1、 長 壽 命 瀝 青 路 面長壽命瀝青路面關(guān)鍵技術(shù)研究長壽命瀝青路面關(guān)鍵技術(shù)研究changshouming liqinglumian guanjian jishuyanjiu報(bào)告人：申愛琴報(bào)告人：申愛琴（教授（教授 博士生導(dǎo)師）博士生導(dǎo)師）長安大學(xué)長安大學(xué) 公路學(xué)院公路學(xué)院 長 壽 命 瀝 青 路 面長壽命瀝青路面關(guān)鍵技術(shù)研究長壽命瀝青路面關(guān)鍵技術(shù)研究主要內(nèi)容主要內(nèi)容1 1 長壽命瀝青路面發(fā)展及研究現(xiàn)狀長壽命瀝青路面發(fā)展及研究現(xiàn)狀2 2 長壽命瀝青路面設(shè)計(jì)理論及設(shè)計(jì)指標(biāo)長壽命瀝青路面設(shè)計(jì)理論及設(shè)計(jì)指標(biāo)3 3 長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4 4 長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計(jì)長壽命

2、瀝青路面結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計(jì)5 5 長壽命瀝青路面層間處治技術(shù)長壽命瀝青路面層間處治技術(shù)6 6 長壽命瀝青路面經(jīng)濟(jì)效長壽命瀝青路面經(jīng)濟(jì)效益分析益分析 長 壽 命 瀝 青 路 面 1 長壽命瀝青路面發(fā)展及研究現(xiàn)狀長壽命瀝青路面發(fā)展及研究現(xiàn)狀 長 壽 命 瀝 青 路 面1.1 前言前言- 近年來我國高速公路里程增長迅速。近年來我國高速公路里程增長迅速。 2000年底，高速公路通車年底，高速公路通車總里程已達(dá)到總里程已達(dá)到1.6萬公里，萬公里，我國高速公路總里程躍居我國高速公路總里程躍居世界第三位；世界第三位；2002年底，我國高速公路年底，我國高速公路通車總里程已達(dá)到通車總里程已達(dá)到2.52萬萬公里公里

3、,躍居世界第二位；躍居世界第二位；截止到截止到2004年底，我國高年底，我國高速公路通車?yán)锍桃殉^速公路通車?yán)锍桃殉^3.4萬公里，保持世界第二。萬公里，保持世界第二。 長 壽 命 瀝 青 路 面1.1 前言前言- 我國所建高速公路中我國所建高速公路中90%以以上為半剛性瀝青路面結(jié)構(gòu)。上為半剛性瀝青路面結(jié)構(gòu)。 存在一系列問題：存在一系列問題： 長 壽 命 瀝 青 路 面1.2 長壽命路面的設(shè)計(jì)理念長壽命路面的設(shè)計(jì)理念（1）傳統(tǒng)路面存在的問題）傳統(tǒng)路面存在的問題 - 采用半剛性基層結(jié)構(gòu)采用半剛性基層結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)單一結(jié)構(gòu)單一) ; - 面層厚度比國外的薄面層厚度比國外的薄(總厚度相當(dāng)總厚度相當(dāng));

4、- 路面的破壞形式與設(shè)計(jì)指標(biāo)不一致路面的破壞形式與設(shè)計(jì)指標(biāo)不一致 - 易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞，修復(fù)困難易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞，修復(fù)困難.（2）長壽命路面的特點(diǎn)）長壽命路面的特點(diǎn) - 瀝青面層厚度大瀝青面層厚度大; - 服務(wù)周期長服務(wù)周期長(超過超過50年年); - 維修方便且費(fèi)用低維修方便且費(fèi)用低 長 壽 命 瀝 青 路 面（3）長壽命瀝青路面設(shè)計(jì)理念）長壽命瀝青路面設(shè)計(jì)理念 按功能合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)層按功能合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)層 基本前提基本前提: - HMA 路面足夠厚路面足夠厚,以消除自下而上的路面破壞。以消除自下而上的路面破壞。 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) - 路面必須有合適的厚度和剛度以抵抗變形路面必須有合適的厚度和剛度以抵抗

5、變形, - 具有足夠厚度和良好性能以抵抗自基層底的疲勞開裂。具有足夠厚度和良好性能以抵抗自基層底的疲勞開裂。 功能功能 - 上面層設(shè)計(jì)主要考慮抗車轍能力和抗磨耗能力上面層設(shè)計(jì)主要考慮抗車轍能力和抗磨耗能力; - 中間層設(shè)計(jì)主要考慮抗車轍能力中間層設(shè)計(jì)主要考慮抗車轍能力; - 基層設(shè)計(jì)主要考慮抗疲勞能力基層設(shè)計(jì)主要考慮抗疲勞能力. 長 壽 命 瀝 青 路 面1.3 國外長壽命路面的發(fā)展及現(xiàn)狀國外長壽命路面的發(fā)展及現(xiàn)狀1.3.1 歐洲永久性路面歐洲永久性路面（1）使用壽命）使用壽命40年年（2）裂縫）裂縫 - 裂縫產(chǎn)生于瀝青面層表面并由上向下發(fā)展；裂縫產(chǎn)生于瀝青面層表面并由上向下發(fā)展； - 絕大多

6、數(shù)為縱向裂縫絕大多數(shù)為縱向裂縫,位置在輪跡兩側(cè)位置在輪跡兩側(cè),也有橫向表也有橫向表面裂縫面裂縫,但很少見。但很少見。 長 壽 命 瀝 青 路 面（3）車轍）車轍 1997 年年Nunn等人發(fā)現(xiàn)等人發(fā)現(xiàn),厚瀝青路面存在一個(gè)厚度厚瀝青路面存在一個(gè)厚度上限上限,超過這個(gè)超過這個(gè) 限值自下而上的疲勞開裂和結(jié)構(gòu)限值自下而上的疲勞開裂和結(jié)構(gòu)性車轍都不會發(fā)生。性車轍都不會發(fā)生。 長 壽 命 瀝 青 路 面1.3.1 歐洲永久性路面歐洲永久性路面（4）疲勞壽命）疲勞壽命 - 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明,90%多的殘余壽命差別是由瀝青用量和瀝青硬度的不多的殘余壽命差別是由瀝青用量和瀝青硬度的不同而引起的同

7、而引起的,瀝青的老化則是疲勞壽命差異的主要影響因素。瀝青的老化則是疲勞壽命差異的主要影響因素。（5）瀝青的養(yǎng)生）瀝青的養(yǎng)生 - 主要結(jié)構(gòu)層的逐漸硬化對道路有利主要結(jié)構(gòu)層的逐漸硬化對道路有利, - 確切地說確切地說,瀝青的老化是一種養(yǎng)生過程。瀝青的老化是一種養(yǎng)生過程。 - 不希望磨耗層過度老化不希望磨耗層過度老化, 會導(dǎo)致路面從表層開裂。會導(dǎo)致路面從表層開裂。 - 基層使用的瀝青針入度為基層使用的瀝青針入度為100,20年后其針入度會降至年后其針入度會降至20甚至更低。甚至更低。TRL對對AC養(yǎng)生研究表明養(yǎng)生研究表明:道路在使用期間瀝青碎石基層勁度會逐漸增長至原來道路在使用期間瀝青碎石基層勁度會

8、逐漸增長至原來的的4倍或者更高倍或者更高,這種變化對長壽命路面的設(shè)計(jì)有重大意義。這種變化對長壽命路面的設(shè)計(jì)有重大意義。 長 壽 命 瀝 青 路 面1.3.1 歐洲永久性路面歐洲永久性路面（6）路面強(qiáng)度）路面強(qiáng)度 - 瀝青在養(yǎng)生作用下道路勁度隨時(shí)間增加，路段彎沉隨時(shí)間而減??；瀝青在養(yǎng)生作用下道路勁度隨時(shí)間增加，路段彎沉隨時(shí)間而減?。?- 施工良好的厚瀝青路面荷載擴(kuò)散能力提高，瀝青基層不會出現(xiàn)因交通施工良好的厚瀝青路面荷載擴(kuò)散能力提高，瀝青基層不會出現(xiàn)因交通誘發(fā)的破壞。誘發(fā)的破壞。（7）材料選擇）材料選擇 - 英國硬質(zhì)瀝青的使用是與長壽命路面結(jié)構(gòu)的使用相結(jié)合；英國硬質(zhì)瀝青的使用是與長壽命路面結(jié)構(gòu)的

9、使用相結(jié)合； - 采用剛度更大的基層材料，如采用剛度更大的基層材料，如HMB15、HMB25、HMB35三種高模量三種高模量瀝青混合料。瀝青混合料。 長 壽 命 瀝 青 路 面1.3.2 美國永久性路面美國永久性路面（1）歐洲設(shè)計(jì)理念的延續(xù)和發(fā)展）歐洲設(shè)計(jì)理念的延續(xù)和發(fā)展（2）使用壽命）使用壽命50年，罩面層年，罩面層1520年以后進(jìn)行修復(fù)年以后進(jìn)行修復(fù)（3）結(jié)構(gòu)形式）結(jié)構(gòu)形式 - 全厚式瀝青混凝土路面和高強(qiáng)度厚瀝青路面的發(fā)展。全厚式瀝青混凝土路面和高強(qiáng)度厚瀝青路面的發(fā)展。 長 壽 命 瀝 青 路 面1.3.2 美國永久性路面美國永久性路面（4） 疲勞裂縫疲勞裂縫 實(shí)例：實(shí)例：新澤西州建于新澤

10、西州建于1968年的州際公路年的州際公路I-287,面層厚度是面層厚度是10in.(25.4cm)。1993 年的路面調(diào)查發(fā)現(xiàn)年的路面調(diào)查發(fā)現(xiàn),路表出現(xiàn)很多裂縫路表出現(xiàn)很多裂縫,但現(xiàn)但現(xiàn)場取芯表明裂縫深度大都在場取芯表明裂縫深度大都在3英寸英寸(7. 62 cm)之內(nèi)之內(nèi),沒有由下向上發(fā)沒有由下向上發(fā)展的疲勞裂縫。展的疲勞裂縫。 （5）提出疲勞極限的概念）提出疲勞極限的概念 - 瀝青面層或?yàn)r青碎石基層在層底拉應(yīng)變很小時(shí)瀝青面層或?yàn)r青碎石基層在層底拉應(yīng)變很小時(shí),可以承受相當(dāng)多數(shù)可以承受相當(dāng)多數(shù)量的荷載作用而不發(fā)生疲勞破壞量的荷載作用而不發(fā)生疲勞破壞, - 瀝青混合料的疲勞應(yīng)變小于瀝青混合料的疲勞

11、應(yīng)變小于“應(yīng)變下限應(yīng)變下限”時(shí)時(shí),材料內(nèi)部將不發(fā)生疲材料內(nèi)部將不發(fā)生疲勞損壞的累積。勞損壞的累積。 長 壽 命 瀝 青 路 面（6）路面設(shè)計(jì)方法）路面設(shè)計(jì)方法力學(xué)經(jīng)驗(yàn)路面設(shè)計(jì)方法力學(xué)經(jīng)驗(yàn)路面設(shè)計(jì)方法 特點(diǎn)：特點(diǎn)： - 把路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同材料的選擇和施工結(jié)合起來考慮；把路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同材料的選擇和施工結(jié)合起來考慮；- 考慮到路面損壞分析是材料性能、溫度、水和荷載的相互作用結(jié)果；考慮到路面損壞分析是材料性能、溫度、水和荷載的相互作用結(jié)果；- 提供更精確的設(shè)計(jì)、提高路面壽命、提供費(fèi)用提供更精確的設(shè)計(jì)、提高路面壽命、提供費(fèi)用-效益合理的設(shè)計(jì)，效益合理的設(shè)計(jì)，- 具有特殊的分析能力，如不同的損壞、特殊荷載、

12、路面損壞調(diào)查評具有特殊的分析能力，如不同的損壞、特殊荷載、路面損壞調(diào)查評價(jià)等。價(jià)等。 長 壽 命 瀝 青 路 面1.3.3 其它國家長壽命路面其它國家長壽命路面 - 除了美國和歐洲，加拿大、澳大利亞甚至南非等許多國除了美國和歐洲，加拿大、澳大利亞甚至南非等許多國家都在對長壽命路面進(jìn)行廣泛的研究，并取得了一定成果。家都在對長壽命路面進(jìn)行廣泛的研究，并取得了一定成果。 - 到目前為止到目前為止,永久性路面設(shè)計(jì)方法在設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)永久性路面設(shè)計(jì)方法在設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)上還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)上還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),仍處在發(fā)展完善階段。仍處在發(fā)展完善階段。 長 壽 命 瀝 青 路 面1.4 國內(nèi)長壽

13、命瀝青路面研究及發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)長壽命瀝青路面研究及發(fā)展現(xiàn)狀1.4.1 研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀 - 處于長壽命瀝處于長壽命瀝青路面結(jié)青路面結(jié)構(gòu)研究的構(gòu)研究的初級探索階初級探索階段。段。 國內(nèi)相關(guān)研究與實(shí)踐國內(nèi)相關(guān)研究與實(shí)踐 - 西西部交通科技建設(shè)項(xiàng)目部交通科技建設(shè)項(xiàng)目“重載交通長壽命瀝青路面關(guān)鍵技術(shù)重載交通長壽命瀝青路面關(guān)鍵技術(shù)研究項(xiàng)目研究項(xiàng)目” - 河河南尉許高速公路是一種南尉許高速公路是一種“ 剛?cè)岵?jì)、優(yōu)勢互補(bǔ)剛?cè)岵?jì)、優(yōu)勢互補(bǔ)”的水泥混凝土的水泥混凝土與瀝青混凝土（與瀝青混凝土（PCC+AC）復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖）復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖1-1。開。開封至封至鄭州高速公路、廈門環(huán)島高速公路、

14、合肥至全椒高速公路、天津市道鄭州高速公路、廈門環(huán)島高速公路、合肥至全椒高速公路、天津市道路、國道路、國道323宜州宜州-都街段都修建有復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)。都街段都修建有復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)。 長 壽 命 瀝 青 路 面圖圖1-1 河南尉許高速公路復(fù)合式長壽命路面結(jié)構(gòu)簡圖河南尉許高速公路復(fù)合式長壽命路面結(jié)構(gòu)簡圖路 基18cm厚的二灰碎石基層厚的二灰碎石基層 2cm厚的應(yīng)力吸收層厚的應(yīng)力吸收層 4cm 改性瀝青混凝土改性瀝青混凝土 28cm厚的水泥混凝土面板厚的水泥混凝土面板 1.5cm厚的防水聯(lián)接層厚的防水聯(lián)接層 長 壽 命 瀝 青 路 面 2. 長壽命瀝青路面設(shè)計(jì)理論及設(shè)計(jì)指標(biāo)長壽命瀝青路面設(shè)計(jì)理論及設(shè)

15、計(jì)指標(biāo) 長 壽 命 瀝 青 路 面2.1 國內(nèi)外的瀝青路面設(shè)計(jì)體系國內(nèi)外的瀝青路面設(shè)計(jì)體系2.1.1 基于經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法基于經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法（1）CBR法法 - 以以CBR值作為路基土和路面材料（主要是粒料）的性質(zhì)指標(biāo)。值作為路基土和路面材料（主要是粒料）的性質(zhì)指標(biāo)。- 通過對已損壞或使用良好的路面的調(diào)查和通過對已損壞或使用良好的路面的調(diào)查和CBR的測定，建立起的測定，建立起路基路基土土CBR-輪載輪載-路面結(jié)構(gòu)層厚度路面結(jié)構(gòu)層厚度（以粒料層總厚度表征）三者間的經(jīng)驗(yàn)（以粒料層總厚度表征）三者間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。關(guān)系。 2. 長壽命瀝青路面設(shè)計(jì)理論及設(shè)計(jì)指標(biāo)長壽命瀝青路面設(shè)計(jì)理論及設(shè)計(jì)指標(biāo) 長 壽 命

16、瀝 青 路 面（2）AASHTO法法 在在AASHTO試驗(yàn)路的基礎(chǔ)上建立。試驗(yàn)路的基礎(chǔ)上建立。 - 整理試驗(yàn)路的試驗(yàn)觀測數(shù)據(jù)，得到路面結(jié)構(gòu)整理試驗(yàn)路的試驗(yàn)觀測數(shù)據(jù)，得到路面結(jié)構(gòu)-軸載軸載-使用性能三使用性能三 者間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。者間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： - 采用現(xiàn)時(shí)服務(wù)能力指數(shù)（采用現(xiàn)時(shí)服務(wù)能力指數(shù)（PSI）作為路面使用性能的度量指標(biāo)。）作為路面使用性能的度量指標(biāo)。 - 路面使用性能指標(biāo)路面使用性能指標(biāo)PSI,主要受平整度的影響，與裂縫、車轍、修補(bǔ)主要受平整度的影響，與裂縫、車轍、修補(bǔ)等損壞的關(guān)系很小。等損壞的關(guān)系很小。 長 壽 命 瀝 青 路 面2.1.2 基于力學(xué)的力學(xué)基于力學(xué)的力

17、學(xué)-經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法 殼牌（殼牌（Shell）公司的）公司的Peattie和和Dormon提出力學(xué)提出力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)法經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)瀝青路面的框架：設(shè)計(jì)瀝青路面的框架：a 以彈性層狀體系（三層）代表路面結(jié)構(gòu)，計(jì)算分析圓形均布輪載以彈性層狀體系（三層）代表路面結(jié)構(gòu)，計(jì)算分析圓形均布輪載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)各特征點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變和位移值作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)各特征點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變和位移值;b 以瀝青面層的疲勞開裂以及路基土和粒料層的過量永久性變形作以瀝青面層的疲勞開裂以及路基土和粒料層的過量永久性變形作為瀝青路面的主要損壞模式，為瀝青路面的主要損壞模式，c 選用面層底面在荷載重復(fù)作用下的拉應(yīng)變以及路基頂面的壓應(yīng)力選用面

18、層底面在荷載重復(fù)作用下的拉應(yīng)變以及路基頂面的壓應(yīng)力或壓應(yīng)變作為設(shè)計(jì)指標(biāo)?；驂簯?yīng)變作為設(shè)計(jì)指標(biāo)。 長 壽 命 瀝 青 路 面Shell法采用的三層彈性體系路面模型法采用的三層彈性體系路面模型 在第四屆在第四屆(1977)和第五屆和第五屆(1982) 瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)國際會議上，瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)國際會議上， 各國分別提出了十余種以力學(xué)經(jīng)驗(yàn)法為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法。各國分別提出了十余種以力學(xué)經(jīng)驗(yàn)法為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法。 長 壽 命 瀝 青 路 面力學(xué)經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)方法示例力學(xué)經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)方法示例 結(jié)構(gòu)路面模型損壞模型環(huán)境路面材料Shell多層彈性疲勞（瀝青、水泥穩(wěn)定層）車轍（路基應(yīng)變、瀝青層）溫度瀝青混凝土、水泥穩(wěn)

19、定基層、粒料美國AI多層彈性疲勞（瀝青層）車轍（路基應(yīng)變）溫度凍融瀝青混凝土、乳化瀝青基層、粒料南非NITRR多層彈性或粘彈性疲勞（瀝青、水泥穩(wěn)定層）車轍（路基應(yīng)變、粒料層剪切）溫度斷級配瀝青混合料、瀝青混凝土、水泥穩(wěn)定粒料、粒料美國聯(lián)邦公路局多層彈性疲勞（瀝青、水泥穩(wěn)定層）車轍（路表PSI）溫度瀝青混凝土、水泥穩(wěn)定粒料、粒料、硫化處治材料英國諾丁漢大學(xué)多層彈性疲勞（瀝青、水泥穩(wěn)定層）車轍（路基應(yīng)變）溫度熱碾瀝青層、瀝青混凝土、粒料法國LPC多層彈性疲勞（瀝青、水泥穩(wěn)定層）車轍溫度瀝青混凝土、瀝青穩(wěn)定基層、水泥穩(wěn)定粒料、粒料比利時(shí)多層彈性疲勞（瀝青、水泥穩(wěn)定層）車轍溫度瀝青混凝土、瀝青穩(wěn)定基層

20、、粒料 長 壽 命 瀝 青 路 面瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框圖瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框圖 長 壽 命 瀝 青 路 面2.2 目前的瀝青路面的早期損壞類型及結(jié)構(gòu)損壞模式目前的瀝青路面的早期損壞類型及結(jié)構(gòu)損壞模式2.2.1 瀝青路面的早期損壞類型瀝青路面的早期損壞類型 （1）第一類早期損壞往往發(fā)生在通車后不久，有的是當(dāng)）第一類早期損壞往往發(fā)生在通車后不久，有的是當(dāng)年，年， 有的在有的在13年內(nèi)發(fā)生年內(nèi)發(fā)生 。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： a、局部性；、局部性； b、通常行車道首先發(fā)生；、通常行車道首先發(fā)生； c、強(qiáng)烈的時(shí)間特性；、強(qiáng)烈的時(shí)間特性； d、通過及時(shí)的局部性的維修和銑刨加鋪可以得到緩解。、通過及時(shí)的局部性的維修和銑

21、刨加鋪可以得到緩解。 長 壽 命 瀝 青 路 面（2）第二類早期損壞）第二類早期損壞 由深層次原因?qū)е碌脑缙趽p壞，與我國采用較薄瀝青由深層次原因?qū)е碌脑缙趽p壞，與我國采用較薄瀝青層的半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)有關(guān)。層的半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)有關(guān)。 - 薄瀝青層從長遠(yuǎn)來說，無法防止開裂，無法防止各種途徑地水薄瀝青層從長遠(yuǎn)來說，無法防止開裂，無法防止各種途徑地水地進(jìn)入，又不能迅速地排除水，尤其是在嚴(yán)重的超限超載車輛通地進(jìn)入，又不能迅速地排除水，尤其是在嚴(yán)重的超限超載車輛通行的路段，超載和水的共同作用使瀝青路面在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生較嚴(yán)行的路段，超載和水的共同作用使瀝青路面在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生較嚴(yán)重的損壞，且導(dǎo)致基層

22、結(jié)構(gòu)的損壞。重的損壞，且導(dǎo)致基層結(jié)構(gòu)的損壞。 長 壽 命 瀝 青 路 面2.2.2 路面結(jié)構(gòu)損壞模式路面結(jié)構(gòu)損壞模式 傳統(tǒng)瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)損壞模式傳統(tǒng)的瀝青混凝土傳統(tǒng)瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)損壞模式傳統(tǒng)的瀝青混凝土路面損壞類型最主要的是疲勞開裂和永久變形這兩類路面損壞類型最主要的是疲勞開裂和永久變形這兩類,傳統(tǒng)瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)損壞模式傳統(tǒng)瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)損壞模式 長 壽 命 瀝 青 路 面2.2.2 路面結(jié)構(gòu)損壞模式路面結(jié)構(gòu)損壞模式（1）車轍）車轍 - 一種是車轍只發(fā)生在瀝青面層一種是車轍只發(fā)生在瀝青面層,為表面車轍為表面車轍; - 另一種車轍產(chǎn)生于土基另一種車轍產(chǎn)生于土基,為結(jié)構(gòu)性變形。為結(jié)

23、構(gòu)性變形。 對道路的車轍產(chǎn)生速率的調(diào)查結(jié)果：對道路的車轍產(chǎn)生速率的調(diào)查結(jié)果： - 瀝青層厚小于瀝青層厚小于180mm時(shí)，車轍率較大；時(shí)，車轍率較大； - 瀝青其厚度大于瀝青其厚度大于180mm時(shí)時(shí), 車轍速率會迅速降低。車轍速率會迅速降低。 對厚瀝青面層道路對厚瀝青面層道路,調(diào)查表明：調(diào)查表明： - 車轍的大部分主要發(fā)生在瀝青層表面車轍的大部分主要發(fā)生在瀝青層表面 。 長 壽 命 瀝 青 路 面車轍車轍 長 壽 命 瀝 青 路 面（2）疲勞開裂）疲勞開裂定義：定義： - 疲勞開裂是指在荷載重復(fù)作用下瀝青混凝土面層底面彎拉應(yīng)變引起的疲勞開裂是指在荷載重復(fù)作用下瀝青混凝土面層底面彎拉應(yīng)變引起的開裂

24、開裂,并且由下而上發(fā)展直至貫穿整個(gè)瀝青混凝土面層并且由下而上發(fā)展直至貫穿整個(gè)瀝青混凝土面層,造成路面損壞。造成路面損壞。如圖如圖2-5。 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明：數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明： - 90 %多的殘余壽命差別是由瀝青用量和瀝青硬度的不同而引起的，瀝多的殘余壽命差別是由瀝青用量和瀝青硬度的不同而引起的，瀝青的老化則是疲勞壽命差異的主要影響因素。青的老化則是疲勞壽命差異的主要影響因素。 計(jì)算表明：計(jì)算表明： - 基層彈性勁度隨瀝青的老化增加，擴(kuò)散荷載的能力也逐漸提高，從而基層彈性勁度隨瀝青的老化增加，擴(kuò)散荷載的能力也逐漸提高，從而減小了車輛荷載引起的、導(dǎo)致路面疲勞的基層拉應(yīng)變。減小了車輛荷載引起的、導(dǎo)

25、致路面疲勞的基層拉應(yīng)變。 長 壽 命 瀝 青 路 面瀝青路面疲勞開裂瀝青路面疲勞開裂 長 壽 命 瀝 青 路 面（3）永久變形）永久變形 定義：定義： - 在荷載重復(fù)作用下路基頂面壓應(yīng)變產(chǎn)生的不可恢復(fù)的變形量的積累。在荷載重復(fù)作用下路基頂面壓應(yīng)變產(chǎn)生的不可恢復(fù)的變形量的積累。 包括：包括： - 固結(jié)和剪切兩部分固結(jié)和剪切兩部分,通常在路面設(shè)計(jì)中處理。通常在路面設(shè)計(jì)中處理。 永久變形與材料的屬性有關(guān)：永久變形與材料的屬性有關(guān)： - 瀝青混凝土瀝青混凝土-累積永久變形與彈性變形的比率與重復(fù)荷載數(shù)累積永久變形與彈性變形的比率與重復(fù)荷載數(shù)N和溫度和溫度T及及應(yīng)力值有關(guān)；應(yīng)力值有關(guān)； - 粒狀材料累積變

26、形與彈性變形的比率是體積和八面體剪切應(yīng)力的函粒狀材料累積變形與彈性變形的比率是體積和八面體剪切應(yīng)力的函數(shù)；數(shù)； 長 壽 命 瀝 青 路 面軟土地基累積永久變形與彈性變形的比率為：軟土地基累積永久變形與彈性變形的比率為： log(p/r)= a0 + b0 logN 其中其中, a0和和b0為常數(shù)。為常數(shù)。 永久變形與車輛荷載作用軸次關(guān)系最初是由永久變形與車輛荷載作用軸次關(guān)系最初是由Monismith等人于等人于1975 年提出的，如下式所示年提出的，如下式所示:p= ANb , 其中其中,p為累積永久應(yīng)變；為累積永久應(yīng)變；r 為彈性變形；為彈性變形；N為作用軸次；為作用軸次；A、b為為回歸參數(shù)

27、?；貧w參數(shù)。 長 壽 命 瀝 青 路 面永久變形永久變形 長 壽 命 瀝 青 路 面2.3 各國提出的長壽命瀝青路面設(shè)計(jì)理念、方法、指標(biāo)各國提出的長壽命瀝青路面設(shè)計(jì)理念、方法、指標(biāo) 隨著社會發(fā)展隨著社會發(fā)展,交通量和軸載的增加交通量和軸載的增加,瀝青路面的諸多設(shè)計(jì)方瀝青路面的諸多設(shè)計(jì)方法的局限性也愈加顯化法的局限性也愈加顯化 針對與解決此類問題針對與解決此類問題 誕生了基于力學(xué)的長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法誕生了基于力學(xué)的長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 長 壽 命 瀝 青 路 面2.3.1 基于力學(xué)的長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法基于力學(xué)的長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法實(shí)質(zhì)：實(shí)質(zhì)：-運(yùn)用力學(xué)方法來分析路面結(jié)構(gòu)對氣候和荷載的

28、響應(yīng)。運(yùn)用力學(xué)方法來分析路面結(jié)構(gòu)對氣候和荷載的響應(yīng)。 （1）Monismth1992年在年在TRB會議上提出了這種設(shè)計(jì)方法會議上提出了這種設(shè)計(jì)方法, Monismth和和Long建議控制瀝青層底的彎拉應(yīng)變建議控制瀝青層底的彎拉應(yīng)變60，基頂壓應(yīng)變，基頂壓應(yīng)變200。 長 壽 命 瀝 青 路 面基于力學(xué)的路面設(shè)計(jì)流程基于力學(xué)的路面設(shè)計(jì)流程(Monismith,1992) 長 壽 命 瀝 青 路 面Monismith和和Long建議建議 各層應(yīng)變控制指標(biāo)各層應(yīng)變控制指標(biāo) 行車荷載行車荷載瀝青層底瀝青層底彎拉應(yīng)變彎拉應(yīng)變 60me 基頂壓應(yīng)變基頂壓應(yīng)變 200me路基路基 長 壽 命 瀝 青 路 面

29、2.3.2 基于力學(xué)的長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法基于力學(xué)的長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法（2）伊利諾斯州的基于力學(xué)的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法）伊利諾斯州的基于力學(xué)的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 - 以以ILLI_PAVE程序的有限元分析結(jié)果為基礎(chǔ)程序的有限元分析結(jié)果為基礎(chǔ),采用了一個(gè)控制應(yīng)變采用了一個(gè)控制應(yīng)變的疲勞方程的疲勞方程,這個(gè)疲勞方程可以用來控制這個(gè)疲勞方程可以用來控制HMA層的配合比、拉應(yīng)力和層的配合比、拉應(yīng)力和路用性能。路用性能。 - 這種設(shè)計(jì)方法已經(jīng)被伊利諾斯州交通運(yùn)輸部這種設(shè)計(jì)方法已經(jīng)被伊利諾斯州交通運(yùn)輸部(IDOT)所采納。所采納。（3）以明尼蘇達(dá)公路研究課題采集的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)）以明尼蘇達(dá)公路研究課題采集的數(shù)

30、據(jù)為基礎(chǔ),明尼蘇明尼蘇達(dá)州制定了一種力學(xué)設(shè)計(jì)方法。達(dá)州制定了一種力學(xué)設(shè)計(jì)方法。 用層狀彈性理論程序用層狀彈性理論程序WESLEA計(jì)算路面結(jié)構(gòu)在荷載下的響應(yīng)。計(jì)算路面結(jié)構(gòu)在荷載下的響應(yīng)。 長 壽 命 瀝 青 路 面2.3.2 基于力學(xué)的長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法基于力學(xué)的長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法（4）英國的設(shè)計(jì)方法）英國的設(shè)計(jì)方法 - 以計(jì)算結(jié)構(gòu)層中臨界位置的響應(yīng)為理論基礎(chǔ)。以計(jì)算結(jié)構(gòu)層中臨界位置的響應(yīng)為理論基礎(chǔ)。 Nunn 等人認(rèn)為，等人認(rèn)為， - Nunn 等人在等人在1997年發(fā)現(xiàn)，瀝青路面面層存在一個(gè)厚度極限，在施年發(fā)現(xiàn)，瀝青路面面層存在一個(gè)厚度極限，在施工良好的道路中，超過這個(gè)厚度限值，由下

31、到上的疲勞開裂和結(jié)構(gòu)性工良好的道路中，超過這個(gè)厚度限值，由下到上的疲勞開裂和結(jié)構(gòu)性的車轍都可避免。的車轍都可避免。 - 當(dāng)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)當(dāng)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)(ESAL)超過超過8000萬次時(shí)，瀝青面層厚度萬次時(shí)，瀝青面層厚度不再需要增加。不再需要增加。 - 在瀝青面層層底存在一個(gè)極限彎拉應(yīng)變水平，當(dāng)層底應(yīng)變處于這在瀝青面層層底存在一個(gè)極限彎拉應(yīng)變水平，當(dāng)層底應(yīng)變處于這個(gè)水平以下時(shí)疲勞損壞就不會發(fā)生。個(gè)水平以下時(shí)疲勞損壞就不會發(fā)生。 長 壽 命 瀝 青 路 面長壽命瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)原理長壽命瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)原理 考慮國內(nèi)提出的抗剪概念的長壽命瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)原理圖考慮國內(nèi)提出的抗剪

32、概念的長壽命瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)原理圖 長 壽 命 瀝 青 路 面 3. 長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 長 壽 命 瀝 青 路 面3.1 長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)分層以及各層功能特點(diǎn)長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)分層以及各層功能特點(diǎn) 長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要達(dá)到三個(gè)目標(biāo)：長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要達(dá)到三個(gè)目標(biāo)：（1）不出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞，包括結(jié)構(gòu)性裂縫和結(jié)構(gòu)性車轍；）不出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞，包括結(jié)構(gòu)性裂縫和結(jié)構(gòu)性車轍；（2）路面破壞僅發(fā)生在路面表層，且能迅速修復(fù)；）路面破壞僅發(fā)生在路面表層，且能迅速修復(fù)；（3）定期的路面表層養(yǎng)護(hù)、檢修和更換能使路面結(jié)構(gòu)達(dá)到）定期的路面表層養(yǎng)護(hù)、檢修和更換能使路面結(jié)構(gòu)達(dá)到長壽命

33、（超過長壽命（超過50年）。年）。 長 壽 命 瀝 青 路 面3.1 長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)分層以及各層功能特點(diǎn)長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)分層以及各層功能特點(diǎn) - 長壽命路面的破壞主要是磨耗層自上而下的功能性破壞。長壽命路面的破壞主要是磨耗層自上而下的功能性破壞。 - 路面設(shè)計(jì)時(shí)路面設(shè)計(jì)時(shí) ，將上面層設(shè)計(jì)成功能層，將中下面層、基層設(shè)計(jì)為結(jié)，將上面層設(shè)計(jì)成功能層，將中下面層、基層設(shè)計(jì)為結(jié)構(gòu)的承重層。構(gòu)的承重層。 - 結(jié)構(gòu)具體分層：結(jié)構(gòu)具體分層： 由路基頂面向上長壽命瀝青路面由由路基頂面向上長壽命瀝青路面由HMA基層、基層、HMA中間層和磨耗層中間層和磨耗層三部分組成。三部分組成。 長 壽 命 瀝 青 路 面

34、長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)示意圖長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)示意圖 長 壽 命 瀝 青 路 面 3.1.1 結(jié)構(gòu)要點(diǎn)結(jié)構(gòu)要點(diǎn) (1) 輪載下輪載下100150mm區(qū)域是高受力區(qū)域區(qū)域是高受力區(qū)域,也是各種損壞也是各種損壞(主要是主要是車轍車轍)易發(fā)區(qū)域易發(fā)區(qū)域;(2) 磨耗層（面層）：磨耗層（面層）：4075mm高性能瀝青混凝土，為車輛提供高性能瀝青混凝土，為車輛提供良好的行駛界面良好的行駛界面, 應(yīng)具有足夠的表面構(gòu)造深度，抗車轍、水穩(wěn)應(yīng)具有足夠的表面構(gòu)造深度，抗車轍、水穩(wěn)定性好定性好;(3) HMA中間層：中間層：100175mm高模量抗車轍瀝青混凝土，起到高模量抗車轍瀝青混凝土，起到連接和擴(kuò)散荷載的作用連接

35、和擴(kuò)散荷載的作用, 應(yīng)具有高模量應(yīng)具有高模量(剛度剛度)、抗車轍特性、抗車轍特性; 長 壽 命 瀝 青 路 面3.1.1 結(jié)構(gòu)要點(diǎn)結(jié)構(gòu)要點(diǎn)(4) HMA基層：基層：75100mm高柔性抗疲勞瀝青混凝土，起到消除疲勞破高柔性抗疲勞瀝青混凝土，起到消除疲勞破壞的作用壞的作用, 最大拉應(yīng)變產(chǎn)生在最大拉應(yīng)變產(chǎn)生在HMA基層底部基層底部, 該區(qū)域最易發(fā)生疲勞破該區(qū)域最易發(fā)生疲勞破壞，所以該層應(yīng)具備柔性高、抗疲勞能力強(qiáng)、水穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)壞，所以該層應(yīng)具備柔性高、抗疲勞能力強(qiáng)、水穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn);(5) 路面基礎(chǔ)不僅為瀝青面層的鋪筑提供良好的界面路面基礎(chǔ)不僅為瀝青面層的鋪筑提供良好的界面, 而且對于路面的變而

36、且對于路面的變形、抗凍都是至關(guān)重要的。形、抗凍都是至關(guān)重要的。 長 壽 命 瀝 青 路 面3.1.2 HMA基層受力特性基層受力特性 取兩個(gè)結(jié)構(gòu)作為研究對象分析取兩個(gè)結(jié)構(gòu)作為研究對象分析結(jié)構(gòu)二結(jié)構(gòu)二結(jié)構(gòu)一結(jié)構(gòu)一路面厚度：路面厚度：60cm瀝青層厚：瀝青層厚：40cm路面厚度：路面厚度：78cm瀝青層厚：瀝青層厚：37cm 長 壽 命 瀝 青 路 面3.2 國外長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)國外長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.2.1 各國長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)年限各國長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)年限單位單位西費(fèi)吉尼亞西費(fèi)吉尼亞堪薩斯州堪薩斯州俄亥俄州俄亥俄州華盛頓華盛頓威斯康星威斯康星州州猶他州猶他州加利福尼亞加利

37、福尼亞年限年限4030354050305035單位單位科羅拉多州科羅拉多州伊利諾斯州伊利諾斯州夏威夷夏威夷AASHTO（1993）俄勒岡州俄勒岡州FHWA西班牙西班牙年限年限4040305030503035不小于不小于3530單位單位德國德國英國英國法國法國南非南非日本日本加拿大加拿大澳大利亞澳大利亞年限年限30404030402040204030402040 各國長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)年限各國長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)年限 長 壽 命 瀝 青 路 面3.2.2 美國長壽命瀝青路面設(shè)計(jì)實(shí)例美國長壽命瀝青路面設(shè)計(jì)實(shí)例 長 壽 命 瀝 青 路 面3.2.2 密歇根州永久性路面設(shè)計(jì)推薦結(jié)構(gòu)密歇根州永久性

38、路面設(shè)計(jì)推薦結(jié)構(gòu)20年設(shè)計(jì)交通量，SAL1063102030總瀝青層厚度290345370405SMA厚度（mm）3565Supempave厚度（mm）5050聯(lián)結(jié)層厚度（mm）11590140115140125150HMA基層厚度（mm）125150155180165180190集料基層厚度（mm）330430集料底基層厚度（mm）380250非冰凍敏感路基土厚（mm）345315220200維修1年20151515銑刨一罩面厚度50501006511565115維修2年32303030銑刨一罩面厚度（mm）5050505075 長 壽 命 瀝 青 路 面3.2.3 俄亥俄州結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例俄亥

39、俄州結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例臨界拉應(yīng)變臨界拉應(yīng)變=70， 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)如表。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)如表。材料材料模量模量泊松比泊松比厚度厚度SMA PG76-22M（設(shè)計(jì)空隙率（設(shè)計(jì)空隙率3.5%）E=3450MPa=0.354cmSuperpave 19 PG7622M（設(shè)計(jì)空隙率（設(shè)計(jì)空隙率4%）E=3450MPa=0.354.5cm聯(lián)結(jié)層聯(lián)結(jié)層PG64-22（302，設(shè)計(jì)空隙率，設(shè)計(jì)空隙率4.5%）E=3450MPa=0.35設(shè)計(jì)層設(shè)計(jì)層抗疲勞層抗疲勞層 PG64-22（302，設(shè)計(jì)空隙率，設(shè)計(jì)空隙率3%）E=3450MPa=0.3510cm集料基層集料基層E=140MPa=0.415cm路基路基CBR=4,

40、5,6=0.45Wayne US 30道路永久路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)道路永久路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù) 長 壽 命 瀝 青 路 面StarkI-77結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)材材 料料厚厚 度（英寸）度（英寸）Superpave12.5 PG76-22M（設(shè)計(jì)空隙率（設(shè)計(jì)空隙率3.5%）4cmSuperpave 19 PG76-22M(設(shè)計(jì)空隙率設(shè)計(jì)空隙率4.0%)4.5cm聯(lián)結(jié)層聯(lián)結(jié)層 PG58-28（設(shè)計(jì)空隙率（設(shè)計(jì)空隙率4.0%，30%再生料）再生料）25cm抗疲勞層抗疲勞層 PG58-28（302，設(shè)計(jì)空隙率，設(shè)計(jì)空隙率3.0%）10cm集料基層集料基層15cm路基層路基層 長 壽 命 瀝 青 路 面3

41、.2 國內(nèi)長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探索國內(nèi)長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探索 - 全厚式瀝青路面建設(shè)費(fèi)用高，短期內(nèi)在我國推廣不現(xiàn)實(shí)。全厚式瀝青路面建設(shè)費(fèi)用高，短期內(nèi)在我國推廣不現(xiàn)實(shí)。 - 如何研究設(shè)計(jì)適合我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件、自然條件、資源條件的長壽命如何研究設(shè)計(jì)適合我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件、自然條件、資源條件的長壽命瀝青路面是我們要解決的主要問題。瀝青路面是我們要解決的主要問題。 - 我國在長壽命瀝青路面方面的研究正逐步深入，國內(nèi)一些科研機(jī)構(gòu)如我國在長壽命瀝青路面方面的研究正逐步深入，國內(nèi)一些科研機(jī)構(gòu)如長安大學(xué)、東南大學(xué)、交通部公路科學(xué)研究所、江蘇交通科學(xué)研究院長安大學(xué)、東南大學(xué)、交通部公路科學(xué)研究所、江蘇交通科

42、學(xué)研究院等都對此進(jìn)行了研究，鋪筑了試驗(yàn)路，也取得了不少成就。等都對此進(jìn)行了研究，鋪筑了試驗(yàn)路，也取得了不少成就。 長 壽 命 瀝 青 路 面3.2.2 江蘇省沿江高速公路長壽命路面試驗(yàn)路結(jié)構(gòu)方案江蘇省沿江高速公路長壽命路面試驗(yàn)路結(jié)構(gòu)方案 K57229耿涇河中橋耿涇河中橋 K58240 K59+481 K61+231趙市線中橋趙市線中橋 K62+850常熟一標(biāo)終點(diǎn)常熟一標(biāo)終點(diǎn) 圖中：圖中：CS水泥穩(wěn)定碎石，水泥穩(wěn)定碎石，ATB瀝青穩(wěn)定碎石，瀝青穩(wěn)定碎石，GRH級配碎石，級配碎石， 紅色采用改性瀝青。紅色采用改性瀝青。C/FDAC粗粗/細(xì)型密級配瀝青混凝土混合料細(xì)型密級配瀝青混凝土混合料 長 壽

43、命 瀝 青 路 面江蘇省沿江高速公路長壽命路面試驗(yàn)路結(jié)構(gòu)江蘇省沿江高速公路長壽命路面試驗(yàn)路結(jié)構(gòu)D長壽命結(jié)構(gòu)長壽命結(jié)構(gòu) 長 壽 命 瀝 青 路 面3.2.2 長安大學(xué)長壽命瀝青路面課題長安大學(xué)長壽命瀝青路面課題（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)：）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)：A 根據(jù)國情，混合式基層瀝青路面與半剛性基層瀝青路面是研究重點(diǎn)根據(jù)國情，混合式基層瀝青路面與半剛性基層瀝青路面是研究重點(diǎn) 。B 結(jié)合結(jié)合HPDS軟件、東南大學(xué)設(shè)計(jì)軟件、軟件、東南大學(xué)設(shè)計(jì)軟件、SHELL BISAR 3.0對結(jié)構(gòu)分別對結(jié)構(gòu)分別計(jì)算與驗(yàn)算的結(jié)果計(jì)算與驗(yàn)算的結(jié)果 C 結(jié)構(gòu)層總厚度及瀝青層厚度均有所增加，以減小由荷載產(chǎn)生的瀝青層結(jié)構(gòu)層總厚度及瀝

44、青層厚度均有所增加，以減小由荷載產(chǎn)生的瀝青層底拉應(yīng)變，達(dá)到長壽命路面的設(shè)計(jì)要求底拉應(yīng)變，達(dá)到長壽命路面的設(shè)計(jì)要求 （2）長安大學(xué)長壽命瀝青路面課題試驗(yàn)路結(jié)構(gòu)）長安大學(xué)長壽命瀝青路面課題試驗(yàn)路結(jié)構(gòu)課題組提出了三種結(jié)構(gòu)方案，并于鋪筑了試驗(yàn)路。課題組提出了三種結(jié)構(gòu)方案，并于鋪筑了試驗(yàn)路。 長 壽 命 瀝 青 路 面三種方案對照三種方案對照 ATB-25 12cm路 基 SMA-13 4cmHMAC-20 6cmFAC-25 8cmATB-30 12cm 二灰穩(wěn)定碎石二灰穩(wěn)定碎石 20cm 二灰穩(wěn)定碎石二灰穩(wěn)定碎石 18cm路面厚度：路面厚度：68cm瀝青層厚：瀝青層厚：30cm方案一方案一路 基 二

45、灰穩(wěn)定碎石二灰穩(wěn)定碎石 20cm 改性瀝青改性瀝青AC-5 2cm SMA-13 4cmHMAC-20 8cm FAC-25 12cm 水泥粉煤灰碎石水泥粉煤灰碎石 20cm方案二方案二路面厚度：路面厚度：66cm瀝青層厚：瀝青層厚：26cm SMA-13 4cm HMAC-20 6cm FAC-25 8cm路 基ATB-30 12cm二灰穩(wěn)定碎石二灰穩(wěn)定碎石 16cm二灰穩(wěn)定碎石二灰穩(wěn)定碎石 16cm 玻璃隔柵應(yīng)力吸收層玻璃隔柵應(yīng)力吸收層 水泥粉煤灰碎石水泥粉煤灰碎石18cm方案三方案三路面厚度：路面厚度：68cm瀝青層厚：瀝青層厚：18cm 長 壽 命 瀝 青 路 面3.2.3 滬寧高速公

46、路拓寬段工程試驗(yàn)段結(jié)構(gòu)滬寧高速公路拓寬段工程試驗(yàn)段結(jié)構(gòu)路面厚度:79cm瀝青層厚:39cm路面厚度:79cm瀝青層厚:37cm路面厚度:79cm瀝青層厚:28cm 長 壽 命 瀝 青 路 面3.2.4 山東長壽命路面結(jié)構(gòu)匯總（單位：山東長壽命路面結(jié)構(gòu)匯總（單位：cm) 長 壽 命 瀝 青 路 面 4 長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計(jì)長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計(jì) 長 壽 命 瀝 青 路 面 4.1 概述概述長壽命瀝青路面各結(jié)構(gòu)長壽命瀝青路面各結(jié)構(gòu)層層材料設(shè)計(jì)是保證路面良好路用性材料設(shè)計(jì)是保證路面良好路用性能的關(guān)鍵，能的關(guān)鍵，根據(jù)各結(jié)構(gòu)層功能進(jìn)行根據(jù)各結(jié)構(gòu)層功能進(jìn)行路面材料路面材料設(shè)計(jì)設(shè)計(jì),提出材料指

47、標(biāo)要求提出材料指標(biāo)要求磨耗層：抵御車轍、老化、溫度開裂和磨耗；磨耗層：抵御車轍、老化、溫度開裂和磨耗； 中間層：抵御車轍，傳遞、分散荷載；中間層：抵御車轍，傳遞、分散荷載； 基層：承重層，抵抗層底彎拉應(yīng)變基層：承重層，抵抗層底彎拉應(yīng)變 。 長 壽 命 瀝 青 路 面4.2 磨耗層材料設(shè)計(jì)磨耗層材料設(shè)計(jì) 4.2.1 影響因素和性能要求影響因素和性能要求 影響因素影響因素 磨耗層的具體要求依賴于交通條件、環(huán)境因素、當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)磨耗層的具體要求依賴于交通條件、環(huán)境因素、當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)條件。面層受到自然條件條件。面層受到自然條件 (雨水、氣溫、日照雨水、氣溫、日照) 和行車荷載的作用最和行車荷載

48、的作用最頻繁頻繁, 處于壓應(yīng)力、剪切應(yīng)力集中的區(qū)域。處于壓應(yīng)力、剪切應(yīng)力集中的區(qū)域。 性能要求性能要求 包括抗車轍性能、抗表面開裂性能、良好的抗滑性能、緩解水霧的包括抗車轍性能、抗表面開裂性能、良好的抗滑性能、緩解水霧的影響并能減小噪聲等。影響并能減小噪聲等。 長 壽 命 瀝 青 路 面4.2.2 磨耗層材料設(shè)計(jì)方法磨耗層材料設(shè)計(jì)方法 磨耗層材料應(yīng)選擇磨耗層材料應(yīng)選擇SMA、密級配混合料或、密級配混合料或OGFC等。等。 - 在一些對抗車轍性能、耐久性、抗?jié)B性、抗磨損性要求高的地區(qū)在一些對抗車轍性能、耐久性、抗?jié)B性、抗磨損性要求高的地區(qū), 可以選擇可以選擇SMA, 這在交通量大且載重車多的城市

49、區(qū)域尤為適用。這在交通量大且載重車多的城市區(qū)域尤為適用。 - 在交通量小且載重車比例較少的情況下在交通量小且載重車比例較少的情況下, 使用密級配混合料更為適使用密級配混合料更為適合。與合。與SMA一樣一樣, 它也必須滿足抗車轍、抗?jié)B、抗磨耗及氣候狀況的它也必須滿足抗車轍、抗?jié)B、抗磨耗及氣候狀況的要求。要求。 - OGFC具有優(yōu)良的抗滑性能、排水性能以及減少噪聲等優(yōu)點(diǎn)?？捎镁哂袃?yōu)良的抗滑性能、排水性能以及減少噪聲等優(yōu)點(diǎn)?？捎糜趯ε潘刑厥庖蟮牡那闆r于對排水有特殊要求的的情況 以以SMA和和OGFC配合比設(shè)計(jì)方法為例介紹磨耗層材料設(shè)計(jì)方法。配合比設(shè)計(jì)方法為例介紹磨耗層材料設(shè)計(jì)方法。 長 壽 命

50、瀝 青 路 面4.2.2.1 磨耗層材料磨耗層材料SMA配合比設(shè)計(jì)配合比設(shè)計(jì) SMA配合比設(shè)計(jì)包括：配合比設(shè)計(jì)包括： （1）材料選擇）材料選擇 （2）確定初試級配；）確定初試級配； （3）測定粗集料骨架間隙率）測定粗集料骨架間隙率VCADRC； （4）選擇初試瀝青用量；）選擇初試瀝青用量； （5） 根據(jù)根據(jù)VMA和和VCA確定設(shè)計(jì)級配；確定設(shè)計(jì)級配； （6）馬歇爾試驗(yàn)并根據(jù)空隙率）馬歇爾試驗(yàn)并根據(jù)空隙率VV確定最佳瀝青用量。確定最佳瀝青用量。 SMA 長 壽 命 瀝 青 路 面配合比設(shè)計(jì)流程配合比設(shè)計(jì)流程SMA 長 壽 命 瀝 青 路 面（1）材料選擇）材料選擇A 粗集料粗集料 - 采用堅(jiān)硬、

51、粗糙的、有棱角的優(yōu)質(zhì)石料采用堅(jiān)硬、粗糙的、有棱角的優(yōu)質(zhì)石料. - 粗集料性質(zhì)必須在粗集料性質(zhì)必須在公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTJ032) 規(guī)定的規(guī)定的抗滑表層的基礎(chǔ)上抗滑表層的基礎(chǔ)上,對石料壓碎值提高到不大于對石料壓碎值提高到不大于25 % ,針片狀顆粒含量針片狀顆粒含量指標(biāo)要求不大于指標(biāo)要求不大于15 % 。B 細(xì)集料細(xì)集料 - 最好使用堅(jiān)硬的人工砂最好使用堅(jiān)硬的人工砂 - 細(xì)集料的視密度、堅(jiān)固性、砂當(dāng)量和棱角性指標(biāo)必須滿足細(xì)集料的視密度、堅(jiān)固性、砂當(dāng)量和棱角性指標(biāo)必須滿足公路瀝公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTJ032) 規(guī)定的質(zhì)量技術(shù)要求規(guī)定的質(zhì)量

52、技術(shù)要求. 長 壽 命 瀝 青 路 面（1）材料選擇）材料選擇 C 填料填料 - 粉膠比一般達(dá)到粉膠比一般達(dá)到1. 82. 0 - 必須使用磨細(xì)的必須使用磨細(xì)的石灰石礦粉石灰石礦粉, 應(yīng)滿足應(yīng)滿足公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTJ032)的要求的要求. 采用石灰石礦粉的親水系數(shù)必須小于采用石灰石礦粉的親水系數(shù)必須小于1 ,與瀝青應(yīng)有與瀝青應(yīng)有良好的粘附性良好的粘附性,小于小于0.075 mm的含量應(yīng)大于的含量應(yīng)大于75%. D 纖維穩(wěn)定劑纖維穩(wěn)定劑 采用木質(zhì)素纖維、礦物纖維采用木質(zhì)素纖維、礦物纖維,聚合物纖維等各種正式纖維產(chǎn)品聚合物纖維等各種正式纖維產(chǎn)品 長 壽 命 瀝

53、青 路 面E 瀝青結(jié)合料瀝青結(jié)合料 - 瀝青結(jié)合料的質(zhì)量必須滿足瀝青瑪蹄脂的需要瀝青結(jié)合料的質(zhì)量必須滿足瀝青瑪蹄脂的需要,要有較高的粘度要有較高的粘度,符合符合一定的要求一定的要求,以保證有足夠的高溫穩(wěn)定性和低溫韌性以保證有足夠的高溫穩(wěn)定性和低溫韌性. - 必須采用符合必須采用符合“重交通道路瀝青技術(shù)要求重交通道路瀝青技術(shù)要求”的瀝青的瀝青,在大多數(shù)地區(qū)要使在大多數(shù)地區(qū)要使用比通常較硬一級的瀝青用比通常較硬一級的瀝青,最好采用改性瀝青最好采用改性瀝青. - SMA和改性瀝青是從礦料級配和瀝青結(jié)合料兩個(gè)方面改善瀝青路面質(zhì)和改性瀝青是從礦料級配和瀝青結(jié)合料兩個(gè)方面改善瀝青路面質(zhì)量量. 是采用是采用

54、SMA一個(gè)途徑一個(gè)途徑,還是改性瀝青一個(gè)途徑還是改性瀝青一個(gè)途徑,或者同時(shí)采用改性或者同時(shí)采用改性瀝青和瀝青和SMA兩個(gè)途徑兩個(gè)途徑,主要取決于使用者的目的以及經(jīng)濟(jì)實(shí)力主要取決于使用者的目的以及經(jīng)濟(jì)實(shí)力. 長 壽 命 瀝 青 路 面（2）確定初試級配）確定初試級配 根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)及有關(guān)部門根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)及有關(guān)部門規(guī)范規(guī)范,推薦的推薦的SMA 的間斷級配的間斷級配如表如表. -選擇初試級配時(shí)必須以該表選擇初試級配時(shí)必須以該表為基礎(chǔ)為基礎(chǔ), 以以4.75 mm 通過率為變化點(diǎn)通過率為變化點(diǎn), 改變改變3 個(gè)不同的通過率個(gè)不同的通過率: 22%、25%、28% , 或者采用或者采用20%、25%、3

55、0% ,3個(gè)級配均固定個(gè)級配均固定礦粉數(shù)量礦粉數(shù)量,0.075 mm 通過率通過率為為10%左右左右. 瀝青瑪蹄脂碎石混合料瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA) 礦料級配建議范圍礦料級配建議范圍 長 壽 命 瀝 青 路 面4.2.2.1 磨耗層材料磨耗層材料SMA配合比設(shè)計(jì)配合比設(shè)計(jì) （3）測定粗集料骨架間隙率）測定粗集料骨架間隙率VCADRC - 在壓實(shí)狀態(tài)下瀝青混合料中的粗集料骨架間隙率在壓實(shí)狀態(tài)下瀝青混合料中的粗集料骨架間隙率VCAmin必須必須等于或小于沒有其他集料、結(jié)合料存在時(shí)的粗集料集合體在搗實(shí)等于或小于沒有其他集料、結(jié)合料存在時(shí)的粗集料集合體在搗實(shí)狀態(tài)下的間隙率狀態(tài)下的間隙率VCADR

56、C （4）選擇初試瀝青用量）選擇初試瀝青用量 - 首先考慮最小瀝青用量的規(guī)定首先考慮最小瀝青用量的規(guī)定 - 在選擇初試瀝青用量時(shí)在選擇初試瀝青用量時(shí),一般可根據(jù)粗集料毛體積相對密度選擇一般可根據(jù)粗集料毛體積相對密度選擇 長 壽 命 瀝 青 路 面AASHTO 的的SMA 規(guī)范關(guān)于瀝青用量的規(guī)定規(guī)范關(guān)于瀝青用量的規(guī)定 長 壽 命 瀝 青 路 面（5）根據(jù)）根據(jù)VMA和和VCA確定設(shè)計(jì)級配確定設(shè)計(jì)級配 A 按照確定初試的瀝青用量按照確定初試的瀝青用量,用用3組初試級配拌和制作馬歇爾試件組初試級配拌和制作馬歇爾試件, 試件數(shù)量為每組試件數(shù)量為每組4個(gè)個(gè),3組試件共計(jì)組試件共計(jì)12個(gè)個(gè) ， B 將三組

57、初試級配的試驗(yàn)結(jié)果將三組初試級配的試驗(yàn)結(jié)果VCAmin和和VCADRC比較比較,繪制成圖。繪制成圖。 C 從中選擇符合從中選擇符合VCAmin VCADRC要求的級配要求的級配,以以4. 75 mm的通過率的通過率最大的一組級配為設(shè)計(jì)級配最大的一組級配為設(shè)計(jì)級配. D 注意注意,盡量選擇盡量選擇VMA稍大于稍大于17 %的級配為設(shè)計(jì)級配的級配為設(shè)計(jì)級配,以防在施工過以防在施工過程中程中VMA可能會有所降低可能會有所降低. 長 壽 命 瀝 青 路 面根據(jù)根據(jù)VCA確定級配中確定級配中4. 75mm 的通過率的通過率 長 壽 命 瀝 青 路 面（6）馬歇爾試驗(yàn)并根據(jù)空隙率）馬歇爾試驗(yàn)并根據(jù)空隙率V

58、V確定最佳瀝青用量確定最佳瀝青用量 - 在設(shè)計(jì)級配確定以后在設(shè)計(jì)級配確定以后,可以變化可以變化3 個(gè)不同的瀝青用量個(gè)不同的瀝青用量,每組每組4個(gè)試件個(gè)試件. 1個(gè)用于測定理論最大相對密度個(gè)用于測定理論最大相對密度,3個(gè)壓實(shí)成型進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)。個(gè)壓實(shí)成型進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)。 - 由此可以根據(jù)空隙率要求確定最佳瀝青用量由此可以根據(jù)空隙率要求確定最佳瀝青用量. 馬歇爾試驗(yàn)的結(jié)果必須符合馬歇爾試驗(yàn)的結(jié)果必須符合SMA混合料的設(shè)計(jì)技術(shù)要求混合料的設(shè)計(jì)技術(shù)要求,如表如表. 長 壽 命 瀝 青 路 面我國我國SMA馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求 長 壽 命 瀝 青 路 面4.2.2.2

59、 磨耗層材料磨耗層材料OGFC配合比設(shè)計(jì)配合比設(shè)計(jì)OGFC設(shè)計(jì)包括：設(shè)計(jì)包括： （1）目標(biāo)空隙率；）目標(biāo)空隙率； （2）材料選擇；）材料選擇； （3）試驗(yàn)級配的選擇；）試驗(yàn)級配的選擇； （4）瀝青用量的初選和試件成型；）瀝青用量的初選和試件成型； （5）空隙率的確認(rèn)；）空隙率的確認(rèn)； （6）瀝青析漏試驗(yàn)；）瀝青析漏試驗(yàn)； （7）最佳瀝青用量的確定；）最佳瀝青用量的確定； （8）混合料配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)。）混合料配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)。OGFC 長 壽 命 瀝 青 路 面4.2.2.2 磨耗層材料磨耗層材料OGFC配合比設(shè)計(jì)配合比設(shè)計(jì)（1）目標(biāo)空隙率）目標(biāo)空隙率 - 空隙率以空隙率以20%20%為基準(zhǔn)為基準(zhǔn)

60、, , 在在18%18%25%25%范圍內(nèi)決定。范圍內(nèi)決定。（2）材料選擇）材料選擇 A 瀝青和纖維瀝青和纖維 - 使用高勁度結(jié)合料改性瀝青，如表使用高勁度結(jié)合料改性瀝青，如表 。 - 使用基質(zhì)瀝青通常要比當(dāng)?shù)貧夂驐l件使用的瀝青高使用基質(zhì)瀝青通常要比當(dāng)?shù)貧夂驐l件使用的瀝青高2個(gè)等級。個(gè)等級。 - 添加劑使用木質(zhì)纖維或礦物纖維添加劑使用木質(zhì)纖維或礦物纖維 OGFC 長 壽 命 瀝 青 路 面改性瀝青技術(shù)要求改性瀝青技術(shù)要求 長 壽 命 瀝 青 路 面（2）材料選擇）材料選擇 B 集料集料 - 粗集料形狀以方形石為佳粗集料形狀以方形石為佳 - 細(xì)集料可以使用少量人工砂細(xì)集料可以使用少量人工砂, 但