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1、公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范JTGD 502004條 文 說 明2004年9月16日1 總 則 由于國民經(jīng)濟發(fā)展,帶來交通量激增和重載車增多,對路面設(shè)計和施工是一個挑戰(zhàn)。為提高路面設(shè)計水平和工程質(zhì)量,減少早期損害,總結(jié)工程實踐的經(jīng)驗教訓(xùn),吸納新的科研成果,有必要對原規(guī)范進行修訂。 路面設(shè)計工作是一個系統(tǒng)工程,它不是單純地厚度計算。因原材料性質(zhì)決定瀝青混合料或各種基層混合料的物理力學(xué)特性,各種混合料的性質(zhì)決定了各結(jié)構(gòu)層的路用性能,所以,材料直接影響路面質(zhì)量與耐久性。各結(jié)構(gòu)層的組合與當(dāng)?shù)氐臍夂?、交通量與交通組成密切相關(guān),合理的結(jié)構(gòu)組合,使路面獲得經(jīng)濟、耐久效果。厚度計算與材料設(shè)計參數(shù)取值直接相關(guān),沒有實測
2、材料參數(shù)厚度計算缺乏依據(jù)。若缺原材料調(diào)查,無合理材料單價,可導(dǎo)致變更設(shè)計,突破投資。故設(shè)計人員應(yīng)重視材料調(diào)查,選用符合技術(shù)要求,經(jīng)濟合理材料,防止簡單地套用路面結(jié)構(gòu),把設(shè)計變成是厚度計算。設(shè)計工作包括以下具體內(nèi)容:1 調(diào)查與收集有關(guān)交通量及其組成資料,積極開展軸載譜分布的調(diào)查、測試工作;2 收集當(dāng)?shù)貧夂?、水文資料,了解沿線地質(zhì)、路基填挖及干濕狀況,通過試驗或論證確定路基回彈模量;3 設(shè)計人員應(yīng)認真做好路用各種材料的調(diào)查,并取樣試驗,根據(jù)試驗結(jié)果選定路面各結(jié)構(gòu)層所需的材料;4 施工圖設(shè)計階段應(yīng)進行混合料的目標(biāo)配合比設(shè)計,并測試、確定材料設(shè)計參數(shù);5 擬定路面結(jié)構(gòu)組合,采用專用程序計算厚度;6 對
3、路面結(jié)構(gòu)方案進行概算、技術(shù)經(jīng)濟比較,進行初期投資或長期成本壽命分析,提出推薦的設(shè)計方案。但是目前我國尚未建立初期投資、營運中的維修、養(yǎng)護費用等全過程的技術(shù)經(jīng)濟預(yù)估模型,希望有條件的設(shè)計、科研單位開展這方面的工作,積累資料。7 認真做好路面排水、路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水和中央分隔帶排水系統(tǒng)設(shè)計,使路面排水通暢,路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部無積水滯留。1.0.4 該條文僅增加了路面設(shè)計應(yīng)符合國家環(huán)境保護的有關(guān)規(guī)定,設(shè)計中應(yīng)注意廢棄料的處理,不能污染環(huán)境。鼓勵積極開展舊瀝青面層、破碎水泥混凝土板和舊基層材料的再生利用,節(jié)約資源,保護環(huán)境。1.0.5 分期修建的方案,由設(shè)計單位根據(jù)實際情況決定。 新條文強調(diào)了設(shè)計目的不僅確定
4、路面結(jié)構(gòu)厚度,還應(yīng)為行車提供快捷、舒適、安全、穩(wěn)定、耐久的服務(wù)功能?,F(xiàn)行彈性層狀理論設(shè)計方法和設(shè)計指標(biāo),主要是考慮在車輛荷載的反復(fù)作用下,使路面具有相應(yīng)的整體剛度(即承載能力),以及抵抗各結(jié)構(gòu)層因拉應(yīng)力或拉應(yīng)變而產(chǎn)生的疲勞破壞。對于當(dāng)前出現(xiàn)的水損害、車轍、推移、擁包等病害,用彈性層狀理論尚難以得出符合實際的設(shè)計結(jié)果,故需通過瀝青混合料的性能設(shè)計,合理的結(jié)構(gòu)組合等因素間接地控制。瀝青混合料的高溫、低溫、疲勞、水穩(wěn)性等性能的各影響因素,有的是相互矛盾的,因此在瀝青混合料設(shè)計時,應(yīng)結(jié)合各地的環(huán)境條件,抓住主要矛盾,綜合、全面地考慮各種性能的平衡進行設(shè)計。2 術(shù)語及符號2.1 術(shù) 語 近年來,由于交通
5、事業(yè)發(fā)展而出現(xiàn)了路面結(jié)構(gòu)類型多樣化的趨勢,有必要明確各種瀝青路面結(jié)構(gòu)的定義,以避免路面結(jié)構(gòu)概念稱呼的混亂,更有針對性地開展研究工作。因此,將基層分為三種:半剛性、柔性、剛性基層。瀝青路面分為半剛性基層瀝青路面,柔性路面,貧混凝土路面,混合式基層路面。7 原規(guī)范未明確最大粒徑和公稱最大粒徑的定義,新規(guī)范加以明確。級配的粒徑以公稱最大粒徑命名,如AC-13其公稱最大粒徑為13mm,最大粒徑為16mm。最大粒徑是指混合料中篩孔通過率為100%的最小篩孔尺寸。公稱最大粒徑是指混合料中篩孔通過率為90100%的最小篩孔尺寸。4 在路面結(jié)構(gòu)或混合料的設(shè)計應(yīng)考慮其最不利狀態(tài)。在厚度計算時應(yīng)考慮路面材料、路基
6、的回彈模量在一年的季節(jié)變化中處于強度最低的狀態(tài)為最不利。對路基而言,冰凍地區(qū)系指春季凍融時期,非冰凍地區(qū)系指雨季,因各地的雨季不同,不利季節(jié)也不同,有的地區(qū)是梅雨季節(jié)最不利,有的地區(qū)是雨量大或雨期長的季節(jié)是最不利季節(jié)。對瀝青混合料設(shè)計而言,對無冰凍地區(qū)以夏季高溫狀態(tài)為最不利季節(jié);對冰凍地區(qū)以冬季低溫狀態(tài)為最不利季節(jié)。3 一般規(guī)定3.1 交通量3.1.1 根據(jù)重載瀝青路面設(shè)計規(guī)范研究報告,國外資料表明“世界上采用100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載的國家最多,占34%;以80KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載的國家次之,占28%;標(biāo)準(zhǔn)軸載大于100KN的國家占26%;標(biāo)準(zhǔn)軸載為60KN或90KN的國家各占6%?!庇捎谖覈扇〖訌娦?/p>
7、政管理措施,限制超載,仍以雙輪組單軸100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載。特殊運煤、運建筑材料等重載車為主的公路,據(jù)調(diào)查重載、超載車多的公路,其輪胎接地壓強可達0.81.1Mpa,相應(yīng)的接地面積也有一定增加。因此,設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)實測的輪胎壓力、當(dāng)量圓直徑資料,經(jīng)論證適當(dāng)提高荷載參數(shù)進行計算。 以彎沉值為設(shè)計指標(biāo)時的軸載換算公式,原規(guī)范限定在雙輪組單軸重為130KN之內(nèi)使用,據(jù)重載瀝青路面設(shè)計規(guī)范研究報告,從理論計算和實際檢測的結(jié)果,再次確認路面彎沉比與荷載比的b次方成正比關(guān)系,并根據(jù)ALF加速加載試驗,湖北襄樊試驗路,津圍公路,以及用落錘式彎沉儀FWD在鄭洛高速公路、八達嶺高速公路的試驗分析結(jié)果,當(dāng)路面彎沉在
8、2040(0.01mm) 內(nèi),b值平均為0.93,原規(guī)范b值平均為0.87,前者比后者大6%,考慮柔性結(jié)構(gòu)的彎沉值比半剛性基層大些, b值應(yīng)小些,因此,軸載公式可不改變。根據(jù)研究報告,實測軸重達200KN,計算分析軸重達250KN,故將軸重適用范圍可擴大至200KN。瀝青面層以拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時,b值取0.87,指數(shù)方為3.95,b值取0.93,指數(shù)方為4.22,法國柔性路面用5次方,Al美國瀝青協(xié)會采用4次方計算,英國采用4次方計算,澳大利亞采用5次方,日本采用4次方,因此,我們推薦與彎沉等效相同用4.35次方。當(dāng)以半剛性基層層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時, 軸載系數(shù)公式未變,仍以8次方計算。關(guān)于貧
9、混凝土基層以拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時,如何進行軸載換算?用拉應(yīng)力等效模式的軸載換算公式,對貧混凝土基層疲勞方程做的工作不多,從長安大學(xué)的研究結(jié)果得知,貧混凝土的疲勞方程如下式推導(dǎo),軸載換算為12.79次方。Ks=s/r=0.513Ne0.0677根據(jù)國外資料可知,法國為12次方,澳大利亞對穩(wěn)定類的指數(shù)也為12次方,因此本規(guī)范建議貧砼基層采用指數(shù)為12次方計算。3.1.3 路面設(shè)計年限是指路面完工開始營運起,在正常養(yǎng)護和維修、罩面的條件下至路面服務(wù)性能下降到需大修時的時間,原規(guī)范一般規(guī)定為615年。但與國外相比,我國規(guī)定的設(shè)計年限較短。根據(jù)國外資料,路面設(shè)計中有設(shè)計年限和分析年限之分,設(shè)計年限的概念與
10、我國相同,分析年限是用于進行長期性能、壽命評價用。如美國AASHTO設(shè)計法,分析年限對交通量大的城市道路為3050年,交通量大的郊區(qū)道路為2050年;對交通量小的城市道路為1525年,交通量小的砂礫路面為1020年。設(shè)計年限一般為1020年。英國、法國、德國、南非設(shè)計年限一般為20年。澳大利亞設(shè)計年限為2040年,加鋪罩面為1020年。日本的設(shè)計年限,從疲勞開裂出發(fā)為20年,但是,管理者可根據(jù)交通情況、環(huán)境、路面壽命成本效益,可用稍長或稍短的設(shè)計年限。因此,新規(guī)范在原有基礎(chǔ)上對特殊情況可適當(dāng)延長設(shè)計年限。對改、擴工程,因公路等級和工程規(guī)模不同,由各省市根據(jù)具體情況,確定設(shè)計年限。3.1.4 新
11、建公路根據(jù)工程可行性研究報告提供的交通量OD調(diào)查資料,可得到多年各種汽車交通量(自然車輛數(shù))構(gòu)成,即小客車、小型貨車、大客車、中型貨車、大型貨車、拖掛車等各種車型組成的比例,以及預(yù)估第一年或設(shè)計年末的日平均汽車交通量。設(shè)計時應(yīng)對各種車型的軸重分布情況進行調(diào)查,可不考慮小客車,小貨車,中客車,主要調(diào)查大客車,中貨車、大型貨車,拖掛車等的數(shù)量與軸重分布情況,并應(yīng)根據(jù)交通載重的實際情況,計入空載、滿載、超載等因素,更真實地預(yù)估設(shè)計交通量。對改建工程可根據(jù)有代表性的月、日、時的實測軸載譜,或調(diào)查的各類型車的軸載分布資料,可將單軸大于或等于25KN的各種車輛分別按軸重每10KN分級排列,按本節(jié)規(guī)定計算前
12、、后軸的軸重換算系數(shù)i,并考慮輪組系數(shù)C1和軸數(shù)系數(shù)C2影響。3.1.8 增加交通量等級的原因:1 路面厚度計算中采用設(shè)計年限內(nèi)一個車道累計當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸次Ne作為依據(jù),但是,累計當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸次它不能完全反映車輛荷載對路面產(chǎn)生車轍、平整度、耐磨抗滑等性能指標(biāo)的直接作用,則難以用累計當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸次建立直接相關(guān)性。2 在材料與混合料的設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面,一般均考慮公路等級的關(guān)聯(lián),但從有關(guān)調(diào)查資料分析可知,同一公路等級的交通量及組成卻大不相同。這樣造成對交通量小的高速公路的技術(shù)要求過高,而對交通量很大的二級公路的技術(shù)要求卻偏低,因此,有必要根據(jù)國內(nèi)交通的實際情況,在考慮公路等級的同時,也考慮交通量等級。3
13、 國外交通量的分級,多采用日平均貨車或大型車分級,如澳大利亞、法國、德國、日本等,也有用累計當(dāng)量軸次(萬次)進行交通量分級,如美國瀝青協(xié)會AI、南非等,一般分為四至七級或更多。我國過去多以累計當(dāng)量軸次(萬次)表征交通量的大小,鑒于考慮多種性能指標(biāo),以及對材料、混合料的設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面技術(shù)要求,有必要增加以汽車為主的劃分交通量等級方法。根據(jù)國家干線公路交通調(diào)查資料劃分等級為七級,經(jīng)綜合分析,考慮我國汽車交通量構(gòu)成比例、國道交通量和高速公路上(中型標(biāo)準(zhǔn)車)的分級,將我國交通量劃分為五級,分為特輕、輕、中、重、特重交通等級。因我國地域大、東西南北地域的經(jīng)濟發(fā)展極不平衡,交通量分布相差也很大,因此
14、劃為五級是合理的。3.2 對路用材料的技術(shù)要求 瀝青標(biāo)號和瀝青技術(shù)指標(biāo)的選擇與工程所在地的氣候密切相關(guān)。一般情況下宜按公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范選擇劃分氣候區(qū)、選擇瀝青標(biāo)號。由于最熱月份每天最高氣溫的平均值表征的氣溫低于最熱月份連續(xù)七天的最高氣溫平均值,而車轍最容易在最熱的幾天發(fā)生。因此,有的地區(qū)在選擇瀝青標(biāo)號和瀝青技術(shù)指標(biāo)時,參考了美國Superpave的PG分級方法,用歷年最高月氣溫中連續(xù)七天高溫的平均值和98%保證率,并考慮氣溫與路面溫度的相關(guān)關(guān)系,計算路面最高溫度,以此選擇瀝青高溫技術(shù)指標(biāo)。同時以歷年極限最低氣溫選擇低溫技術(shù)指標(biāo)。該方法己在部分省中使用。附錄B提供部分地區(qū)1960年至20
15、00年累計的氣象資料整理,供使用。當(dāng)連續(xù)七天高溫的平均值小于30的地區(qū)可視為涼區(qū);當(dāng)平均值為3035的地區(qū)為溫區(qū);當(dāng)平均值大于35的地區(qū)為熱區(qū)。各地可根據(jù)氣溫資料,建立與路面下2cm深處的溫度與當(dāng)?shù)氐臍夂颉⒌乩韰?shù)等建立相關(guān)關(guān)系,預(yù)估路面最高溫度。氣候區(qū)劃為熱區(qū),對夏季持續(xù)高溫較長,或重載車較多的高速公路,可選用稠度高、60粘度大的瀝青;對氣候區(qū)劃為涼區(qū),宜選用稠度較低、低溫延度較大的瀝青。當(dāng)瀝青層為二至三層或瀝青層較厚時,表面層宜考慮選用高溫、低溫性能均較好,并耐老化的瀝青;對中面層、下面層宜選用高溫抗車轍、熱穩(wěn)性好的瀝青,或選用稠度高一級的瀝青。3.2.4 改性瀝青是根據(jù)對瀝青路面的使用要
16、求,在基質(zhì)瀝青中摻入一定數(shù)量的高分子聚合物、天然瀝青或其他的改性劑,經(jīng)加工制作使其某些性能有所改善或提高的結(jié)合料。選擇改性劑應(yīng)根據(jù)使用要求考慮以下因素,并結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嵺`經(jīng)驗和投資條件綜合確定。1 為提高高溫抗車轍能力,宜使用熱塑性橡膠類、熱塑性樹脂類或其他化學(xué)、物理改性劑及天然湖瀝青等。熱塑性橡膠類改性劑最廣泛運用的是苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物(簡稱SBS)改性劑。熱塑性樹脂類改性劑己有實踐經(jīng)驗的乙稀醋酸乙烯脂聚合物(簡稱EVA),聚乙烯(簡稱PE)等。天然瀝青有天然湖瀝青(如特立尼達湖瀝青),頁巖瀝青等。 2 為提高低溫抗裂能力,宜使用熱塑性橡膠類或橡膠類,及其他化學(xué)改性劑。橡膠類改性劑使
17、用較多的是丁苯橡膠(簡稱SBR)乳液,以及廢舊橡膠粉等。3 當(dāng)交通繁重或氣候條件嚴酷,可采用兩種改性劑進行改性,以綜合改善路用性能。4當(dāng)采用新品種的改性劑時,宜參考國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范,經(jīng)實踐驗證是合理的。5 改性瀝青品種較多,同一改性劑獲得的改性瀝青其質(zhì)量也有差異,應(yīng)加強試驗檢測工作,嚴格控制改性瀝青的質(zhì)量。 路面的橫向力系數(shù)與瀝青混合料的石料品質(zhì),構(gòu)造深度與集料的級配密切相關(guān)。設(shè)計人員應(yīng)認真調(diào)查瀝青表面層用粗集料,選擇強度較高、磨光值大、耐磨耗、符合石料磨光值PSV要求的石料。常用的石料有玄武巖、安山巖、片麻巖、輝綠巖,砂巖, 花崗巖,閃長巖, 硅質(zhì)石灰?guī)r以及經(jīng)軋制破碎的礫石等。瀝青表
18、面層用粗集料除應(yīng)滿足條有關(guān)石料磨光值的要求外,為提高混合料的水穩(wěn)性,在年平均降雨量大于500mm的地區(qū),高速公路和一級公路抗滑表面層所用的細集料,可摻入一定量的石灰?guī)r石屑或其他磨光值較小的石屑;二級公路和三級公路表面層所用的粗集料,可摻入一定量的石灰?guī)r碎石或其他磨光值較小的碎石。在年平均降雨量小于500mm的地區(qū),表面層的粗、細集料均可摻入一定比例的石灰?guī)r或其他磨光值較小的碎石或石屑。 當(dāng)粗集料與瀝青的粘附性達不到要求時,應(yīng)進行試驗確定摻入消石灰或水泥劑量,因各地的石質(zhì)不同,不宜照搬。一般在瀝青混合料中摻入總質(zhì)量為1.52%的消石灰或摻入總質(zhì)量為23%的水泥代替礦粉,使瀝青混合料達到本規(guī)范第7
19、章中有關(guān)水穩(wěn)性指標(biāo)的要求;若仍不能滿足水穩(wěn)定性的要求時,可在瀝青中采取摻入耐高溫、耐水性持久的抗剝落劑或采用改性瀝青等措施,以提高其粘附性,防止瀝青與石料間剝離。4 結(jié)構(gòu)層與組合設(shè)計4.1 結(jié)構(gòu)層設(shè)計 原規(guī)范將瀝青混凝土路面都稱為高級路面,表面處治為次高級路面,泥結(jié)碎石、級配碎礫石等為過渡式路面,砂石路面為低級路面。由于瀝青混凝土適用于各級公路,但僅因不同公路等級的瀝青層厚度不同。若三級公路鋪筑3050mm瀝青混凝土也稱高級路面顯然是不妥的。因此,本規(guī)范修改了沿用四十年的路面等級劃分方法。4.1.3 瀝青路面結(jié)構(gòu)層最小厚度有一些調(diào)整,主要是考慮瀝青層的厚度與瀝青混合料的公稱最大粒徑相適應(yīng),并結(jié)
20、合實踐經(jīng)驗提出表4.1.3,以便于輾壓密實,提高其耐久性、水穩(wěn)性,防止水損害。最小厚度是從施工角度考慮可以施工的最小厚度限制,但并不是適宜的鋪裝厚度,設(shè)計各結(jié)構(gòu)層時宜考慮適宜厚度。4.1.5 對半剛性材料基層,由于發(fā)現(xiàn)有的設(shè)計單位將一層厚度設(shè)計為2527cm,施工單位則將一層分為12+13、15+12或13+14兩層施工的情況,使半剛性材料結(jié)構(gòu)層小于最小厚度,在重載車的作用下,薄半剛性基層易產(chǎn)生過大拉應(yīng)力而出現(xiàn)開裂,因此,該條強調(diào)在設(shè)計時應(yīng)避免設(shè)置過厚或過薄的基層或底基層?;鶎?、底基層的一層攤鋪輾壓厚度宜為1820cm,若有特重型的壓實設(shè)備可適當(dāng)增厚。4.2 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計 隨著公路事業(yè)發(fā)展,瀝
21、青路面結(jié)構(gòu)由單一的半剛性基層瀝青路面,向多樣化發(fā)展。近十幾年來,我國廣泛采用半剛性基層瀝青路面,因該結(jié)構(gòu)整體性好、強度較高,具有一定剛度,公路的承載能力普遍比過去提高了,正因為采用了半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu),我國的公路基本滿足了近十年公路交通運輸?shù)娘w速發(fā)展,適應(yīng)了國民經(jīng)濟發(fā)展的需要,過去公路上的網(wǎng)裂、龜裂,尤其是翻漿、沉陷、鼓包等嚴重破壞現(xiàn)象大為減少。但是,它存在著如低溫開裂,抗沖刷能力不足,層間結(jié)合不良等問題,為此,一方面改進現(xiàn)有半剛性基層存在的問題,另一方面改進和增加新路面結(jié)構(gòu)類型。1 半剛性基層瀝青路面我國常用的典型結(jié)構(gòu),適合各級公路選用,是在半剛性基層上一般鋪筑小于180mm以下的瀝青混
22、合料或粒料的結(jié)構(gòu)。半剛性基層是它的主要承重層,該結(jié)構(gòu)當(dāng)層間為連續(xù)狀態(tài)時的瀝青層底多數(shù)為壓應(yīng)力,設(shè)計時主要考慮半剛性基層的拉應(yīng)力。2 柔性路面是沒有無機結(jié)合料穩(wěn)定層的路面結(jié)構(gòu),故它具有較大的塑性變形,路基強度大小直接影響柔性路面結(jié)構(gòu)承載能力,要求瀝青層較厚,初期投入成本高,柔性路面用于重型、特重交通的公路我國尚缺乏實踐經(jīng)驗,應(yīng)認真對待,逐步累積經(jīng)驗。全厚式瀝青混凝土在處治或未處治過的路基上,路面結(jié)構(gòu)全部用瀝青混合料鋪筑,一般瀝青層達400500mm以上,屬柔性路面范疇之內(nèi)。它主要用于繁重交通或當(dāng)標(biāo)高受到限制的街區(qū)道路特殊路段。這類結(jié)構(gòu)因瀝青層較厚,路面維修可不翻修、基層、底基層而只修面層,國外專
23、家認為它具有較長壽命。3 剛性基層在工程實踐中有的運輸煤、礦石、建筑材料等的公路,為滿足重載交通的需要采用了貧混凝土、混凝土等剛性基層;在改建工程中對個別強度很差的路段,為了減少開挖深度時也采用了貧混凝土基層。為適應(yīng)生產(chǎn)需要,在總結(jié)現(xiàn)有試驗成果與經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,增加了該結(jié)構(gòu)內(nèi)容。由于該類結(jié)構(gòu)的運用還僅是開始,尚需不斷累積新經(jīng)驗。4 混合式瀝青路面在半剛性基層上設(shè)有厚度小于300mm以下的瀝青混合料或粒料等柔性基層,它與其下的半剛性材料層組合構(gòu)成承重層。由于在半剛性材料層上設(shè)計了較厚的柔性材料層,使半剛性材料層位下放,以至成為底基層。因此,設(shè)計時可視交通量、柔性材料層厚度,可適當(dāng)降低半剛性材料要求
24、,減少水泥用量,減少低溫裂縫。同時瀝青層增厚或設(shè)置級配碎石過渡層,也具有減緩動水壓力和反射裂縫的作用。混合式結(jié)構(gòu)實質(zhì)上可屬于半剛性基層瀝青路面,它們僅是在半剛性基層鋪筑柔性材料層的厚度不同,前者薄后者厚而己,但后者的使用性能界于半剛性基層瀝青路面與柔性路面之間,取兩者之長,避兩者之短。另外,對特重交通,有的國家采用連續(xù)配筋混凝土或水泥混凝土上加厚度小于90160mm薄層高品質(zhì)改性瀝青混凝土結(jié)構(gòu),實踐證明具有很高的承載能力,且車轍較小。但是,從我國當(dāng)前工程質(zhì)量、施工水平、管理水平、以及經(jīng)濟條件考慮,從我國是一個缺乏瀝青資源的國家出發(fā),對某些公路適當(dāng)增厚瀝青層是需要的,但柔性結(jié)構(gòu)、全厚式瀝青混凝土
25、距國情差距較大。路面結(jié)構(gòu)類型選擇主要是根據(jù)我國的實際情況,目前仍應(yīng)以半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)為主,混合式瀝青路面己在多省的公路上采用,取得了較好效果。柔性路面結(jié)構(gòu)開始試驗研究中。我國地域廣闊、氣候、材料、水文條件以及經(jīng)濟發(fā)達程度、交通量和組成情況差異很大,規(guī)范難以概括所有情況,因此,希望各省市應(yīng)根據(jù)本地的氣候、材料、路基、交通情況提出適合當(dāng)?shù)貤l件的路面推薦結(jié)構(gòu)。 根據(jù)理論分析可知,路面結(jié)構(gòu)厚度與層間模量比有密切關(guān)系,故提出適當(dāng)控制層間模量比的要求。瀝青層的回彈模量一般小于半剛性基層材料和貧混凝土基層材料的回彈模量,從理論分析,若瀝青層與半剛性基層材料和貧混凝土基層材料之間是連續(xù)體系時,瀝青層多數(shù)
26、處于受壓狀態(tài),而不出現(xiàn)拉應(yīng)力,只有半剛性基層材料和貧混凝土基層自身層底受拉應(yīng)力,上下層間模量比越小,下層拉應(yīng)力越大,故半剛性基層的剛度不宜太大。若層間接觸面在浸水狀態(tài)可能導(dǎo)致界面產(chǎn)生滑移時,上層底面可能出現(xiàn)比連續(xù)狀態(tài)大一至二倍的拉應(yīng)力。因此從設(shè)計上應(yīng)采取可靠技術(shù)措施,防止層間滑移。層間適當(dāng)?shù)哪A勘龋菇Y(jié)構(gòu)層受力更合理;保證層間結(jié)合狀態(tài)的連續(xù),是提高路面耐久性的關(guān)鍵。 半剛性基層或貧混凝土基層模量增大,層底拉應(yīng)力增加,瀝青層剪切應(yīng)力、或瀝青層與半剛性基層界面之間的剪切應(yīng)力越大。因此,在進行半剛性基層或貧混凝土基層混合料的設(shè)計時,剛度不宜過高,若選擇較大的材料模量時,對這類結(jié)構(gòu)不僅以層底拉應(yīng)力為控
27、制指標(biāo),還應(yīng)驗算瀝青層的剪應(yīng)力和界面剪應(yīng)力,并應(yīng)使瀝青混合料具有較高的抗剪強度,在層間界面結(jié)合更牢,防止層間界面推移。在有條件的單位,應(yīng)開展這方面的試驗與研究工作。 瀝青應(yīng)力吸收膜、瀝青應(yīng)力吸收層、聚脂土工布粘層具有防止反射裂縫和加強層間結(jié)合的作用。在半剛性基層上灑布具有富有彈性恢復(fù)能力的聚合物改性瀝青,如SBS改性瀝青、橡膠瀝青等,灑布量為1.01.6kg/m2,再灑適量小碎石或預(yù)拌碎石38mm,不必滿鋪,約占灑布面積的6070%即可,經(jīng)碾壓形成應(yīng)力吸收膜,具有一定減裂和加強層間結(jié)合的作用。瀝青應(yīng)力吸收層是采用粘結(jié)力大、彈性恢復(fù)能力很強的改性瀝青做成砂粒式或細粒式瀝青混凝土,具有空隙率較小、
28、不滲水、抗變形能力與抗疲勞能力很強的薄層結(jié)構(gòu),一般為2025mm,具有較好的抗疲勞、防止反射裂縫效果。聚脂土工布粘層是在灑熱瀝青或改性瀝青、改性乳化瀝青后,布設(shè)長絲無紡聚酯土工布,經(jīng)輪胎壓路機輾壓使瀝青向上浸漬而形成具有減裂、防水、加強層間結(jié)合的作用的粘結(jié)層。瀝青的灑布數(shù)量宜通過試驗確定,一般用量為0.81.4 kg/m2。 粘層瀝青與原規(guī)范規(guī)定不同的是各瀝青層之間都要求灑布粘層瀝青。一般新建瀝青面層之間可灑布乳化瀝青,乳化瀝青灑布量宜為0.30.5 L/m2 (瀝青含量約為0.150.25L/m2 ) ;在舊瀝青路面或水泥混凝土路面及橋面板上灑布粘層瀝青時,應(yīng)灑布改性瀝青或同標(biāo)號熱瀝青。瀝青
29、灑布量宜為0.81.4 L/m2,并灑預(yù)拌碎石或4.759.5mm或38mm碎石。也可灑布改性乳化瀝青。4.2.9 下封層是設(shè)在半剛性基層表面上,為了保護基層不被施工車輛破壞,利于半剛性材料養(yǎng)生,同時也為了防止雨水下滲到基層以下結(jié)構(gòu)層內(nèi),以及加強面層與基層之間結(jié)合而設(shè)置的結(jié)構(gòu)層。下封層雖有多種做法,實踐證明瀝青單層表處是經(jīng)濟、有效的方法之一。0 上封層的結(jié)合料應(yīng)根據(jù)設(shè)置上封層的用途,公路等級,交通量等級,氣候特點等選擇,并與舊瀝青面層用的瀝青標(biāo)號一致或更高一級。重交通石油瀝青、改性瀝青、改性乳化瀝青、乳化瀝青等均可選用。5 路基與墊層5.1 路基本節(jié)刪除與 公路路基設(shè)計規(guī)范相關(guān)的內(nèi)容,即路基填
30、料、壓實度等,保留與路面工程密切相關(guān)部分。 原條文規(guī)定“當(dāng)采用重型擊實標(biāo)準(zhǔn)時,路基回彈模量值可較表列數(shù)值提高15%30%”,根據(jù)土基回彈模量專題研究的成果:對幾個省不同土質(zhì)的室內(nèi)承載板進行的重輕型擊實標(biāo)準(zhǔn)對比試驗結(jié)果分析表明,在相同壓實度條件下(最佳含水量分別按各自的擊實試驗結(jié)果選?。匦蜆?biāo)準(zhǔn)模量基本上是輕型標(biāo)準(zhǔn)模量的2倍。因此,該條可適當(dāng)提高2035%。 根據(jù)土基回彈模量專題研究的成果:對幾個省不同路基土的室內(nèi)承載板試驗結(jié)果表明,路基回彈模量與壓實度基本呈線性關(guān)系,因此,建議“繪成壓實度與回彈模量曲線”改為“繪成壓實度與回彈模量直線”。同時,由于室內(nèi)承載板試驗時,杠桿儀的試驗臺猶如剛性下臥
31、層,為此,推導(dǎo)了具有剛性下臥層的彈性層應(yīng)力、應(yīng)變和位移的計算公式,并通過軸對稱有限元分析和現(xiàn)場承載板實測結(jié)果的對比驗證,表明室內(nèi)承載板法的路基回彈模量結(jié)果的理論修正系數(shù)為0.8120,規(guī)定“宜乘以0.70.9的折減系數(shù)修正”是合適的。為了實際設(shè)計操作方便,建議改為“并乘以0.8的折減系數(shù)修正”。5.1.8 當(dāng)路基建成后,應(yīng)在不利季節(jié)實測各路段土基回彈模量代表值以檢驗是否符合設(shè)計值的要求,即采用現(xiàn)場實測。實測法有承載板法、彎沉值、便攜式落錘彎沉儀(PFWD)。若代表值小于設(shè)計值,應(yīng)采取翻曬補壓、摻灰處理等加強路基或調(diào)整路面結(jié)構(gòu)厚度的措施,以保證路基路面的強度和穩(wěn)定性。根據(jù)土基回彈模量專題研究,公
32、式(5.1.7-1)就會出現(xiàn)負值,這顯然不符合實際情況。因此建議采用折減系數(shù)Ka的方法。對于Ka的取值不宜對不同等級的公路進行規(guī)定,因為當(dāng)a的取值不明確公路等級,可以稍微模糊一點,可改為“Ka為折減系數(shù),在1.52.0之間根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗選取”,公路等級高宜取高值,等級低宜取低值。同時,取值在1.52.0之間偏嚴,因為同時考慮K1,建議可考慮在1.251.75之間選取。5.1.9 用貝克曼梁測定土基彎沉值,計算該段路的土基彎沉代表值,以檢驗土基壓實是否達到設(shè)計土基回彈模量值的要求。當(dāng)測定時間在非不利季節(jié)時,檢驗彎沉值應(yīng)將不利季節(jié)的E0按下式計算換算成非不利季節(jié)的彎沉值。 /K1 ()式中:K1為非
33、不利季節(jié)系數(shù),K1因各地氣候濕度變化而異,從過去對砂石路面的調(diào)查結(jié)果,該系數(shù)為1.11.7,各地應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗取值。E0D為最不利季節(jié)的土基回彈模量,即設(shè)計值。0 建議式(5.1.9-1)與式)形式相同,Ka和K1的取值也相同。因為按理論上說,便攜式落錘彎沉儀(PFWD)的實測模量結(jié)果為動模量,要比承載板的靜模量大,實際上,PFWD的荷載在0.100.15MPa之間,比承載板的荷載小得多,其大小更接近車輪荷載傳遞到路基頂面的壓力,由于路基土的非線性,所以根據(jù)我們實測結(jié)果對比分析表明,PFWD的模量與承載板的模量十分接近。因此,取式)與式)形式相同。 用現(xiàn)場便攜式(單點)落錘彎沉儀測定、計算土基回彈
34、模量值,及利用該成果,換算、估計土基回彈模量值是根據(jù)西部交通建設(shè)科技項目“公路路基回彈模量的研究”課題成果而推薦,供各地參考。便攜式落錘彎沉儀(PFWD:Portable Falling Weight Deflectometer),或稱手持式落錘彎沉儀(HFWD:Hand-hold Falling Weight Deflectometer),或稱微型落錘彎沉儀(MFWD:Mini Falling Weight Deflectometer),由加載機械裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。結(jié)合的幾條高速公路路基回彈模量現(xiàn)場檢測的部分測試結(jié)果,PFWD測得的回彈模量與承載板回彈模量和彎沉的關(guān)系如下:1 湖南省機
35、場高速公路1)礫石土填方路基 (n = 14, r = 0.9101) 紅粘土填方路基2 云南省硯平高速公路1)弱風(fēng)化碎石土填方路基 弱風(fēng)化碎石土挖方路基弱風(fēng)化碎石土半填半挖路基上列式中:Ep、Eb和l分別表示PFWD回彈模量值(MPa)、承載板回彈模量值(MPa)和貝克曼梁彎沉(0.01mm);n和r分別表示樣本數(shù)和相關(guān)系數(shù)。由于西部課題還在研究中,以上資料僅供參考5.2 墊層與抗凍層設(shè)計5.2.2 墊層采用未篩分碎石和天然砂礫時,應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)層厚度(h)確定最大粒徑,一般最大粒徑應(yīng)在1/3-2/3h之間,以保證集料骨架的形成,提高結(jié)構(gòu)層的穩(wěn)定性。5.2.45.2.5 該條是新增加內(nèi)容,因季凍
36、區(qū)路面在路基豎向凍脹力作用下發(fā)生變形,產(chǎn)生凍脹值。由不均勻凍脹值使材料彎曲變形超過材料極限應(yīng)變時,路面產(chǎn)生縱向裂縫乃至破壞。將路面結(jié)構(gòu)按1米寬的簡支梁來計算,驗算路面材料的容許變形。參照東北片區(qū)柔性路面厚度計算方法,東北片區(qū)修訂公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范1977,元月和柔性路面抗凍厚度設(shè)計方法的研究,哈爾濱建筑大學(xué),1995的凍脹觀測資料確定。是路面材料安全系數(shù),高速、一級公路或材料試驗均勻性不好時宜取大值。是瀝青面層材料工作溫度系數(shù),表中路面材料低溫拉應(yīng)變指標(biāo)是根據(jù)各凍區(qū)的年最低氣溫而提出的路面材料低溫拉應(yīng)變指標(biāo)。系數(shù)是把瀝青路面材料的-10彎拉應(yīng)變試驗指標(biāo)轉(zhuǎn)換成各凍區(qū)實際溫度下的彎拉應(yīng)變指標(biāo)。的
37、確定依據(jù)現(xiàn)有不同溫度下的瀝青混合料彎拉應(yīng)變試驗結(jié)果。對于半剛性基層材料,從目前掌握的試驗資料看,在低溫下一定范圍內(nèi)材料的彎拉應(yīng)變隨溫度變化不大,所以對半剛性材料取1。對于瀝青碎石基層由于其位于面層之下,冬季工作溫度要高于瀝青面層,所以瀝青碎石基層與半剛性基層一樣不考慮溫度系數(shù)的影響。對于二灰土、水泥土等底基層材料,由于其材料的彎拉應(yīng)變值(210190)接近于二灰碎石和水泥穩(wěn)定砂礫基層的彎拉應(yīng)變值,且底基層位于基層之下,所以不做底基層材料凍脹變形破壞驗算。對于二級及二級以下公路可按最小防凍厚度進行驗算,其瀝青路面結(jié)構(gòu)層總厚度應(yīng)不小于最小防凍厚度的規(guī)定。6 基層、底基層6.1 半剛性材料基層 骨架
38、密實型混合料要求集料的最大粒徑不宜太大,以減小混合料離析。試驗確定骨架密實型粗集料的級配時,應(yīng)先將粗集料劃分成二至三擋,通過表面振動壓實的方法逐級填充,并計算振實密度和空隙率,直到找出振實密度最大的粗集料組成。在此基礎(chǔ)上,用體積法計算確定細集料和結(jié)合料的壓實體積和重量,從而確定細集料的組成和結(jié)合料的比例。為尋求強度高、抗裂性、抗沖刷性好的基層性能,一些專家、學(xué)者也在穩(wěn)定集料基層的混合料組成和集料級配方面提出了一些改進意見??偟膩砜?,都趨向于形成骨架密實結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上總結(jié)提出骨架密實結(jié)構(gòu)的集料級配范圍。但是,骨架密實狀態(tài)是否形成,必須根據(jù)具體級配和混合料配合比進行檢驗。原規(guī)范中提出的各類
39、無機結(jié)合料穩(wěn)定粒料類基層材料,其級配是按最大密實原理設(shè)計的連續(xù)級配。經(jīng)試驗分析均屬于懸浮密實結(jié)構(gòu)類型。研究成果與工程實踐表明:隨著混合料中4.75mm、2.36mm、0.075mm的通過量減少,尤其是0.075mm的通過量減少,基層的抗裂和抗沖刷性能明顯提高。因此,懸浮密實結(jié)構(gòu)的集料級配中對2.36mm以下的細料含量,尤其是0.075mm以下的細料含量的限制要求提高。6.1.6 雖然隨著水泥劑量的提高,基層的強度會相應(yīng)提高,但脆性也相應(yīng)增大,因此有必要限制水泥劑量。這樣也符合通過改善集料的級配和混合料的結(jié)構(gòu)形態(tài)來達到設(shè)計強度要求。6.1.7 無論是水泥穩(wěn)定基層還是石灰粉煤灰穩(wěn)定基層,混合料中4
40、.75mm以上粗集料形成骨架狀態(tài)時,粗集料的分布狀態(tài)應(yīng)當(dāng)是一樣的。但是從粒度上講,細集料粒度對于水泥穩(wěn)定基層包括小于4.75mm的細集料和約6的水泥,對于石灰粉煤灰穩(wěn)定基層包括小于4.75mm的細集料和約20的粉煤灰。混合料的密度基準(zhǔn)不同,所以形成骨架密實狀態(tài)時的細集料重量比或混合料中粗集料的重量比不同。形成骨架密實狀態(tài)時,水泥穩(wěn)定類基層混合料中粗集料的比例約在65左右,石灰粉煤灰類基層混合料中粗集料的比例約在75左右。這一界線比例隨著混合料中水泥或石灰粉煤灰的比例變化而變化,隨著粗集料的具體級配的變化而變化。6.1.9 石灰粉煤灰混合料配合比的改進各地研究較多。主要是尋求基層抗裂和抗沖刷性能
41、的改善。一些級配的提出是希望減小石灰粉煤灰混合料中細集料的含量,但最后的結(jié)果從粗集料分布狀態(tài)分析,所提出改進型級配都向骨架密實結(jié)構(gòu)方向靠近。因此,本規(guī)范在總結(jié)各地實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上提出推薦集料級配范圍。 6.1.13 從穩(wěn)定土原理上講,粉煤灰與石灰并用能起到較好的穩(wěn)定效果。往往有些地區(qū)有粉煤灰資源而缺乏石灰,或有石灰,但質(zhì)量不合格或不穩(wěn)定,只有用水泥和粉煤灰穩(wěn)定。國內(nèi)河南、河北等省的實際工程中已有采用水泥粉煤灰穩(wěn)定基層的實例,并取得了較好的應(yīng)用效果。本次規(guī)范列入水泥粉煤灰穩(wěn)定基層類型,允許采用該種穩(wěn)定類基層,以積累使用經(jīng)驗。水泥粉煤灰穩(wěn)定基層在應(yīng)用中由于缺乏相應(yīng)的技術(shù)規(guī)定。各工程一般按水泥穩(wěn)定基
42、層的強度標(biāo)準(zhǔn)進行配合比設(shè)計。實際上水泥粉煤灰穩(wěn)定類材料的強度發(fā)展特征介于水泥穩(wěn)定和石灰粉煤灰穩(wěn)定的情況之間,即早期強度高于石灰粉煤灰穩(wěn)定而低于水泥穩(wěn)定;后期強度發(fā)展幅度高于水泥穩(wěn)定而低于石灰粉煤灰穩(wěn)定。本規(guī)范所列水泥粉煤灰穩(wěn)定類基層材料配合比設(shè)計時的強度標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)有關(guān)室內(nèi)試驗和工程應(yīng)用情況提出的。 水泥粉煤灰穩(wěn)定類基層材料的強度隨著水泥的劑量增大而增大。由相關(guān)試驗結(jié)果,從基本強度要求和抗沖刷角度考慮,水泥劑量不宜低于3。同水泥穩(wěn)定類基層材料一樣,隨著水泥劑量的增大,材料的收縮性增大,脆性增大。雖然水泥粉煤灰穩(wěn)定時的收縮性要好與單純水泥穩(wěn)定時的情形,但從強度和收縮性角度綜合考慮,水泥劑量不宜大于
43、7。6.2 柔性基層6.2.2 半開級配大粒徑瀝青碎石混合料LSM,近年來在國內(nèi)外引起了極大的興趣,美國一些州在總結(jié)三十年來重交通荷載作用的道路應(yīng)用情況后,認為大粒徑瀝青碎石混合料對抵抗重交通荷載作用有著相當(dāng)?shù)臐撃?。我國許多省市近年來進行了研究和應(yīng)用,取得了良好的使用效果。大粒徑瀝青碎石混合料與傳統(tǒng)瀝青混合料的最大不同之處,在于采用大粒徑的骨架結(jié)構(gòu),最粗一級的粗集料含量通常在50%以上,以確保具有良好的抵抗車轍能力。因此在級配組成上區(qū)別于傳統(tǒng)的瀝青混凝土和瀝青碎石,而趨向于貫入式結(jié)構(gòu)的礦料組成。根據(jù)近幾年來的研究,空隙率較大的開級配排水基層(空隙率在18%-24%)所涉及到的問題較多,其抗疲勞
44、性能令人擔(dān)心。如瑞典國家道路與運輸研究所(Swedish National Road and Transport Research Institute)通過實驗室研究、加速加載試驗、現(xiàn)場FWD檢測等研究,比較了四種不同結(jié)構(gòu)的瀝青基層材料使用性能時,認為空隙率較大的開級配排水基層其耐久性能較差。為了兼顧排水和耐久性,我們對半開級配瀝青碎石混合料的排水性能進行了研究,通常條件下,當(dāng)半開級配瀝青碎石混合料的空隙率大于12%時,其滲透系數(shù)(按照ASTM PS 12901的實驗方法測定)0.01 cm/s,也就是可以滿足開級配瀝青磨耗層OGFC的滲水要求。因此,在滿足排水要求的條件下,應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減小混合料
45、的空隙率,以提高混合料的耐久性。其中半開級配基層瀝青混合料(LSM30、LSM52)在美國的中西部一些州如印第安納州應(yīng)用取得了良好的使用效果。目前如印第安納州標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(Indiana DOT STANDARD SPECIFICATION 1999)將半開級配基層瀝青混合料作為主要的基層材料,推薦了兩種級配組成。表6.2.5 印第安納州基層瀝青混合料級配范圍表篩孔尺寸(mm)5237.526.51913.29.54.752.361.180.60.30.150.075AC含量AM-2510070-9850-8528-6215-506-296-182-151-100-70-60-43.2AM-351
46、0045-7530-6020-5015-4010-355-256-182-151-100-70-60-43.0半開級配大粒徑瀝青碎石混合料級配組成通常采用特殊的體積法級配設(shè)計,NCHRP386采用體積填充的方法通過線性規(guī)劃求解混合料的級配組成。瀝青碎石在原規(guī)范中主要是指半開級配瀝青碎石AM,空隙率一般為12%18%。近年來國外普遍采用的瀝青碎石類材料分為兩類:(1)密級配瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料(ATB),其公稱最大粒徑大于26.5mm,設(shè)計空隙率為36%,國外也稱其為大粒徑瀝青混合料(LSM);(2)半開級配或開級配的排水瀝青碎石混合料基層,其公稱最大粒徑通常大于19mm。半開級配排水瀝青碎石
47、基層的設(shè)計空隙率15%18%,開級配排水瀝青碎石基層的設(shè)計空隙率19%24%,在結(jié)構(gòu)層內(nèi)起到排水的作用。據(jù)國外研究資料表明,開級配排水瀝青碎石基層的抗疲勞性能較差,實際上設(shè)計空隙率15%18%已具有一定排水作用,通過國內(nèi)初步實踐,綜合考慮推薦半開級配排水瀝青碎石混合料基層。厚度計算時,不宜作為計算層,宜擬定該層厚度,計算其他結(jié)構(gòu)層。排水基層適用于特殊路段,在我國也只是處在試驗階段。有關(guān)試驗路的取芯結(jié)果表明,室內(nèi)壓實標(biāo)準(zhǔn)采用標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾擊實法,壓實度易于達到規(guī)范所要求的98%并都超過100%,大致波動范圍為105%114%,而壓實標(biāo)準(zhǔn)采用振動壓實時,壓實度為97%101%,另外擊實法易打碎石料,改
48、變原有級配。由于瀝青碎石作為基層用,最大公稱粒徑一般大于26.5mm,應(yīng)采用大型馬歇爾試件,成型試件尺寸為152.4×95.3mm,推薦用振動成型,旋轉(zhuǎn)壓實儀成型,只有在沒有設(shè)備時,臨時暫用擊實法成型。根據(jù)大粒徑瀝青混合料研究成果及大量的實體工程經(jīng)驗,建議采用大粒徑瀝青混合料(LSM)基層可取得較經(jīng)濟合理的使用效果。大粒徑瀝青混合料集料的級配和配合比設(shè)計是根據(jù)專題研究結(jié)果,以及國外資料提出的,供設(shè)計參考。LSM混合料配合比設(shè)計包括目標(biāo)配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比設(shè)計及生產(chǎn)配合比驗證階段,作為設(shè)計主要進行目標(biāo)配合比設(shè)計。通過配合比設(shè)計確定混合料的材料品種及配比、礦料級配、最佳瀝青用量,并進行
49、混合料的性能驗證,以保證混合料的骨架結(jié)構(gòu)的良好性能。6.2.7 級配碎石是一種古典的路面結(jié)構(gòu)層,常用幾種粒徑不同的碎石和石屑摻配拌制而成,分為骨架密實型與連續(xù)型。在汽車交通的初期,用以修筑面層與基層,當(dāng)汽車交通發(fā)展到現(xiàn)代,在國外廣泛用于路面結(jié)構(gòu)的基層與底基層,在國內(nèi)已較少應(yīng)用。正因為是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu),所以既有技術(shù)成熟的一面,也必定會有受傳統(tǒng)約束的一面。今天在以半剛性為主的我國,重新提出級配碎石適用于各級公路的基層和底基層,并不是簡單的復(fù)古,更不是對半剛性的否定,而是柔性與半剛性兩類基層結(jié)構(gòu)的優(yōu)化組合以滿足新形勢下的交通需求。 分析幾個主要國家的級配建議值,幾十年來很少變化,主要有以下特點:1)級配建
50、議值范圍波動幅度太寬(日本瀝青路面綱要,美國AASHO)。2)雖然有按粗,中,細分為三類以供選用,但基本上都屬于較為圓滑的連續(xù)級配。3)作為上基層,我國級配碎石的級配建議值經(jīng)過幾次調(diào)整后甚至較現(xiàn)行規(guī)范的瀝青下面層(AC-25)還偏細。雖然各國規(guī)范給出的級配建議值范圍甚寬,可以在建議范圍內(nèi)做成不同類型的組成結(jié)構(gòu)(如密實懸浮、骨架密實、骨架空隙等)和不同的級配原則(如連續(xù)級配、間斷級配等),這就為就地取材的設(shè)計原則拓寬了空間。有關(guān)試驗研究表明符合緊排骨架密實原則的級配碎石,當(dāng)達到振動壓實標(biāo)準(zhǔn)98%壓實度時,其回彈模量都變化在500550MPa,目前建議回彈模量建議值可以提高到500550Mpa。因
51、此,對于交通較大的公路可選用骨架密實型級配。級配碎石仍然沿用以擊實法為基礎(chǔ)的重型壓實標(biāo)準(zhǔn),研究成熟時也可采用旋轉(zhuǎn)搓揉法、振動壓實法、輪胎壓實法等,在混合料的組成設(shè)計時盡可能考慮材料與碾壓工藝的相互作用,以便混合料形成最佳的組成結(jié)構(gòu)。擊實法形成的背景是剛輪壓路機,有它的條件性與適用范圍。目前壓實工藝已發(fā)展為以調(diào)頻調(diào)幅式的振動壓路機為主,輪胎壓路機的噸位也不斷增長,因此,試件成型方法應(yīng)與壓實工藝相協(xié)調(diào)一致。對于級配碎石的施工質(zhì)量檢測與控制,傳統(tǒng)的灌砂(水)法或輪跡法,但控制壓實度精度較低,現(xiàn)場承載板法又太麻煩,國內(nèi)外都沒有一個公認的可靠方法。近來有一種被認為有發(fā)展前景的動力響應(yīng)法,包括錘擊動力響應(yīng)
52、法與應(yīng)力波法,在國外正在進行研究,國內(nèi)也在啟動。因此,目前我國仍采用壓實度法,或輪跡法較為方便。對于高速公路、一級公路采用級配碎石用作基層時,應(yīng)注意抓好材料規(guī)格、施工工藝管理、工程質(zhì)量過程的控制,不能盲目地推廣。在質(zhì)量檢驗時,應(yīng)加強級配管理、壓實度檢驗,并應(yīng)進行現(xiàn)場承載板或簡易落錘彎沉儀檢驗。根據(jù)綜合模量檢測,為今后的修訂提供資料。6.3 剛性基層6.3.1 貧混凝土基層與其它基層相比具有較高的強度、剛度,較好的整體性和穩(wěn)定性,良好的抗沖刷性和抗裂性,多孔透水貧混凝土還兼有內(nèi)部排水功能,較為適用作為重載交通下的路面基層。從結(jié)構(gòu)組成特征看,貧混凝土基層可分為密實貧混凝土(有濕貧和干貧之分)和多孔
53、貧混凝土。密實濕貧混凝土即塑性貧混凝土;密實干貧混凝土采用振動碾壓工藝成型,即碾壓式貧混凝土;多孔貧混凝土指無砂或少砂透水貧混凝土。 貧混凝土基層材料的配合比設(shè)計和結(jié)構(gòu)的設(shè)計齡期均取28天。研究表明,不摻粉煤灰的貧混凝土的強度隨齡期增長幅度較低,90天的抗壓強度是28天的105,180天的為119;摻粉煤灰的貧混凝土的抗壓和抗彎拉強度隨齡期的增長幅度高于不摻灰的貧混凝土;摻粉煤灰對強度增長是有利的。采用28d齡期的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),也是兼顧摻粉煤灰貧混凝土基層的強度發(fā)展特性。貧混凝土基層材料的配合比設(shè)計指標(biāo)一般為28d抗彎拉強度。貧混凝土基層的7d抗壓強度用于施工質(zhì)檢。由于摻粉煤灰貧混凝土基層強度增長
54、較慢,施工質(zhì)檢以14d抗壓強度控制較為穩(wěn)定。 貧混凝土基層屬剛性基層,在原材料選擇、配合比設(shè)計和施工技術(shù)要求等方面,均與半剛性基層的差異較大,而更接近于水泥混凝土,原則上可沿用水泥混凝土現(xiàn)有的原材料檢驗、配合比設(shè)計、施工設(shè)備、鋪筑技術(shù)及所有的試驗檢測方法和手段,設(shè)計時可參考現(xiàn)行公路水泥混凝土設(shè)計規(guī)范進行。7 瀝青面層7.1 瀝青混凝土面層7.1.2 瀝青路面抗滑技術(shù)指標(biāo)的條文是根據(jù)交通部公路科研所<瀝青路面抗滑標(biāo)準(zhǔn)>研究成果進行修改。該成果是根據(jù)東北地區(qū)、華北地區(qū)、西北地區(qū)、華東地區(qū)、華南地區(qū)等7條高速公路(長平,長吉、石安、西寶、滬寧、杭甬、泉廈)的路面抗滑能力調(diào)查,并結(jié)合氣候數(shù)
55、據(jù)、交通事故等9萬多個原始數(shù)據(jù)的分析結(jié)果提出的。據(jù)此,修訂本條文。表 數(shù)據(jù)調(diào)查資料地區(qū)路線長度(km)氣候數(shù)據(jù)路面數(shù)據(jù)事故數(shù)據(jù)東北地區(qū)長平 832406500488長吉13314441251320華北地區(qū)石安2161440105251984西北地區(qū)西寶13057668961840華中地區(qū)滬寧2757201220022544華東地區(qū)杭甬14514468616512華南地區(qū)泉廈819640162224合計1063336051123369121 雨天路面抗滑性能下降,雨天事故比平常多的事實是早己被調(diào)查研究證實,因此,原規(guī)范未考慮降雨量大小,全國統(tǒng)一抗滑標(biāo)準(zhǔn)是不妥的。本規(guī)范仍采用摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度雙指
56、標(biāo)控制,但對不同的降雨量采用了不同的標(biāo)準(zhǔn),這樣可以放寬對降雨量小的地區(qū)和干旱地區(qū)的路面防滑要求,充分利用當(dāng)?shù)夭牧腺Y源,節(jié)省工程造價。和以前的規(guī)范相比,這是一大進步。有些國家對一些環(huán)境不良路段(如收費站口、匝道、急彎、陡坡等)提高了對摩擦系數(shù)的要求,有些國家對不同的設(shè)計速度有不同的摩擦系數(shù)要求。理論上講這是對的。但我們已經(jīng)作了不同降雨量分區(qū),若再做其它分類,整個標(biāo)準(zhǔn)體系顯得過于繁雜,這也會給路面設(shè)計帶來許多不便,因此我們沒有這么做。新抗滑標(biāo)準(zhǔn)考慮了不同年降雨量,不同公路等級提出了不同指標(biāo)值是合理的。2 交工驗收的測試時間為開放交通前或開放交通后12個月內(nèi)除嚴寒冬季之外的任意時段。原規(guī)范中規(guī)定的是竣工驗收標(biāo)準(zhǔn),測試時間規(guī)定為交工驗收后的第一個夏季,認為夏季是最不利季節(jié)?,F(xiàn)在改為交工驗收時間是竣工驗收時間往往滯后很長時間,多達三、五年。另外,雖然路面摩擦系數(shù)隨季節(jié)變化有一定的波動,但這種波動是有限的,除去冬天外,春季、秋季和夏季之間的差異就更小。因此沒有必要規(guī)定在夏季測試。3 本標(biāo)準(zhǔn)中的摩擦系數(shù)值以SFC60作為主要控制指標(biāo)。動態(tài)摩擦系數(shù)測試儀測定的DF為輔助指標(biāo),可用于施工控制和匝道、標(biāo)線以及其它沒有橫向力系數(shù)測定車的場合。原規(guī)范中SFC的測試速度50km/h,本規(guī)范中提高到60km/h,這樣的調(diào)整主要考慮了測試速度與
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