沥青路面基础知识专题培训课件.ppt

1、 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE1一、沥青路面基础知识1. 混合料类型2. 混合料设计方法3. 沥青路面结构类型4. 沥青路面结构设计方法 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE2二、沥青混合料路用性能1. 抗车辙性能2. 低温性能3. 抗疲劳性能4. 水敏感性能 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE3沥青混合料类型沥青混合料类型n中国n美国

2、沥青混合料类型选择 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE4我国施工规范混合料分类按材料组成及结构n连续级配n间断级配 按矿料级配组成及空隙率n密级配n开级配n半开级配按公称最大粒径按制造工艺 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE5按材料组成及结构连续级配n沥青混凝土n沥青稳定碎石间断级配n排水或沥青磨耗层n排水或沥青碎石基层 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH I

3、NSTITUTE6* 单一级配单一级配- 很少接前点很少接前点- 嵌挤差嵌挤差 (包括形状包括形状)- 高的渗透性高的渗透性* 连续级配连续级配- 好的嵌挤好的嵌挤- 低的渗透性低的渗透性* 间断级配间断级配- 只有有限尺寸只有有限尺寸- 嵌挤好嵌挤好- 渗透性低渗透性低 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE7连续级配沥青混凝土nAC-25, AC-20. AC16, AC-10, AC-5n设计空隙率 3-5%沥青稳定碎石nAC-40, AC-30, AC-25n设计空隙率 3-6% 江 苏 省 交 通 科

4、学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE8开级配间断级配排水或沥青磨耗层nOGFC-16, OGFC-13, OGFC-10n设计空隙率 18%排水或沥青碎石基层nATPB-40, ATPB-30, ATPB-25n设计空隙率 18% 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE9按矿料级配组成及空隙率密级配开级配半开级配 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE10密级配沥青混合料d

5、ense-graded bituminous mixtures(英)，dense-graded asphalt mixtures (美)按密实级配原理设计组成的各种粒径颗粒的矿料，与沥青结合料拌和而成，设计空隙率较小（对不同交通及气候情况、层位可作适当调整）密实式沥青混凝土混合料（以AC表示）密实式沥青稳定碎石混合料(以ATB表示)。 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE11粗细级配定义 公称最大粒径（mm)用以分类的关键性筛孔（mm)关键性筛孔通过率（%）26.54.7540194.7545162.36381

6、3.22.36409.52.3645 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE12开级配沥青混合料open-graded bituminous paving mixtures(英)，open graded asphalt mixtures (美) 矿料级配主要由粗集料嵌挤组成，细集料及填料较少，设计空隙率18左右的混合料。 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE13开级配沥青混合料开级配摩耗层（OGFC, Open-Graded Fr

7、iction Courses）欧洲多孔混合料（PA, Porous European Mixes）沥青处治渗透基层（ATPB, Asphalt Treated Permeable Bases）。OGFC和PA仅用于表面层或磨耗层。 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE14开级配摩耗层OGFC和欧洲多孔混合料PA 的显著区别 OGFC的空隙率往往比PA低（15%对18-22%） OGFC厚度 2025mm， PA 4050mm所有的欧洲机构都要指明最小空隙率，而在美国，几乎没有哪个机构会这样做 欧洲的机构几乎全都

8、使用改性的胶结料，美国的机构正在转向使用改性的胶结料 欧洲实行了更高的集料标准 欧洲的混合料确定了较高的空隙率，这就要求在施工中使用不易破碎和摩损的硬质集料 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE15OGFC和PA的区别 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE16江苏OGFC和PA的应用OGFCn104国道(常州)02年10月n徐宿高速公路03年8月n常澄高速匝道04年11月n336省道(海门)05年11月PAn宁杭二期（汤山）02

9、年10月n沪宁镇江支线03年11月n盐通高速公路05年11月 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE17江苏ATPB的应用340省道（张家港）04年8月239省道（常州）04年10月 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE18半开级配沥青碎石混合料half(semi)-open-graded bituminous paving mixtures(英)， 由适当比例的粗集料、细集料及少量填料（或不加填料）与沥青结合料拌和而成，经马歇尔

10、标准击实成型试件的剩余空隙率在612的半开式沥青碎石混合料（以AM表示） 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE19间断级配沥青混合料gap-graded bituminous paving mixtures(英)，gap-graded asphalt mixtures(美)矿料级配组成中缺少1个或几个档次 (或用量很少)而形成的沥青混合料 nSMAlSMA-20, SMA-16, SMA-13, SMA-10l设计空隙率 3-4%nSAMI 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPOR

11、TATION RESEARCH INSTITUTE20沥青稳定碎石混合料(简称沥青碎石) bituminous stabilization aggregate paving mixtures(英)， asphalt-treated permeable base(美)由矿料和沥青组成具有一定级配要求的混合料，按空隙率、集料最大粒径、添加矿粉数量的多少n密级配沥青碎石(ATB)n开级配沥青碎石(OGFC表面层及ATPB基层)n半开级配沥青碎石(AM) 。 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE21沥青玛蹄脂碎石混合料

12、stone mastic asphalt (英)，stone matrix asphalt (美) 2.1.18 由沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料以及较多量的填料(矿粉)组成的沥青玛蹄脂，填充于间断级配的粗集料骨架的间隙，组成一体形成的沥青混合料，简称SMA。 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE22沥青玛蹄脂碎石混合料（改正定义） 由较多的沥青结合料或稳定剂、集料以及较多量的填料(矿粉)组成的沥青玛蹄脂，填充于间断级配的粗集料骨架的间隙，组成一体形成的沥青混合料，简称SMA。稳定剂 n纤维n改性沥青 江

13、 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE23AASHTO MP8-04 3.1 沥青玛蹄脂碎石混合料（stone matrix asphalt）（SMA）热拌沥青混合料（HMA）包括两部分，由粗集料骨架和丰富的沥青胶浆组成。这种混合料必须拥有粗集料之间相互接触的骨架结构（通常称之为石石接触）。粗集料通常指4.75mm（No.4）（也可为指定的其他筛孔）筛上剩余的集料，但也可能设计成其它尺寸。 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE24按

14、公称最大粒径分类特粗式（最大公称粒径31.5mm）粗粒式（最大公称粒径26.5mm）中粒式（最大公称粒径16或19mm）细粒式（最大公称粒径9.5或13.2mm）砂粒式（最大公称粒径9.5mm） 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE25按制造工艺分类热拌沥青混合料温拌沥青混合料冷拌沥青混合料再生沥青混合料 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE26温拌沥青混合料较低拌和温度的热拌沥青混合料较高温度的冷拌沥青混合料 江 苏 省 交

15、通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE27现有温拌沥青混合料技术泡沫沥青（Aspha-Min）Shell/Kolo Veidekke添加剂n加合成腊（Sasobit ）n加硫（ SEAM） 特殊乳化沥青 （Evotherm） 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE28最小层厚度多少合适？最小层厚度与公称最大粒径的比值多少合适？ 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE2

16、9结构层厚度我国施工规范我国新施工规范我国沥青路面设计规范我国新沥青路面设计规范Superpave 规范新研究成果 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE30沥青路面设计规范(JTJ014-97)没有关于结构层厚度与混合料类型关系的表述 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE31沥青路面设计规范 (JTG D50-2004)4.1.6 各沥青层的厚度应与混合料的公称最大粒径相匹配，一般沥青层的最小压实厚度宜为混合料公称粒径的23倍，

17、以利用辗压密实、提高其耐久性、水稳性 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE32沥青路面施工与验收规范(JTJ032-94)7.1.3.5 上面层沥青混合料的集料最大粒径不宜超过层厚的1/2，中、下面层及联结层的集料最大粒径不宜宜超过层厚的2/3。n当时没有公称最大粒径的定义 n实际的最大粒径就是公称最大粒径 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE33新公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)对于高速公路和一级公路密级配

18、沥青混合料的层厚不宜小于公称最大粒径的2.5-3.0倍，SMA等嵌挤密实型的层厚不宜小于公称最大粒径的2.0-2.5倍，以减少离析，便于施工和压实。 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE34美国最新研究成果NCHRP Report 531NCHRP Report 531细级配3.0倍公称最大粒径粗级配4.0倍公称最大粒径SMA4.0倍公称最大粒径 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE35新沥青路面设计规范集料粒径定义集料最大粒径

19、集料最大粒径n 沥青混合料或矿料混合料中的集料100%都要通过的最小的标准筛孔尺寸，以mm计。集料公称最大粒径集料公称最大粒径n 沥青混合料或矿料混合料中的集料可能全部通过或允许有少量不通过（一般允许筛余不超过10%）的最小一级标准筛的筛孔尺寸。通过比集料最大粒径小一个粒级，以mm计。n 此筛孔或与此筛孔最接近的整数常用于沥青混合料或集料规格的命名。 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE36Superpave 集料粒径定义公称最大公称最大 第一次筛余大于10的上一级筛孔尺寸；最大最大 大于公称尺寸的上一级筛孔尺

20、寸 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE37美国混合料类型混合料类型 密级混合料（密级混合料（4.75, 9.5, 12.5, 19.0, 25.0, 37.5mm）n粗级配混合料粗级配混合料 n细级配混合料细级配混合料 沥青玛蹄脂碎石沥青玛蹄脂碎石(SMA)混合料混合料(9.5, 12.5, 19.0mm)开级配混合料开级配混合料n开级配摩耗层开级配摩耗层OGFC或欧洲多孔混合料或欧洲多孔混合料PEM (9.5,12.5mm )n沥青处治渗透基层（沥青处治渗透基层（ATPB）(12.5, 19.0mm) 江

21、苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE38沥青混合料类型选择原则层厚度交通量环境条件地理地形政治经济公路等级 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE39热拌沥青混合料类型选择结论不同国家有不同的混合料类型公路等级与使用要求交通量与交通组成水文、地质、筑路材料经济发展和投资环境全寿命费用分析 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE40参考资料公路沥青路面施工

22、技术规范（JTG F40-2004）公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006 )NAPA, FHWA HMA Pavement Mix Type Selection Guide, 2000 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE41沥青路面类型选择 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE42演讲内容沥青路面类型n我国n美国沥青路面类型选择 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RE

23、SEARCH INSTITUTE43沥青路面设计规范 (JTG D50-2004)半刚性基层沥青路面组合式沥青路面全厚式沥青路面柔性基层沥青路面 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE44沥青路面沥青路面 asphalt pavements铺筑一定厚度沥青面层的结构称为沥青路面 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE45 半刚性基层沥青路面半刚性基层沥青路面semi-rigid asphalt pavement半刚性基层上铺筑厚度小

24、于180mm的柔性结构层称为半刚性基层沥青路面 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE46沥青路面结构类型型 半刚性基层沥青路面18cm面层（柔性材料层）20cm半刚性基层半刚性底基层垫层 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE47组合式沥青路面组合式沥青路面combination-type asphalt pavement在半刚性材料层上铺筑181mm300mm的柔性结构层称为组合式沥青路面 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院

25、JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE48沥青路面结构类型型 组合式沥青路面面层212cm柔性基层2818cm20cm半刚性底基层垫层 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE49柔性基层沥青路面柔性路面flexible pavement用柔性结构层组成的路面结构，具有刚度较小、抗弯拉强度较低，主要靠路面材料的抗压、抗剪强度来承受车辆荷载作用的路面 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE50

26、沥青路面结构类型型型 柔性路面柔性路面212cm面层柔性基层柔性材料底基层垫层 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE51全厚式沥青路面全厚式沥青路面full depth asphalt pavement在路基上或在处治了的路基上，全部用沥青混合料铺筑的结构层称为全厚式沥青路面 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE52贫混凝土结构层 28天抗弯拉强度为1.5-2.5MPa的贫混凝土，其厚度等于或大于150mm以上的结构层。 江 苏

27、 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE53沥青路面结构类型面层水泥混凝土路面基层基层IV 型型 柔性路面柔性路面 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE54级配碎砾石路面 graded aggregate pavement级配碎砾石路面 graded aggregate pavement用具有一定级配的碎石或级配碎、砾石，或泥结碎石等材料组成的路面。 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RE

28、SEARCH INSTITUTE55块石路面 block stone pavement块石路面 block stone pavement用整齐或不整齐的石块等做的路面。 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE56砂石路面 sand aggregate pavement砂石路面 sand aggregate pavement用当地砂砾、未筛分碎石、碎砖、炉渣、矿渣等粒料组成的路面，砂石路面应有砂土磨耗层：地方材料改善土的路面不包括在内。 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATI

29、ON RESEARCH INSTITUTE57按功能分类抗滑路面重载路面低噪音路面排水路面 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE58排水路面开级配摩耗层（OGFC, Open-Graded Friction Courses）欧洲多孔混合料（PA, Porous European Mixes）沥青处治渗透基层（ATPB, Asphalt Treated Permeable Bases）OGFC和PA仅用于表面层或磨耗层。 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESE

30、ARCH INSTITUTE59按材料分类沥青混合料路面水泥混凝土路面级配碎砾石路面块石路面贫混凝土路面碾压式复合路面 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE60型 贫砼沥青路面面层贫砼基层1826cm半刚性底基层垫层 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE61沥青路面基层类型 半刚性基层复合基层柔性基层 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE62美国

31、 NCHRP1-37A不同类型的策略,沥青路面沥青混凝土无粘结料基层无粘结料底基层压实路基天然路基 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE63美国 NCHRP1-37A不同类型的策略,沥青路面沥青混凝土压实路基天然路基无粘结料基层 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE64美国 NCHRP1-37A不同类型的策略,沥青路面沥青表面层压实路基天然路基沥青联结层沥青底面层 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANS

32、PORTATION RESEARCH INSTITUTE65美国 NCHRP1-37A不同类型的策略,沥青路面沥青混凝土沥青处治基层无粘结料底基层压实路基天然路基 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE66美国 NCHRP1-37A不同类型的策略,沥青路面沥青混凝土水泥处治基层无粘结料底基层压实路基天然路基 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE67美国 NCHRP1-37A不同类型的策略,沥青路面沥青混凝土无粘结料基层沥青或水泥处

33、治层压实路基天然路基 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE68路面结构类型选择原则公路自然区划公路等级与使用要求交通量与交通组成改良水文、地质、筑路材料经济发展和投资环境全寿命费用分析 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE69路面类型选择结论不同国家有不同的路面结构类型路面结构类型的选择主要取决于经济性和应用性 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUT

34、E70沥青路面结构设计方法经验法 nAASHTO 1993年方法 力学-经验法(ME)nAASHTO 2008年方法n中国沥青路面设计方法 力学法n尚没有 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE71我国沥青路面设计方法主要建立在半刚性基层上的设计方法用路表设计弯沉和层底拉应力作为设计指标 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE72美国AASHTO设计方法主要建立在柔性基层上的设计方法用现行路面服务性指数作为设计指标完全建立在经验基础

35、上 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE73AASHO 道路试验 (50年代末期)(AASHO, 1961) 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE74(AASHO, 1961) 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE7550年代的车辆荷载.(AASHO, 1961) 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION

36、 RESEARCH INSTITUTE76力学-经验设计方法 1996年-2004年， 耗资700万美元 2004年联邦公路局开始推广，7个讲座和培训n MEPDG概述（2004）n 材料特性（2005）n 气候考虑（2005）n 交通量输入（2006）n 路面管理和MEPDG（2007）n 地方标定（2007）n 新路和重建软件分析（2007） 江苏交科院引进了2个讲座n MEPDG概述（2005.4）n 材料、气候、交通（2007.6） 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE77M-E 设计输出：柔性路面沥青路面设计指标 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE78参考资料公路沥青路面设计规范NCHRP 1-37A Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE79