水泥溷凝土路面薄層瀝青罩面應(yīng)用技術(shù)研究課件

水泥混凝土路面瀝青薄層罩面應(yīng)用技術(shù)研究張起森教授內(nèi)容概述SUPERFLEX瀝青技術(shù)性能評價與最佳摻配研究LASTIKA薄層混合料配合比優(yōu)化研究LASTIKA薄罩面層層間應(yīng)力和剪應(yīng)力研究LASTIKA瀝青混凝土薄罩面層路用性能研究LASTIKA瀝青薄層罩面試驗路施工與檢測創(chuàng)新點與建議

研究背景對于水泥砼路面結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護維修，從減少對路面標高的影響與節(jié)約資源的角度出發(fā)，僅需對其表面功能進行恢復(fù)，較為理想的方案是采用薄層瀝青混凝土罩面；研究薄層瀝青混凝土罩面，將緩解我國公路投資壓力，改變我國高速公路大修養(yǎng)護的格局。然而，從現(xiàn)有的研究來看，發(fā)展薄層瀝青混凝土罩面關(guān)鍵是要找到一種適用有效的改性瀝青材料和相應(yīng)的級配設(shè)計。主要技術(shù)路線LASTIKA薄層瀝青罩面應(yīng)用技術(shù)研究以實用技術(shù)研究為重點，明確依托G321線肇慶段路面大修工程項目的技術(shù)特點，以開發(fā)“實用可靠、經(jīng)濟合理、易于推廣”作為研究工作的技術(shù)原則。主要通過相關(guān)的技術(shù)資料調(diào)研與依托工程相結(jié)合，室內(nèi)試驗與現(xiàn)場試驗相結(jié)合，理論分析與測試數(shù)據(jù)分析相結(jié)合，工程試驗與工程應(yīng)用及跟蹤觀測相結(jié)合等技術(shù)手段，制定四種不同結(jié)構(gòu)和配合比設(shè)計的薄層間試驗路段方案，形成一套完整的LASTIKA薄罩面層施工技術(shù)指南。內(nèi)容概述SUPERFLEX瀝青技術(shù)性能評價與最佳摻配研究LASTIKA薄層混合料配合比優(yōu)化研究LASTIKA薄罩面層層間應(yīng)力和剪應(yīng)力研究LASTIKA瀝青混凝土薄罩面層路用性能研究LASTIKA薄層瀝青罩面試驗路施工與檢測創(chuàng)新點與建議

Superflex改性瀝青技術(shù)性能評價試驗項目檢驗結(jié)果70號A級瀝青技術(shù)要求SBSI-D1針入度(100g,25℃,5s)(0.1mm)6160~8030~602針入度指數(shù)PI0.4257-1.5~+1.0≮03延度(5℃，5cm/min)(cm)8－≮204瀝青相對密度(25℃)1.034－－5軟化點（環(huán)與球）(℃)67≮46≮606運動粘度135℃(Fa.v)0.514－≯3.07閃點（COC）(℃)377≮260≮2308溶解度（三氯乙烯）(%)99.17≮99.5≮99.09離析，軟化點差(℃)8.1－≯2.510彈性恢復(fù)25℃(%)30－≮7511旋轉(zhuǎn)薄膜加熱試驗163℃質(zhì)量損失(%)-0.0595≯±0.8≯±1.0針入度比(25℃)(%)82≮61≮65延度(5℃)(cm)5.3≮15Superflex濃縮改性瀝青技術(shù)要求研究

實驗項目內(nèi)摻10.7%13%15.1%相關(guān)技術(shù)要求外摻12%15%18%針入度(100g，25℃，5s)5756.356.330~60(SBSI-D)延度（5℃，5cm/min）9.99.27.55≮20(SBSI-D)軟化點（環(huán)球法）（℃）59.361.164.4≮60(SBSI-D)彈性恢復(fù)

(25℃)（%）40%38%41%≮75(SBSI-D)粘度（pa.s）60℃2,6173,0503,393>3,000(日本重交改性瀝青標準)135℃0.6470.6550.663/最佳摻量實驗數(shù)據(jù)原材料實驗數(shù)據(jù):

Superflex濃縮改性瀝青技術(shù)要求研究

SUPERFLEX濃縮改性瀝青及其AH-70瀝青摻配技術(shù)要求（建議）:

種類實驗項目SUPERFLEX濃縮瀝青SUPERFLEX摻配AH-70瀝青摻量（外摻）12%15%18%針入度（100g，25℃，5s）（0.1mm）40－5050－6050－6050－60延度（15℃，5cm/min）（cm）＞50＞60＞60＞60軟化點（25℃）（℃）＞80＞60＞65＞70彈性恢復(fù)（25℃）（%）＞30＞40＞40＞40粘度（旋轉(zhuǎn)粘度）（pa.s）60℃＞20，000＞2,500＞3,000＞3,300135℃/＞0.6＞0.650.65內(nèi)容概述SUPERFLEX瀝青技術(shù)性能評價與最佳摻配研究LASTIKA薄層混合料配合比優(yōu)化研究LASTIKA薄罩面層層間應(yīng)力和剪應(yīng)力研究LASTIKA瀝青混凝土薄罩面層路用性能研究LASTIKA薄層瀝青罩面試驗路施工與檢測創(chuàng)新點與建議

粗集料級配組成研究(一)粗細集料的劃分標準:利用貝雷法確定粗細集料分界點:PCS=NMPS×0.22進行優(yōu)化研究的LASTIKA級配其最大公稱粒徑為9.5mm，可知其粗細集料分界篩孔為2.36mm。

(二)粗集料的均勻試驗設(shè)計研究研究各級粗集料對瀝青骨架的影響因素及影響程度;將粗集料分為三個因素：9.5mm~13.2mm(X1)、4.75mm~9.5mm(X2)和2.36mm~4.75mm(X3)(二)粗集料的均勻試驗設(shè)計研究

粒徑及比例試驗號9.5mm~13.2mmX1（%）4.75mm~9.5mmX2（%）2.36mm~4.75mmX3（%）178.78.712.6263.128.58.4352.36.541.2443.628.228.253655.28.7629.316.154.6723.145.431.4817.478.83.8912.12859.9107.163.429.6112.34.493.3粗集料配方均勻設(shè)計方案組成均勻設(shè)計試驗各組合粗集料間隙率VCA

(二)粗集料的均勻試驗設(shè)計研究粒徑及

比例試驗號9.5~13.2X1（%）4.75~9.5X2（%）2.36~4.75X3（%）搗實空隙率（%）振實空隙率（%）178.78.712.640.936.5263.128.58.440.137.0352.36.541.237.734.0443.628.228.238.736.053655.28.740.037.2629.316.154.638.536.3723.145.431.439.035.7817.478.83.841.038.0912.12859.939.237.4107.163.429.639.438.4112.34.493.341.940.1(三)粗集料逐級填充試驗研究1)應(yīng)用逐級填充理論，將4.75~9.5mm粒徑以不同的比例填充到9.5~13.2mm中，選取振實間隙率最小所對應(yīng)的集料比例作為不同粒徑間形成嵌擠密實結(jié)構(gòu)時的組成比例(表3.5)；2)以9.5~13.2mm和4.75~9.5mm形成的最密實嵌擠結(jié)構(gòu)為基準，將下一級粒徑2.36~4.75mm再以不同比例填充到前兩種粒徑形成骨架間隙。測定其振實狀態(tài)下的密度，并計算間隙率，以最小間隙率確定三級粒徑之間形成嵌擠密實結(jié)構(gòu)最優(yōu)組成比例(9.5~13.2mm:4.75~9.5mm:2.36~4.75mm=15:45:40)。3)繪制逐級組成比例與振實間隙率關(guān)系圖(圖3.5)，對其進行分析得出粗集料中各級粗集料的最優(yōu)組成范圍。LASTIKA級配正交試驗設(shè)計研究(一)正交試驗方法簡介:利用正交表來安排多因素試驗，利用統(tǒng)計學(xué)原理來進行數(shù)據(jù)分析的一種數(shù)學(xué)方法。

研究每個因子在反應(yīng)中的影響，并發(fā)現(xiàn)水平的最佳組合。(二)因素、水平及正交表的選取正交試驗考慮的主要因素有級配和油石比；

因素水平根據(jù)印尼推薦范圍和上一節(jié)粗集料級配組成研究結(jié)果來考慮。LASTIKA級配正交試驗的因素和水平

(二)因素、水平及正交表選取水平因素篩孔尺寸(mm)及通過率(%)油石比(%)9.54.752.360.075ABCDE178361844.8284482465.3390603085.84967236106.3

通過因素和水平的選取，進行各個因素和各種水平的安排，由此生成的各試驗級配見表3.9，級配曲線見圖3.6。

(三)正交試驗結(jié)果及分析正交試驗結(jié)果極差分析：⑴馬歇爾穩(wěn)定度極差分析：最佳組合是9.5mm通過率為84%，4.75mm通過率為60%，2.36mm通過率為36%，0.075mm通過率為4%，油石比為5.3%；⑵馬歇爾流值極差分析：最佳組合是9.5mm通過率為96%，4.75mm通過率為36%，2.36mm通過率為32%，0.075mm通過率為6%，油石比為5.3%；(三)正交試驗結(jié)果及分析正交試驗結(jié)果極差分析：⑶空隙率指標極差分析：最佳組合是9.5mm通過率為78%，4.75mm通過率為36%，2.36mm通過率為30%，0.075mm通過率為10%，油石比為5.8%；⑷礦料間隙率指標極差分析：按照各因素對空隙率影響的顯著程度，依次為2.36mm>9.5mm通過率>0.075mm通過率>4.75mm通過率>油石比。(三)正交試驗結(jié)果及分析正交試驗結(jié)果方差分析：⑴馬歇爾穩(wěn)定度及流值指標方差分析：2.36mm通過率對馬歇爾穩(wěn)定度有顯著影響；2.36mm通過率和油石比對流值有顯著影響；隨著2.36mm通過率的增加，馬歇爾穩(wěn)定度在18%~24%間增速較大；隨著2.36mm通過率的增加，流值在30%時流值有明顯的拐點。⑵馬歇爾試驗體積指標方差分析：2.36mm通過率對空隙率有高顯著影響，9.5mm通過率、0.075mm通過率及油石比對空隙率都有顯著影響；2.36mm通過率對礦料間隙率有顯著影響；隨著2.36mm通過率的增加空隙率和礦料間隙率均減小，且在24%處有明顯的拐點，達到24%后隨著2.36mm通過率的增加空隙率和礦料間隙率的減速放緩，且呈線性下降趨勢。配合比推薦范圍薄層瀝青混凝土LASTIKA級配推薦范圍篩孔直徑(mm)13.29.54.752.361.180.60.30.150.075油石比(%)通過率上限(%)10096623224181211106.3通過率下限(%)10080422417139765.2內(nèi)容概述SUPERFLEX瀝青技術(shù)性能評價與最佳摻配研究LASTIKA薄層混合料配合比優(yōu)化研究LASTIKA薄罩面層層間應(yīng)力和剪應(yīng)力研究LASTIKA瀝青混凝土薄罩面層路用性能研究LASTIKA薄層瀝青罩面試驗路施工與檢測創(chuàng)新點與建議

(二)結(jié)構(gòu)體系荷載應(yīng)力計算:層間正應(yīng)力分布規(guī)律：

1．層間完全連續(xù)時：計算點位參數(shù)輸入圖(二)結(jié)構(gòu)體系荷載應(yīng)力計算:層間正應(yīng)力分布規(guī)律：

1．層間完全連續(xù)時：荷載參數(shù)輸入圖結(jié)構(gòu)層參數(shù)輸入圖(二)結(jié)構(gòu)體系荷載應(yīng)力計算:層間正應(yīng)力分布規(guī)律：

1．層間完全連續(xù)時：荷載參數(shù)輸入圖(二)結(jié)構(gòu)體系荷載應(yīng)力計算:層間正應(yīng)力分布規(guī)律：

1．層間完全光滑時：結(jié)構(gòu)層參數(shù)輸入圖

(二)結(jié)構(gòu)體系荷載應(yīng)力計算:層間正應(yīng)力分布規(guī)律：

統(tǒng)計分析：將完全連續(xù)，完全光滑時各應(yīng)力分量的最不利值及出現(xiàn)位置進行統(tǒng)計，計算出層間狀態(tài)變化時的變化率。罩面層材料參數(shù)對應(yīng)力分布的影響：

1、罩面厚度對應(yīng)力位移的影響：2、罩面層模量對應(yīng)力位移的影響：3、超載對應(yīng)力位移分量的影響：罩面層厚度(4cm)、模量(1800MPa)及下臥層材料參數(shù)不變，改變荷載大小。按表4.3~表4.5中的計算點位計算各分量的最不利值。LASTIKA薄層面層層間剪切應(yīng)力研究(一)罩面層剪應(yīng)力分析采用莫爾—庫侖強度理論，通過限制其結(jié)構(gòu)內(nèi)的剪切應(yīng)力不超過結(jié)構(gòu)層材料的抗剪強度，使路面結(jié)構(gòu)不發(fā)生剪切破壞；(二)層間剪切應(yīng)力計算完全連續(xù)時罩面層層間剪切應(yīng)力分布規(guī)律：

X軸固定時，Y方向上的最大剪應(yīng)力出現(xiàn)在1.5處，即單輪輪心下；以單輪輪心為Y軸，X方向上的最大剪應(yīng)力出現(xiàn)在0.9位置處。所以最大剪應(yīng)力的計算點位取在水平面坐標軸中取為(0.9，1.5)。完全光滑時罩面層層間剪切應(yīng)力的分布規(guī)律：固定X軸，Y軸上計算點位上的最大剪應(yīng)力的變化成“M”型，在2.0處達到最大值；以2.0為Y軸，X軸上計算點位上的最大剪應(yīng)力逐漸減小，0處的剪應(yīng)力最大。所以最大剪應(yīng)力的計算點位取在水平面坐標軸中取為(0，2.0)。(三)材料參數(shù)對層間最大剪應(yīng)力分布的影響罩面厚度對層間最大剪應(yīng)力的影響最大剪應(yīng)力和最大剪應(yīng)變隨厚度變化的規(guī)律基本相同，而且都與厚度的變化有很好的相關(guān)性；同一罩面厚度下，完全光滑時的層間剪應(yīng)力比完全連續(xù)時要大。罩面層模量對層間最大剪應(yīng)力的影響罩面層模量的變化對最大剪應(yīng)力和最大剪應(yīng)變的影響是不同的。對模量的變化相對敏感。無論層間完全連續(xù)還是完全光滑時，隨著罩面層模量的增加而減小。層間接觸條件對最大剪應(yīng)力的影響層間最大剪應(yīng)力整體變化趨勢是當(dāng)層間接觸系數(shù)逐漸增大時，層間最大剪應(yīng)力先減小后增大。內(nèi)容概述SUPERFLEX瀝青技術(shù)性能評價與最佳摻配研究LASTIKA薄層混合料配合比優(yōu)化研究LASTIKA薄罩面層層間應(yīng)力和剪應(yīng)力研究LASTIKA瀝青混凝土薄罩面層路用性能研究LASTIKA薄層瀝青罩面試驗路施工與檢測創(chuàng)新點與建議

LASTIKA瀝青混凝土薄罩面層路用性能研究試驗說明:采用外摻18%（基質(zhì)瀝青100%），即內(nèi)摻計算為基質(zhì)瀝青：Superflex濃縮改性瀝青＝85：15作為工地混合瀝青的拌制生產(chǎn)比例；采用的粗、細集料樣品均來自肇慶市羅洪石料場的白云巖和敬人料場的玄武巖，對集料做了表觀相對密度和吸水率的試驗；礦粉來自瀝青混凝土拌和樓，對礦粉做了表觀相對密度試驗，其表觀相對密度為2.721g/cm3

(一)礦料級配設(shè)計:圖5.1LASTIKA合成級配曲線圖LASTIKA瀝青混合料目標配合比設(shè)計及路用性能(一)礦料級配設(shè)計:表5.8設(shè)計礦料級配瀝青混合料類型各級礦料所占百分比(%)1#(9.5~13.2mm)2#(4.75~9.5mm)3#(2.36~4.75mm)4#(0~2.36mm)礦粉LASTIKA34468166級配(二)最佳油石比的確定:表5.12LASTIKA級配目標配合比設(shè)計結(jié)果瀝青混合料類型各種材料比例(%)1#料9.5~13.22#料4.75~9.53#料2.36~4.754#料0~2.365#料Superflex礦粉改性瀝青LASTIKA244681665.4(三)高溫穩(wěn)定性:圖5.13車轍試驗結(jié)果類型及編號動穩(wěn)定度(次/mm)Cv試驗溫度輪胎力單個值平均值(%)(℃)(MPa)LASTIKA-11800186219.4600.7LASTIKA-22250LASTIKA-31537(四)水穩(wěn)性檢驗:

水穩(wěn)性的檢驗是按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTJ052－2005)的要求采用浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗、粘附性試驗來執(zhí)行的，相應(yīng)的檢驗結(jié)果見表5.14，6.15，6.16。從表中可以看出該瀝青混合料殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強度都滿足規(guī)范改性瀝青混合料要求，粘附性等級為五級。(五)抗滑穩(wěn)定性:

抗滑穩(wěn)定性檢驗是按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTJ052－2005)的要求采用摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度、滲水系數(shù)來評價瀝青混合料抗滑性能，相應(yīng)的試驗結(jié)果見表5.17，6.18，6.19。從表中我們可以看出瀝青混合料的摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度和滲水系數(shù)都符合規(guī)范要求。（一）設(shè)計礦料級配的確定圖5.4LASTIKA合成級配曲線圖LASTIKA白云巖、玄武巖混合料對比研究

(二)馬歇爾試驗：分別將白云巖和玄武巖集料按照級配設(shè)計的要求拌制馬歇爾試件，雙面擊實75次，考察毛體積相對密度、空隙率、瀝青飽和度、穩(wěn)定度、流值等各項體積指標，試驗結(jié)果見表5.33,表5.34。白云巖和玄武巖馬歇爾試驗得出最佳油石比分別為5.3%和6.0%。(三)車轍試驗：玄武巖形成瀝青混合料的動穩(wěn)定度明顯大于白云巖形成的瀝青混合料，分別為2494次/mm和1363次/mm，前者比后者提高了83.0%，說明玄武巖形成瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性優(yōu)于白云巖形成的瀝青混合料。內(nèi)容概述SUPERFLEX瀝青技術(shù)性能評價與最佳摻配研究LASTIKA薄層混合料配合比優(yōu)化研究LASTIKA薄罩面層層間應(yīng)力和剪應(yīng)力研究LASTIKA瀝青混凝土薄罩面層路用性能研究LASTIKA薄層瀝青罩面試驗路施工與檢測創(chuàng)新點與建議

一、工程概況G321試驗路原路面試驗路路面結(jié)構(gòu)圖LASTIKA薄層瀝青罩面試驗路施工與檢測二、結(jié)構(gòu)方案LASTIKA薄層瀝青罩面試驗路施工與檢測序號起訖樁號面層應(yīng)力吸收層1K159+540~K159+6804cmLASTIKA瀝青混合料罩面層無2K159+680~K159+8204cmLASTIKA瀝青混合料罩面層浸漬瀝青燒毛土工布3K159+820~K159+9603cmLASTIKA瀝青混合料罩面層浸漬瀝青燒毛土工布4K159+960~K160+0903cmLASTIKA瀝青混合料罩面層無Superflex瀝青及瀝青混合料的施工溫度LASTIKA瀝青混合料施工技術(shù)指南瀝青品種普通瀝青Superflex改性瀝青瀝青加熱溫度155~165≤170礦料溫度175~185190~220混合料出廠溫度145~165165~1