重载交通沥青路面

重载交通长寿命沥青路面重载交通长寿命沥青路面关键技术的研究关键技术的研究沙庆林沙庆林29102910年年55月月2020日日一、研究对象及目标一、研究对象及目标研究对象：研究对象：重载交通公路的沥青路面重载交通公路的沥青路面研究目标：研究目标：使半刚性基层沥青路面达到长寿命要求使半刚性基层沥青路面达到长寿命要求二、设计理论二、设计理论设计理论为设计理论为————““强基薄面稳土基强基薄面稳土基””共包含四个方面的内容，即：共包含四个方面的内容，即：路面结构设计路面结构设计材料设计材料设计厚度设计厚度设计路基路面综合设计路基路面综合设计三、主要研究成果三、主要研究成果11..新新SACSAC系列在工程实践中的成功应用系列在工程实践中的成功应用新新SACSAC系列的设计理念：将沥青面层的系列的设计理念：将沥青面层的早期破坏与达到面层的功能要求结合在一早期破坏与达到面层的功能要求结合在一起同时解决。采用了于起同时解决。采用了于20072007年获得发明专年获得发明专利证书的研究成果，有原创性著作。利证书的研究成果，有原创性著作。SACSAC系列包括做基层、底面层、中面系列包括做基层、底面层、中面层和表面层的层和表面层的SACSAC--3030～～SACSAC--1010。。1.1SAC1.1SAC粗集料断级配矿料级配粗集料断级配矿料级配((各个筛孔通过量各个筛孔通过量))设计方法设计方法BidiDdAPmax求解中断级配方程的两个求解中断级配方程的两个未知数未知数AA和和BB要建要建两个联立方程：两个联立方程：粗集料粗集料4.74mm4.74mm的的PPdidi需两个控制点需两个控制点PPdmaxdmax＝＝100%100%？？PP4.75mm4.75mm＝＝30~40%30~40%；；100%=A100%=A﹝﹝ddmaxmax/D/Dmaxmax﹞﹞BB（（CC--11））30%=A30%=A﹝﹝dd4.754.75/D/Dmaxmax﹞﹞BB（（CC--22））解联立方程解联立方程CC--1/C1/C--22得得3.3333=43.3333=4BB两侧取对数得：两侧取对数得：0.5229=0.60210.5229=0.6021××BBB=0.5229B=0.5229÷÷0.6021=0.8680.6021=0.868A=100A=100计算粗集料各个筛孔通过量的方程为计算粗集料各个筛孔通过量的方程为PPdidi=100(di/19)=100(di/19)0.8680.868细集料各筛孔的通过量细集料各筛孔的通过量PP两个控制点两个控制点：：dd4.75mm4.75mm的的PP4.754.75同粗集料同粗集料，，PP0.075mm0.075mm＝＝4%~8%4%~8%，，与与DDmaxmax有关有关30%=A30%=A﹝﹝dd4.754.75/d/d4.754.75﹞﹞BB（（FF--11））5%=A5%=A﹝﹝dd0.0750.075/d/d4.754.75﹞﹞BB（（FF--22））1.21.2建立了两阶段检验理论和检验方法建立了两阶段检验理论和检验方法一针对原材料一针对原材料------VCAVCADRFDRF方法方法二针对二针对ACAC试件试件------VCAVCAACAC方法方法其基本原理是粗集料骨架间的孔隙率恰其基本原理是粗集料骨架间的孔隙率恰好被细集料、填料、沥青的体积填满，保好被细集料、填料、沥青的体积填满，保留部分空气率留部分空气率VVaa为为2%~4%2%~4%。。2007.32007.3获知识产权局发明专利证书。获知识产权局发明专利证书。1.31.3提出了提出了SACSAC系列四种不同结构系列四种不同结构紧密骨架密实结构紧密骨架密实结构一般骨架密实结构一般骨架密实结构疏松骨架密实结构疏松骨架密实结构悬浮式密实结构悬浮式密实结构分别用于分别用于不同场合不同场合1.41.4新新SACSAC系列的六个优点系列的六个优点①①不易产生水破坏；不易产生水破坏；②②是国内所用级配中，高温抗永久形是国内所用级配中，高温抗永久形变能力最强的；变能力最强的；③③表面构造深度大，表面构造深度大，以往以往SAC16SAC16、、1313和和1010……秦秦SAC1650SAC1650个点的个点的TD1.18mmTD1.18mm；；④④可以趁沥青混合料温度高时，可以趁沥青混合料温度高时，用振动压路机从开始到复压用振动压路机从开始到复压终了都振动碾压；终了都振动碾压；⑤⑤很少集料离析，表观现象美观；很少集料离析，表观现象美观；⑥⑥价格低廉。价格低廉。2.2.设计新水泥碎石级配的理念设计新水泥碎石级配的理念2.12.1粗、细集料各个筛孔通过量粗、细集料各个筛孔通过量(%)(%)的设计方法的设计方法与与SACSAC的设计方法的设计方法基本相同。基本相同。2.22.2PP4.754.75=36%=36%现场容易碾压密实。现场容易碾压密实。筛孔mm26.51913.29.54.752.361.180.60.30.150.075上限%10084.770.659.942.329.821.115.010.67.55.0下限%10082.166.154.436.023.715.610.46.94.53.0CBG-25强度变化很小的级配范围通过表列筛孔的质量通过表列筛孔的质量%上限为连续式密级配；下限为粗集料断级配；Rc、Ri略大于连续式研究开发了研究开发了CBGCBG--2525密实性的密实性的检验方法检验方法检验结果检验结果VVaa2%2%CBGCBG--2525的设计与检验于的设计与检验于2006.102006.10申请了发申请了发明专利明专利,,于于20072007年公开年公开。。中断级配中断级配CBGCBG--2525的特点的特点有有3~5%3~5%粉料的粉料的RRcc无无粉料；粉料；CBGCBG--2525的的RRcc略略CBGCBG--2020；；级配中有粉料者的级配中有粉料者的RRcc无粉料无粉料，但有，但有33~~5%5%粉粉料时的弯拉强度和回弹模量料时的弯拉强度和回弹模量无粉料无粉料的的连续级配的干缩性连续级配的干缩性中断级配；中断级配；规范中级配的干缩性约为中断级配的规范中级配的干缩性约为中断级配的33倍。倍。清扫后的清扫后的CBGCBG--2525表面表面阻止气态水上升，底基层底面向下两侧阻止气态水上升，底基层底面向下两侧用防水土工膜做垂直向下直至隔断层的防水用防水土工膜做垂直向下直至隔断层的防水墙，保持此深度范围内的土基强度稳定。墙，保持此深度范围内的土基强度稳定。3.3.土基下土基下1.5m1.5m处设置水平处设置水平沥青膜隔断层沥青膜隔断层44．研制成功粗集料单一粒级．研制成功粗集料单一粒级专用筛分机专用筛分机将将CBGCBG--2525和和SAC25SAC25--11的粗集料筛成的粗集料筛成26.5~19mm26.5~19mm，，19~13.2mm19~13.2mm，，13.2~9.5mm13.2~9.5mm和和9.5~4.75mm9.5~4.75mm四个单一粒级的料。四个单一粒级的料。国内第一台粗集料单一粒级专用筛分机国内第一台粗集料单一粒级专用筛分机单一粒级筛分机筛出的26.5~19mm的碎石单一粒级筛分机筛出的19~13.2mm的碎石新工艺新工艺针对针对CBGCBG和和SACSAC拌和厂的设备拌和厂的设备配置和改造：配置和改造：各配各配六个六个料斗料斗((冷料仓冷料仓))，料斗下各配，料斗下各配一台称量一台称量准确度在准确度在±±0.5%0.5%以内的称重给料以内的称重给料机机(weighbeltfeeder)(weighbeltfeeder)。。5.CBG255.CBG25和面层施工方法和面层施工方法2006.102006.10申请发明专利申请发明专利6.6.应用上述研究成果的实体工程应用上述研究成果的实体工程完全实现上述设计思想的河北省沿海完全实现上述设计思想的河北省沿海高速公路秦皇岛试验路，长高速公路秦皇岛试验路，长2740m2740m，另加，另加对比段共对比段共4976m4976m，含一座大桥长，含一座大桥长880.7m880.7m。。基本实现设计思想的醴潭高速公路试验路基本实现设计思想的醴潭高速公路试验路7.7.秦皇岛试验路设计的秦皇岛试验路设计的55个创新思想个创新思想7.17.1设置设置沥青膜隔断层沥青膜隔断层和和垂直防水墙垂直防水墙。。7.27.2将中下面层总厚无论是将中下面层总厚无论是8cm8cm、、11cm11cm或或14cm14cm合成一层，采用合成一层，采用SAC25SAC25--11和和AHAH--3030硬硬质沥青，便于备料及质沥青，便于备料及一次摊铺一次碾压一次摊铺一次碾压。。7.37.3CBGCBG与与SACSAC--2525可用同种岩石，可用同种岩石，用用CBGCBG的的DmaxDmax与与SAC25SAC25--11相同相同，便于备料。所备，便于备料。所备粗集料可先用于粗集料可先用于CBGCBG--2525，后用于，后用于SAC25SAC25--11。。7.47.4CBGCBG--2525采用采用粗集料含量粗集料含量64%64%的中断级的中断级配配，既易于压实，强度又高。，既易于压实，强度又高。7.57.5从源头抓起从源头抓起，，狠抓备料狠抓备料。。88、秦皇岛试验路的施工、秦皇岛试验路的施工8.18.1秦皇岛试验路的竣工路面结构秦皇岛试验路的竣工路面结构SAC16-1表面层SAC25-1底面层粘结防水层粘结防水层在中在中((底）面层顶面底）面层顶面,,喷洒喷洒2.2~2.4kg/m2.2~2.4kg/m2改性沥青；上撒单一粒级碎石改性沥青；上撒单一粒级碎石13.2~16mm13.2~16mm或或16~19mm16~19mm，用量为满铺，用量为满铺一层的一层的55%~60%55%~60%。上铺。上铺SAC16SAC16--11表面层。表面层。基层顶面基层顶面与底面层之间做与底面层之间做粘结层粘结层，沥青，沥青用量用量1.8~2.0kg/m1.8~2.0kg/m22,,碎石为16~19mm或19~26.5mm。SAC25-1底面层底部的富沥青层8.28.2试验路施工采用的试验路施工采用的66个创新措施个创新措施（（11）在）在2740m2740m长的试验路上，随路基高度而变，长的试验路上，随路基高度而变，实施的隔断层和防水墙实施的隔断层和防水墙（（22）人工铺设垂直防水土工膜墙）人工铺设垂直防水土工膜墙（（33）水泥碎石拌和机与沥青混合料拌合机）水泥碎石拌和机与沥青混合料拌合机的料斗都增加到的料斗都增加到66个，其中个，其中::44个装粗集料单一粒级碎石，个装粗集料单一粒级碎石，22个装细集料单一粒级碎石。个装细集料单一粒级碎石。（（44）每个料斗下面安装一台称量精度达）每个料斗下面安装一台称量精度达±±0.5%0.5%的电子秤的电子秤（（55）用两台有效拌和长度达不到）用两台有效拌和长度达不到3m3m要求的水泥碎石要求的水泥碎石拌和机串联两次拌和，使混合料更均匀。拌和机串联两次拌和，使混合料更均匀。（（66）新型羊足碾的应用及其奇特效果）新型羊足碾的应用及其奇特效果19cm水稳碎石19cm水稳碎石19cm二灰19cm二灰路基横断面剖面路基19cm二灰19cm二灰19cm水稳碎石19cm水稳碎石纵断面剖面表面有凸出梯形长方块的新型羊足碾9.9.项目的经济、社会、环境效益项目的经济、社会、环境效益及推广应用前景及推广应用前景其效果与特点为：其效果与特点为：““一长一长””————寿命长寿命长““一多一多””------------通常认为投资多，通常认为投资多，但实际不多，但实际不多，试验路建安费明显减少，试验路建安费明显减少，5km5km试验路试验路较生产路段较生产路段节约节约2525万元。万元。““三少三少””————大、中、小修的费用少；使用