沥青路面抗车辙技术图文并茂

沥青混合料抗车辙级配设计新方法 试验验证高效能抗车辙级配设计方法的适用性 高效能抗车辙施工工艺可靠性
交通部科学研究院
4.1预防性车辙级配设计新方法
i
1 (1i )[1g(i,1)
i i1g(i,i 1)] [i1
f
(i, i
1)
n
f
(i, n)]
n
n
i i i
(1 6hi di )i
i 1
❖ 新/改建沥青路面抗车辙技术方案
（3）GTM 成型设计方法 ❖ GTM方法设计的沥青混合料胶结料含量较低、试件密度高、空隙率及
矿料间隙率小、饱和度大，混合料高温抗车辙能力、抗水破坏能力、 低温抗裂能力及抗疲劳能力均显著提高。
交通部科学研究院
4.新/改建预防早期车辙技术
沥 青 路修 面筑 预技 防术 早 期 车 辙
i 1
W C = ρ油（1- ρ′）（/ ρ石 ρ′）
RP = M • (1 - ρ)k
❖ 式中，M是与路面温度、路面弯沉系数、轴承反复作用次 数等有关的常数，ρ为沥青混凝土的堆积密度，k为材料性 质。
❖ 通过不断调整公式中的参数,使计算值与试验值相吻合,从 而确定了公式中的参数
交通部科学研究院
4.1模型建立（三级）
小于3％ 按《规范》的要求
传感器自动检测、 显示并打印、出厂 时逐车人工检测 传感器自动检测、
显示并打印 计算机采集数据计
算 T 0725抽提筛分与
设计级配比较
计算机采集数据计 算
T 0302、T 0327 T 0702、T 0709
交通部科学研究院
≤±≥209m6m%
4.3.3施工质量控制标准
浸水马歇尔试验 冻融劈裂试验
❖ 对禁区和控制点的存在性和合理性提出置疑，设计理论和方法中经验性的参 数和指标占的比重大
❖ Superpave假设只针对基质沥青、不适用于改性沥青。 ❖ 在Superpave初选最优级配的过程中，往往体积指标很难达到要求，这就需
要对级配进行调整和更换材料，试验工作量大，周期长。
交通部科学研究院
3.目前处治技术措施
辙沥青路面施工工艺； ❖ 4.3.3通过试验路确定施工质量的控制指标、评价标准与方法
。Βιβλιοθήκη Baidu
交通部科学研究院
4.3.1抗车辙沥青路面施工工艺
❖ 拌合质量控制 ❖ 矿料的级配控制
为了尽可能减小设计级配与实际级配之间的差异，在正式出料之 前,应先进行试拌,试拌出的混合料的级配应与设计配合比一致。
❖ 沥青混合料出料控制
❖GSF
安全系数GSF——抗剪强度与最大剪应力之比值，
交通部科学研究院
4.2.3马歇尔试验和GTM试验的方法的对比 和路用性能的可靠性
❖ 最佳油石比
面层
ATB25-3 AC-20 AC-13
油石比 GTM试件 马歇尔试件
3.3％ 4.0％ 4.3％
3.4％ 4.3％ 4.5％
差异
5.1％ 7.5％ 4.7％
15.6 试验方法
进场的每车沥青留样 随时
按《规范》的要求
观测集料粗细、均匀性、离析、油 石比、色泽、冒烟、有无花白料、
油团等各种现象
TO606～T0606 目测
逐盘检查评定
沥青加热温度160～165℃ 集料加热温度170～190℃
传感器自动检测、 显示并打印
混合料出厂温度
逐车检查评定
逐盘测量记录，每天取平均值评定
矿料级配
沥青用量（油石比） 热料仓配比 马歇尔试验
逐盘在线检测 每天2次，以2个试样的平均值评定
逐盘检查，每天汇总1次取平均值评定 逐盘在线监测
每天2次，以2个试样的平均值评定 逐盘检查，每天汇总1次取平均值评定 每天至少1次，以2个试样的平均值评定 每天2次，以4～6个试件的平均值评定
160～ 160～ 按设计要求
交通部科学研究院
4.1模型建立（三级）
交通部科学研究院
4.2试验验证预防性车辙能力级配设计新方法的适用性 ❖ 4.2.1马歇尔成型法试验验证沥青混合料级配设计新方法设
计的沥青混合料高温抗车辙能力、水稳定性及防水性能；
❖ 4.2.2GTM成型法室内试验验证
❖ 4.2.3马歇尔试验和GTM试验的方法对比；GTM试验的优 势和路用性能的可靠性；
2010年10月通车。
交通部科学研究院
交通部科学研究院
交通部科学研究院
沥青混合料路用性能的对比
高温抗车辙
车辙试验
车辙试验
配合比设 计方法
级配
混 料 度
合 密
油石比 （％）
45min车 60min车 辙深度 辙深度
动稳定 度（次
45min车 60min车 辙深度 辙深度
动稳定 度（次
（mm） （mm） /mm） （mm） （mm） /mm）
GTM ATB25-3 2.492 3.3
交通部科学研究院
1.车辙的形式
交通部科学研究院
1.车辙的形式
交通部科学研究院
1.车辙的形式
交通部科学研究院
1.2车辙的成因
❖ 车辙产生的外在因素 ❖ (1)高温与持续高温的影响 ❖ (2)重载、超载交通的影响
交通部科学研究院
2.车辙的成因 ❖(3)纵坡、车况及车速的影响
交通部科学研究院
2.车辙的成因
交通部科学研究院
3、应用情况
❖ 实践基础
➢科研成果应用于长济高速公路焦作至修武段 AC-13上面层36万平方米 AC-20中面层36万平方米 ATB-25下面层36万平方米
2007年8月通车，未出现车辙。 ➢科研成果应用于济邵高速公路济源至邵原段 AC-16上面层30万平方米 AC-20C中面层30万平方米 AC-25C下面层30万平方米
❖ 旧沥青路面车辙处治技术方案 ❖ (1) 微表处填补技术 ❖ (2)铣刨拉毛技术 ❖ (3)铣刨加铺技术
交通部科学研究院
2.4旧沥青路面抗车辙技术方案
❖ 2.4旧沥青路面流动型车辙处治技术方案
（1）一般路段流动型车辙处治技术方案 ❖ 上、中、下面全幅挖出，按预防车辙技术方案的要求和方法处治 ❖ 根据挖出厚度设计路面结构
1）沥青的加温温度：160-165℃； 2）矿料加热温度：170-190℃； 3）沥青混合料温度：160-165℃；
❖ 沥青混合料装车 “前后中”
❖ 运输
交通部科学研究院
4.3.2抗车辙沥青路面施工工艺
❖ 沥青混合料摊铺
不低于140℃ 离析控制 接缝控制 摊铺应平整、均匀
❖ 碾压 1） 碾压设备
2）碾压控制 3）沥青混合料温度：160-165℃；
劈裂强度（MPa） 冻融后劈裂强度（MPa）
残留强度比（％）
GTM方法 3.3 1.9 1.31 1.24 94.7
ATB25-3 马歇尔方法 3.4 4.3 0.92 0.75 81.5
交通部科学研究院
马歇尔试验和GTM试验的方法的对比 和路用性能的可靠性
❖ 不同方法设计的沥青混合料渗水试验结果
交通部科学研究院
4.3.2抗车辙沥青路面施工工艺
碾压组合和碾压温度: ❖ 两台130双钢轮振动,静压一遍，振压两遍； ❖ 三台26吨以上轮胎,碾压四遍； ❖ 两台110型双钢轮静碾压两遍，130型双钢轮振动除在初压
前进时静碾、以后全部振碾。各种碾压应重叠轮宽的1/3 宽度。 ❖ 开始碾压的沥青混合料温度不低于140℃， ❖ 26吨以上轮胎压路机碾压终了的表面温度不低于90℃， ❖ 110型双钢轮压路机碾压终了的表面温度不低于80℃。
项目
渗水系数 （mL/min ）
配合比 设计方法 GTM方法
马歇尔方法
油石比 （％）
3.3
3.4
空隙率 （％）
1.9
4.3
实测值 0
15.6
交通部科学研究院
4.3高效能抗车辙施工工艺可靠性研究 ❖ 4.3.1抗车辙级配沥青混合料成型与之相适应的科学合理的试
验路铺筑方案； ❖ 4.3.2通过对比不同施工工艺的试验路结果确定高速公路抗车
（2）道路交叉口车辙处治技术方案 ❖ 选用粗粒径级配设计方法 ❖ 根据处治厚度，按照OGFC或SMA计算公称最大粒径原则
计算公称最大粒径，确定混合料类型。
交通部科学研究院
5、应用情况
❖ 相关科研课题
➢长济高速公路沥青路面高效能抗车辙 修筑技术研究
➢济邵高速公路抗车辙技术服务 ➢沥青及沥青混合料改性研究 ➢农村公路微表处罩面系统应用探讨 ➢新型抗裂防水层沥青路面修筑技术研究 ➢沥青路面高效能处治裂缝养护技术研究
沥青路面高效能抗车辙 研究成果
交通部科学研究院 2010年1月16日
新/改建沥青路面预防早期车辙研究 ❖1.车辙的形式 ❖2.车辙的成因 ❖3.目前处治技术措施 ❖4.预防早期车辙技术 ❖5.应用情况
交通部科学研究院
1.车辙的形式
目前我国高速公路车辙严重段的破坏 类型大部分为流动性车辙，而且这种比 例还在不断增加。
2008年12月通车。
交通部科学研究院
3、应用情况
❖ 实践基础
➢科研成果应用于北京市大兴南六环磁各庄桥等平交口车辙处治技术 AC-16上面层36万平方米 2009年8月通车，未出现车辙。 ➢科研成果应用于内蒙古乌兰浩特至石头井子高速公路车辙处治技术 AC-13上面层30万平方米 AC-20C中面层30万平方米 AC-25C下面层30万平方米
光轮终碾 温度
压实度
现场空隙率
随时
每一处钻芯评定 标准差连续测定 检测每个断面 每一处钻芯评定（以 GTM 标准密度为基
准） 每一处钻芯评定（以 设计混合料最大理论 相对密度为基准）
表面不低于 10％
≥96% ≤5％
T 0702、T 0709 T 0729 目测
插入式温度计 插入式温度计
T O912 T 0932 T 0911 T 0709
❖ 产生车辙的内在因素分析
❖ (1)路面结构设计 ❖ 强基薄面还是全厚式沥青面层 ❖ (2)原材料性质 ❖ 规范中沥青材料高温指标低 ❖ 矿料级配 ❖ (3)混合料级配设计方法 ❖ 用马歇尔设计方法本身存在问题 ❖ (4)施工 ❖ 摊铺离析现象（和目标配合比差异性比较大） ❖ 碾压机械组合，缺少重型胶轮压路机 ❖ (5)现场评价方法 ❖ 没有现场检测指标
马歇尔方 法
ATB25-3
2.428
3.4
1.25 3.82
2.46 4.36
2336 1571
1.75 5.65
2.02 6.69
1367 606
GTM法车辙试验比马歇尔法车辙试验高48％
交通部科学研究院
马歇尔试验和GTM试验的方法的对比 和路用性能的可靠性
❖ 抗水损坏能力
级配 配合比设计方法
油石比（％） VV（％）
T 0709
交通部科学研究院
交通部科学研究院
二、旧沥青路面车辙处治技术方案
❖ （一）车辙的形式 ❖ 流动型车辙 ❖ （二）车辙的成因 ❖ 除了上述车辙产生内外因之外，加铺之前车辙铣刨不彻底； ❖ 未预测车辙与交通量的关系，处理完行车道，另外超车道紧
随着出现。
交通部科学研究院
2.3目前处治技术措施
路面外观
每天1次，试件数同 浸水残留稳定度大于
马歇尔
80％
每天一次，试件数同 冻融劈裂抗拉强度比
马歇尔试验
大于75％
表面平整密度，不得
随时
有明显轮迹、裂缝、
推挤、油包等缺陷，
且无明显离析
施工 温度
摊铺温度
光轮初始 碾压温度 轮胎压力机终碾温度
摊铺后检测 随时
随时
不低于 不低于
表面不低于
厚度 平整度 宽度
交通部科学研究院
4.2.2 GTM成型试验验证
GTM试验机
交通部科学研究院
N
L
SG*A F
Wh
L
b
W
N
F O
滚轮 夹具
N
旋转角传感器
N 机器角
GTM的部件与原理图
交通部科学研究院
旋转参数 ❖GSI （Gyratory Stability Index）
压实试件的最终塑性形变大小是用GSI来表示的。GSI是试验结 束时的机器角与压实过程中的最小机器角的比值，是表征试件受剪应 力作用的变形稳定程度的参数。
交通部科学研究院
3.目前预防早期车辙技术措施
❖ 新/改建沥青路面预防车辙技术方案
（1）Marshall设计方法：应用广泛、曾是世界各国通用的设计方法 ❖ 缺陷已逐步得到认识，诸如稳定度和流值，其指标本身不但离散性较
大，且和路面性能没有很好的相关性等等。 （2）Superpave 混合料设计方法已取代马歇尔混合料设计方法
交通部科学研究院
≤±≥20.093m%6m%
4.3.3施工质量控制标准
项目
渗水系数（mL/min ）
沥青
项目 三大指标
混合料外观
拌和 温度
沥青、集料的加热 温度
配合比 设计方法
GTM方法
油石比 （％）
3.3
空隙率 （％）
1.9
实测值 0
马歇尔方法
3.4
检测频度及单点检验评价方法
4.3 质量要求或允许偏差