瀝青路面典型基層材料和結(jié)構(gòu)性能試驗與工程對比研究.pdf

1、作為國民經(jīng)濟大動脈,公路的行車舒適性、使用壽命、抗重軸載的破壞能力等使用性能是工程建設(shè)的重心,其中對行車質(zhì)量的保持程度,尤為公路使用者和建設(shè)者的關(guān)注熱點。而這些性能的實現(xiàn)無疑與基層這一主要的受力層和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層息息相關(guān)。路用性能優(yōu)越的基層,將提高整個公路的使用質(zhì)量和運營壽命。
　　 為深入了解柔性、半剛性、剛性三種不同類型的基層對瀝青路面使用性能的影響,提出與氣候和交通等條件相適應(yīng)的基層材料結(jié)構(gòu),本項目在山西省大新高速公路鋪筑了實

2、體工程,該試驗路段囊括了國內(nèi)外高等級公路上常見且較合理的基層結(jié)構(gòu)類型,包括4種瀝青路面面層厚度結(jié)構(gòu)組合,4種混合料級配類型,4種改性瀝青,7種基層結(jié)構(gòu)組合和2種復(fù)合式路面結(jié)構(gòu),總計22種瀝青路面結(jié)構(gòu)總長7公里,其在國內(nèi)瀝青路面性能研究中屬首次。
　　 本文依托實體工程,針對目前公路瀝青路面常用的柔性基層、剛性基層、半剛性基層等三類基層類型的材料設(shè)計與路用性能展開室內(nèi)試驗研究與實體工程現(xiàn)場施工與性能檢測驗證。采用正交敏感分析方法,

3、結(jié)合BISAR程序計算結(jié)果,深入分析了基層力學(xué)設(shè)計參數(shù)；結(jié)合試驗路的鋪筑,對三類基層的施工技術(shù)進行比較研究,并對試驗路的彎沉和裂縫進行了長期的跟蹤檢測,對試驗路裂縫問題進行成因分析并提出有效的處治措施；運用壽命周期費用分析法分析了基層設(shè)計對瀝青路面建設(shè)費用的影響。
　　 研究認為:
　　 (1)柔性基層材料組成設(shè)計時,采用馬歇爾擊實成型下的力學(xué)指標法能夠取得良好的設(shè)計效果。采用大馬歇爾擊實成型條件下,ATB-30級配的力

4、學(xué)指標法能夠獲得良好的低溫抗裂性能,并且疲勞性能和高溫抗變形性能也較好；ATB-25級配的力學(xué)指標法能夠同時獲得良好的高低溫抗變形和疲勞特性；AC-30Ⅱ級配的力學(xué)指標法也能夠同時獲得良好的高低溫抗變形和耐疲勞特性；AM-30級配的傳統(tǒng)馬歇爾法能夠獲得良好的低溫抗裂性能。ATB-30表現(xiàn)出較其他幾種類型級配更為優(yōu)越的高溫抗變形、低溫抗裂和耐疲勞性能。
　　 (2)對比貧混凝土、高摻量粉煤灰混凝土基層兩種剛性基層的配合比設(shè)計、強度

5、、剛度等特性得出:隨著粉煤灰含量的增加,水泥含量的減少,抗壓強度和抗折強度都逐漸減小,且減小趨勢逐漸變緩。粉煤灰在混凝土中起著微集料效應(yīng)、火山灰效應(yīng)和滾珠效應(yīng),粉煤灰、水泥、集料的不同比例及齡期的變化影響著該類材料的力學(xué)特性。
　　 (3)水泥穩(wěn)定基層材料的抗壓強度>抗折強度,抗壓彈性模量>抗折彈性模量,隨著齡期的增長,水泥穩(wěn)定基層材料的強度和模量均逐漸增大?？箟簭姸入S齡期變化規(guī)律的線性回歸結(jié)果:抗壓強度Rc=0.0549 T(

6、齡期)+3.5782,R2=0.999,抗壓強度隨齡期的變化速率前期和后期相差較小。
　　 (4)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中關(guān)鍵因素的正交敏感分析表明,各結(jié)構(gòu)因素的敏感性大小排列為:基層厚度>底基層模量>基層模量；路面承載力計算結(jié)果表明,路面承載能力大小排列為剛性基層>半剛性基層>柔性基層。
　　 (5)柔性基層的施工中施工厚度、溫度的選擇和防止離析是關(guān)鍵,施工厚度可以加大到粒徑的5倍以上,壓實溫度的控制宜采用粘溫曲線確定的溫度進行

7、,在溫度降低到80℃以前完成碾壓成型；剛性基層施工時整平難度較大,可通過添加外摻劑來改善施工性能；半剛性基層的施工過程中,應(yīng)注意控制含水量和水泥等膠凝材料的用量,以減少半剛性基層裂縫的產(chǎn)生。
　　 (6)實體工程瀝青路面裂縫的分布密度排列為:柔性基層<半剛性基層<剛性基層,裂縫的寬度密度排列為:柔性基層<半剛性基層<剛性基層,最大裂縫寬度排列為:柔性基層<半剛性基層<剛性基層。裂縫處鉆芯取樣結(jié)果表明,裂縫主要為基層反射裂縫,降溫

8、速度快和溫度過低是導(dǎo)致基層開裂產(chǎn)生路面反射裂縫從而使試驗路出現(xiàn)裂縫的主要因為。
　　 (7)不同基層類型瀝青路面的壽命周期費用分析經(jīng)濟評價結(jié)果表明,柔性基層較一般半剛性基層瀝青路面使用壽命長,能在較長時間內(nèi)保持較高的服務(wù)能力,相對減少行程時間費、車輛運行費和事故費。
　　 (8)在選擇基層類型時,要深入分析剛性、柔性、半剛性基層各自的特點,結(jié)合當?shù)氐慕煌看笮?、氣候條件、水溫地質(zhì)條件,在保證基層滿足基本路用性能的前提下,