三种不同沥青路面结构的抗车辙性能研究

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沥青路面车辙报告

沥青路面车辙报告

沥青路面车辙报告1. 背景沥青路面是目前常见的道路建设材料之一,具有耐久性和舒适性等优点。

然而,随着时间的推移和车辆的频繁行驶,沥青路面上会出现车辙,对车辆行驶和行人通行造成一定的影响。

本文将分析沥青路面车辙的形成原因以及可能的解决方案。

2. 车辙形成原因2.1 车辆负荷:沥青路面车辙的主要形成原因之一是车辆负荷。

过重的车辆或大型车辆会给沥青路面造成较大的压力,导致路面变形,进而形成车辙。

2.2 频繁行驶:频繁行驶也是车辙形成的重要原因。

在某些高流量道路上,车辆不断地来往,给路面带来了持续的压力,使得路面渐渐变形。

2.3 天气影响:天气条件也会对车辙形成起到一定的影响。

例如,高温天气下,沥青路面可能会软化,容易被车辆压出车辙。

而在冷冻天气或雨雪天气中,水分会渗入沥青路面,加剧路面的破坏。

3. 车辙对道路的影响3.1 安全隐患:车辙对道路的行驶安全产生一定的隐患。

车辙会增加车辆行驶时的颠簸感,降低车辆的稳定性,增加车辆与路面的摩擦力,影响驾驶员的操控能力。

3.2 舒适度下降:车辙使得道路表面不平整,给乘车者带来不舒适的感觉,尤其是对于长途巴士、卡车等重型车辆的乘车体验更为明显。

3.3 维护成本增加:车辙的形成需要对道路进行维护修复,增加了道路的维护成本。

频繁的修复工作不仅需要耗费人力、物力和财力,还会给交通行驶带来一定的不便。

4. 解决方案4.1 道路设计优化:在道路建设初期,可以通过优化路面结构设计来减少车辙的形成。

采用更适合当地气候和交通条件的沥青配方,增加路面的耐久性和抗变形能力。

4.2 交通管理措施:合理的交通管理措施也有助于减少车辙的形成。

例如,限制过重车辆的通行,合理控制车流密度,减少频繁行驶对路面的压力。

4.3 定期养护维修:定期养护维修是减少车辙影响的有效手段。

及时进行路面的补充沥青、修补和重新铺设工作,保持路面的平整度和耐久性。

4.4 新技术应用:引入新技术也有望改善车辙问题。

例如,可考虑在某些重要路段使用更耐磨、抗变形性能更好的新型道路材料,如高分子改性沥青等。

抗车辙路面技术讲解

抗车辙路面技术讲解

抗车辙路面技术目前国内主流的抗车辙路面技术主要有抗车辙剂,橡胶沥青路面技术,灌入式复合路面技术等,根据不同的气候条件,交通路况,工程性质选择合适的技术实施.下面介绍的是由江苏东交工程设计顾问有限公司开发的维他橡胶沥青路面技术和灌入式复合路面技术:一、维他橡胶沥青路面简介1、介绍维他橡胶沥青是一种采用干法工艺生产的橡胶沥青混合料,其通过在拌合楼集料干拌中,加入橡胶粉和维他连接剂而形成。

与传统橡胶沥青物理熔融状态不同,维他橡胶沥青由于维他连接剂的加入,能将硬沥青质和软沥青质中的硫与橡胶屑表面的硫交联起来形成一大环状和链状聚合物组成的网状结构,从而有效改善沥青混合料性能。

维他橡胶沥青放大5000倍电镜照片橡胶沥青放大5000倍电镜照片维他橡胶沥青放大10000倍电镜照片橡胶沥青放大10000倍电镜照片维他橡胶沥青放大20000倍电镜照片橡胶沥青放大20000倍电镜照片通过维他橡胶沥青相关课题研究表明,维他橡胶沥青路面具有以下特点:(1)具有极佳的高温稳定性、低温稳定性和抗疲劳性能。

(2)应用表明,该橡胶沥青混合料改变传统橡胶沥青易离析、施工和易性差、路用性能不稳定等不足。

(3)且施工工艺简单,与常规沥青混合料摊铺、碾压基本一致,相比传统橡胶沥青,其有害气体排放量明显降低。

(4)实体工程应用表明,维他橡胶沥青路面具有良好的抗车辙、抗裂缝性能、有效延长路面使用寿命。

(5)但是该混合料由于维他连接剂改善橡胶沥青混合料性能需要一定的时间,使得沥青混合料从生产完到摊铺需要至少闷料1小时,需要施工方对前后场施工进行精细化管理,否则将有可能影响施工效率。

结合相关研究,维他橡胶沥青可应用于沥青各结构层中,应用于交叉口、货用通道等易发生车辙路段,能有效提高沥青路面抗车辙性能。

2、相关试验数据2.1 高温性能采用车辙试验作为维他橡胶沥青路面混合料高温稳定性的评价方法。

试验数据见表2-1和图2-1。

表2-1 不同级配混合料的动稳定度试验结果图2-1 各类型混合料动稳定度试验结果(1)橡胶沥青车辙试验表明,混合料的动稳定度均随橡胶颗粒掺量的增加而增大,这说明橡胶颗粒的掺入不同程度地提高混合料的高温稳定性;(2)在橡胶沥青中掺加了TOR之后,橡胶沥青混合料的动稳定度有了较大幅度的提高,其动稳定度大于SBS改性沥青混合料,这表明TOR能提高橡胶沥青混合料的高温性能。

沥青路面几种类型车辙的成因分析与防治

沥青路面几种类型车辙的成因分析与防治

沥青路面几种类型车辙的成因分析与防治摘要旨在对几种类型车辙的原因进行深入分析,并提出具体防治措施。

关键词沥青路面;车辙;原因;防治沥青路面车辙对路面的使用品质和使用寿命造成了严重危害,从而造成了巨大的经济损失,甚至危及人员生命安全,所以控制路面车辙是设计和施工人员迫切关心的问题,如何切实减轻和消除沥青路面的车辙问题,下面结合车辙的几种类型简单谈谈个人的拙见。

1 车辙分类1)失稳型车辙。

是由于沥青混合料高温稳定性不足引起的,因路面结构层在车轮荷载作用下内部材料的横向流动引起位移而形成的。

当沥青混合料的高温稳定性不足时,在外力作用下沥青路面常会产生这种车辙。

2)结构型车辙。

是由于路面结构整体刚性不足,由荷载作用下产生的永久变形积累造成的,这种变形主要是由于路面基层、垫层的竖向永久压缩变形和土基的固结造成的。

3)磨耗型车辙。

是由于沥青路面表面层的材料受车轮磨擦和自然环境因素作用下持续不断损耗而造成的。

在路面车辙中,一般以失稳型车辙为主。

当土基和基层垫层的承载力明显不足或压实不足时,结构型车辙比较明显;当沥青结合料明显偏少或者粘附性明显不足或寒冷地区沥青发硬变脆,造成沥青混合料松散时,磨耗型车辙比较明显。

2 几种类型车辙成因及防治措施2.1 失稳型车辙成因与防治措施失稳型车辙主要是由于沥青混合料高温稳定性不足而造成的,常出现在沥青面层10cm以内,在高速公路沥青面层中,中面层容易出现这种车辙。

高温时的车辙,主要是抗剪强度不足或塑性变形过剩造成的。

沥青混合料的强度取决于混合料的内摩擦角和粘聚力,可以用摩尔方程τ=c+σtanΦ来说明矿料和沥青对沥青混合料抗剪强度τ的影响,其中,c是沥青与矿料之间产生的粘聚力,Φ是矿料与矿料之间产生的内摩擦角,σ是沥青混合料所受的正应力。

基于以上分析,可从以下角度进行探讨。

1)内摩擦角的影响因素。

①集料的颗粒形状和表面纹理。

沥青混合料的内摩擦角是由于集料与集料之间的嵌挤作用产生的。

高模量低标号沥青抗车辙性能研究

高模量低标号沥青抗车辙性能研究

青 ,通过对高模量低 标号沥青 、S B S改性 沥青 、青 川岩 沥青改性 沥青及 D U R O F L E X高模量
剂沥青混合料的高温性能试验 ,对比研 究 了高模量低标号沥青对 高温性能的影响 ;采用 S U P

l 9级配 ,以动稳 定度和 动态模量 为指标评 价 了不 同沥青 混合料 的高温性能 。通过 车辙试
2 . 1车辙试 验
在我国,车辙试验是检验沥青混合料抗车辙
能 力 的 主要 手 段 。 本试 验根 据J T G E2 0 -2 0 l l
( 《 公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 )测试
方 法 测 得不 同混合 料 的 6 O℃ 动稳 定 度 D S和 累 计 变形 量 ,并 以 此 表 征 混 合 料 的高 温 抗 车 辙 能
荷 载 的扩散角 ,减少 车辆 荷载作 用 下路 面结 构层
混 合料 级 配 设 计 采 用 S u p e r p a v e设 计 方 法 ,
选用 S U P一1 9级 配 类 型 ,按 照 S u p e r p a v e级 配设
的累积变形 ,提高路 面结构层高温抗变形能力 , 减小并延缓沥青路面高温车辙的产生 ,改善路面 服务状况,延长路面的使用寿命 ¨ . 2 J 。 本文结合我国沥青路面车辙破坏状况及当今 国民经济发展现状 ,通过 与普通基质沥青 、S B S 改性沥青、岩沥青及外掺高模量剂 的沥青混合料 进行车辙、动态模量对 比试验分析 。提出将高模
验 、动态模量试验验证 了高模量低 标号沥青混合料 的高温抗 变形能力 ,即其抗 车辙 能力和动 态模量较普通沥青混合料及 与其他改性沥青混合料 比较有显著提 高。
关键词 :高模量 中面层 动态模量 车辙

沥青路面车辙成因分析及车辙试验研究

沥青路面车辙成因分析及车辙试验研究
沥青路面车辙成因分析及车辙试验研究
目录
01 一、沥青路面车辙的 成因
02
二、沥青路面车辙试 验
03
三、沥青路面车辙预 防措施
04 结论
05 参考内容
沥青路面车辙是公路工程中普遍存在的一种病害,严重影响路面的平整度和行 车安全性。本次演示将从沥青路面车辙的成因、车辙试验和预防措施三个方面 进行分析和探讨。
温度也是沥青路面车辙形成的重要因素。高温条件下,沥青路面材料的强度和 稳定性会降低,容易产生车辙。特别是在夏季高温天气,沥青路面温度升高, 车辆通过时很容易产生车辙。
水因素对沥青路面车辙的形成也有很大的影响。路面中的水分会软化沥青和集 料,降低路面的强度和稳定性,加速路面的磨损和老化,从而增加车辙产生的 可能性。
针对沥青路面车辙的成因,可以采取改进路面设计、加强施工质量控制、减少 轮胎磨损等预防措施来提高路面的耐久性和安全性。然而,沥青路面车辙的形 成机理和预防措施还需要进一步深入研究,以便更好地解决这一工程问题。
参考内容
引言
随着交通行业的快速发展,重载交通沥青路面承受的压力日益增大。在长时间 重载作用下,沥青路面容易产生车辙,影响路面的平整度和使用寿命。因此, 研究重载交通沥青路面车辙成因及混合料组成设计对于提高路面质量和延长使 用寿命具有重要意义。
试验方法:沥青路面车辙试验可采用试样控制法和现场道路试验两种方法。试 样控制法是通过在实验室中制作一定规格的试样,模拟现场路面的环境和载荷 条件进行加载试验,以评估路面的抗车辙性能。现场道路试验则是直接在道路 上选定试验段,通过实测车辆载荷和环境因素等数据,分析计算路面的车辙变 形量和变形速率。
结果及分析:沥青路面车辙试验结果包括车辙变形量和变形速率两个方面。在 相同条件下,变形量和变形速率越大,说明路面的抗车辙性能越差。通过对不 同因素进行控制,研究其对车辙形成的影响和规律。例如,通过改变车辆载荷、 温度和水因素等条件,观察它们对车辙变形量和变形速率的影响,从而找出影 响路面抗车辙性能的关键因素。

沥青性质对抗车辙性能的影响

沥青性质对抗车辙性能的影响
改性 沥青 已经 成为 改善 沥青路 用性 能与 品质 的有效
高温 下 的车辙病 害是 沥青混合 料路 面的一个 主 要 的 、 见 的病 害现 象 , 常 如果 仅从 沥青 性质 的角度考
虑, 正是由于沥青粘结料在高温下软化 , 形成具有一
定 润滑性 质并且 力 学 强度 大 大 削弱 的填 缝 材料 , 使
之间 的关 系 。
S R、V P B E A、E等)通过剪切、 , 搅拌等方法使聚合物 均匀 的分散 于 沥青 中形 成 沥青 一聚合 物 共 混材 料 , 利用聚合物 良好的物理化学性能来弥补沥青本身的 缺 陷 , 而改 善 沥青 材 料 的路用 性 能 。 大量 的 研究 从
和实践 表 明 , 采用 高 分 子 聚合 物对 沥青 进 行 改性 处 理是 降低沥青 的温 度敏 感性 、 提高 软化 点 、 降低 脆化 温度 、 强抗 裂耐磨 性 能的有 效途 径 。当前 , 合物 增 聚
得 沥青 混合 料无 法承受 车轮荷 载所造 成 的骨料之 间
的滑 移趋势 , 从而 混合料 路 面产 生剪切 变形 , 发生车 辙 、 包等病 害 。 拥 改 性沥青 在一 定程度 上部分 解决 了沥青在 高温
途 径 和发展 方 向 。尤 其 是 S S改性 沥青 以 其 优 良 B 的路用性 能得 到普 遍 的 重视 和深 人 开发 , 其 在 我 使 国以及世 界范 围 内的沥青 改性 剂 中所 占比重 逐步 增 加, 目前 已经达 到 4 % 以上 。 O 聚合 物 S S改 性 沥青 是 通 过 高 速 剪 切 或胶 体 B 磨 等物理方 法将 聚 合 物均 匀 的分 散 于沥 青 之 中 , 聚 合 物与沥青 没有 明 显 的化 学 反应 , 仅是 物 理 上 的 仅 共 存共 溶 。但是 聚合 物与沥青 之 间的分 子量 、 粘度 、

不同柔性基层沥青路面抗高温车辙性能分析

不同柔性基层沥青路面抗高温车辙性能分析

低剂量水泥稳定碎石层
土 基
2 0
30 5o
5 0
01 .
0 35
A一6 C 1C沥青混凝土面层 A一0 C 2 C沥青混凝土面层 方案= A B 3 沥青稳定碎石基层 : T 0

5 6
10 80 10 60
05 . 2 05 . 2
1 8
3 0
低剂量水泥稳定碎石层
土 基
l 7
3o 50
5 0
1 沥青面层剪应力分布特性
青路面车辙产生的深度 和层次 . 为此本文对剪应力沿深度方 向数值变 当车轮荷载 的剪应力超过了沥青 混合料 的抗剪强 度 . 致使沥青混 化进行计算分析。 计算 的路 面结构形式为表 3 所选 取的五种路面结构 凝土层出现了剪切变形 . 剪切变形的积累 . 则逐 渐形成 大的变形 . 即产 方案 。 计算层位及计算 结果汇总于表 4 和图 2 。 生 了车辙。 然在材料模量一定的情况下 , 显 剪应力越大 , 所产生的剪切 表 3 五种路面结构及其参数 变形也越大 目 就 前沥青混凝土路面设计 规范按静力荷载计算应力的 路面层次 厚度 / 回弹模量 P 泊松 比 e a r a 方式( 不考虑行车荷载的水平力)寻找最大剪应力出现的位置 , , 为此需 计算不同位置和不 同深度( 层位) 的剪应力 。在计算车轮荷载时是将 A 一6 C 1C沥青混凝土面层 5 1o 80 O5 _ 2 后轴双轮简化成两个 当量直径为 2 _ c 的圆形均布荷载 . 接地压 1 n 3 l 其 A 一0 C 2 C沥青混凝土面层 6 l0 60 05 . 2 应力为 07 a两圆 的中心距为 1 x 1 = 1 5m。选取 的沥青路面 .MP , . 2. 3. c 5 3 9 方案一 A 2 C沥青混凝土面层 C 5 7 l0 30 05 . 2 结构层类型及其参数列 于表 1 路面结 表 1 沥青路面结构层 类型及 其参数 构 水泥稳定碎石层 3 6 30 80 O1 .

沥青混合料高温抗车辙性能试验研究

沥青混合料高温抗车辙性能试验研究

沥青混合料高温抗车辙性能试验研究摘要:高温性能是沥青混合料最重要的路用性能之一。

该文主要采用表面层3种级配进行了马歇尔稳定度试验、常规车辙试验和APA车辙试验来评价沥青混合料的高温性能,并分析了3种方法的优劣。

沥青路面在重载作用下造成的车辙、推拥、波浪、拥包等病害使得沥青路面的路用性能迅速下降,这些车辙和拥包主要产生在行车道上,当车辆在行驶过程中,稍稍偏离行车方向时就会引起车辆左右晃动,带来乘客不舒适的感觉。

当车辙达到一定的深度,足以在轮迹带内积水,将导致沥青路面水损害,同时使得快速行驶其上的车辆容易产生水漂。

对于寒冷季节,积水结冰,路面的抗滑性能将大大降低,影响行车安全。

因此,减少和延缓车辙,研究具有优良高温稳定性的沥青混合料是当前道路工作者急待解决的问题之一。

本文主要对表面层3种级配进行系列试验,以评价沥青混合料的高温性能。

1 集料级配3种表面层沥青混合料级配:AC-13F、AC-13C及Sup-12.5。

其中AC-13F与AC-13C分别为《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40—2004)中的细型(F型)与粗型(C型)沥青混合料,Sup—12.5为通过Superpave限制区下限的粗级配。

3种级配结构如表1所示。

2 沥青混合料高温性能试验分析2.1马歇尔试验大量研究表明,马歇尔试验在评价路面高温稳定性方面存在严重的局限性,大多数国家认为用马歇尔方法设计的沥青混合料的稳定度和流值指标与实际路面相关性不好。

大量的路况调查证明,马歇尔稳定度与路面的车辙量之间并没有良好的相关关系,仅有很高的马歇尔稳定度并不能保证沥青路面不产生车辙。

目前,马歇尔试验主要用于配合比设计确定最佳沥青用量,同时用于施工质量检验,马歇尔稳定度也用于量测厂拌沥青混合料的一致性,所以仍然是一项重要的试验项目。

对3种级配沥青混合料在最佳油石比下进行马歇尔试验,结果如表2所示。

从各级配比较来看,马歇尔稳定度指标均满足规范要求,且相差不是很大,从中较难比较各级配高温性能的优劣,同时,马歇尔稳定度与流值之间的相关性不好,流值小的马歇尔稳定度不一定大。

柔性与半刚性基层沥青路面抗车辙性能的差异

柔性与半刚性基层沥青路面抗车辙性能的差异

经常 发生 , 主要是 过 分追 求 平 整度 而 牺 牲 压 实度 导 致 的。判断这 种 车辙从外 形看 , 两侧 没有 隆起 , 横断 面呈 凹形 , 线没 有 变 化 。对半 刚性 基 层 沥青 路 面 标 而言 , 此类车 辙产 生 的 主要 原 因是 沥 青 面层 后 续 压
实。
理。
表 2 半刚性基层沥青路面结构方案及材料参数
2 2 车辙产 生 的 内在 因素 . 沥 青 路 面 车辙 由车 轮反 复 碾 压形 成 , 起 因于 它
层使用 得 比较多 , 性 基层 和 半 刚性 基 层 的抗 车辙 柔 性能 究竟 有什 么 区别 , 是值 得我们 考虑 的一个 问题 。
1 车辙 的类型 和特征
般可不做专 门处理 , 严重时可以通过热拌沥青混
凝 土 找平辙槽 , 到恢 复路面性 能 的 目的 ; 达 而对 于流
动型 车辙 , 目前还 没 有经 济 、 效 的 维修 工 艺 , 常 有 通 是铣刨 、 重铺 沥青混 凝 土面层 , 或者采 用热 再生 养护 维修 工艺 , 而一般 流动 型车辙延 续段 落长 、 涉及 整个
() 4 压密 型 车 辙 : 由于 压 应 力 超 过 沥 青 混 合 料 的抗 压强 度 , 压 追 密 造成 压 密 性 车辙 。这种 车 辙 碾
( ) 坡 、 况及 车速 的影响 3纵 车
第3 期
王大伟 : 柔性与半刚性基层沥青路面抗车辙性能的差异
・ 9・
对 于具 有粘 弹塑性 的沥青混 合 料 , 坡越 大 , 纵 除 了因为应 力增 加 和作 用 深 度 加 深 而 增加 车辙 外 , 还 因为行 车速 度慢 和应 力作 用时 间长 而更 容易 加重 车 辙 。 因此 , 于上 坡 路 段 上 的 沥青 混 凝 土 需 要 有较 用 大 的抗 车辙 能力 , 是 设计 中 没有 对 此 作 特 殊 的处 但

沥青混合料抗车辙性能研究

沥青混合料抗车辙性能研究

沥 青 混 合 料 抗 车 辙 性 能 研 究
王 新
摘 要 : 几 种 沥 青 混 合 料 进 行 了车 辙 试 验 , 评 价 其 高 温抗 车 辙 性 能 , 过 试验 研 究 , 为 大粒 径 沥 青 混 合 料 和 S 对 以 通 认 MA
具有较好 的高温稳定性能 , 用改性 沥青有利 于提 高沥青混合料高温抗车辙 能力。 使
性 能好 的沥 青 混 合 料 是 减 小 沥 青路 面 车辙 的重 要 途 径 之 一 。
级 配类型
AC 1 一3
AC 2 -0 S MA一 3 1
I SM . O 3
本 研 究 采 用 4种 级 配 , 表 2所 示 。 如
表 2 集 料 级 配
通过下列筛孔( 方孔筛 。 m) m 的质量百分率/ %
试 件 缟号 2 度/MP 8d强 a
干容 / g・m一 k
试块
21 . 73 .
81 9




5 I I 6 代表值
22 . 86 .
85 9
23 . 71 .
91 O
强度 M a / P 干容重 k・ - /g i 3 n
导热 系4/ ・( ・ ) aw m ℃
第3 7卷 第 1 4期

14 ・ 0
2 0 1 1年 5 月
山 西 建 筑
SHANXI ARCHf ECTURE f
Vo | 7 NO 4 I3 .1 Ma . 2 1 v 01
文章 编 号 :0 9 6 2 2 1 )4 0 0 ・2 10 - 85(0 1 —14 0 1
验确定最佳沥青用量 ; S -3 采用 S S改性 沥 青 , 对 MA 1 , B 以马歇 尔

抗车辙型高模量沥青路面技术研究

抗车辙型高模量沥青路面技术研究

抗车辙型高模量沥青路面技术研究发布时间:2022-09-26T06:31:40.012Z 来源:《工程管理前沿》2022年5月10期作者:鞠林林[导读] 为提高夏季高温下沥青路面抗车辙能力,本文选择两种低标号硬质沥青和两种高模量剂改性沥青,在胶结料和混合料方面研究高模量技术在抗车辙能力的优势性。

鞠林林中国水利水电第七工程局有限公司四川省成都市 610000摘要:为提高夏季高温下沥青路面抗车辙能力,本文选择两种低标号硬质沥青和两种高模量剂改性沥青,在胶结料和混合料方面研究高模量技术在抗车辙能力的优势性。

结论如下:70#+PR、70#+AF-1、30#、20#相比70#基质沥青针入度降低,软化点增大,延度降低,相关研究表明,高模量沥青的延度和混合料的低温抗裂性性能关联不大,还需要混合料试验验证,从软化点指标看,高模量沥青较基质沥青高温性能大幅度提升,提高沥青高温性能。

高模量沥青的动稳定度远高于基质沥青,70#+AF-1混合料达到10620,70#+PR混合料也达到9200,有着优异的高温稳定性,提高路面夏季高温抗车辙能力,70#+PR、70#+AF-1、30#、20#沥青混合料的疲劳寿命为:113.5,123.5,102.3,112.5万次,均大于规范规定的100万次,同时大于基质沥青混合料96.23万次,提升了混合料疲劳性能,70#+PR、70#+AF-1、30#、20#沥青混合料的动态模量为:15245,16229,17580,20827Mpa均满足规范大于14000Mpa的指标,比基质沥青8950Mpa将近提升了一倍,力学性能大幅度提升。

关键词:道路工程;抗车辙;高模量沥青混合料;路用性能0 引言随着全球变暖,我国夏季温度越来越高,南方夏季路面能达到60℃以上,如果遇到高温持续时间长,将使沥青路面在重交通条件下迅速变形破坏,产生车辙。

当路面产生车辙后,路面的整体结构平整性遭到破坏,导致汽车行驶过程中的舒适性严重降低;同时伴随着车辙还有次生病害,例如坑槽、开裂、松散等等,这将导致沥青路面的破坏进一步加深。

沥青路面抗车辙性能影响因素研究

沥青路面抗车辙性能影响因素研究

3 磨耗型车辙 。磨 耗型 车辙 是 由于沥青 路面 顶层 的材料 在 )
33 车轮磨耗和 自然环境 因素下荷 载作用 时间 在长大纵坡 上坡 路段 , 由于车辆 行驶 速度 慢 , 载 作用 时 间 荷 轮 胎 形 成 的磨 损 性 车辙 。
中图分类号 : 1 . U4 6 2
文献标识码 : A
沥青路面的车辙 即路面在竖直方 向的永久变形 , 可来 源于路 3 沥 青路面 车 辙影 响 因素分 析 面 的各个层次 , 沥青 面层 、 基层 、 基层 、 底 甚至 路床 H 。车辙 是在 J 与时间有关 的荷 载因素和气候因素共 同作 用下 , 弹性 的沥青混 粘 凝土路面轮迹带发生 的塑性 变形 的 累积。车辙 的产生 直接 影响
复作用 , 荷载应力超过 沥青混 合料 所能 承受 的稳定性 应力 极限 ,
发 生 流 动 变 形 不 断 累积 形 成 的车 辙 。
3. . 荷载作用 大小 32
试验结 果证明 : 车辆荷 载加 快路面 的损 坏 。在不 同的轴载 作
用下 , 重载荷作用产生 的车辙较轻轴载大得多 。
层 容 易 产 生 严 重 的车 辙 。
性为主 的半 固体 , 在车辆 荷载 作用 下 , 沥青及 沥青 胶浆便 开始 流
动, 路面受载处被压缩而变形 。沥青混合 料 的流动 与温度和 沥青 的等级 有很 大关 系。3 剪 切破 坏过程 : ) 此过程 的实质是矿质 骨料
的重排与混合料骨架 的破坏 。高 温下处于半 固态 的沥青 混合料 , 由于沥青及沥青胶浆 在荷 载作 用下 首先 流动 , 混合料 中粗 、 集 细
3 3 影 响 沥青路 面抗 车辙 性 能的 外 因 .
. 1 料组成 的骨架在荷 载直 接作用 下 , 沿矿 料间 接触面 滑动 , 导致 混 3 3. 渠化 交 通 随着 日益 繁重的交通量需求 , 渠化 交通 已成为我 国现代城市 合料骨架的破坏。

沥青路面抗车辙性能分析

沥青路面抗车辙性能分析

沥青路面抗车辙性能分析单景松;吴淑印【摘要】为探究沥青路面车辙形成过程,以力学-经验法研究了3种结构类型沥青路面的车辙累积规律,研究流程包含温度场、沥青混合料动态模量和沥青混合料动态蠕变模型3个分析模块,其中沥青混合料动态模量和动态蠕变模型通过试验方法获取.由温度场分析模块得到不同时刻沥青路面各层的温度,通过不同温度和加载频率下试验获取沥青混合料动态模量,以此作为力学模型参数计算获取不同时刻沥青路面各层的应力状态,进而根据动态蠕变模型分析沥青路面不同层位的塑性应变,累积得到整个沥青路面面层的车辙量.结果表明:AC+AC+AC结构上、中面层为车辙产生的主要层位,而将该结构AC上面层替换为SMA上面层可显著降低沥青路面的车辙量,此时中面层对路面的车辙贡献最大.因此,从减少车辙的角度出发,推荐沥青路面结构采用SMA+AC+AC或SMA+ AC+ LSPM(大粒径排水碎石)结构,同时应加强中面层材料的高温稳定性设计.【期刊名称】《建筑材料学报》【年(卷),期】2016(019)001【总页数】7页(P124-130)【关键词】沥青路面;车辙;力学-经验法;动态模量;动态蠕变模型【作者】单景松;吴淑印【作者单位】山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室,山东青岛266510;山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室,山东青岛266510【正文语种】中文【中图分类】U414.0车辙是沥青路面的主要病害之一,特别是交通运输向大型化、重型化的方向发展使沥青路面在抗车辙能力方面面临更大的挑战.目前对沥青混合料抗车辙性能已开展了大量研究,结果表明矿料级配、集料形状、沥青胶结料类型都是影响沥青混合料高温变形的主要因素[1-3].沥青路面车辙变形除与沥青混合料本身的高温变形性能相关外,也与外界温度变化和交通荷载密切相关,对沥青路面车辙变形进行合理评估一直是沥青路面结构设计面临的难题.目前人们主要采用经验法、理论分析法和力学-经验法对沥青路面车辙变形进行研究.经验法通过对试验路或者室内试验数据进行统计回归,获得沥青路面车辙预估模型[4-7].该法在特定条件下可获得满意的沥青路面车辙预估结果,但受试验条件的影响其推广应用受到限制.理论分析法主要利用沥青混合料的黏弹性特征,以力学计算方法确定沥青路面车辙变形量[8-9].由理论分析法确定的沥青路面车辙预估模型能从本质上反映沥青路面的实际车辙变化,但模型参数较多且确定过程比较复杂,现阶段实际应用难度较大[10-11].力学-经验法吸取了经验法和理论分析法的优点,采用力学方法分析沥青路面的受力特性,同时结合试验数据和统计分析综合评价沥青路面的抗车辙性能.在沥青路面结构设计中,力学-经验法已逐渐成为分析沥青路面抗车辙性能的主要方法[12-13].本文依据力学-经验法对山东地区常用的几种半刚性基层沥青路面车辙变化规律进行了分析.本文采用力学-经验方法对沥青路面抗车辙性能进行研究.力学计算时首先将沥青面层细分成n个薄层,分析过程中分别求取每一薄层的塑性变形,然后将各层塑性变形叠加,得到路面的总塑性变形(车辙深度)RD.RD计算方法如式(1)所示:式中:εpi为第i层中间点的塑性应变;hi为第i层层厚;εpihi为第i层塑性变形. 使用式(1)时,求取各层的塑性应变εpi是关键.由于沥青混合料是一种黏弹塑材料,行车荷载下其塑性应变与荷载特性、外界温度变化、沥青层应力状态相关.因此,沥青路面的车辙分析涉及到路面温度场、沥青混合料力学参数、结构层变形累积规律等多个方面.本文采用图1所示流程进行沥青混合料车辙分析. 图1中主要分3个模块,分别为温度场分析模块、动态模量分析模块和动态蠕变模型分析模块.各模块的功能为:温度场分析模块主要提供沥青路面不同深度处随时间变化的温度,可以得到不同季节的沥青路面温度数据;动态模量分析模块根据室内动态模量试验获得不同温度和加载频率下的沥青混合料动态模量,为路面受力分析提供力学模型参数支持;动态蠕变模型分析模块根据动态蠕变试验回归确定沥青混合料的蠕变特性,建立合理的沥青混合料蠕变模型.上述3个分析模块建立以后,车辙分析过程为:(1)根据季节和时间变化提取沥青路面的温度场数据;(2)提取对应温度的沥青混合料动态模量代入多层弹性体系模型,计算获取不同季节不同时刻沥青路面的受力变形状态;(3)依据沥青混合料动态蠕变模型预估多次重复荷载作用下沥青路面的塑性变形累积规律.路面温度场分析模块可参见文献[14],这里不再赘述.下文将对动态模量分析模块和动态蠕变模型分析模块进行阐述.2.1 沥青混合料动态模量依据AASHTO TP 62—03[15]标准,在无围压的条件下对直径为D的圆柱型试件施加连续正弦荷载,当试验达到稳定状态时测定试件的(竖向压)应力幅值(σ0)和(竖向压)应变幅值(εo),再根据两者的比值来确定动态模量),计算方法如式(2)[15-16]所示.式中:为试验中施加的荷载峰值平均值;A为试件横截面积;为试件平均形变量;l0为应变计测量间距.采用UTM试验机对山东地区常用的沥青混合料(AC-16混合料,AC-25混合料,SMA-13混合料,LSPM-30混合料)进行动态模量试验.试验选用3个温度,分别为20,40,55℃,每个温度下设定6个加载频率,分别为25.0,10.0,5.0,1.0,0.5,0.1Hz.采用旋转压实法成型沥青混合料圆柱体试件,试件尺寸为直径100mm、高度150mm.试验结果列于表1中.从表1可以看出,加载频率和温度对沥青混合料动态模量影响非常大.以AC-16混合料为例,在20℃条件下,当加载频率从0.1Hz变化到10.0Hz时,AC-16混合料动态模量值从3011MPa增加到10266MPa,增加幅度达2.4倍.同样,温度的影响也很明显.如加载频率为10.0Hz时,AC-16混合料20℃ 下的动态模量是40℃下的2.6倍,是55℃下的8.5倍.因此,选用合理条件下的沥青混合料动态模量值尤为重要.依据中大型车辆对路面某一点作用的有效时间,本文选用10.0Hz条件下沥青混合料的动态模量数据作为力学模型参数.另外,AC-13混合料动态模量试验结果与AC-16混合料接近,后文中AC-13混合料动态模量值可取表1中AC-16混合料的动态模量数据.2.2 沥青混合料动态蠕变模型动态蠕变试验主要测试沥青混合料在重复动态荷载下的蠕变变形规律[13].试验使用UTM试验机完成,分别在40,60℃下进行,每个温度下设定2个应力水平,分别为1.0MPa和0.6MPa.采用的试件为圆柱体,直径为100mm,高度为150mm.施加的荷载形式为半正弦波,1个循环周期为1.0s,加载过程0.1s,卸载过程0.9s.典型的沥青混合料蠕变曲线见图2.由图2可以看出,沥青混合料蠕变过程呈现出明显的3个阶段,即迁移阶段、稳定阶段和破坏阶段.当温度较高或应力水平较高时,沥青混合料将在较少的荷载作用次数下即进入破坏阶段.当温度较低或应力水平较低时,沥青混合料在较多的荷载作用次数后才能进入破坏阶段.NCHRP 1-37A标准[13]采用了式(3)所示的车辙分析模型(以下称为AASHTO模型),该模型将沥青混合料的累积塑性应变(εp)和弹性应变(εr)的比值表示为试验温度(t)、荷载作用次数(N)的函数,是一个比较简洁实用的动态蠕变模型.式中:a1,a2,a3均为模型参数.为验证AASHTO模型的适用性,使用动态蠕变试验数据进行了验证.利用多项式拟合方法对40,60℃下0.6,1.0MPa应力水平(加载频率为10.0Hz)的动态蠕变试验数据进行拟合,结果发现AASHTO模型可以较好地模拟沥青混合料蠕变的前2个阶段.但在不同应力水平(0.6,1.0MPa)下,AASHTO模型参数a1,a2,a3相差很大,说明参数a1,a2,a3受应力水平的影响,塑性应变与弹性应变之间并非为与应力水平无关的线形关系.为此,本文对AASHTO模型进行了修正,将弹性应变更改为应力(σ),且塑性应变与应力之间为非线形关系,具体形式如式(4)所示. 式中: a4为模型参数.依据式(4),利用多项式拟合方法,对40,60℃条件下不同应力水平(加载频率为10.0Hz)的沥青混合料蠕变试验数据进行拟合,得到模型参数a1,a2,a3,a4值.常用沥青混合料塑性应变与应力关系拟合方程列于表2.将AC-16沥青混合料塑性应变试验值(动态蠕变试验实测值)和预估值(修正模型(式(4))计算值)绘于图3中.由图3可以看出,在车辙产生的前2个阶段即迁移阶段和稳定阶段,AC-16沥青混合料塑性应变预估值与试验值比较吻合,说明修正模型能够将不同应力水平下的沥青混合料塑性应变统一在1个公式中,更便于实际应用.2.3 车辙计算方法对于沥青路面内某一点,随着1d中时刻变化和1a中的季节交替,其温度和应力值处于不断的变化之中,相同荷载作用次数导致的塑性应变增量并不相同,因此,求解连续增加的塑性应变值时,需要考虑不同温度和应力水平下的塑性应变增量转化.不同温度和应力水平下沥青混合料塑性应变增量见图4.根据修正模型(式(4)),采用如下方法对各点塑性应变增量进行计算.如图4所示,若前一时刻温度为t1,应力为σ1,则荷载作用N1次后的塑性应变为εp1.若后一时刻温度变化成t2,应力变化成σ2,在该时刻塑性应变计算时应首先求解起始塑性应变εp1对应的N2,如式(6)所示,然后根据式(7)计算该时刻荷载作用(N2+ΔN)次后的塑性应变εp2.选用图5所示的沥青路面结构对其抗车辙性能进行评价,其中CTB代表水泥稳定碎石基层.结构Ⅰ的上、中、下面层都是AC型沥青混合料.结构Ⅱ与结构Ⅰ的区别在于其上面层为SMA-13型沥青混合料而不是AC-13型沥青混合料.结构Ⅲ下面层采用LSPM-30沥青混合料.3.1 车辙发展规律分析取设计年限内累计标准轴载作用次数为 1500~3000万次,设计年限为15a,车辙分析时以 1h 为分析单位.假定整个交通量在设计年限内平均分布,则每小时对应的累计标准轴载作用次数如表3所示.以每小时作用200次标准轴载为例,对3种沥青路面逐年发展的车辙进行计算,结果绘于图6中,其中每年中每一数据点代表逐月(4,5,6,7,8,9,10月份)的车辙值.因每年1~3月份、11~12月份对车辙的贡献较小,因此这些月份对车辙的影响不予考虑.从图6中可以看出,3种结构的车辙发展规律相似.以Ⅲ型(SMA+AC+LSPM)结构车辙发展规律为例,在稳定发展阶段,车辙逐年增长规律相似,但车辙增加量逐年减少.1 a中车辙发展最快的时间集中在6~7月份,其他月份车辙增加量相对较小,比如对第3年到第6年的各个月份产生的车辙量分别进行整理,结果发现第3年至第6年间,6月份和7月份2个月对车辙的贡献率为66.30%,8月份和5月份对车辙的贡献率分别为16.50%和10.25%,4月份和10月份对车辙的贡献率仅为1.19%和0.50%.因此,车辙分析时可以将5~9月份作为车辙分析月份.图6 不同路面结构车辙逐年发展规律Fig.6 Rutting increasing rules year by year at different pavement structures从图6中还可以看出,经过10a的车辆荷载碾压,Ⅰ型(AC+AC+AC)结构沥青路面车辙发展最快,车辙量最大,达到1.43cm;Ⅱ型(SMA+AC+AC)结构沥青路面车辙发展较慢,车辙量较小,为1.06cm;Ⅲ型(SMA+AC+LSPM)结构沥青路面车辙发展最慢,车辙量最小,为0.87cm.由此可见,SMA和LSPM骨架型沥青混合料的使用对改善沥青路面的车辙有显著的作用.表面层4cm SMA-13沥青混合料的应用使前10a的沥青路面(Ⅱ型结构)车辙量减少了25.9%.3.2 各结构层对车辙的贡献为分析上、中、下面层对沥青路面车辙的贡献,分别提取各层车辙量随使用年限的变化数据,再整理出前10a的车辙贡献率数据,结果见表4.从表4中可以看出,Ⅰ型结构沥青路面上、中面层对车辙的贡献率较大,占整体车辙量的80.33%;4cm上面层和6cm中面层产生的车辙量非常接近,说明上面层单位厚度产生的车辙量要高于中面层,此时改善上面层的抗车辙能力效率较高.Ⅱ型结构沥青路面中面层对车辙的贡献率最大,占到整体车辙量的54.40%.Ⅲ型结构沥青路面中面层的车辙贡献率达到66.25%,这是由于中面层离路表较近,且夏季温度较高,同时AC类沥青混合料抗车辙能力较弱,导致Ⅱ,Ⅲ型结构沥青路面中面层的车辙量较大.因此,对于抗车辙要求较高路段应选用Ⅱ型结构和Ⅲ型结构路面,同时应加强中面层材料的高温稳定性设计.表4 各结构层的车辙贡献率Table 4 Pavement layer’s contribution to rutting %PositionTypeⅠstructureTypeⅡstructureTypeⅢstructureTop layer 39.8719.1723.34Middlelayer40.4654.4066.25Bottomlayer19.6726.4410.41 3.3 沥青面层各层厚度对车辙的影响沿沥青路面深度方向,从顶面开始,每2cm为一薄层,计算每薄层塑性变形占总塑性变形的比例,结果见图7.由图7可以看出,Ⅰ型结构沥青路面从路表向深度处每薄层产生的塑性变形不断减小,上面层中每薄层产生的塑性变形最大,而下面层中每薄层产生的塑性变形最小,这主要是因为夏季中午时段靠近路表处温度较高、同时应力较大,导致沥青层车辙量呈现从上到下逐渐减小的规律.Ⅱ型结构沥青路面中面层部位各薄层产生的塑性变形最大,其次为上面层,下面层最小,说明以SMA-13混合料作为沥青路面上面层可以发挥其良好的骨架作用,显著提高路表附近结构层的抗车辙能力,减少沥青路面的整体车辙量.Ⅲ型结构沥青路面产生最大塑性变形的层位同样处于中面层,从中面层到下面层各薄层产生的塑性变形迅速减小,下面层各薄层变形比例都在4%以下,这是因为下面层材料本身的抗车辙性能较好,而下面层的最高温度和应力相对较低,所以该层位对车辙贡献较小.图7 各薄层塑性变形所占比例Fig.7 Ratio(R) of plastic strain in different thin layer to total plastic strain为得到沥青层厚度对车辙的影响,以沥青面层从下向上的累积车辙量不大于总车辙量10%的沥青层厚度作为车辙分析的分界厚度,车辙分析时可只考虑该分界厚度以上部分产生的车辙.分析图7可发现,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ型结构沥青路面对应的分界厚度分别为12,14,12cm,大于此分界厚度的沥青层部分在车辙分析时可不予考虑.4 结论(1)以试验方法获取了沥青混合料的动态模量和动态蠕变特性,并将它们用于理论分析模型,计算获取了沥青路面各层的应力状态和车辙变形发展规律.基于此方法得到的车辙预估模型充分考虑了外部环境、路面应力状态和沥青混合料蠕变特性的作用影响.(2)山东地区Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ型结构沥青路面的车辙累积主要发生于年温度最高的6,7月份.如Ⅰ型结构沥青路面从第3年到第6年中6~7月份产生的车辙量占总车辙量的66.30%,其次是温度稍低的5月和8月份.根据各月份对车辙的贡献率,分析时可只考虑5~9月份,其他月份因对车辙贡献较小可不予考虑.(3)Ⅰ型结构沥青路面车辙主要产生于上面层和中面层,而Ⅱ,Ⅲ型结构沥青路面车辙主要发生于中面层.另外,Ⅱ,Ⅲ型结构沥青路面总车辙量显著低于Ⅰ型结构沥青路面.因此,对车辙要求较高路段建议使用Ⅱ,Ⅲ型结构沥青路面,并加强中面层材料的高温稳定性.Analysis of Rutting Resistance of Asphalt PavementSHAN Jingsong, WU Shuyin(Shandong Provincial Key Laboratory of Civil Engineering Disaster Prevention and Mitigation,Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266510, China)Abstract: To make clear of the developing process of rutting, the accumulated plastic deformation of three types of asphalt pavement structure with semi-rigid base was studied based on mechanistic-empirical method. Three modules were included in the analysis process that were temperature field, dynamic modulus and dynamic creep model of asphalt mixture. Among them, dynamic modulus and dynamic creep model of asphalt mixture were obtained by laboratory tests. Firstly, temperaturefield module was used to get the temperature values of different points in asphalt layer and the dynamic moduli corresponding to the temperatures with different loading frequencies were input into mechanical model as parameters to get the stress status of asphalt pavement. Then, plastic strains of asphalt layers were analyzed by the dynamic creep model and the total rutting was calculated. The results show that surface and middle AC layers have the most contribution to rutting in the AC+AC+AC structure. If the surface AC layer is substituted with surface SMA layer, the rutting in asphalt pavement will be reduced significantly and the rutting in middle AC layer will be the most. So, to reduce the rutting in asphalt pavement, SMA+AC+AC structure and SMA+AC+LSPM(large stone porous asphalt mixture) structure should be recommended and meanwhile, the high temperature stability of materials used in middle layer should be paid much attention in the design.Key words: asphalt pavement; rutting; mechanistic-empirical method; dynamic modulus; dynamic creep modeldoi:10.3969/j.issn.1007-9629.2016.01.021中图分类号:U414.0文献标志码:A文章编号:1007-9629(2016)01-0124-07基金项目:山东省自然科学基金资助项目(ZR2011EEQ027)收稿日期:2014-09-22;修订日期:2014-11-09第一作者:单景松(1978—),男,山东东营人,山东科技大学副教授,硕士生导师,博士.E-mail:**************从图6中还可以看出,经过10a的车辆荷载碾压,Ⅰ型(AC+AC+AC)结构沥青路面车辙发展最快,车辙量最大,达到1.43cm;Ⅱ型(SMA+AC+AC)结构沥青路面车辙发展较慢,车辙量较小,为1.06cm;Ⅲ型(SMA+AC+LSPM)结构沥青路面车辙发展最慢,车辙量最小,为0.87cm.由此可见,SMA和LSPM骨架型沥青混合料的使用对改善沥青路面的车辙有显著的作用.表面层4cm SMA-13沥青混合料的应用使前10a的沥青路面(Ⅱ型结构)车辙量减少了25.9%.3.2 各结构层对车辙的贡献为分析上、中、下面层对沥青路面车辙的贡献,分别提取各层车辙量随使用年限的变化数据,再整理出前10a的车辙贡献率数据,结果见表4.从表4中可以看出,Ⅰ型结构沥青路面上、中面层对车辙的贡献率较大,占整体车辙量的80.33%;4cm上面层和6cm中面层产生的车辙量非常接近,说明上面层单位厚度产生的车辙量要高于中面层,此时改善上面层的抗车辙能力效率较高.Ⅱ型结构沥青路面中面层对车辙的贡献率最大,占到整体车辙量的54.40%.Ⅲ型结构沥青路面中面层的车辙贡献率达到66.25%,这是由于中面层离路表较近,且夏季温度较高,同时AC类沥青混合料抗车辙能力较弱,导致Ⅱ,Ⅲ型结构沥青路面中面层的车辙量较大.因此,对于抗车辙要求较高路段应选用Ⅱ型结构和Ⅲ型结构路面,同时应加强中面层材料的高温稳定性设计.3.3 沥青面层各层厚度对车辙的影响沿沥青路面深度方向,从顶面开始,每2cm为一薄层,计算每薄层塑性变形占总塑性变形的比例,结果见图7.由图7可以看出,Ⅰ型结构沥青路面从路表向深度处每薄层产生的塑性变形不断减小,上面层中每薄层产生的塑性变形最大,而下面层中每薄层产生的塑性变形最小,这主要是因为夏季中午时段靠近路表处温度较高、同时应力较大,导致沥青层车辙量呈现从上到下逐渐减小的规律.Ⅱ型结构沥青路面中面层部位各薄层产生的塑性变形最大,其次为上面层,下面层最小,说明以SMA-13混合料作为沥青路面上面层可以发挥其良好的骨架作用,显著提高路表附近结构层的抗车辙能力,减少沥青路面的整体车辙量.Ⅲ型结构沥青路面产生最大塑性变形的层位同样处于中面层,从中面层到下面层各薄层产生的塑性变形迅速减小,下面层各薄层变形比例都在4%以下,这是因为下面层材料本身的抗车辙性能较好,而下面层的最高温度和应力相对较低,所以该层位对车辙贡献较小.为得到沥青层厚度对车辙的影响,以沥青面层从下向上的累积车辙量不大于总车辙量10%的沥青层厚度作为车辙分析的分界厚度,车辙分析时可只考虑该分界厚度以上部分产生的车辙.分析图7可发现,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ型结构沥青路面对应的分界厚度分别为12,14,12cm,大于此分界厚度的沥青层部分在车辙分析时可不予考虑.(1)以试验方法获取了沥青混合料的动态模量和动态蠕变特性,并将它们用于理论分析模型,计算获取了沥青路面各层的应力状态和车辙变形发展规律.基于此方法得到的车辙预估模型充分考虑了外部环境、路面应力状态和沥青混合料蠕变特性的作用影响.(2)山东地区Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ型结构沥青路面的车辙累积主要发生于年温度最高的6,7月份.如Ⅰ型结构沥青路面从第3年到第6年中6~7月份产生的车辙量占总车辙量的66.30%,其次是温度稍低的5月和8月份.根据各月份对车辙的贡献率,分析时可只考虑5~9月份,其他月份因对车辙贡献较小可不予考虑.(3)Ⅰ型结构沥青路面车辙主要产生于上面层和中面层,而Ⅱ,Ⅲ型结构沥青路面车辙主要发生于中面层.另外,Ⅱ,Ⅲ型结构沥青路面总车辙量显著低于Ⅰ型结构沥青路面.因此,对车辙要求较高路段建议使用Ⅱ,Ⅲ型结构沥青路面,并加强中面层材料的高温稳定性.【相关文献】[1] BROWN R R,BASSETT C E.Effects of maximum aggregate size on rutting potential and other properties of asphalt-aggregate mixtures[C]∥Chip Seals,Friction Course, and Asphalt Pavement Rutting.Washington,D.C.:Transportation Re-search Board,1990:107-119.[2] GARBA R.Permanent deformation properties of asphalt concretemixtures[D].Trondheim:Norwegian University of Science and Technology,2002.[3] HAFEEZ I.Impact of hot mix asphalt properties on its permanent deformation behaviour[D].Taxila:University of Engineering and Technology,2009.[4] MAJIDZADEH K,ALY M,BAYOMY F,et al.Implemen-tation of a pavement design system:Volumes 1 & 2(Research project EES 579)[R].Columbus:Ohio State University,1981.[5] NCHRP.Calibrated mechanistic structural analysis procedures for pavements final report(Ⅱ):Appendices(National cooperative highway research program project 1-26)[R].Washing-ton,D.C.:National Research Council,1990.[6] THOMPSON M R,NAUMAN D.Rutting rate analysis of the AASHO road test flexible pavements[C]∥Strength and deformation characteristics of pavement structure. 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不同中面层沥青混合料抗车辙性能研究

不同中面层沥青混合料抗车辙性能研究

4 ・
2 0 1 3年 第 1期
马强 ,王选仓
不 同中面层 沥青 混 合料抗 车 辙性 能研究
总第 1 2 4期
空 隙率 在混 合 料 的设 计 空 隙 率 附近 ( 马 歇 尔 密 度 的1 0 0 % ±1 %) , 试件 的空隙率在 4 %左 右 , 按 此 要求 混 合料 的压 密 变 形 应 很 小 , 车 辙 试 验 过 程 中
用性 能 和使用 寿命 的有 效 方法 。
1 . 2 车 辙试 验评 价 指标
目前 , 我 国规 范 中评 价 沥 青 混 合 料 高 温 性 能 的指标 为 车辙试 验 动 稳 定度 。而 国外 车辙 试 验 常
采 用两 种方 法来 评 价 : 一 是 动 稳 定度 指 标 , 另 一个
是 相对 变 形 指 标 , 相 对 变 形 指 标 直 接 反 映 了荷 。 动稳 定度 定 义为试 验开 始后 4 5 m i n~6 0 mi n时 间段 内每 产生 1 mm车 辙变 形试 验轮 往返 碾压 的次 数, 它 反 映车辙 试 验最 后 1 5 m i n内混 合 料抗 车辙 变 形 的能力 。我 国采 用 车 辙试 验 的动 稳 定 度 指 标 作
验 。传统的车辙试验均为单层 、 单材料 的试验 , 即 对每 种沥 青 混 合 料 用 轮 碾 成 型 机 制 成 长 3 0 0 mm、
宽3 0 0 mm、 厚5 0 am 的板 状 试 样 , r 然 后 在 车 辙 试 验
科 技项 目: 延安 市交 通科 技项 目( Y A 2 0 0 9— 0 2 ) 作者简介 :马强( 1 9 8 5一) , 男, 助理工程师 , 硕士研究生 , 道路与铁道工程 。E—m a i l : ma q i a n  ̄1 7 @1 2 6 . c o n r

三种不同沥青路面结构的抗车辙性能研究

三种不同沥青路面结构的抗车辙性能研究

三种不同沥青路面结构的抗车辙性能研究中图分类号:u416.217 文献标识码:a 文章编号:摘要:本文以甬台温高速拟采用的三种沥青路面结构足尺环形试验路施加车轮荷载,通过位移计和断面仪,实测环道试验路面表面、路面各结构层土基变形随荷载作用次数的变化,分析了不同基层类型和较厚沥青层对车辙的影响,同时研究了三种沥青路面结构的抗车辙能力。

1.前言随着交通量和重载交通的增加,我国沥青路面的车辙问题日益严重。

当车辙深度超过一定限度时,将会影响行车安全和汽车行使的舒适性。

因此,沥青路面的抗车辙能力长期以来一直受到各国公路工程技术人员的重视。

用于评价沥青路面抗永久变形能力的试验方法很多,包括车辙试验、环道试验、直道试验以及现场实际路面结构的加速加载试验等。

室内环道试验作为一种能较真实模拟路面实际受力状态,控制路面的温度和湿度,使路面在较短的时间内达到较大的轮载作用次数的大型足尺试验,其试验结果被认为能够较好反映将来现场路面的实际使用情况。

试验准备2.1环道试验路的布置试验路铺于“hs—10.5”环道试槽内,圆形环道试槽中心线周长33m,槽宽3.5m,深2m。

三种试验路结构方案如下:方案a:4cmsma+8cmsup20+8cmsup25+20cmlsm+20cm水泥稳定碎石方案b:5cmsma+16cmsup20+16cmsup25+22cm级配碎石方案c:4cmsma+8cmsup19+15cmsup5+1cm封层+36cm水泥稳定碎石将环道路面分为3个路段,每种结构的试验路占整个环道的三分之一,分段后每一试验路段长11m宽3.5m。

2.2试验荷载、温度条件本次环道试验采用重庆交通科研设计院“hs—10.5”环道加载装置,模拟双轮组单轴荷载110kn,轮胎气压0.7mpa,运行速度35±5公里/小时的动载工况,环道加载采用固定轮迹,不作横向移动,同时采用室内环道试验室的温控系统,将环道试验路面表面温度控制在50℃~60℃范围之内。

国内外典型道路沥青抗车辙性能的对比研究

国内外典型道路沥青抗车辙性能的对比研究

收 稿 日期 :0 60 6 修 改 稿 收 到 日期 :0 60—7 2 0 —62 ; 20 —81 。 作 者 简介 : 福 义( 9 2 )男 , 程 师 , 宋 17 一 , 工 目前 在 中 国石 油 天 然 气 集 团 公 司辽 河 石 油 勘探 局石 油 化 工 总 厂工 作 。
宋 福 义
( 国石 油天 然 气 集 团 公 司 辽 河 石 油 勘探 局 石 油 化 工 总 厂 , 锦 1 42 ) 中 盘 0 2 2
摘要
通 过 采用 灰色 相 关 理 论 法 和 S HRP动 态 剪 切 法 对 国 内外 1 9种 典 型 重 交 通 道 路 沥 青 的
抗 车辙 性 能 进 行 研究 , 对影 响抗 车辙 性 能 的几 个 因 素进 行 讨 论 。 研 究 结 果 表 明 , 化 点 、 力 粘 并 软 动 度 、 青 质 含量 指 标 与 沥 青 的抗 车 辙 性 能 直 接 相 关 。 软化 点 高 、 力粘 度 大 并 且 沥 青 质 含量 高 的沥 沥 动 青 具 有 较 好 的抗 车辙 性 能 , 同时 沥 青 彼 此 间 的抗 车辙 性 能 差 异 较 大 , 中 国产 的 沥 青 具有 较 好 的 抗 其 车辙 性 能 。
2 0世纪 6 —7 年 代 , 国的调 查表 明在州 际 和 主 0 0 美 要公 路 上车辙 所 致 的路 面损 害约 占 3 ,0年 代 0 8
日本 的调查表 明 , 由于车辙所 引起 的路 面损 害高达 8 。我 国 自改革开放 以来 , 0 随着高等 级公路 建设
究 结果 , 试验 温度 与车辙 因子之 间具 有很好 的相关
它是保证 沥青路 面 在夏 季 高 温状 态 下不 会 出现 车 辙 的最小 临界值 。

抗车辙剂沥青混合料路用性能试验研究

抗车辙剂沥青混合料路用性能试验研究
良好 的相关性 ,因此 能达吸的反复循环作
用 ,水分 逐渐 渗入沥青 和集 料 的界 面上 ,使 沥青 粘 附性 降低 ,并 逐渐丧 失粘 结 力 ,沥青 膜从石 料 表 面脱落 ( 离 ) 剥 ,沥青 混 合 料 掉 粒 、松 散 ,继 而 形成 沥 青 路 面 的松 散 、剥 落 和 坑 槽 等 损 坏 现
3 .江西煤 田地质局普查 综合 大队 .南 昌 30 0 ; .山东鲁桥建设 有限公 司 , 321 4 济南 20 3 ) 50 1
摘要 :采 用 A级 7 、A级 7 O号 O号 +抗车辙 剂及 S S改性沥青作 为胶结料拌制 沥青 混合 B
料 ,分别对三种 沥青混合料 的高温稳定性 、抗 水损 害能力及低温抗裂性能等路 用性能进行 了 室 内试验研 究。试验结果表明掺加抗车辙剂的沥青 混合料 高温稳定性得到 很 大程 度的提 高, 抗水损 害能力没有显著变化 ,低 温抗裂性略有降低 。
象。
求 的沥青混合 料一般 都具 有 优 良的路用 性能 。本 次汉 堡轮辙试 验按照 A HT 34和美 国得 克萨 S OT 2 斯州 Tx一22一F的 试 验 方 法 进 行 。试 验 温 度 e 4 5 0℃ ( 水 ) 浸 ,碾 压 2 0 000次 J 。三 种 混 合 料 的汉 堡轮辙 曲线 见 图 3 。
沥青 混合料在 浸水条 件 下 , 由于 沥青 与矿料
的粘附力降低 ,导致其力学强度降低。因此沥青
混合 料 的水 稳定性 最终是 由浸 水条 件 下沥青 混合
料物理力学性能降低的程度来表征 的。 目 前国内
外 应 用较 多的方法 是浸水 马歇 尔试 验 、浸水劈 裂
性好 等优点 。
收稿 日期 :2 1 一 6— 7 01 O 2。 作者简介 :胡家波。男,山东往 平人 ,助 理: 程 师 ,就职 亡 于山东省交通科学研 究所 ,目前 就读 山东 建筑大学 工程硕 士研 究生 。 E a :hj b l m i ui o9@ 13 cr. l a 6 .o n

AC、SMA、OGFC三种沥青砼性能比较

AC、SMA、OGFC三种沥青砼性能比较

AC,SMA,OGFC三种沥青砼性能比较报告AC,SMA,OGFC均采用改性沥青配制,同时设计采用高黏度改性沥青配制OGFC,改善其路用性能,SMA和OGFC中添加0.3%的聚酯纤维以保证其结构稳定。

高黏度、改性沥的性能指标如下表所示。

高黏度改性沥的性能指标:3种沥青混合料的矿料级配及沥青用量见下表。

试验中沥青混合料的矿料级配2.路用性能A.耐久性和抗滑性能比较采用室内试验检测AC、SMA和OGFC的路用性能,同时应用现在OGFC制备中普遍使用的高黏度改性沥青改善其路用性能。

试验检测结果见表2。

表2:沥青混合料的路用性能采用室内试验检测AC、SMA和OGFC路面的路用性能。

试验结果表明,采用SBS改性沥青制备的3种沥青混合料中,AC的动稳定度和构造深度较低,抗车辙性能和抗滑性能不足;SMA和OGFC的抗滑性能明显优于AC,SMA和OGFC的浸水残留稳定度和冻融劈裂强度比均在80%以上,抗稳定性和抗冻融劈裂强度良好,但是IGFC的动稳定度和飞散损失都不够理想。

这与OGFC沥青混合料开级配设计的大空袭有关。

采用高黏度改性沥青配制的OGFC,不但水稳定性和抗冻性良好,均达到了90%,而且动稳定度达到了7000次/mm,飞散损失也降低了50%以上。

可见就耐久性和抗滑性能方面考虑,应选用SMA和高黏度改性沥青配制的OGFC沥青混合料。

B.阻燃性能比较①.试验方法模拟燃烧试验选用30cm*30cm*50cm的标准轮碾车辙试验(见图1),放扎起钢制挡板上,分别以50g 、100g90#乙醇汽油作为燃烧物。

温度变化采集点为试件表面中心和试件正上方30cm 处。

试件的表面温度利用红外线温度感应器测定,试件上方环境温度采用K 型热电偶温度测试器测定。

燃烧时间采用秒表记录。

从点火开始计时,看不到明火为终止时间。

并分别在燃烧试件前后称取试件的质量,计算逃逸汽油量。

采用燃烧时间、逃逸汽油量、温度变化综合评价AC 、SMA 和OGFC 的防火性能。

探讨高模量沥青混凝土路面抗车辙功能的结构力学

探讨高模量沥青混凝土路面抗车辙功能的结构力学

Construction & Decoration10 建筑与装饰2023年2月下 探讨高模量沥青混凝土路面抗车辙功能的结构力学董涛 张延伟 刘东 蔺召陕西华山路桥集团有限公司 陕西 西安 710016摘 要 社会经济持续发展提升了人们的生活水平与生活质量,伴随公路交通数量、重载车辆的持续增加,沥青路面的车辙问题已然变成国家级公路工程的关键性病害问题,其会对车辆交通出行中的安全性、舒适性等产生严重影响,车辙问题防治已经变成重要的待解决问题。

文中着手于车辙形成的具体情况进行探析,阐述高模量沥青混凝土路面抗车辙功能的结构力学,希望能够为相关工作者提供一些帮助。

关键词 高模量;沥青混凝土;路面;抗车辙功能;结构力学;引言当前高温天气频繁出现,重载车辆也在持续增加,车辙损耗问题也愈加严重。

同时对比水损坏、开裂等诸多问题,车辙维修更加困难,需要投入的维修成本也愈加高昂,所以,沥青路面养护中的车辙处理是需要及时进行解决掉的问题。

高模量沥青混凝土属于是新兴的路面材料,其抗车辙性能更为优良,为了能够有效规避车辙问题产生的不良影响,道路工作者开展了积极的研究,对路面模量进行改善的高模量沥青混凝土于道路界被更多人所认可。

通常情况下,高模量沥青混凝土都被应用在沥青面层,提升其弹性模量能够强化提升路面的荷载变形抵抗能力,提升路面的抗车辙性能,对道路工程应用年限进行有效提升,压缩后期维护所投入的成本资金[1]。

而我国依然处于应用初期,欠缺高模量沥青混凝土路面抗车辙功能方面的研究,国家既有路面结构与国外高模量混合材料的路面结构、形式存在一定差异,需要分析传统路面结构的受力情况,并且将高模量沥青混凝土路面和普通路面中的受力特点变化找出来,对其抗车辙性能进行深入探析。

1 车辙形成的具体情况道路工程在长期使用过程中,会产生种类不同的各种车辙问题,其不仅会对交通运输过程中的舒适性产生影响,更会对道路工程实际应用中的安全性、可靠性等产生严重影响。

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三种不同沥青路面结构的抗车辙性能研究
作者:陶仙玲何翔
来源:《城市建设理论研究》2013年第02期
中图分类号:U416.217 文献标识码:A 文章编号:
摘要:本文以甬台温高速拟采用的三种沥青路面结构足尺环形试验路施加车轮荷载,通过位移计和断面仪,实测环道试验路面表面、路面各结构层土基变形随荷载作用次数的变化,分析了不同基层类型和较厚沥青层对车辙的影响,同时研究了三种沥青路面结构的抗车辙能力。

1.前言
随着交通量和重载交通的增加,我国沥青路面的车辙问题日益严重。

当车辙深度超过一定限度时,将会影响行车安全和汽车行使的舒适性。

因此,沥青路面的抗车辙能力长期以来一直受到各国公路工程技术人员的重视。

用于评价沥青路面抗永久变形能力的试验方法很多,包括车辙试验、环道试验、直道试验以及现场实际路面结构的加速加载试验等。

室内环道试验作为一种能较真实模拟路面实际受力状态,控制路面的温度和湿度,使路面在较短的时间内达到较大的轮载作用次数的大型足尺试验,其试验结果被认为能够较好反映将来现场路面的实际使用情况。

试验准备
2.1环道试验路的布置
试验路铺于“HS—10.5”环道试槽内,圆形环道试槽中心线周长33m,槽宽3.5m,深2m。

三种试验路结构方案如下:
方案A:4cmSMA+8cmSUP20+8cmSUP25+20cmLSM+20cm水泥稳定碎石
方案B:5cmSMA+16cmSUP20+16cmSUP25+22cm级配碎石
方案C:4cmSMA+8cmSUP19+15cmSUP5+1cm封层+36cm水泥稳定碎石
将环道路面分为3个路段,每种结构的试验路占整个环道的三分之一,分段后每一试验路段长11m宽3.5m。

2.2试验荷载、温度条件
本次环道试验采用重庆交通科研设计院“HS—10.5”环道加载装置,模拟双轮组单轴荷载110KN,轮胎气压0.7MPa,运行速度35±5公里/小时的动载工况,环道加载采用固定轮迹,不作横向移动,同时采用室内环道试验室的温控系统,将环道试验路面表面温度控制在50℃~60℃范围之内。

3试验路面车辙(永久变形)的测试方法
本次试验路面车辙(永久变形)的测试采用两种方法:
3.1位移计测量法
在沥青路面各结构层施工结束后,在各结构层顶面埋设位移计,测量各结构层顶面的位移,从而确定试验路面各结构层的永久变形。

3.2断面仪测量法
本次试验采用重庆交通科研设计院自行研制开发的断面仪测量沥青路面表面的变形,可以直观地反映所测断面的表面形状,经处理后可计算路面的“相对”车辙深度和“绝对”车辙深度。

所谓“绝对”车辙深度,指的是沥青路面表面相对于路槽外固定点向下的永久变形,即路面减薄量;“相对”车辙深度则指的是轮迹带下凹的最低点到两侧和轮隙中间凸起的最高点连线的距离,测量方法的示意图如图3.1所示。

图3.1路面车辙深度测量示意图
4 试验测试结果及分析
4.1表面车辙(永久变形)测试分析
由于环道沥青路面的施工是采用人工摊铺,分段碾压,因而在施工中难免会出现厚度不均匀,压实度不一致的情况,为了更好的评估沥青路面的车辙发展状况,本次试验按大约50cm 的间距随机选取了54个断面,用断面仪测量了加载约30万次后(298818次)不同断面的车辙,表4.1是根据测量数据统计的各方案相对车辙深度。

从表中可以看出B方案的相对车辙深度最小,为15.36mm,A、C方案的相对车辙深度比较接近,分别为20.43mm和19.07mm。

表4.1相对车辙深度统计表
本次试验针对不同的方案,采用断面仪分别测量了三个断面的表面变形,其绝对车辙(路面减薄量)计算结果见图4.1所示。

从图中可以看出:路面车辙的形成是由轮迹带的下凹和轮迹带两侧及轮隙中间的上凸引起的;由于环道加载装置的特殊性,内侧轮迹带的绝对车辙比外侧大很小一部分;B方案的平均绝对车辙深度较小,A、C方案的平均绝对车辙深度比较接
近,并且都比B方案的绝对车辙深度大。

由此可见,面层越厚,道路的抗车辙性能越好,但厚度不是唯一的决定性因素。

图4.1 绝对车辙(路面减薄量)图示
4.2各结构层永久变形测试及分析
4.2.1A方案沥青路面结构各结构层变形分析
图4.2 A方案各结构层顶面平均位移图示
A方案各结构层顶面的平均位移如图4.2所示。

从图中可以看出,路面各结构层随加载次数的增加产生向下的位移,SMA13、Superpave20、Superpave25、LSM25结构层顶面的位移在加载初期增加较快,此后其变化速率随加载次数的增加逐渐减小。

说明了随着时间的推移,压密已经完成,因而越往后位移的变化越小。

图4.3 A方案加载约30万次后各结构层变形在总变形中所占的比例
图4.3是A方案各结构层变形在总变形中所占的比例,从图、表中可以看出,土基层的变形在总变形中只占1%;水泥稳定碎石基层的变形很小,可以认为其变形为0;LSM25和SUP25结构层的变形分别占27%和20%;Superpave20结构层的变形在总变形中占45%,可见路面永久变形的主要组成部分是中面层的Superpave20;SMA13结构层的变形在总变形中只占7%,可见A方案中上面层的永久变形很小;SUP20中面层的单位厚度变形最大;其次是下面层SUP25;上面层SMA13和LSM25沥青碎石基层的单位厚度变形都较小。

由此可见提高,沥青路面抗车辙能力的一个关键要素,是提高中下面层的抗永久变形能力。

4.2.2B方案沥青路面各结构层变形分析
图4.4 B方案各结构层顶面平均位移图示
从图4.4中可以看出,路面各结构层随加载次数的增加同样产生向下的位移,Superpave20、Superpave25结构层顶面的位移在加载初期增加较快,此后其变化速率随加载次数的增加逐渐减小。

与A方案相似,B方案级配碎石基层和土基顶面的平均位移也都很小。

形成这一现象的原因为,越到下部抵抗塑性变形的能力越强,同时也因为下部的剪应力小的缘故。

图4.5 B方案加载约30万次后各结构层变形在总变形中所占的比例
从图4.5中可以看出:土基和级配碎石基层的变形都很小,不超过1.7%;SUP25下面层的变形占总变形的24.4%;SUP20中面层的变形占总变形的66.9%,中面层的单位厚度变形最
大;SAM13面层和SUP25下面层的单位厚度变形较小。

由此可见B方案中路面车辙(永久变形)主要是由于中面层的变形引起的,因此提高中面层的抗车辙能力显得极为重要。

4.2.3C方案沥青路面各结构层变形分析
图4.6 C方案各结构层顶面平均位移图示
图4.7 C方案加载约30万次后各结构层变形在总变形中所占的比例
C方案沥青路面各结构层的平均位移和变形见图4.6和4.7所示,从图中可以看出:C方案的平均位移和变形得变化趋势与A、B方案类似;C方案中路面永久变形中SUP25下面层引起的变形占主要部分,大约为58.1%,SUP20中面层得变形也较大,占总变形得34.4%;SUP25下面层的单位厚度变形最大,中面层其次,SMA13上面层最小。

此外,土基和级配碎石基层的变形都非常小,都不到1%。

5结论及建议
通过上述分析,可以得出以下结论和建议:
1)三种路面结构中,SMA13上面层的变形都很小;
2)三种路面结构中可知,,沥青路面的永久变形主要是由中、下面层的变形引起的,因而在沥青路面设计和施工中一定要重视中、下面层的抗车辙性能;
3)三种路面结构中,水泥稳定碎石基层和级配碎石基层的变形都非常小,对路面车辙几乎没有影响;
4)采用级配碎石基层的B方案,其土基的变形为0.23mm,比A、C方案土基的变形稍大,但只占路面总变形的1.7%,因而在土基强度足够的条件下,土基变形对路面车辙的影响可以忽略.
参考文献
中华人民共和国行业标准. JTG F40-2004, 公路沥青路面施工技术规范[S].北京: 人民交通出版社, 2004
中华人民共和国行业标准. JTJ052-2000, 公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].北京: 人民交通出版社, 2000
沈金安,沥青及沥青混合料路用性能[M].北京,人民交通出版社.2001年.。

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