准轴载下，路面结构承载能力对同厚度面层内剪应力的分布规律影响不大。承载能力增加，剪应力略有增大。适应100×106的路面结构的max剪应力仅较只适应20×106的路面结构的max剪应力大0.009MPa。抗滑现有干线公路：摆值F<40占50％以上表面构造深度TD<0.3占70％

宁六一级路F<30的路段占50％，事故路段中雨天事故占48％。沪闵600段，F=25，TD<0.3，86年事故29次，雨天9次，滑溜6次，占2/3。87年后，F=44~50，TD=0.3~0.6，88年事故17次，雨天一次。

雨天事故多抗滑三要素1、微观构造：碎石表面粗糙度（磨光值）决定抗滑性能好坏；2、宏观构造：面层表面石料间的空隙（构造深度）影响雨天高速行车安全性；3、滑溜性污染：带上粘土，潮湿时起润滑作用，大幅度降低摩擦系数。表面构造对抗滑性的影响潮湿路面事故百分率与高速公路上不同摩擦系数值的相互关系水泥砼路面（包括各种类型的处理）的CFL与车速的关系沥青路面的CFL与碎石PSV的关系

事故数与微观构造和宏观构造的关系潮湿路面事故率与英国摆值和平均构造深度的关系微观构造与宏观构造的相互作用以及事故风险轮胎和水膜厚度对摩擦系数的影响Ⅰ实线：横向摩擦系数CFT虚线：纵向摩擦系数CFT轮胎和水膜厚度对摩擦系数的影响Ⅱ实线：横向摩擦系数CFL虚线：纵向摩擦系数CFL表面构造深度对SFC的影响SFC降低%=40-20TD××高速公路48kmSFC的变化济青高速公路行车道右幅SFC分布图1995年通车，1997年测定初始平整度与长期不平整度（Mays仪）的关系平整度与不平整度初始平整度与长期裂缝的关系初始平整度与年平均养护费用的关系平整度要求世界银行提供的不平整度IRI的要求：机场跑道和超级公路，正常速度110~120km/hIRI=0.2~1.8(m/km或mm/m)标准差0.12~1.08mm新路面，正常速度98~113km/hIRI=1.3~3.2(m/km或mm/m)标准差0.78~1.92mm美国平整度标准（NAPA）1、IRI>1.1mm/m,σ>0.66mm要进行校正工程2、IRI>0.476~0.680mm/m，σ=0.29~0.41mm常规付款3、IRI>0.476~0.204mm/m，σ=0.29~0.12mm奖励4、IRI>0.680~1.10mm/m，σ=0.41~0.66mm罚款5、使用再拌转输车后IRI为0.09~0.12明尼苏达州再生沥青混凝土上覆层×0.016明尼苏达州普通沥青混凝土上覆层×0.016各段上加铺层情况潍莱高速公路六个合同段路面不平整度实测结果我国高速公路不平整度增加快的主要原因1、路基路面不均匀沉陷;2、路面水破坏;3、半刚性基层局部不成整体;4、基层顶面平整度不好;5、AC面层产生辙槽;6、横向裂缝和纵向裂缝;7、路面其他损坏现象;8、AC不均匀大。如何达到优良平整度一、提高平整度的基本原则1、混合料的颗粒组成和温度要均匀，在施工现场尽量减少离析现象；2、保持整平板前热混合料的高度不变；3、运料车不得撞击摊铺机；4、摊铺机要连续摊铺；

（有的专家认为：如能等速摊铺混合料，可以消除90％各种可能产生的问题。为此，应保持螺旋分料器室内混合料饱满。）5、保持压路机碾轮清洁，不产生粘轮；6、做好横向接缝；7、关于纵向接缝。（摊铺机不是越宽越好，如过宽，混合料容易产生颗粒离析和温度离析，使铺成AC不均匀性增加，导致平整度下降和耐久性降低。横向用3m直尺，纵向离分道线0.9m测IRI。）●二、新技术●1、浮动基准梁●2、再拌转输车辙槽RD辙槽状况1988年北京7条旧干线：=6.19cmmaxRD=11cm学院路有的路段：

大型车道一个夏季的辙槽及推移高度>4cm日本：N>300万RD>10mm占50％以上路面要加铺上覆层时，RD一般为20mm，日本的沥青路面维修80％以上是由于辙槽过深。标准英国：临界状态－10mm破坏状态－20mm美国沥青协会：临界状态－13mmAASHTO：PSI>2.5PSI=2.5时，=15mm壳牌：高速公路－10mm低速公路－30mm影响辙槽深浅的主要因素

从辙槽形状可判断其原因，曲率半径大表示土基或下层不合适；曲率半径小，表示沥青面层弱。天然砂含量对沥青混合料抗永久形变能力的影响含砂量对辙槽的影响（LCP轮辙试验仪结果）不同沥青混合料的单轴蠕变试验结果不同沥青混合料的抗永久变形能力沥青粘度对混合料动稳定度的影响（试验温度60℃和40℃）沥青粘度对辙槽深度（RD）的影响高粘度沥青有利于减少RD和裂缝×高速公路东侧（推移、辙槽处）

（半年后）1、三个沥青样品结果见下表样品数15延度(cm)TFOT后延度(cm)187312>110>1102、沥青面层的上层为AC-13Ⅰ，下面层为AC-20Ⅱ。抽提结果见下表续上表沥青性质对RD的影响国外用作磨耗层的传统沥青是50/70沥青，用作底面层的是35/50沥青。我国高速公路常用AH-70、AH-90和AH-110，表面层与底面层常用同一种沥青。国外，在某些特殊情况下采用特殊沥青，如硬沥青（10/20）、多级沥青或聚合物（SBS、SBR、EVA、PE）改性沥青，此时，AC的抗辙槽能力将大幅度增加。法国LCPC对50/70、SBS、EVA改性沥青、多级沥青、硬沥青等做比较试验后得出下列几点：

1、荷载轮作用3000次时，改性沥青的结果大致相当，max差别仅2.6%（相对永久形变）；2、与50/70沥青相比，PmB混合料的RD约减少70％；3、荷载作用30000次时，不同BM的RD产生显著变化，硬沥青、多级沥青和添加塑性废料（电缆）的BM的RD最小；4、PmB、BM的RD曲线很典型，作用3000后，RD很快增加。3000次AC形变(％)30000次AC形变(％)50/70，1992，1993，1994年12～1450/70，1992，1993，1994年太大，不能测量SBS5.2SBS15(作用10000次)多级沥青50/704.8EVA16(作用10000次)10/20，1994年4.8多级沥青50/707.5多级沥青35/503.610/20，1994年7.010/20，1992年3.5多级沥青35/505.6EVA2.8电缆废料5.410/20，1993年2.610/20，1993年4.8作用3000次和30000次时不同BM的形变

不同沥青和温度对沥青混凝土辙槽深度增长率的影响1、纯沥青B1002、5%EVA改性B100辙槽外因：1、高温气候，特别是连续高温；2、交通量，特别是载货卡车的重量和数量；3、行车速度，快速、慢速、停车站（刹车、启动）；4、纵坡。内因：1、高温时的抗剪强度（高温稳定性）；2、空气率或透水性；3、抗剥落能力（沥青与碎石的粘结力）；4、压实度（影响1、2及压密形变）；5、面层厚度。措施：1、矿料，颗粒形状好、扁平料含量低、大尺寸AC、多碎石、少用到不用天然砂（含各层）；2、沥青，针入度小、粘度大、用量合适；3、混合料，Va不要太小、按4％确定沥青用量、Va≯4％保证较高的压实度；4、基层的强度、均匀性和整体性符合规范要求；5、抗剥落剂、改性沥青。压实度的影响AC理论密度：rmax=2.534g/cm3；马歇尔密度：rb=2.430g/cm3；设计空气率Va=4.1%;不同压实度时的Va压实度(%)1009897969594Va(%)4.16.07.07.98.99.9沥青混凝土的压实度与稳定度和孔隙率间的典型关系行车压密后，假设Va为1％，那么不同压实度时AC层（10cm）的压密形变压实后Va与使用寿命的关系Va>7%时，每增加1％，寿命缩短10％压实度（％）1009897969594形变（mm）3.155.106.067.018.008.90沥青路面早期破坏现象1、软土地基段路面不均匀沉陷、桥头跳车、横裂（缝较宽，一般上宽下窄）；

桩基处理：粉喷桩、搅拌桩、石灰粉煤灰土桩、碎石桩；排水固结法：袋装砂井、塑料排水板与砂垫层和堆载预压相结合；均分为两种情况：穿透和未穿透软土层）

关键：容许软土地基固结沉降的时间太短

2、路堤在洼地内或斜坡地上正常地基段承载力较差，由于表面水浸入产生纵向裂缝，裂缝下宽上窄，表面有凹陷；3、水稻田或丘陵区的填挖交界处，路面不均匀沉陷，较大不平整；4、路基压实度不够

1）路面承载力不足，早期结构性破坏；2）路面不均匀沉陷；3）一般路基纵向裂缝，中间带一侧1、2条，个别3条，两侧对称（与地基状况变化相结合）；4）山岭重丘区高填方纵向裂缝和路面不均匀沉陷；某高速路×段，通车约半年就产生了几十条纵缝。1997年，产生纵缝98条，有的处理后重新开裂；1998年底，共有纵缝154条；×高速公路中段60km长，开放交通不久就产生了很多间断纵缝；西部××高速×段长12km，填土高3.5~12m，通车不久共有56条纵缝，长20~90m，宽10~35mm。挖方段纵缝明显少，宽2~2.5mm，主要产生在填挖结合部路段，低液限粘土地基段和路边严重积水段。5、路面压实度不够，透水和水破坏；6、冲刷、唧浆及局部网裂和坑洞；7、辙槽、推挤和拥抱；8、泛油；9、基层质量不好，轮迹带上盆状下陷和网裂。多种主要路面早期破坏现象1、软土地基继续沉降使路面沉陷（杭甬、沪嘉）；2、普通地基下沉和路基压实度不够导致的早期破坏；1）路面局部沉陷（部分高速路面未铺，已下沉4cm左右）。2）纵向裂缝、横向裂缝。3、基层质量不好造成的破坏1）早期：用路拌且工艺水平低；拌不到底，厚度不足，横向不均匀成条状。2）94年后：厂拌和摊铺机，混合料均匀性不好，局部产生间歇式盆状下洼形变，个别大面积基层整体性不好，取不出钻件，松散。3）基层表面不洁，使面层与基层不粘结，潮湿时如润滑剂，使面层产生滑移破坏。4、水破坏；5、辙槽；6、泛油；7、松散，集料表面粉尘，表面有离析，局部压实度低；8、横向裂缝；9、反射裂缝和对应裂缝；10、不平整度增大较快。随基层和面层的工艺及管理水平的差异而变。年度桥面坑洞路面坑洞横缝纵缝网裂与形变路基沉陷个数补面积(m2)个数补面积(m2)条数条数面积(m2)补面积(m2)台背路面补面积(m2)9420814(91)187095024174(92)150096784676254(93)70097521559435983<11236213799481148∑31210831315114481124070部分高速公路或其代表性路段的路面破坏状况简表说明京塘北京段35km，23AC、20CBG、30LS，共修补4154m2，占0.56%(占行车道1.1%)。裂缝间距m，1991年通车，现交通量25000辆/天，行车道常见网裂，超车道也有。路面形变不大，<13mm，RD≤10mm，桥面3~5mm。桥头跳车，31.45k桥，到93年找补4次，共28cm，现又沉，共35cm。表面间隔式发亮，TD太小，F不足。年度桥面坑洞路面坑洞横缝(m)纵缝(m)网裂与形变路基沉陷个数补面积(m2)个数补面积(m2)面积(m2)补面积(m2)台背路面补面积(m2)956091286.896569168297156013856986919197.817415324005811705∑342926022.617415324005811705××81km，94年12通车，5AC、22RCC、15CBCR、15CLS。泛油面积129000m2，总修补48727.6m2，占2.80%；水破坏占1.49%。续上表年度桥面坑洞路面坑洞横缝纵缝网裂与形变路基沉陷个数补面积(m2)个数补面积(m2)条数条数面积(m2)补面积(m2)台背路面补面积(m2)971978276.862610898369987345.1626318596.513108725.5∑3692965621.91252318596.523188725.5××段，96.9通车，共修补9356.4m2，占1.08%。主要损坏：路基沉陷、坑洞（水破坏），占0.13%、间隔式轻，重泛油。续上表沥青路面产生水破坏外因：降水量，交通量和交通组成，快速交通。内因：1、AC的Va较大，容易透水。1）Ⅱ型AC的Va本身较大，如压实度偏低，Va更大；2）Ⅰ型AC的压实度偏小，现场Va较大；如沪宁高速南京段Va约11％～13％；3）AC的不均匀性导致局部Va更大。2、沥青与碎石的粘结力不够。3、路面结构无排水层，也无防水层，水进得去，出不来。不同AC的残留稳定度正定试验路（9冬）半开级配AC的危害（长度仅占25%）

总裂缝率修补率相加15.743.258.9929.311.0710.38315.296.2021.49414.610.2114.82所占百分率51.1%72.8%54.4％解决水破坏的措施1、沥青面层各层都应用密实式，Va=4%。与解决辙槽相结合，都用多碎石。2、提高粘结力要求，表面层5级，其他4级。3、提高压实度要求，表面层≮98％，其他≮97％；现场Va，表面层<6%，其它层<７%。4、排水层、防水层。5、AC的均匀性保证级配组成，拌和时间；解决离析：集料，温度。横向裂缝1、普遍性。沈大，12年，京塘北京段35Km，7年，沪嘉，5年。

西安12AC，基层11条（2条通），3年后裂3条，8年后裂5条，其中2条对应裂缝2、要点。

1）不可避免；2）绝大部分是温度裂缝：低温裂缝温度疲劳裂缝；

3）温度裂缝起始于表面；4）柔性路面和半刚性路面没有明显差异；5）温度裂缝逐年增加；6）优质沥青减少温度裂缝；

沈大试验路：欢沥青为高升沥青，1个冬季1/7.6、12年后1/4。7）沥青较稀、粘度较高有利于减少温度裂缝；

针入度300/400低粘度沥青路段横缝为150/200沥青路段的30％；150/200高粘度沥青试验路5年后，无横向裂缝；150/200低粘度沥青试验路产生很多横向裂缝。8）面层AC的强度；

影响因素：沥青质量、矿料级配、AC的压实度及Va。9）AC的均匀性：级配、拌和、压实度、Va和层厚等的一致性，均匀性好，薄弱位置少；10）沥青面层厚不等于裂缝少；西安试验路裂缝沥青含蜡量：3.67%面层厚：9cm和12cm，过3冬开裂；15cm，过6冬开裂，裂缝率在9cm与12cm之间；过7冬的总裂缝率见下表，面层厚(cm)91215裂缝率(m/1000m2)7.404.9717.5过8冬（97年3月）横缝和总裂缝率面层厚(cm)段数裂缝条/kmm2/100m296中间7.80.235124最少5.80.158152最多13.10.630GCR47.71.662长农试验路裂缝情况表(m/1000m2)面层厚(cm)段数长度(m)93冬94春94冬95春96春97春6510406673.575.578.0106.1105.6910342338.540.544.549.061.268.81228983137.541.542.053.556.51536603239.544.045.057.874.0层厚（cm）表面层温度应力（MPa）91.000120.702151.085室内模拟试验，降温30℃11）反射裂缝与对应裂缝西安试验路（8冬）水泥砂砾基层，面层12cm基层11条横缝，2条通三年后、裂3条缝，无一对应裂缝过八冬，面层5条横缝，2条与基层裂缝有关（对应）西安气候温度“反射”行车荷载作用都要较长时间沥青混凝土设计中的若干问题一、AC的击实试验方法1、马歇尔试验方法基本前提：轻交通道路50次重交通道路75次

75次已不适应当前交通状况，需减少沥青用量0.3%~0.4%或增大击实功。50年代大型马歇尔击实仪试筒Φ152.4×95.3mm锤重10.2kg落高457mm双面各击112次（1.5倍）稳定度=2.25×标准马歇尔击实仪的值流值=1.5×标准马歇尔击实仪的值SAC-25用两种击实仪的比较（油石比4％）1、标准马歇尔击实2、大型马歇尔击实1、标准马歇尔击实2、大型马歇尔击实2、旋转击实仪（SHRP）SGC试筒Φ150×115mm加载头施加0.6MPa压力旋转速度30r/min设计压实功以设计旋转次数Ndes表示根据设计高气温和设计当量标准轴次ESAL确定Ndes，见下表设计ESAL(×106)平均设计高气温（℃）<3939~4041~4243~44NiniNdesNmaxNiniNdesNmaxNiniNdesNmaxNiniNdesNmax0.3~17761177831297881388931461~3786134895150810015881051673~1089615281061698113181911919210~30810917491211959128208913522030~10091262049139228914624010153253>1009143233101582621016527510172288SGC的设计旋转击实功能Superpave同时规定与Ndes有关的初始旋转次数Nini和最大旋转次数Nmax用Nini和Nmax评估BM的压实性由上表可知：

1）在相同设计高气温条件下，设计ESAL愈多，所需的旋转击实功愈大；

1）在相同ESAL条件下，设计高气温愈高，所需的旋转击实功愈大；主要体积指标的规定值为：

①在Ndes时，混合料的Va=4%②Va为4%时，VMA随集料最大尺寸而异：

（西部环道总结报告提出，混合料的VMA可较VMAmin大2％）标称最大集料尺寸(mm)9.512.5192537.5最小VMA(％)1514131211③Va为4％时，VFA随ESAL而异，其标准为：4）Nini时混合料rb89％rmm5）Nmax时混合料rb98％rmm设计ESAL（×106）VFA（％）<0.375～80<165～78<365～783～10065～753、美国工程兵旋转击实仪GTM有三种不同尺寸的试筒Φ152×105mm，Φ254×152mm和Φ305×203mm。通过旋转击实试件，使其密度达到实际路面的最终密度。试验采用的压力等于汽车轮胎在路面上的实际压力，在该压力作用下被旋转压实到平衡状态（≮0.016g/cm3/100次）GTM按下列二个指标确定AC的设计密度和OAC1）应变比最终应变与最小应变之比应≤1.0，不稳定混合料明显大于1.1；2）抗剪强度压实到平衡状态时的抗剪强度应能承受行车荷载下的剪应力，安全系数要>1.3.设计方法级配最佳油石比%密度g/cm3Va%VFA%稳定度KN流值0.1mm马歇尔(75次)AC-16Ⅰ4.92.5553.876.011.233.5SAC-164.42.5573.774.412.432.2GTM(P=0.9MPa)AC-16Ⅰ4.02.6362.082.920.341.5SAC-163.42.6343.173.321.435.3河北交科所的对比试验级配类型设计方法OAC(％)轮辙试验所有轮压（MPa）动稳定度(次/mm)AC-16Ⅰ马歇尔4.90.7446GTM0.7MPa4.40.71537GTM0.7MPa4.00.92742GTM0.7MPa3.71.13513SAC-16马歇尔4.40.7865GTM0.7MPa3.70.72249GTM0.7MPa3.40.92892GTM0.7MPa3.21.11956两种方法的抗高温永久变形能力比较美国有文章介绍了用GTM在不同单位压力（0.69、1.38、2.07MPa）、不同旋转次数（120次、10次）和偏角为2°时，对同一沥青混合料进行击实试验的结果，如下图，1、P=2.07MPar=120次2、P=1.38MPar=120次3、P=0.69MPar=120次4、P=1.38MPar=10次5、P=0.69MPar=10次曲线号OAC(％)沥青混合料密度(g/cm3)矿料密度(g/cm3)Va(%)沥青体积(%)VMA(%)VFA(%)ρmm(g/cm3)12.712.5082.4403.226.59.7266.92.59123.002.5032.4223.227.811.070.92.58633.482.4722.3863.528.211.770.12.55344.002.4042.3089.254.002.3562.2709.1GTM不同击实功所得沥青混凝土的性质要用更严密的方法确定试件的空气率（孔隙率）一、沥青混凝土的最大理论密度Gmm1、确定方法AC试件中的空气体积或孔隙随油石比增大而减小。在全部孔隙中，开口孔隙约占70％左右，闭口孔隙约占30%。1）真空法

抽真空使开口孔隙中的空气出来并让水进去。因此，开口孔隙中的剩余孔隙越少，结果越准确。但水进不到密闭孔隙中去，为此规程要求细集料沥青团块分散到小于6.4mm。这种团块里难免不含密闭孔隙。密闭孔隙越多，结果越不准确。做若干平行试验时，各个试件的分散程度不可能一致。因此，平行试验间存在一定误差是不可避免的。有人曾做了三种沥青用量同一矿料级配的Gmm试验，每种沥青用量做6个样品，拌和均匀后不制成试件，试验结果如下：油石比(％)极差(g/cm3)变异系数(%)4.50.03150.404.80.02430.435.10.01290.202）溶剂法（三氯乙烯）

溶剂将沥青溶解，矿料分散开，用比重瓶法测定。准确度取决于矿料的吸水率，吸水率愈大，准确性愈差。例如：矿料的吸水率为0.5%时，可能使ρ

mm增大约0.02g/cm3；吸水率为1%时，ρmm可能增大约0.04g/cm3；3）计算法多孔网篮测相对密度（水中称重法）毛体积密度：表干密度：A—干重

B—表干重视密度：C—表干水中重吸水量：比重瓶测相对密度（排水体积法）毛体积密度：

表干密度：

视密度：D—烘干重A—表干重C—水＋容器B—水+表干＋容器吸水量1％或1.5%的碎石用视比重和毛体积比重的平均值。例：

表干密度2.914玄武岩毛体积密度2.889视密度2.963试件密度为2.557（矿粉rd=2.700，5％，沥青1.03，4.7%）理论密度（视密度）：r=2.721，Va＝6.03%；：r=2.693，Va＝5.05%。室内确定AC的理论密度ρmax、VMA、Va、和VFA1、各粒级矿料的毛体积密度ρb视密度ρap计算密度：

ρb.ap=0.5

ρb+0.5ρap

填料（矿粉、水泥、消石灰粉）2、矿料混合料毛体积密度ρtb3、试件毛体积密度蜡封法，无气泡可用水中法4、VMA5、试件空气率Va

理论密度抽真空法计算法6、沥青体积7、沥青饱和度二、AC试件的毛体积测定方法水中重法、表干法、蜡封法三种测体积方法，各个指标的规律性试件体积：水中重法<表干法<蜡封法试件密度：水中重法>表干法>蜡封法例：AK-16B，沥青用量4.71%试件密度(2.368)(2.346)(2.318)Va(%)水中重法<表干法<蜡封法(3.86)(4.76)(5.90)VMA(%)水中重法<表干法<蜡封法

(13.4)(14.3)(15.3)

VFA(%)水中重法>表干法>蜡封法

(71.3)(66.6)(61.5)

表干法试件中余水4.6g

乔治亚洲路面的透水性与空气率的关系

加州10各工程沥青面层的透水性与空气率的关系阿肯色州辙槽深度与混合料空气率的关系改性沥青混凝土的空气率对辙槽深度的影响

Va对疲劳寿命制件温(°C)14914313812711610493空气率(%)6.87.47.48.08.48.69.5疲劳寿命N46718(1.0)20956(0.45)19690(0.48)13198(0.28)8010(0.17)4578(0.10)4250(0.09)不同空气率下改性SAC-13的轮辙试验空气率（%）471013DS（次/mm）4650382329161391相对变形（%）3.353.383.576.14沥青混凝土的空气率对其弯拉劲度的影响沥青混凝土的孔隙率对疲劳寿命的影响压实度对疲劳寿命的影响空气率对SMA-16沥青混合料劈裂强度的影响空气率对AK-16C沥青混合料劈裂强度的影响空气率对AK-16C和SMA-16沥青混合料劈裂强度比的影响

沥青混凝土颗粒组成变异性

0，mm30201052.50.60.30.075

油/石LH-30n=145.413.323.1*20.0*18.6*8.75.33.51.78*4.06.010.06.06.04.04.01.00.354.813.917.4*12.39.94.44.12.61.30*10.916.6*20.7*15.6*11.87.86.24.01.41*7.813.210.48.84.02.02.41.20.468.115.1*18.0*12.412.5*12.46.35.2*1.10*2.013.47.33.35.32.32.70.90.193.615.5*14.3*3.74.55.43.42.92.010.57.14.74.15.24.91.70.70*沥青混凝土颗粒组成变异性0,mm201052.50.60.30.075油/石LH-207.718.1*17.8*14.4*4.64.72.61.98*9.619.7*15.2*12.9*6.43.22.91.40*4.415.5*14.2*9.35.85.44.01.21*4.46.88.86.98.44.83.30.62*013.98.77.56.13.81.80.60P05.83.95.32.94.51.30.39M013.516.0*10.06.85.12.50.70*P06.58.37.56.54.74.3*0.50P6.317.317.8*14.4*5.43.32.51.55*M±7±7±7±6±2底面层SAC-301998.9.96个马歇尔试件γB=2.472~2.351Va=3.6%~5.9%VMA=13.5%~15.6%VFB=62.2%~73.7%st=6350~9840F1=39.6~46.1筛孔31.526.51913.29.54.752.361.180.60.30.150.0759.9试验段92.285.370.248.033.427.723.615.712.19.47.65.19.1110096.789.664.748.434.025.916.112.510.08.56.8规定级配范围10068~8453~6838~5428~4222~3218~2713~248~176~145~133~7底面层SAC-30

（1998.9.12）

抽提筛分4次的极差（R）和偏差系数（Cv）筛孔，mm31.526.51913.29.54.752.361.180.60.30.150.075通过%R94.1~10074.9~91.553.8~80.141.4~69.632.8~53.223.4~37.418.1~28.711.1~18.18.1~13.95.9~11.44.4~9.43.3~7.1Cv2.69.616.923.321.215.819.821.221.926.531.129.2规定级配范围90~10068~8353~6838~5428~4222~3218~2713~248~176~145~133~7设计曲线10072.551.845.439.131.725.015.411.07.75.93.8

LH-30马歇尔试验结果的Cv（%）13天，一天一组×6密度空气率饱和度稳定度流值0.21~1.266.3~43.62.1~8.22.4~24.82.8~24.0合并计算密度（g/cm3）空气率（%）稳定度（kN）流值（0.1mm）N78787539R2.391~2.4831.62~5.504.97~12.7223~422.4273.837.54351Cv（%）0.9022.020.311.6SAC-16抽提结果颗粒组成变异性通过下列筛孔质量%的Cv,%路名1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075长吉0.491.422.361.181.773.163.513.145.405.00××高速公路××段1.702.303.033.603.503.035.203.503.015.204.004.065.805.605.949.516.807.6312.28.309.3411.910.410.513.310.110.710.111.911.6××段5月6月7月1.361.843.824.854.414.335.723.0713.28.556.3312.07.306.4911.26.605.6012.310.17.6016.110.513.413.510.79.936.711.65.4长吉SAC-16马歇尔试验结果

（共22组）统计特性密度(g/cm3)Va(%)VMA(%)VFA(%)稳定度(kN)流值(0.1mm)范围2.420~2.4403.8~4.415.3~16.072.3~75.09.3~10.230~35均值2.4284.115.673.89.634标准差0.0050.170.160.780.251.47Cv（%）0.194.151.231.052.574.34SAC-16抽提结果××高速级配1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075油/石90-10070-9050-7030-4022-3716-2812-238-186-13＞6E标n=33R88-9774-8949-7433-4721-3515-2713-237-165-113-94.4-4.993.681.363.239.929.322.318.212.38.15.74.8Cv,%2.154.159.249.3711.212.5815.1118.4918.4426.703.36>4018点<617点F5标n=35R85-10068-8956-7031-4421-3216-2112-189-156-84.3-6.54.5-5.193.679.961.635.824.117.814.812.07.25.14.8Cv,%3.895.565.209.498.927.739.6112.639.4310.943.21>405点<632点Marshall试验结果VaVMAVFbst.Fl.K,%hcmE标n=24R2.462-2.5314.0-6.915.4-17.79.4-14.121-3496.0-99.04.0-7.52.5005.2016.311.12896.85.26Cv,%0.7915.43.6711.110.61.1118.1F5n=18R2.428-2.4793.3-5.514.5-16.165.6-77.28.3-11.222-4094.5-98.33.5-4.52.4544.215.272.110.030.296.33.92Cv,%0.6013.73.54.27.216.21.047.9

××高速抽提筛分结果

（36天，26次）统计特性通过下列筛孔（mm）的质量（%）1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075油/石Va%设计曲线93.381.865.745.931.621.817.212.69.65.94.83.3范围93.5-97.778.5-85.663.6-69.143.6-46.729.9-34.119.8-23.116.9-19.512.0-13.59.0-10.65.8-6.94.71-4.852.9-3.5均值96.082.766.344.831.621.118.012.69.66.14.783.2偏差系数Cv(%)1.002.252.092.003.433.342.792.654.114.340.765.21六天热料仓的颗粒组成变化仓号26.5191613.29.54.752.361.184#35mm94.3-9847.7-71.910.2-15.103#20mm63.7-9431.6-67.911.4-24.60相应筛孔：3531.5mm，2017mm仓号4.752.361.180.60.30.150.0752#6mm77.2-95.01.9-7.50.2-1.501#2.5mm90.2-93.732.6-51.518.7-38.77.8-23.34.0-14.91.9-8.1相应筛孔：64.75mm，2.52.36mmSAC-16：振筛口：20~22，14~15，8~9，2.5~3××线×合同段

98年7月12日~7月20日9天中从热料仓取料6次4号仓筛孔（mm）37.531.526.51916通过范围（%）10081~10053.8~69.15~40.80.4~12Cv（%）5.010.2107.597.93号仓筛孔（mm）191613.29.54.75通过范围（%）85.4~10060.9~9328.8~78.33.9~46.10.3~11.0Cv（%）5.220.043.2121.5169.72号仓筛孔（mm）13.29.54.75通过范围（%）10094.6~96.61.3~14.4Cv（%）65.583.61号仓筛孔（mm）4.752.361.180.60.30.075通过范围（%）93.5~98.872.5~87.839.1~66.121.8~46.59.0~30.92.9~15.2Cv（%）2.47.022.126.437.159.9每天拌和室取样筛分调整配合比（11天）筛孔，mm1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075设计线96.083.362.035.927.720.516.812.310.18.5范围R，%93.2-96.381.2-86.758.9-66.133.4-35.128.3-29.619.2-22.613.4-15.610.0-10.79.4-9.78.3-8.5，%95.383.663.134.429.220.314.410.49.58.4Cv，%1.012.174.641.191.495.125.192.411.450.96

每天拌和室取样筛分调整配合比（10天）筛孔,mm1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075设计线96.083.362.035.927.720.516.812.310.18.5范围R，%93.0-94.779.1-82.259.1-61.235.7-36.927.9-28.919.3-20.712.8-13.410.0-10.19.3-9.68.2-8.3,%93.980.960.236.328.319.613.110.19.48.3Cv,%0.591.180.971.290.952.021.720.421.030.38三、温度对沥青混和料密实度的影响1、室内试验制件温度对BM.Va（或密实度）的影响制件温度(ºC)17116616014914313812711610493Va(%)9.5mm热拌BM16.77.17.07.68.58.29.126.87.47.58.08.48.69.5高性能路面混合料(PmB)17.48.68.69.59.38.79.527.47.48.39.510.39.49.8乔治亚州的典型BM，在不同温度下用振动压实仪试件，并测其Va，结果见下图在室内用马歇尔击实仪对相同级配的AH-70.BM在不同温度下进行击实试验，其结果如下图2、温度对施工现场压实度的影响

施工现场，摊铺机后面BM温度降低得快或慢，既与混合料层的厚度、气温、风速有关，也与下承层的温度有关。BM只有在某一温度以上碾压，才能起作用。因此，沥青面层应在气温较高的季节和在白天气温较高的时段内施工。国外有论文指出，BM的温度低于90°C，实际上已不能被进一步压实，此温度称终压温度。

假定终压温度为80°C，容许碾压的时间将取决于BM的温度，摊铺层厚度和下承层的表面温度，见图（8-22）。此图假定，下承层温度同气温，阳光通过量为538Btu/(m2/h)，风速16km/h。与摊铺层温度和厚度以及下承层温度有关的容许碾压时间如开始碾压时BM的温度为149ºC，碾压终了时的温度为80ºC，气温为16ºC，根据上图，不同厚度时容许的碾压时间为：层厚(cm)4567容许碾压时间(min)14(1.0)19(1.36)26(1.86)32(2.28)

如气温只有12ºC，其他条件相同，则容许碾压时间为：层厚(cm)4567容许时间（min）11(1.0)14(1.27)18(1.64)24(2.18)

如开始碾压温度为135ºC，则气温16ºC环境下，容许的碾压时间大致与上表相同。如开始碾压温度只有121ºC，则气温16ºC时，容许的碾压时间为：层厚(cm)4567容许时间（min）8121518

因此，应提高开始碾压时BM的温度。建议的BM加热温度（ºC）用纯沥青和矿粉做填料用纯沥青和水泥做填料或加其他抗剥落剂用改性沥青，同时用水泥或消石灰做填料沥青加热温度150~160矿料加热温度165~175BM出厂温度160~170摊铺温度≮150~160初压温度≮145~155碾压终了温≮90~100155~165170~180165~175≮160~170≮150~160≮100~110160~170175~185170~180≮170≮160≮110集料含水量对烘干筒产量的影响含水量%3456810产量t/h3222622211901481191.000.810.690.590.460.37抽提筛分试验汇总表（SAC-16）筛孔mm191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075沥青%范围R，％10095~10075~9055~7030~4022~3116~2412~2010~178~156~10生产曲线98.280.057.538.526.621.917.013.710.58.5