山区高速公路新技术探索

1、山区高速公路路面建设技术新探索，2012.9.9，河北省山区高速公路路面建设技术新探索，一、河北省高速公路沥青胶路面实践与发展二、山区高速公路路面基本要求三、山区高速公路路面技术探索四、河北省高速公路路面发展与展望、0、河北省山区高速公路路面建设技术新探索一、 河北省高速公路沥青胶路面实践与发展(一)河北省高速公路发展过程(二)河北省高速公路沥青胶路面技术，(一)河北省高速公路发展过程90年第一条高速公路京石高速公路建设开通，99年： 1000公里2004年： 2000公里2007年： 3000公里2010年： 4000公里。 2012年末： 5000公斤十二五末：超过6000公斤。0、(二)

2、河北省高速公路沥青胶路面技术第一阶段、星空卫视阶段(1987-1995 )，建设京石、石太。 路面结构特点：1)表层薄； 沥青胶层812cm，普通沥青混凝土35，3457 )基层较弱。 单层基层，1518cm厘米二灰碎石或水泥稳定碎石。0、辙叉剖面、出现的主要问题：糨糊、松动、推移、辙叉、第二阶段、探索阶段(1995-1998 )，建立了石安、唐津、保津的路面结构特征： (1)增加面层采用进口沥青胶。 (2)设置2层基层，设置18-20cm的水稳定或设置二灰碎石(砂砾)的基底层20cm。 (3)得到了更高的表面滑动和高温稳定等性能，进行了铺设SMA面层的实验探索。 病害特罗尔发生的主要问题有：

3、油污、车辙、裂纹、桥面纸浆、演变；0、(3)松散、网裂、纸浆、坑道等水损害；第三阶段、稳定发展阶段(1998-2000 )路面结构特点： (1) 沥青胶材料有两大变化：表层采用SBS改性沥青的中下面层采用ah-70；2 )增强基层上表面的防水层施工修正；3 )专门修建重载交通路面，以动态稳定度控制混合双打施工修正，使基层强度显着增大。 存在的主要问题：大中桥面沥青胶铺砌、包涵等病害仍存在，重载交通的半刚性基层自反性裂缝严重。0、第四阶段成熟阶段(20002009年)、衡德、衡水支线铁路、丹拉、青银、邢临、津汕、张石、保沧、沿海、承唐、大广、西柏坡等建设的路面特征：形成了沥青胶定径套路面技术(1

4、)的典型结构：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、多孔混凝土路面。 (3)新的固定路面材料的设置修正方法： GTM旋转剪切压实实验法。 路用情况：早期病害根治，使用情况良好。 0、现阶段(2009年以后)，河北省高速公路转向山区、坝上地辖区和扩建，其中山区高速公路达700多公里。 在新形势和新要求下，开展了新的耐久性结构和材料的开发。 0，0，山区高速公路路面建设技术新探索，二，河北省山区高速公路特点和路面要求(一)山区高速公路气候特征(二)山区高速公路交通特征(三)山区高速公路线形特征(四)山区高速公路路面技术总目标和对策，0，0河北西部和西北部两大山脉：太行

5、山脉， 燕山山脉，(一)山区高速公路气候特征，0，我们对全省道路气候区划进行了研究： (1)提出河北省沥青胶路面性能温度区划图：区划为12、13、21、22、23 (2)路用性能降雨量区划图：具体划分为5001000mm、250500mm两个降雨区。、0、0、表1为高温分区指标，一级分区为2区，0、表2为低温分区指标，二级分区为3区，表3河北省沥青胶性能气候区分区指标，0、表5为雨量分区指标，三级分区为2区，0、表6河北省沥青胶和沥青混合料的强暴雨，年平均降水强度600毫米冬季最低气温连续10天为20天。 b .西北部山地气候区：夏热冬冷地区，夏天连续7天最高温度超过30度，路表温度超过60度

6、的冬天连续10天最低气温600毫米多暴雪，强降雪期30天c .水库上气候区：冬严寒地区，冬严寒地区长，冬天连续10天最低气温-30度，极低温-37度明显夏天0、结论山区高速公路对气候和路面的要求： (1)高温：抗车辙；(2)低温：抗裂；(3)多雨：暴雨、抗水障碍、抗滑；(4)暴雪：易滑冻。 0、(二)高地区高速公路交通特点、1、货车比大，超过50%。 都是通往山西内蒙连接港的煤炭运输通道。 2、负荷多，五轴、六轴车多。0、(三)高地区高速公路线性特征、二、河北省高地区高速公路特征及对路面的要求、1、对陡坡车轮表面层的抗剪应力影响因素： (1)坡度、(2)坡长及(3)较平坡行驶时面层的最大抗剪应

7、力增加：载重55吨、纵坡坡度2%时： 0.14MPa 2 )车速降低时，结构剪切应力的等效作用次数增加，沥青胶混凝土的刚性率越低，剪切变形越大。 综合考虑平坡状态下剪应力与面层深度的关系：长陡坡纵坡坡度与坡长极限、车辆上坡与刹车器的减速、变坡点与纵曲线的修订要求、施工段落的划分等因素，确定长陡坡的判别标准。 2、成长隧道路面(1)路面整修困难(2)消防救助要求。 3、弯曲斜面斜桥桥面(1)铺装层薄、耐疲劳性差(2)剪切应力大(3)强暴雨排水抗滑要求高。 0、结论山区高速道路线形条件对路面的要求： (1)陡坡整治：抗剪(2)长大隧道及隧道组：耐久、易维护、阻隔烟(3)陡坡整治：抗剪、防滑、耐水障

8、碍。0、全功能、1、节约型、3、耐久性、2、总目标、(4)河北省高地区高速公路沥青胶路面技术总目标与对策、(1)警告：隧道出口采用彩色路面，在危险段上加密法警告标志与标线。 舒适：采用透水、降噪。 0、(2)耐久性：抗裂、抗车辙、抗疲劳抗裂：在表层和中层之间设置沥青胶粘结防水层，表面层采用密梯度沥青胶混凝土。 辙叉：高模量，高抗剪中顶层。 抗疲劳：采用高强度基层，沥青胶面层富于沥青胶(沥青混合料饱和度)。 防滑：采用高磨损值石材，表面层采用防滑倾斜和透水路面。0、(3)节约型：合理使用当地廉价地材。 新型低成本结构：复合式路面，混凝土路面。 废料利用。、0，0、山区高速公路路面建设技术的新探索

9、三、河北省高地区高速公路路面技术探索(一)以性能为目标的GTM沥青混合料修建技术(二)耐久性沥青胶路面技术1、高性能耐久性桥面铺装技术2、高模量耐久性沥青混凝土路面技术(三)长寿面复合路面技术1， 多孔质改性混凝土复合沥青胶路面构造2、复合式连续配筋水泥混凝土技术(1)以性能为目标的GTM沥青混合料的设置修订技术1. GTM设置修订方法的四项原则2. GTM旋转压实实验原理3.GTM的我省沥青胶路面的设置修订指标体系，0， 1.GTM设定修正方法的4个原则(1)设定修正负荷是轮胎与路面的接触压力，不是轮胎的气压(2)由沥青胶路面的抗剪强度负荷产生的剪切应力。 (3)歪斜比：为了使歪斜不发生永久

10、歪斜，控制在适当的范围内。 (4)根据设定修正负荷压实至最终密度。 三、河北省高地区高速公路路面技术探索、GTM试验机主机结构图、2. GTM旋转压实实验原理、(1)应变比GSI :最大角应变与最小角应变之比。 应变比GSI的确定： GSI=最终应变/混合双打稳定状态时的应变。 (2)剪切安全系数GSF :沥青混合料被压实至平衡态时的抗剪强度与由行驶载荷承受的剪切应力之比。 0、汽车行驶时路面受力状况图、0、剪断力安全系数GSF=沥青混凝土剪断强度/构造最大剪断应力=小滚珠压力/设定修正垂直压力、0、0， 3.GTM我省沥青胶路面的设置修订主要指标，(1)构造层设置修订残奥表3.GTM我省沥青

11、胶路面上的设置修订主要指标，(1)构造层设置修订残奥表，河北省典型沥青混凝土面层设置修订残奥表推荐值汇总表，高温稳定性，0，沥青混合料水稳定性指标，沥青混合料水稳定性指标，0，(2)实现途径，(1)。 GSF1.3 b .选择骨架实体结构的梯度，分别为0、3、河北省高地区高速公路路面技术探索(二)耐久性沥青胶路面技术1、高弹性模数耐久性沥青混凝土路面技术1 )高弹性模数沥青混凝土(HMAC )的技术特点抗高温变形(永久变形)的主要途径：1)高模量沥青胶、硬质、高黏性系数2 )骨架结构(抗剪和抗压性能0、(2)耐久性沥青胶路面技术2 )目前我国高模量沥青胶混凝土的发展现状仍处于研究阶段，缺乏普及

12、应用而未形成技术保障系统的重要技术指标尚不明确的材料研究较晚。 0、(二)耐久性沥青胶路面技术2、我省高弹性模数耐久性沥青混凝土路面技术的探索1 )适用范围高地区高速公路重负荷交通路面重要干线，如京港澳高速公路大桥、特大桥桥面复合式水泥混凝土沥青胶功能层复盖面，0、(二)耐久性沥青胶路面技术2 )确定要解决的重要技术是高静弹性模量的耐疲劳耐久性材料粘接材料、填充材料、补强材料。 (0，3 )高模量沥青胶材料的比较研究结合国外(法国)的经验和市场上可利用的产品材料的比较，我们选择了三种沥青胶粘结材料： a.50#沥青胶配岩沥青胶、布敦岩沥青胶和青川岩沥青胶b .研制出的高粘橡胶沥青c.sis新型

13、高模量改性沥青根据针入度、软化点、脆点、模量以及相位角的指标来做评估温度易感性、高温稳定性以及低温性能。并且提出了高模量水泥的技术要求：0，0，结论： 1 .岩沥青胶的高温性能和温度易感性都达到了理想的指标，低温延度低，从我省铺砌的岩沥青胶路面的使用情况来看，低温裂缝发展很快。 2、高黏橡胶沥青各项指标都很高，满足高模量沥青胶的要求，成本高。 3. SIS新型高弹性模数改性沥青的主要指标满足要求。 (0，4 )高模量沥青混合料的研究利用GTM进行了高模量混合物的设定修订。 我省实践表明，所用沥青混合料高，低温性能和水稳定性容易达到HMAC的要求，本研究的重点是如何确定、测试和实现高高温动态和刚

14、度。 用superpave简单性能试验机(SPT )测定了沥青混合料的动态模量和蠕变模量，分别在40度时测定岩沥青胶与高粘橡胶沥青混合物的动态模量和蠕变模量。40蠕变刚性与载荷作用次数的相关系谱图、40动态模量与载荷作用的相关系谱图、高粘沥青胶弹性模数远大于岩沥青胶、5 )提高耐久性的路径耐久性的综合概念： a .力学抗疲劳性能、交通载荷作用b .抵抗环境反复作用性能、温度、降雨、降雪等。 3种方法：1.稳定密集料倾斜，GTM方法2 .富沥青胶3 .加劲材料，纤维。 阶段性成果：采用GTM方法进一步提高沥青胶使用量新型SIS高模量改性沥青中配合矿物纤维、0，SIS树脂复合改性高模量沥青胶，玄武

15、岩纤维，GTM，以13型梯度为例，综合修正高模量混合物性能的结果。 13型倾斜组成，纤维间距AC-13S合成倾斜曲线图，高温性能试验：动态稳定度和动态蠕变，车辙试验结果，60动态蠕变试验片(a )和SPT试验机(b )，低温性能试验，应力应变关系示意图， 图4-10标准应力-应变曲线模式图、图4-11路用纤维强化沥青混凝土力学性能比较、耐疲劳性能试验、(a )、(b )、应变控制疲劳试验设备图及模型模式图、表4.5疲劳试验结果、综合结论： (1)动稳定性均大于2800低温弯曲破坏应变残馀稳定性均为90% 混合物的三个指标都大大高于规范值。 (2)抗疲劳性能：在1000应变水平下，纤维沥青混合料

16、的疲劳性能是无纤维沥青混合料的2.7倍。 (3)采用GTM方法在进一步提高沥青胶用量的新型SIS高模量改性沥青中掺矿物纤维的设想实现了高模量耐久性沥青胶路面的初步设想，并且，在耐久性高模量沥青混合料的性能满足抗车辙和耐水故障能力的条件下， 鉴于国内外高模量沥青混合料的应用状况，应优先考虑低温抗裂性和抗疲劳性能，参照国外应确定合适的动态模量以便根据不同层次的受力特征和环境作用因素，实现综合性能的整体提高，结合我国的规章，尽快提高中国的高模量0、(二)耐久性沥青胶路面技术2、高性能耐久性桥面铺装技术1 )桥面铺装维修是将来的主要问题2 )耐久性桥面铺装的解决办法、0、3、河北省高地区高速道路路面技术探索、1、桥面铺装维修是将来的主要问题，1 )山区