长寿命成套技术0616

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1、マスタ タイトルの書式設定,,マスタ テキストの書式設定,,第 2 レベル,,第 3 レベル,,第 4 レベル,,第 5 レベル,,,*,,长寿路面典型结构成套技术研究,,沥青面层与应力吸收层的材料组成设计,-,,,,,,改性沥青砼面层 4,cm,,水泥砼面层 28,cm,,,二灰碎石基 层18,cm,,灰土或固化剂处理路床 20,cm,冲击压实处理路床（影响深度80,cm）,应力吸收层2,cm,,柔性垫层1.5,cm,,,,长寿命路面结构,厚度53.5,cm,-,,长寿路面典型结构成套技术研究,,沥青面层与应力吸收层的材料组成设计,黑色面层的技术要求与材料组成,,应力吸收层的技术要求与材

2、料组成,,黑色垫层的技术要求与材料组成,,-,,黑色面层的材料组成设计,,黑色面层的功能,改善水泥混凝土路面的舒适性、防水性和抗滑安全性；,,确保复合式路面兼具水泥路面及沥青路面的特点,。,-,,黑色面层的性能要求,具有足够的抗剪强度以抵抗剪切破坏；,,具有足够的抗拉强度和变形能力；,,具有足够的抗水损坏能力 ；,,保证各种性能之间的平衡,。,,-,,黑色面层受力分析,,沥青混凝土层与水泥混凝土板之间的接触面是复合式路面结构抵抗剪切力的薄弱环节。为分析一般规律，采用三层弹性连续体系，计算研究在双圆均布垂直与水平荷载综合作用（复合荷载）下的层间剪应力,,-,,层间剪应力计算参数,,,δ,(cm)

3、,,q(Mp,a,),,h,a,/,δ,,h,c,/,δ,,E,c,/E,a,,E,s,/E,c,,10.65,0.7,4/10.65,30/10.65,30000/1200,150/30000,δ－,汽车轮胎接触面当量圆半径;,,Ec,—水泥混凝土模量;,,Es,—,板下地基模量;,,Ea—,沥青混凝土模量;,,H,c,—混凝土板厚(,cm);,,H,a,—沥青混凝土层厚(,cm),,-,,层间最大剪应力点位的确定,,层间最大剪应力计算点随着,h,a,的变化而变化,,当,h,c,＝16cm～32cm, Ec/Ea=18～32, Es/Ec=150/30000, ƒ＝0.5,,h,a,在2～1

4、0,cm,时，层间最大剪应力计算点大概在轮前0.9,δ,处,-,,沥青层厚度对剪应力系数的影响,,h,a,（cm）,,τ,0.2,,τ,0.5,,2,0.3784,0.5270,3,0.3756,0.5281,4,0.3722,0.5127,5,0.3645,0.4971,6,0.3563,0.4780,7,0.3447,0.4562,8,0.3307,0.4321,9,0.3150,0.4067,10,0.2981,0.3808,-,,,增加沥青混凝土层的厚度可以降低层间剪应力,；,,沥青层厚从2,cm,升至10,cm，,相应的层间剪应力变化为：,,τ,0.2,下降幅度为21.2％，,,τ,

5、0.5,下降幅度为27.7％,,沥青层厚度对剪应力系数的影响,-,,水泥混凝土厚度对层间剪应力的影响,,当,h,c,由16,cm,增加到32,cm,时，,τ,0.2,和,τ,0.5,的变化均不足1％,,-,,Ec/Ea,对层间剪应力的影响,,Ec/Ea,与,τ,0.2,，τ,0.5,近似正比关系,,Ec/Ea,τ,0.2,τ,0.5,18,0.3567,0.4849,20,0.3582,0.4870,22,0.3595,0.4887,24,0.3606,0.4902,26,0.3615,0.4914,28,0.3623,0.4925,30,0.3630,0.4935,32,0.3637,0.4

6、943,-,,层间剪应力计算结果,,-,,小结,水泥混凝土—沥青混凝土层间最大剪应力按不同沥青混凝土层厚出现在0.7--0.9,δ,处,,影响层间剪应力的最大因素是沥青混凝土层厚度，层厚从2,cm,升至10,cm,时，层间剪应力幅度在20％以上,,水泥混凝土层厚度,ha,与模量,Ec,对层间剪应力的影响微弱,-,,黑色面层合理厚度的确定,,国外的方法有,ARE,法、,AAS HTO,法、日本,Ta,法、,Berkeley,分校的设计方法、最小厚度法等,,,厚度的确定考虑施工的难易、混合料中的最大集料尺寸、压实所需的时间、交通量、交通类型及投资等因素,,,路面厚度至少应为1.5倍粗集料最大颗粒尺

7、寸,,-,,黑色面层合理厚度的确定,,依据施工能力或混合料中集料的最大粒径决定的最小厚度,,,在 1.91～ 5.08,cm（0.75in－2in）,之间，平均值为 3.81,cm（1.5in）,,,考虑交通量及集料最大粒径时，最小厚度3.81～3.76,cm（1.6－3in）（,双向日交通量750－2000）,,-,,黑色面层合理厚度的确定,,在日本，为提高车辆行驶性和防滑性能的罩面厚度，其最小厚度为4,cm。,但日本东北地区道路上也有3,cm,的罩面层。,,原西德用3.5,cm,沥青混合料罩面,碾压1—2次，采用中等重量的压路机碾压,使用年限6年。,,以上的最小厚度值不能抵抗反射裂缝的出现

8、。,-,,黑色面层合理厚度的确定,,当罩面层厚度为4,cm,,标准荷载,q=0.7Mpa,及,f=0.5,时,面层的抗剪强度能满足强度要求，即设计强度大于罩面层内的最大剪应力,,,结合力学分析,费用效益分析,并考虑设计交通量、当地的气候与水文地质条件和复合式路面结构的特点、建议采用黑色面层的厚度为,4,cm,-,,黑色面层沥青混合料技术要求,,,,,车辙试验动稳定度,DS,≥4000,次/,mm,,浸水车辙试验动稳定度,,DS,水,≥3000次/,mm,,小梁弯曲试验最大破坏应变,εmax≥2500uε,,冻融劈裂试验强度比 〉85%,,设计空隙率3.5-5%,,压实空隙率﹤8%,-,,沥青结

9、合料,掺加天然沥青改性,,,沥青混合料改性,,聚合物改性沥青,,-,,改性沥青技术要求,,建议采用,SBS,改性沥青,,除满足我国部颁标准,I-D,级技术要求外，还应满足,,软化点,70,℃以上,,弹性恢复（,25,℃）＞,80,％,,TFOT,后,5,℃延度＞,25,cm,,不推荐现场生产的改性沥青,-,,矿料技术要求,,建议采用符合规范要求，且兼具耐磨与粘附性能的矿料。,,有条件时尽量采用玄武岩，如果成本太高，也可考虑采用其它矿料,。,-,,沥青混合料的类型,,SMA,提高高温抗车辙能力、低温抗裂性能、水稳定性、减少水雾和溅水，路面噪音可降低3-5,dB、,抗滑性能提高、有良好的耐久性；能

10、全面提高沥青混合料和沥青路面的使用性能，减少维修养护费用，延长使用寿命,,,SMA,的不足在于一次性投资高，对原材料质量要求苛刻，施工难度大。,-,,沥青混合料的级配类型的选择,,,建议尽量采用,SMA-13,，,无条件时也可以考虑采用,AC-13,级配,,无论哪种级配，都必须兼顾各种路用性能之间的平衡（如抗车辙和抗水损坏之间的平衡），并满足前面所提出的沥青混合料指标要求,。,-,,二,应力吸收层的技术要求与材料组成,,-,,应力吸收层的功能与性能要求,,功能,,“承上启下”的粘结作用,,,防水与排水作用,,阻止或延缓反射裂缝产生与扩展,,,,性能要求,,具有突出的粘结力,,,突出的高温抗剪

11、切变形能力,,低温延展性及柔韧性,,,不透水性,,-,,应力吸收层的受力分析,,剪应力取决于,,沥青面层的材料与厚度,,水泥混凝土路面相邻板的弯沉差,,,拉应力取决于,,降温速率、,,应力吸收层与水泥混凝土板的温度收缩系数之差,,混凝土板的长度或宽度,-,,应力吸收层的类型与特点,,应力吸收层有以下一些种类,,沥青砂,,稀浆封层、乳化沥青加石屑,,STRATA,,土工布、土工格栅、油毛毡和玻璃格栅等等,,特点,,良好的柔韧性、粘结性和防水效果,,-,,建议方案,根据本项目的特点，结合其它工程的经验以及试验研究，建议采用特别配制的,SBS,改性沥青玛蹄脂石屑作为应力吸收层，厚度为,2,cm,,-

12、,,应力吸收层的技术要求,,车辙试验动稳定度,,,DS≥2000,次/,mm,,小梁弯曲试验最大破坏应变,εmax≥4000 uε,,设计空隙率≤3%,,压实空隙率≤5%,-,,应力吸收层的材料组成,,采用特别,SBS,改性沥青,,SBS,含量＞5%,,软化点 75--85℃,,弹性恢复（25℃）＞85%,,TFOT,后5℃延度＞30,cm,,其它指标满足部颁标准,I-D,的要求,,石料满足规范要求，与沥青粘附性大于4级,,混合料级配需专门设计,,矿粉用量〉,8%,,油石比,8--10%,-,,二,应力吸收层的技术要求与材料组成,,-,,二,应力吸收层的技术要求与材料组成,,-,,,柔性

13、沥青垫层的技术要求与材料组成,,-,,垫层的功能与性能要求,清除混凝土板下半刚性基层的不均匀支撑，起整平作用,,,防止水泥板与半刚性基层之间的反复摩擦产生的半刚性基层,的磨损，起缓冲与“软着陆“作用,,防止水分下渗造成对基层及路基的冲刷,,,消减应力，减轻半刚性基层反射裂缝对上部路面的,影响,,,保护基层，充当临时路面,,-,,性能要求,必须具有良好的均匀性和密水性,,具有一定的抗变形能力和延展性,,-,,柔性沥青垫层的受力分析,,受力相对简单，主要承受水泥板传递下来的压应力及半刚性基层与水泥板受温度变化而产生的温度应力,,这些应力都相对较小，不至于造成垫层的损坏,-,,,柔性沥青垫层的技术

14、要求,,,采用双层改性沥青稀浆封层,,1 建议采用,SBR,改性乳化沥青，除满足部颁标准要求外，其蒸发残留物5℃延度应大于80,cm,,软化点应高于53℃；2 矿料采用满足规范要求的石料，尤其要控制含泥量。,,,-,,四,成本估算与分析,,-,,黑色面层,,层厚4,cm,，,优质,SBS,改性沥青,3800,元,/,T,,方案1,,SMA—13,玄武岩（150元/,T),,木质素4,‰，6000元/,T,,油石比6%,,材料成本价42元/,m²,,方案2,,AC—13，,石灰岩（100元/,T）,,油石比5.5%,,材料成本价,31,元,/,m²,-,,应力吸收层,,层厚2,cm,,优质,SBS,改性沥青,3800,元,/,T,,优质石屑,100,元,/,T,,油石比,10%,,成本价,25,元,/,m²,-,,黑色垫层,,层厚2,cm,,方案1,,重交沥青60/80，（2500元/,T),,AC—10,，,油石比6%,,石料100元/,T,成本价10元/,m²,,方案2,,透油层（1.0,kg/,m²),,2500,元/,T,,0—8mm,石屑，100元/,T,,7,mm,乳化沥青稀浆封层，乳化沥青2600元/,T,,,成本价12元/,m²,-,,