辽宁省高速公路沥青路面设计与施工

10～18
7～13 5～10 3～5.5
通过量（%）
AC-20型沥青混合料级配设计
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
通过量（%）
AC-25型沥青混合料级配设计
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
4
中下面层沥青混合料的指标要求
指标 层位 LAC—20型 LAC—25型 击实次数 (次) 两面各75 两面各75 油石比 （%） ≥4.8 ≥4.55 稳定度 (kN) ≥9.0 ≥8.0 流值 (0.1mm) 20～50 20～40 空隙率 (%) 3～5 3～5 沥青 饱和度 (%) 65～75 65～75
沥青混合料体积组成
空隙 吸附沥青
VV
VFA VMA
有效沥青
细集料、矿粉
VCA
粗集料
施工温度要求
工序 出厂温度 摊铺温度 初压温度 终压温度 改性沥青要求 175～185 不低于160 不低于150 不低于120 普通沥青要求 150～165 不低于130 不低于120 不低于80
保证级配的稳定性
沥青路面的功能设计
• 表面层：抗滑、防水、耐久性 • 中面层：抗车辙、防水 • 下面层：抗疲劳、抗车辙
路面水损害
路面车辙
产生水损害的主要原因
• 交通量大，重载车辆多； • 表面层级配不合理，空隙率较大，在 10% 左 右，路面透水，同时中面层结构较为密实，
水分积聚在中上面层之间，无法排出；
• 重载车辆产生动水压力，导致沥青从集料表
改性剂剂量对改性沥青性能的影响
• 基质沥青不变的条件下，改性沥青的各种 性能基本上随着改性剂剂量的增加而提高； • 剂量在3%以下时，对沥青性能的改善不明 显；剂量大于4%时，改善幅度明显增加。
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90 80 70 60 50 40 3% 4% 5% 6%
细集料
• 使用石灰岩机制砂，采用专用制砂机制造， 机制砂分为三档，有利于级配设计。 • 应注意0.075mm筛孔的通过量。 • 在拌和站采取措施防止细集料受雨淋或受 潮，冷料仓开启困难，细集料量数量不 准。。 • 细集料干燥、加棚十分必要。
机制砂规格
筛孔 尺寸 (mm)
2.36～ 4.75 1.18～ 2.36 0～1.18
层间的要求
• 沥青路面的设计是在层间完全连续的条件下进行 的； • 中面层施工前，绝对保证下面层顶面干净，没有 污染； • 严禁中央分隔带的填土散落到下面层或摊铺完成 的中面层表面； • 采用改性乳化沥青在下面层顶面洒布粘层。
拉应力曲线
剪应力曲线
结构剪应变横断面图
沥青混合料 剪切流变性
压应力沿面层厚度分布曲线
≥230
≥99 ≤2.5
弹性恢复25℃（%）
旋转薄膜烘箱试验（RTFOT）后残留物 质量损失（%） 针入度比25℃（%）
≥85
≤1.0 ≥60
延度5℃（cm）
≥25
基质沥青与改性剂的配伍性
• 选择不同沥青与各种改性剂进行室内掺 配试验，比较改性沥青的性能指标； • 不同批次的沥青与改性剂的质量都可能 发生变化，选定材料之后，应要求厂家 保证供货材料质量的稳定性；
与沥青粘附性（级）
改性沥青 ≦5 普通沥青 ≦4 软石含量 （%） ≧5
坚固性 （%） ≧8
指标
项目
指标
细长扁平颗粒含量 （%） ≧12
<0.075颗粒含量 （%） ≧1.0
中下面层粗集料规格
筛孔尺寸 （mm）
通过下列筛孔（mm）的质量百分率（%）
37.5 31.5 26.5 19.0 16.0 13.2
层位
指标
残留稳定度 (%) ≥85 ≥80
动稳定度 (次/mm) ＞3000 ＞1500
冻融劈裂 渗水系数 弯曲试验破坏应变残留强度 （ml/min） 10℃,50mm/min (%) (με) ≥80 ≥75 ≤120 ≤120 ≥2800 ≥2300
LAC—20型 LAC—25型
压实度要求
• 沥青中下面层的压实度以马歇尔试验密度 为标准，其代表值应大于97%。
旋转压实检验
• 在马歇尔试验的基础上，施工单位应配备旋转压
实仪并对沥青混合料性能进行检测。
Superpave 旋转压实机 SGC
接触压力 600 kPa 1.25o
旋转压实检验
实验项目 压实次数 沥青混凝土初始 压实次数N=9 旋转压实次数 沥青混凝土最大 压实次数N=205 压实度不大于98% 技术标准 压实度不大于89%
ÈÈÈȱ Èȱ ÈÈÈ
100 95 90 85 80 75 70 65 60 2% 3% 4% 5%
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Á 90+Ô É À » ¯ É 90+Ñ Á ´ ¯ »
6%
改性剂剂量的选择
• 表面层、中面层改性剂的剂量均采用内掺 5%； • 所有指标应满足技术性能要求。
100 100 100 100 100 100 85～100 85～100 0～15 85～100 0～15 0～ 5 90～100 0～15 0～ 5 90～100 0～15 0～ 5
9.5
90～100 0～15 0～ 5
4.75
0～15 0～ 5
2.36
0～ 5
4.75～9.5 9.5～13.2 13.2～16 16～19 19～26.5 26.5～31.5
改性沥青的加工
• 室内采用小型高速剪切机加 工； • 大规模生产采用固定式或移 动式设备进行生产； • 应对设备进行不断的调试直 至达到最佳状态为止，包括 胶体磨的间隙、温度、遍数， 剪切机的转速、时间这些参 数 ； • 应要求生产设备厂家派专门 人员到场对设备进行调试；
改性沥青的质量检验与控制
0.9 0.8
压应力(MPa)
0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0 5 10 15
10T
13T
18T
深度(cm)
建议
• 合理的结构组合减少层间结合； • 设置粘层； • 做好透层和下封层（稀浆封层、单层表处）。
中下面层的级配范围
筛孔 (方孔筛,mm) 37.5 31.5 100 通过质量百分率（%） 中面层LAC—20型 面层LAC—25型 100 ——
保证高温施工
• • • • • 运料车加强覆盖； 配备足够的压实设备； 紧跟摊铺机进行碾压； 事先预热胶轮压路机，尝试先上胶轮再振动碾压； 控制压路机的洒水量。
离析的控制
集料级配离析 ——最常见的沥青混合料离析形式。 表现为粗细集料分离，铺筑的路面可见表面局部 粗细差别大，表面构造深度、透水性、材料密度、 空隙率等均匀性不好、离散性大。 混合料温度离析 ——由于混合料生产、储存、运 输、摊铺过程造成的内部温度的不均匀分布，使 得路面压实效果不均匀。温度低、压实度不足的 区域可能会发生早期破坏。
辽宁省高速公路沥青路面 设计与施工
——材料、级配、施工工艺
辽宁省交通勘测设计院 2009-05
路面设计的总体思想
我国沥青路面使用状况与破坏模式
沥青路面的病害分类： 结构性破坏
路面结构承载力不足（弯沉） 疲劳开裂（拉应力）
功能性破坏
裂 缝——横缝、纵缝、网裂 变 形 类——车辙、推移、拥包 表面损坏——水损害（泛油、推移、坑洞）、桥面铺装脱落
我省SBS改性沥青的技术性能指标
沥青种类 技术指标 针入度 25℃,100g,5s （0.1mm） 针入度指数PI 延 度5℃,5cm/min （cm） 软化点TR&B（℃） 运动粘度135℃（Pa·s） SBS改性沥青 ≥50 ≥-0.2 ≥45 ≥70 ≤3
闪 点（COC）（℃）
溶解度（三氯乙稀）（%） 离析,软化点差（℃）
改性沥青路面施工质量
混合料性质
透水性 回弹模量 动模量 拉伸强度 饱水拉伸强度 低温拉伸应力 离析程度对混合料性质的损害 无离析 轻微增加 没变化 没变化 110% 轻微离析 中等水平离析 严重离析 随离析的严重程度增加 80-90% 80-90% 90-100% 70-80% 70-80% 50-80% 50-70% 50-70% 30-50%
面剥落，路面产生坑槽。
产生车辙的主要原因
• 交通量大，重载车辆多，并且超载严重；
• 普通沥青的高温性能满足不了要求； • 夏季高温，车辙首先出现在长上坡路段； • 各层沥青混合料的级配和油石比在施工控制 过程中有偏差。
中下面层混合料的设计与施工
SBS改性沥青
改性沥青的定义
• 是指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、天 然沥青、磨细的橡胶粉或者其它材料等外 掺剂（改性剂）制成的沥青结合料，从而 使沥青或沥青混合料的性能得以改善。
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40 30 20 10 0 2% 3% 4% 5% 6%
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80-90% 无
75% 38%
无显著影响
50% 80%
30% 99%