半柔性路面试验设计与效果评价

第5卷 第1期 广 东 交 通 职 业 技 术 学 院 学 报 Vol.5No.1 2006年3月 JOURNALOFGUANGDONGCOMMUNICATIONSPOLYTECHNIC March2006 文章编号：1671-8496-(2006)01-0012-04 半柔性路面试验 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 与效果 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 张益明，邹 健 (惠州市天虹道路桥梁工程监理有限公司，广东惠州516002) 摘 要：文中提出了一种新型的路面复合材料———半柔性路面用混合料，它是在开级配的多孔基体沥青混合 料中，灌入以水泥为主要成分的特殊浆剂，从而提高沥青混合料的高温稳定性、耐油性及抗疲劳等性能。 通过铺筑试验路，进一步验证了半柔性路面确实具有高温稳定性、抗滑性能、耐水损害性能和抗疲劳特性 等显著优于沥青路面的良好路用性能。 关键词：半柔性路面；性能；试验设计；效果评价 中图分类号：U416.22 文献标识码：A TestDesignandEffectEvaluationforHalf-flexiblePavement ZHANGYi-ming,ZHOUJian (TianhongHighwayandBridgeEngineeringSupervisionCo.Ltd.ofHuizhouCity, Huizhou516002) Abstract:Thispaperputforwardatypeofnewcompoundmaterial,mixforhalf-flexiblepavement.Itismadeupof open-gradedmultivoidasphaltmaterial,addingakindofspecialslurrycementcomponent,thenenhancethehigh temperaturestability,anti-oilandanti-fatigueability.Byconstructingtestsection,thiskindofmixshowsbetterchar- acterthannormalasphaltpavement. Keywords:half-flexiblepavement;character;testdesign;effectevaluation 1前言 半柔性路面是指在使用开级配沥青混合料的 大孔隙(空隙率高达20%~25%)基体路面中，灌入 以水泥为主要成分的特殊浆剂而形成的路面，具 有高于水泥混凝土的柔性和高于沥青混凝土的刚 性。它利用嵌挤原则，通过骨料之间的相互嵌挤 作用和贯入的水泥胶浆共同形成材料强度，提高 了路面抵抗荷载作用的能力。它的高温稳定性能 大大优于普通沥青混凝土路面，其低温抗裂性 能、抗疲劳性能和抗滑性能也都优于普通沥青混 凝土路面。它是一种既保留沥青混凝土路面主要 使用品质，又具有水泥混凝土路面部分性能的结 构形式，同时具有耐油污、可着色等特性。它有 一定的应力松驰能力，可以不设或少设温度缝， 行驶比较舒适；由于具有较高的刚性，可以承受 较重的荷载而不产生车辙；其路面结构厚度与沥 青路面基本一致，造价比较经济。 2半柔性路面试验设计 试验路位于国道324线大约1km长的S形弯道 路段内，中间跨越一涵洞。半柔性路面结构特点 类似于沥青路面，可以采用沥青路面设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 规 定的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 进行路面结构设计和厚度设计。试验路 是在原有道路上进行加铺，加铺厚度为9cm，与 原路面同宽，长度为300m。 该试验路是20世纪90年代修建的沥青路面， 原路面设计标准为双向4车道二级公路。1997年 收稿日期：2005-12-05 作者简介：张益明(1974-)，男，工程师 研究方向：路桥工程 第1期 张益明，等：半柔性路面试验设计与效果评价 在原路面上加铺了一层5cm厚的PE改性沥青混凝 土面层，5年后出现了横向裂缝、坑槽、纵向裂 缝与龟裂， 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面磨光也比较严重，抗滑性能大大 降低，影响行车的安全性，局部也出现了车辙， 需要加铺面层以提高路面服务指数。 因该路段车流量大，超载、重载车所占比例 高，且属于超高S形上坡弯道，车辆行驶到该段 时，车速较慢，易使该路段出现车辙等损坏，因 此适合采用半柔性路面加铺，尤其在着色后，还 可起到警示、美观、舒缓驾驶员精神的作用。 2.1原材料要求 沥青混合料应具有高温稳定性、低温抗缩裂 性、抗滑性、抗疲劳和耐久性等。这些要求往往 不能同时得到较好的满足，故在材料组成设计 时，总要优先考虑某一方面指标，同时兼顾其他 方面的要求。为得到符合要求的混合料，正确选 择各组成材料和确定其组成是极为重要的一环。 对于构成半柔性路面“骨架”结构的多孔基 体沥青混合料的原材料，有如下要求。 2.1.1粗集料 对粗集料性质的要求主要有：强度、磨耗 性、形状、表面纹理及矿料同沥青间的粘附性 等。在选择矿料时，因混合料类型、铺筑层位 (面层或底层)、交通量大小等不同而有所差别。 以嵌挤原则配制的多孔基体混合料，在繁重 的交通下，若强度不足，就会逐渐磨光和破碎， 形成新的缺油断裂面，而使面层失去稳定性，特 别是直接用来做面层时尤为不利。故要求有强度 和耐磨性较好的矿料。集料的压碎值：高等级道 路应不大于25%，一般道路应不大于28%。 粗集料形状以接近立方体、多棱角为宜。扁 平、细长颗粒含量：高等级道路不多于总量的 15%，一般道路不多于总量的20%。砾石材料虽 能用来制备混合料，但摩阻角小，最好轧制后使 用，或在砾石中掺入部分材料。集料表面的构造 应具有一定的粗糙度，以提高内摩阻角和用作表 面磨耗层时提高抗滑性。采用的石料应洁净、无 杂质，泥土含量不大于1%。 2.1.2细集料 沥青混合料中的细集料可用天然砂、人工砂 及石屑。细集料应坚硬，级配良好，形状接近立 方体，洁净而无杂质。一些试验研究指出，细集 料的棱角对于提高材料内摩阻角的作用，往往比 粗集料的棱角更为重要。 水泥胶浆中细集料的多少直接影响到水泥胶 浆的流动度，影响到施工水泥胶浆的灌入深度， 所以水泥胶浆的细集料应严格控制在0.3以下。 2.1.3填料 矿粉不要求太细，过细则施工和易性差，水 稳定性降低；但过粗会使矿料与沥青间的作用不 充分，不利于性能的改善。亲水性要比较小，亲 水系数小于1。 2.1.4沥青 沥青标号的选择，同铺筑其他混合料类似， 需要考虑混合料类型、交通性质(受力条件)、施 工方法、当地气候和施工季节等因素。本段试验 路位于高温多雨的广东省境内，车流量大，且位 于上坡弯道处，因此选用AH-70沥青。 2.2基体混合料的组成设计 半柔性混合料组成设计包括确定混合料组 成、选择沥青用量及试验检验与确定。混合料的 矿粉级配组成要求及沥青用量见表1。沥青用量 较小，按比表面积考虑的是因为多孔基体混合料 缺少细集料，相对比表面积小，所以沥青用量 少。确定了矿料级配并初步选定沥青用量的大致 范围后，在此范围内选用不同的沥青含量进行试 验，根据各项技术指标都符合规定要求来确定沥 青用量。 由施工现场测试集料的密度结果如下： 粗集料的表观密度2.727g/cm3；紧装密度 1.751g/cm3；细集料的表观密度2.617g/cm3；矿 粉的表观密度为2.75g/cm3；沥青用量选定为4%， 矿粉用量为6%，设计空隙率22%。 按体积法设计的半柔性混合料的级配如表1。 2.3水泥胶浆的组成设计 根据研究成果、施工现场的实际情况，在试 验路段弯道外侧铺筑红色半柔性路面，在试验路 段内侧铺筑白(原)色半柔性路面，研究半柔性路 面路用性能，以及半柔性路面着色后，减速警 示、美观、舒缓驾驶员精神等表面特性的效果评 价。半柔性路面水泥胶浆的试验路施工配合比如 表2。 表1 半柔性基体沥青混合料组成级配 沥青 用量 矿粉 用量 通过下列筛孔尺寸(mm)的质量的百分率/% 13.2 9.5 2.36 1.18 0.6 0.30.150.075 4% 6% 100 8.9 8.7 8.0 7.3 6.4 6.1 6.0 13 广 东 交 通 职 业 技 术 学 院 学 报 第5卷 从检测结果分析可知，加铺半柔性路面后， 路面的整体承载能力得到了较大的提高。 3.2试验路的强度、厚度检测与评价 为了评定半柔性路面的整体强度和水泥胶浆 灌入的深度，在加铺半柔性路面后根据规程的要 求进行了钻芯检测，检测结果如表4所示。 从表4分析可知，半柔性路面的强度、厚度 均达到设计要求，水泥胶浆均灌入实际厚度的 70%以上；且半柔性路面具有较高的劈裂强度， 呈现水泥混凝土路面性能。 3.3试验路的平整度检测与评价 平整度是路面诱使汽车出现振动的高程变化 的表征。由于路面不平整引起的汽车振动会对旅 客的舒适性等产生直接的影响，在加铺半柔性路 面前后均根据“规程”的要求用3m直尺进行了 平整度检测，检测结果如表5所示。 从表5分析可知，加铺半柔性路面后，路面 的平整度大幅提高，提高了行车舒适性，呈现沥 青混凝土路面的路用性能。 3.4试验路的动稳定度、摆值检测与评价 动稳定度是路面的高温稳定性、疲劳特性的 表征，路面抗滑能力是路面安全性能的表征，为 了验证半柔性路面的动稳定度，根据试验规程， 在试验路现场切取试件进行试验，为了检测试验 路的抗滑性能，采用摆式摩擦仪检测其摆值。检 测结果如表6所示。 3试验路的观测与评价 试验路经过近半年的使用后，外观质量良 好。为了验证试验路的实际路用性能是否达到设 计要求，对其进行了全面的观测与评价。检测内 容主要包括：半柔性路面的弯沉、厚度、劈裂强 度、平整度、动稳定度以及摆值等。 3.1整体承载能力检测与评价 为了评定半柔性路面的整体承载能力，课题 组在加铺半柔性路面前后均根据《公路路基路面 现场测试规程》(JTJ059-95)(以下简称“规程”) 的要求进行了弯沉检测，检测结果如表3。 表4 半柔性路面强度、厚度检测结果 桩 号 设计 厚度/cm 芯样 厚度/cm 灌入 厚度/cm 设计强度 /MPa 芯样强度 /MPa K772+230 9.0 9.2 8.7 3.8~4.3 4.38 K772+280 9.3 9.0 4.15 K772+350 9.2 8.5 4.33 K772+400 9.5 8.3 4.13 K772+430 9.6 8.1 3.97 K772+480 9.3 8.8 3.95 表3 试验路回弹弯沉检测结果统计表 桩 号 测点 数n 平均值 l/0.1mm 计算系数 温度 修正 系数 代表弯沉 lr/0.1mm 设计弯沉 /0.1mm 结论 备注 起点 讫点 S Za K772+100 K772+600 104 70.4 15.43 1.5 1.00 93.5 60 不合格 加铺前 K772+200 K772+500 64 18.8 5.5 1.5 0.92 24.9 25～35 合格 加铺后 表2 水泥胶浆施工配合比试验结果 位置(色彩) 配合比 (水泥∶砂∶矿粉∶减水剂∶胶乳∶着色剂∶水) 外侧(红色) 1∶0.467∶0.147∶0.006∶0.075∶0.04∶0.55 内侧(白色) 1∶0.467∶0.187∶0.006∶0.075∶0.00∶0.55 表5 试验路平整度检测结果 测 点 数 最大值 /mm 最小值 /mm 标准值 /mm 小于标 准值的 点数 合 格 率/% 备注 100 8.0 2.0 5.0 74 74.0 加铺前 60 6.5 1.0 55 91.7 加铺后 表6 半柔性路面动稳定度、摆值检测结果表 桩 号 动稳定度/次·mm-1 摆值/BNP K772+230左 6280 60 K772+280左 6260 59 K772+350左 6150 56 K772+400左 6180 58 K772+430左 6300 62 K772+480左 6210 59 K772+230右 6200 58 K772+280右 6350 59 K772+350右 6150 56 K772+400右 6200 60 K772+430右 6320 56 K772+480右 6180 58 备注 半柔性路面动稳定度>6000次 /mm，摆值（BNP）：52 14 同加载时间对应的路表最大弯沉逐渐增大；同时 也可以看出随着温度的降低，沥青混凝土的松驰 性能起越来越弱。 5结语 本文通过不同温度时，在标准轴载的静荷载 作用下加载中心点竖向位移随时间变化规律，得 出了对于沥青混凝土路面而言，随着路表降温幅 度的增加，相同的松弛时间对应的竖向位移逐渐 减小；温度降低后，沥青混凝土材料的粘性变 弱，弹性模量增加，松驰时间变长，稳定时的竖 向位移逐渐减小。 参考文献： [1] Y.Lu,P.J.Wright.Numericalapproachofvisco-elasto- plasticanalysisforasphaltmixtures.Computersand Structures,1998,69:139~147. [2]钱国平，郭忠印，郑健龙，周志刚.环境条件下沥青 路面热粘弹性温度应力计算[J].同济大学学报， 2003,31(2). [3]杨挺青.等.黏弹性理论与应用[M].北京：科学出 版社， 2004. [4]郑健龙，周志刚，张起森.沥青路面抗裂—————设计 理论与方法[M].北京：人民交通出版社，2003. 0 600 1200 1800 2400 3000 3600 -0.45 -0.40 -0.35 -0.30 -0.25 15¡ 10¡ 5¡ 0¡ -5¡ -10¡ -15¡ w y( mm ) t(s) -20¡ W y/ m m t/s 图4 路面结构层温度分布对加载中心点弯沉～ 时间关系曲线 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! （上接第11页） 从表6分析可知，半柔性路面的动稳定度、 摆值均超过设计要求，说明半柔性路面具有较高 的高温稳定性和抗滑性能。 3.5半柔性路面经济效益对比分析 半柔性路面与其他路面相比较，其经济效益 如表7。 从表中得知：综合有水泥路面与沥青路面的 优良性能的半柔性路面，在经济上也有其优势， 它的总造价与单位面积造价上远远低于一般水泥 路面与沥青路面，比一般水泥与沥青路面造价分 别降低了53%与34%，并且半柔性路面在5年内能 保持零养护，从而大大节约了养护费用与人工费 用，更重要的是由于减少养护与维修所造成的交 通阻塞而带来的社会效益与经济效益。经过路用 性能与经济效益的综合比较，可以看到半柔性路 面是一种性能与及经济性均佳的路面新型材料。 参考文献： [1]张肖宁，郭祖新，吴旷怀.按体积法设计沥青混合料 [J].哈尔滨建筑大学学报，1995，28(2). [2]潘大林，张肖宁.半柔性路面基体沥青混合料的设计 方法[J].中南公路工程，2000(1). [3]张宏伟.半柔性路面用水泥胶浆配合比设计[J].吉林 公路交通科技，1999(2). [4]刘益群.半柔性路面混合料性能的试验分析[J].上海 市政工程，1999(3). [5]张肖宁.沥青混合料低温抗裂性能评价方法的研究 [J].中国公路学报，1993(1). [6]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京：人 民交通出版社，2001(5). 表7 半柔性路面与其他路面经济效益对比分析 路面结构 类型 总造价/元 单位面积造 价/元·m-2 单位面积 单位厚度 造价/元· (m2·cm)-1 半柔性路面 257310(1.00)57.18(1.00) 6.35(1.00) 水泥路面 394425(1.53)87.65(1.53) 3.51(0.55) 改性沥青路面 +普通沥青路 面（4+5cm） 344160(1.34)76.48(1.34) 8.50(1.34) 第1期 张益明，等：半柔性路面试验设计与效果评价 15