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文檔簡介

1、AH 重 交通量 道路用 石油瀝青(重交通道路石油)AC 瀝青混凝土混合料AM 瀝青碎石混合料AK 抗滑表層瀝青混合料MS 馬歇爾 穩定度FL 馬歇爾 實驗的流值VV 瀝青混合料中的 空隙率VMA 瀝青混合料中的 礦料間隙率16 就代表最大粒徑的石料為1.6CM一般是用在面層的市政道路或者中層,比較少用。AC-13 反倒多點。瀝青路面結構層厚度與瀝青混合料類型選擇我國高速公路瀝青路面早期損壞的原因,就路面本身來說,除了瀝青混合料抗水損害能力不足、路面壓實度不夠外,還有一個致命的原因就是瀝青路面結構層厚度與瀝青混合料類型選擇不匹配,瀝青路面結構層厚度至少應為集料最大公稱尺寸3倍。我國表面層最常用

2、的 AC-16, AK-16或SMA-16與我國表面層常用的厚 度4cm相比,明顯過大,從而造成瀝青路面混合料容易離析、壓實困難、空隙偏 大,導致松散、泛油、剝落和坑洞等早期損壞。我國近年來修筑了許多高速公路,而一些高速公路的瀝青路面在不同程度上都發現了一些早期破壞,如:松散、泛油、剝落和坑洞等現象,而這些現象的出現的主要原因,就瀝青路面本身來說,可歸結為瀝青混合料抗水損害能力不足、路面壓實度不夠。我國 公路瀝青路面施工技術規范規定的水損害指標不足以防止水損害,因為馬歇爾密度滿足規范要求,路面空隙率仍可能超過8%。如果在馬歇爾壓實度的基礎上規定了空隙率不8%,或者應用了較為科學的水敏感性評價方

3、法,或采取了抗剝落劑的措施,那么是否可能避免這些早期損壞呢?回答是不一定的。因為我國瀝青路面早期損壞,還有一個致命的原因就是瀝青混合料類型與路面結構層厚度不匹配,由于集料最大粒徑過大,公稱尺寸集料偏多,因而造成混合料容易離析、壓實困難、空隙率偏大,導致松散、泛油、剝落和坑洞等早期損壞。1 現狀分析公路瀝青路面施工技術規范( JTJ 032 94)規定:根據不同地區道路等級及所處層位的功能要求,從表7 1 3中選擇適當的結構組合,并應遵循以下原則:綜合考慮滿足耐久性、抗車轍、 抗裂、 抗水損害能力、抗滑性能等多方面要求,根據施工機械、工程造價等實際條件選擇;采用雙層式或三層結構,至少有一層為型密

4、級配瀝青混合料;多雨潮濕地區宜采用抗滑表面層混合料;集料最在粒徑直從上至下逐漸增大,中粒式及細粒式瀝青混合料用于上面層,粗粒式只能用于中下層;上面層瀝青混合料的集料最大粒徑不宜超過層厚的1/2 ,中、下面層及聯結層的集料最大粒徑不宜超過層厚的2/3 。表 1 是規范中表7.1.3 的一部份(高速公路和一級公路部份)表 1 瀝青路面各層適用的瀝青混合料類型結構層次三層式瀝青混凝土路面上面層AC-13;AC-16; AC-20中面層AC-20;AC-30下面層AC-25;AC-30兩層式瀝青混凝土路面AC-13; AC-16AC-20AC-25; AC-30按公路瀝青路面施工技術規范( JTJ 0

5、32 94)條文說明第113頁陳述:“根據與先進的國外標準盡社一致的原則,經組織國內專家多次協商討淪,本規范考慮一次到位,按照日本、澳大利亞的規定,全部采用 ISO565的R40/3系列的標 準篩孔和按照我國習慣全部采用 mn©J。用于瀝青路面礦料級配的篩孔為 0?075、 0?15、 0?3、 0?6、 l?18、 2?36、 4?75、 9?5、 13 2、 16、 19、 26 5、 31.5、 37 5、 53、63、75、106mm< 19個篩孔為標準篩孔”。加黑的篩孔尺寸是非標準篩孔 尺寸,美國與澳大利亞的規范均沒有 16mm 31.5mm這兩個篩孔尺寸;日本也沒

6、有16mnR寸,但日本多出一個引 31.5mm尺寸。另外在規范2.1 條術語中找不到關于集料最大粒徑的定義,當然也在找不到集料最大公村尺寸的定義。從 2.1.432.1.47 關于砂粒式瀝青混合料、細粒式瀝青混合料一直到特粗式瀝青碎石的定義中可以看出,最大集料粒徑似乎就是混合料命名的尺寸。如細粒式AO 10和AC 13的最大集料尺寸分別為9.5mmffi 13.2mm, 中粒式AG- 16和AC -20的最大集料尺寸分別為16mmF口 19mm這與規范中表 7.1.2 的定義是一致的。但是如來研究一下規范表D.7 瀝青混合料礦粉級配及瀝青用量范圍(方孔篩),就會發現:如 AC-16mmi勺通過

7、率為95%100%fe就是說還有5%勺集料尺寸在于 16.0mm這種集料尺寸應稱為什么尺寸呢?根據美國Superpave 的定義: 集料最大公稱尺寸為篩余第一次大于10%的篩號的上一級篩子定義為集料最大公稱尺寸;集料最大尺寸:集料最大公稱尺寸上一級篩號定義為集料最大尺寸。根據這個定義檢驗規范表 D.7中的AC-25I和AC-16I。先看AC-25I ,篩余第 一次大于10%勺篩號為19mm 19mmi:一級篩號為26.5mm稱為集料最大公稱尺 寸,再上一級為31.5mm是非標準篩號,規范中所列的幾個國家中只有日本一個 國家有,美國、澳大利亞、西班牙均沒有這個尺寸,26.5mm上邊應為37.5m

8、m區才是集料最大尺寸。再看 AC-16I ,第一次篩余大于10%勺篩號為13.2mm它的 上一級16.0mm定義為集料最大公稱尺寸,它的再上一級為19.0mm定義為集料的最大公稱尺寸,由于規范中所有國家均沒有16.0mm這一尺寸,按這些國家的規定13.2mm上一級應是19.0mm表 2 表 D.7 中瀝青混合料礦料級配及瀝青用里范圍(方孔篩)篩孔尺寸 /mm31.5 26.5 19.0 16.0 13.2 9.50.3 0.15 0.075AC-25AC-169575625 53 -,43-,32C-25 -一18八-13-,8 5100908075635242322518131009575八

9、-58-,42-3 32-22 -16-11-74810090786350372821154.75 2.36 1.18 0.610037如果說26.5mm?口 16.0mm為集料最大公稱尺寸,按照經驗的規定路面結構層最小至小應為集料最大公稱尺寸的 3倍。也就是說中面層AC-25至少7.5cm,表面層AC-16 至少 5cm=我國現行高速公路的瀝青路面結構層厚度與瀝青混合料類別大體有下列幾種典型結構,見圖1。圖 1 我國現行高速公路瀝雷路(1)(2)(3)(4)LH-20 5Cm長-134CmAC-16B4cmAK-133CmLH-30 6CmAC-20R5CmAC-25I6CmAC-20I5C

10、mLS4012CmAC-25I6CmAC-25R6CmAC-30I7Cm(5)(6)(7)(8)SAC16 4CmAC-16I4CmSMA-164CmAK-164Cm中密4CmAC-25I5CmAC-25I6CmAC-20I5Cm粗密6CmAC-25R7CmAC-25R8CmAC-30I6cm圖 1 中的( 1)是京津塘高速公路瀝青路面結構圖。京津塘高速公路瀝青路面使用的LH20相當于AC- 16,京津塘高速公路表面層是 5cm,中面層LH30相當于AC 25,它的最小厚度應為7.5cm,由于北方雨量少,又是密級配,下面密度稍 微差一些也不會象南方出現嚴重的水損害問題。下面層 LS40相當于A

11、C-35,它 的最小厚度應是10.5cm。圖 1( 6)為南方某省正在建設的一條高速公路,AC-25 瀝青混合料的厚度只有5cm,由于集料太大、路面太薄,所以瀝青混合料非常容易離析而且不易壓實, 將來路面很容易受損害。圖1中(3)為南方已建成的某高速公路,1996年通車,面層為AC-16B,為多碎石瀝青混合料,由于級配遠離最大密度線,空隙率較大,通車 1 年后就有局部水損害現象發生,個別路段中面層的瀝青膜剝落殆盡,雨季時路面水損害十分嚴重。圖 1 中(4)為北方某高速公路,建好不到1 年就發生了嚴重的早期破壞,如果上面層AQ 13的路而厚度由3cm改為4cm,可能情況就會好很多。除了京津塘高速

12、公路以外,幾乎所有高速公路的瀝青路面結構層與瀝青混合科類型相比, 均不能滿足集料最大公稱尺寸3 倍的經驗法則。根據調查表明:表面層空隙率在6%13%之間時,是發生水損害最危險的空隙率。因為空隙率大于13%時水很容易而走,空隙率小于6時,水不容易流進去;而在這一范圍的空隙率是水容易進而不容易出的狀態,在行車作用下路面逐步壓實,原來聯通的空隙不聯通了,這些空隙中的水在行車作用下產生空隙水壓力,重車再加上超載車多,空隙水壓力也大,更容易產生水損害,這也是一些高速公路在建好不久后就出現水損害的原因。2 國外狀況德國瀝青路面修訂技術合同條件及及規范(德國交通部公路局)1994 年版本中關于承重層(頂層,

13、相當于我國瀝青面層三層式的下面層)的混合料采用0/16的瀝青混凝土,具鋪筑厚度要求5.010cm。具結構層厚度與混合料公稱尺寸的比為 3.13.8 。作為表面層的熱拌瀝青混合料,鋪筑厚度和結構層厚度與混合料公稱尺寸比值見表 3。表3混合料類型0/16s0/11s0/110/80/5鋪筑厚度/cm 5.06.04.06.03.54.53.04.02.03.0結構層厚度混合料公稱尺寸 3.13.83.964.53.24.13.85.04.05.0作為聯結層的執拌瀝青混合料(相當于我國的中面層熱拌瀝青混合料)鋪筑厚度和結構層厚度與混合料公稱尺寸比值,見表4。表4混合料類型0/220/160/11鋪筑

14、厚度/cm 7.010.04.08.5只用于找平結構層厚度混合料公稱尺寸3.24.52.54.3從表3、 表4 可以看出德國表面層瀝青混合料比我國明顯要細得多,即使是 16mm混合料,最小厚度也是5.0cm,表面層結構層厚度與各種混合料公稱尺寸的比值均在35 倍左右。澳大利來瀝青混合料手冊(1995 年 11 月草稿)中規定結構層厚度至少為混合料公稱尺寸的2.5 倍, 以便于壓實。澳大利亞的熱拌瀝青混凝土有下列幾種,見表5。表5公稱尺寸/mm571014202840典型層厚/mm1520202525353545>45>50>100結 構 層 厚 度 /混 合 料 公 稱 尺寸

15、 3.05.02.93.62.53.52.53.2>2.3>1.8>2.5用途 用于人行道和居民區中等交通磨耗層重交通磨耗層 最常用聯結層和基層很少用廣泛用于基層從表5中可以看出澳大利亞瀝青路面面層最常用的重交通面層為 14mnW青混凝 土,其厚度3545mnfe公稱尺寸的2.53.2倍,其名稱為0/14,實際上集料最 大公稱尺寸為13.2mm其比值也在2.73.4之間。芬蘭瀝青規范連續級配熱拌瀝青混凝上( AC) 共有6 個類型, 表面層:AC8、 AC12;聯結層:AC16、 AC20 ACB20、 AC25 ACB25; 下面層:AC20/ACB2、0 AC25 ACB

16、25以及 AC32/AC32/ACB32可以看出芬蘭表面層瀝青混合料 AC8和AC12比我國明顯要細得多。美國 Superpave 建議的混合料類型如表6。表6路面層位集料最大公稱尺寸/mm表面層9.512.5聯結層1937.5底面層2537.5根據 1998 年出版的Superpave 施工指南的建議,作為經驗法則,瀝青路面結構層厚度應等于或大于集料最大公稱尺寸的3 倍, 對于粗的混合料,這個比例還應增加。過去最常用的瀝青路面結構層厚度的經驗規則為2: 1,層的厚度為集料最大尺寸的2 倍,過去所謂集料最大尺寸是第一個100通過率的篩號。現在新的Superpave,集料最大公稱尺寸有明確定義,

17、通常不可能100%通過這個尺寸,因此,過去19mmi大尺寸就是現在的12.5mm公稱尺寸。因此,可 以將過去2: 1 的最大尺寸可用現在的3: 1 的最大公積尺寸來替代。但由于我國級配尺寸增加了 2個不規范的16mmF口 31.5尺寸,尤其是16mnR寸,在使用上 造成了極大的混亂。認為16 mm的上一級19 mm為最大尺寸,按19mm勺2倍, 4cm厚面層應該說是沒有問題的,但是按 16cm集料最大公稱尺寸的3倍來計算 4cm是不夠的,問題就出在沒有最大公稱尺寸的定義,而且級配尺寸不規范。如 果我們看規范的尺寸,最大公稱尺寸13.2mm的3倍為39.6mm與最大尺寸和最大 尺寸19mm勺2倍

18、38mmi差不多的,最大公稱尺寸25mm勺3倍為75mmf最大尺 寸37.5mm的2倍也是一樣的,但是31.5mm的2倍就只有63mm AC-25瀝青混合 料過去一般人認為6cm就夠了,這是錯誤的,這是因為 26.5mm的上一檔應該是 37.5mm所以結構層厚度至少7.5cm才足夠。3 結論與建議我國高速公路瀝青路面早期損壞現象是普遍的,在某些地方甚至是很嚴重的。瀝青路面早期損壞的原因是多方面的,有材料原因,有施工原因,也有管理方面的原因。 一般認為施工引起的原因(如路面厚度不夠,壓實度不夠等)是主要的,因為總可以找到一些施工方面的原因。為什么我們從材料、施工和管理各方面都十分認真,嚴格按規范要求去做,路面還會發生損壞?美國在二十世紀80 年代按規范

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