1.大粒径透水性沥青混合料

能和疲劳性能的重要指标，课 题进行的大量试验研究表明， 大于18%的空隙率并不能继续提 高LSPM的排水性能，反而会降 低其抗疲劳性能，而小于13％ 的空隙率将使排水性能大幅度 下降，为此研究首次明确规定 LSPM的空隙率为13%～18%。
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0 0 5 10 15 空隙率（%） 20 25
SMA
采用大粒径透水性沥青混合 料（Large Stone Porous asphalt Mixture，简称LSPM） 新型路面结构，是解决上述问题 进行的不懈探索和实践，并取得 了满意的效果！
老路加铺LSPM新型路面结构芯样 东南大学交通学院
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0.8 0.7 0.6 析漏量(%) 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 2.5 2.7 2.9 3.1 沥青用量 3.3 3.5
MAC改性沥青
SBS改性沥青
重交70#沥青
二、 LSPM的开发及其性能研究
4、LSPM的胶结料含量
纵观国内外对排水性大孔隙 沥青混合料最佳沥青用量确定 的方法，主要都是经验方法。 研究中借鉴国内外的经验，采 用沥青膜厚度、设计空隙率并 综合析漏与飞散试验方法确定 最佳沥青用量。 综合各种因素的分析最终选 取最佳沥青用量为3.1%～ 3.6%
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30 20 10 0 2.5 3 3.5 4 4.5 飞散损失(%)
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 2.5 3 3.5 4 4.5 析漏量(%)
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二、 LSPM的开发及其性能研究
5、LSPM的抗车辙性能
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二、 LSPM的开发及其性能研究
10、LSPM技术标准
推荐的技术标准
试验指标 公称最大粒径 马歇尔试件尺寸 击实次数（双面） 空隙率VV① 沥青膜厚度 谢伦堡沥青析漏试验的结合 料损失 肯塔堡飞散试验的混合料损 失或浸水飞散试验 参考沥青用量 单位 mm mm 次 % μm % LSPM 等于或大于 Φ152.4×95.3 112 13～18 13～16 不大于0.2
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有限元分析云图
二、 LSPM的开发及其性能研究
7、LSPM的抗裂性能
由钻芯取样可以看出，LSPM结构层 确实具有阻断裂缝进一步扩展的能 力。 基层裂缝
LSPM阻断裂缝发展
LSPM 结构阻止了裂缝的进一步扩展
二、 LSPM的开发及其性能研究
3、LSPM的胶结料 通过采用高粘度、高 温性能好的改性沥青（ 如MAC、SBS沥青），从 根本上改变了LSPM路面 的结构受力模式，大幅 度提高了路面的抗疲劳 性能，延长了路面的使 用寿命。
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80 60 40 20 0
AC-25
LSPM-25
18
19
75
07
0.
1.
.2
பைடு நூலகம்
4.
0.
粒径（mm）
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13
31
.5
5
3
二、 LSPM的开发及其性能研究
2、LSPM的成型方法
由于大粒径沥青混合料的 粒径粗大，标准马歇尔试验
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一、背景
研究表明：随着 行车速度的增加， 路面表面的动水压 力（图中用水头高
水头高度
5 4 3 2 1 0 0 30 60 90 120
度表示）就随之增 加，如果沥青面层 结构中没有透水透 气层，则渗入基层 顶部的水在动水压 力作用下，基层就 会受到严重冲刷， 从而发生水损坏。
一、背景
道路工作者对于水损 坏和反射裂缝主要采用 了增加沥青层厚度、铺 设应力吸收层、加筋沥 青层等措施进行处置， 但问题始终没能得到彻 底解决。
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半刚性基层反射裂缝引起的病害
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二、 LSPM的开发及其性能研究
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LSPM 结构阻止了裂缝的进一步扩展 School of Transportation, Southeast University
二、 LSPM的开发及其性能研究
8、综合性能比较
特点和性能 结构类型 空隙率（％） 沥青用量 抗车辙变形 抗疲劳性能 水稳定性 渗水情况 抗老化性能 抗反射裂缝性能 施工难易程度 成本 AC型 悬浮密实结构 3～6 3.5～8.0 差 好 好 小 很好 中等 易 中 AK型 悬浮或嵌挤半空隙结构 4～8(10) 3.5～6.0 较好 好 较差 较大 较好 差 较易 较高 AM型 嵌挤空隙结构 ＞10 2.5～4.5 好 很差 很差 很大 很差 较好 简单 很低 OGFC 嵌挤空隙结构 ＞15 4～6 很好 差 一般 很大 很差 较好 难 较高 SMA型 嵌挤密实结构 3～4(4.5) 5.5～6.5 很好 很好 很好 小 很好 较好 稍难 高 LSPM 骨架空隙型结构 13～18 3.0～3.5 很好 一般 好 很大 好 很好 易 较低
-3
-4
-5
混合料。 0
LSPM-30
AC-25I
SUP-25
AC-30
-6
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二、 LSPM的开发及其性能研究
6、LSPM的渗透性能
空隙率是影响混合料排水性
渗 水 系 数 (cm/s) 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02
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一、背景
沥青路面设计寿命一般为15年，水泥混凝土路面设计寿命为 30年，但调查结果表明：部分高速公路在通车2～5年间就出 现了大面积损坏。
沥青表面层 沥青中面层 沥青下面层 半刚性基层 半刚性底基层 土基 半刚性基层沥青路面典型结构 40～60cm 12～22cm
由于半刚性基层耐水性差，在水 和荷载的作用下形成唧泥 School of Transportation, Southeast University
一、背景
半刚性基层材料易出现干缩开裂和温缩开裂，引起沥青面层的反 射裂缝，同时由于半刚性基层的致密性，无法排除沥青层中渗入 的水分，在水气综合作用下易造成基层表面的冲刷、唧浆及沥青 混合料的水损害。
推荐的级配范围
筛孔 LSPM-25 LSPMLSPM-30 LSPMLSPM-35 LSPM52 100 100 100 37.5 100 100 75-98 7531.5 100 90-100 9067-96 6726.5 70-98 7070-95 7050-80 5019 50-85 5040-76 4025-60 2513.2 32-62 3228-58 2815-40 159.5 20-45 2019-39 1910-35 104.75 6-29 6-29 6-25 2.36 6-18 6-18 6-18 1.18 3-15 3-15 3-15 0.6 2-10 2-10 2-10 0.3 1-7 1-7 1-7 0.15 1-6 1-6 1-6 0.075 1-4 1-4 1-4
破坏形态
单一的半刚性基层 沥青路面结构
破 坏 原 因
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材料来源不稳定 超 重 载 交 通
施工变异性大及工艺
针对沥青路面结构破坏 特点进行路面结构组合 的研究。
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一、背景
我国自上世纪80年代末以来， 公路建设得到了迅猛发展，取 得了举世瞩目的成就。 截至2006年底，我国公路通车 里程突破200万公里（不含村 道），其中高速公路居世界第 二位，达4.5万公里。 我国高速公路中绝大部分为半 刚性基层沥青路面，另有少数 水泥混凝土路面。
大粒径透水性沥青混合料(LSPM) 的研发与应用
黄晓明 东南大学交通学院 huangxm@ Tel:025－8379 5184 Fax:025－8379 5184
我国沥青路面的主要破坏
裂 缝 水损坏 车 抗 辙 滑
半刚性基层温缩、干缩开裂， 引起路表反射开裂 半刚性基层结构致密，基层表 面积水，引起唧浆 沥青混凝土高温特性、超载与 重载、荷载作用时间(上坡) 沥青混凝土路面的级配设计、 施工工艺
空隙率 20 15 10 5 0
方法已不适用，研究中采用 大马歇尔试验和旋转压实试 验。由于两种方法的空隙率 较为接近，而旋转压实方法 推广难度较大，因此建议以 大马歇尔为大粒径沥青混合 料的标准成型方法。
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2.5
3
3.5
4 大马歇尔 旋转压实
油石比
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行车速度 （km/h）
行车速度与水头高度关系图
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一、背景
前进方向
高压
真空
车辆在行进过程中会形成轮前高压和轮后真空区
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0 0 -1 2000
5000 4000 4500 3500 2500
6000
8000
动稳定度（次/mm） 10000 12000 14000 车辙深度（mm）
16000
18000
10 9 7 5 3 1 0
20000
通过优化级配和采用改性沥青，大幅度提高了LSPM 4000 8
-2
3000 6 的高温稳定性。与传统的AC相比，LSPM的抗车辙能力 2000 4 提高了5～7倍左右，车辙深度减少了70%以上，其抗 1500 1000 2 车辙性能优于采用美国Superpave技术所设计的沥青 500
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通过沥青混合料的性能综合比较表明，LSPM具有非常好的综合路用性
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二、 LSPM的开发及其性能研究
9、LSPM级配范围 经过5年的室内试验研究和实体工程的检验、修 正，首次系统提出了LSPM级配范围及设计技术标准，其 成果被交通部纳入2006版沥青路面设计规范。
空隙率与渗水系数关系图
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二、 LSPM的开发及其性能研究
7、LSPM的抗裂性能
有限元分析表明，LSPM内 部的孔隙有助于消减裂缝尖端 的应力集中，使其具有一定的 抑制裂缝扩展的作用；同时， 由于LSPM的模量（400～ 600MPa）明显低于普通沥青混 凝土（1000～1400MPa），因 此更具柔韧性，从而提高了其 抗反射裂缝的能力。
水损坏造成的唧泥翻浆
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一、背景
路面损坏的原因是多方面的，比如设计、施工、材料、超载 运输等，更主要的则是由于路面结构层本身的缺陷造成的损 坏，如反射裂缝、水损坏等。
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由于半刚性基层开裂而形成的 沥青面层反射裂缝
AC LSPM AC
二、 LSPM的开发及其性能研究
1、LSPM的级配
大粒径透水性沥青混合料 (LSPM) 就是最大集料粒径大于 26.5mm，从级配上看主要是由 较大粒径（26.5mm～52mm） 的集料和一定量的细集料组 成，形成的混合料是单粒径骨 架连通孔隙结构，空隙率处于 13 ％ ～18％之间，具有良好透 水性和抗反射裂缝能力。
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成型的LSPM结构层
二、 LSPM的开发及其性能研究
1、LSPM的级配 LSPM与传统沥青混合料
100 通过百分率（％）
的最大不同之处在于采用 大粒径的骨架结构（单粒 径骨架连通孔隙结构）， 其最大一档集料含量通常 在50%以上，确保了具有 良好的抵抗车辙能力。