長壽命(永久性)瀝青路面(銀川)

1、長壽命（永久性）瀝青路面（重慶交通科研設(shè)計院）CCRDI1長壽命（永久性）瀝青路面long-lasting、long-life（Perpetual） 并不是一個新概念美國在60年代開始修建期望壽命為20年的瀝青路面：全厚式瀝青路面：直接在路基土上鋪筑的所有各層均為瀝青層；深層高強(qiáng)度：在相對較?。?015cm）的粒料基層上鋪筑各瀝青層。優(yōu)點：總厚度薄于采用厚粒料基層的瀝青路面；瀝青層底部拉應(yīng)變較小，減小了疲勞開裂的潛在威脅；厚瀝青路面車轍很可能主要限于表面5cm內(nèi)，可通過刨銑更新來處理。2美國2002年永久性路面獎美國APA給7個獲獎?wù)哳C發(fā)“永久性路面”（使用壽命超過35年）獎美國空軍的阿拉斯加

2、埃里克森航空站的一個飛機(jī)跑道愛荷華州東80號州際公路兩個路段馬里蘭州巴爾的摩華盛頓國際機(jī)場的兩個飛機(jī)跑道明尼蘇達(dá)州35號州際公路一個路段密蘇里州44號州際公路一個路段俄克拉荷馬州40號州際公路一個路段田納西州馬歇爾縣65號州際公路一個路段這些獲獎路段被認(rèn)為是“卓越設(shè)計與高質(zhì)量施工相結(jié)合”的典范 34華盛頓州90號州際高速公路5華盛頓州90號州際高速公路路面類型所處地區(qū)重修路表面的路段百分率（%）磨耗層壽命（年）第一次第二次第三次第四次原路面第一次修復(fù)第二次修復(fù)柔性路面西區(qū)10000018.5-東區(qū)938511012.412.2-水穩(wěn)基層西區(qū)-東區(qū)100100711010.811.911.5水泥

3、路面西區(qū)1650019.0-東區(qū)5700029.5-6長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)三層式瀝青路面結(jié)構(gòu)：抗車轍、耐磨耗的表面層；抗車轍的中間層；抗疲勞的基層。7結(jié)構(gòu)與受力情況最大拉伸應(yīng)變路面基礎(chǔ)高模量抗車轍材料(根據(jù)需要變化)柔性的抗疲勞材料3 - 4” 1.5 - 3” SMA, OGFC or Superpave4”to6”高壓力區(qū)8要求從下向上的設(shè)計與施工基礎(chǔ)穩(wěn)定的鋪筑平臺盡量減少服務(wù)中的季節(jié)性的可變性和體積變化較低的瀝青層抗疲勞較上面的瀝青層抗車轍9基于力學(xué)的設(shè)計路面模型材料特性(模量值)路面響應(yīng)(應(yīng)變、應(yīng)力等) 轉(zhuǎn)移函數(shù) 路面壽命是否符合要求?最終設(shè)計結(jié)果盡可能減小可能性：拉伸應(yīng)變 65 me壓

4、應(yīng)變 200 me10力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)ESAL作用下限制彎拉應(yīng)變 65me(Monismith, Von Quintus, Nunn,Thompson)限制垂直壓應(yīng)變 8”)基層 (要求時)路基11對基礎(chǔ)的要求運輸研究實驗室（聯(lián)合王國）路基CBR2255底基層厚度（mm）150150225墊層厚度（mm）60035012對基礎(chǔ)的要求LCPC (法國)13噸荷載作用下的彎沉 50MPa德國300mm直徑承載板測定路基頂面模量 = 45MPa路基頂面模量 = 120MPa （輕交通）路基頂面模量 = 180MPa （重交通） 13對基礎(chǔ)的要求伊利諾斯州05101520250123456789CBR要求

5、路基以上的厚度（英寸）14對基礎(chǔ)的要求排水需要時設(shè)置考慮養(yǎng)護(hù)需要季節(jié)性變化特殊條件凍升/融軟膨脹土15對HMA的考慮HMA 基層中間層磨耗層16抗疲勞的瀝青基層隨路面厚度增加，拉伸應(yīng)變減小；薄的瀝青路面 = 高應(yīng)變；較高的應(yīng)變 = 較短的疲勞壽命。壓應(yīng)變拉伸應(yīng)變應(yīng)變疲勞壽命無限的疲勞壽命17抗疲勞的瀝青基層隨路面厚度增加，拉伸應(yīng)變減??；較厚的瀝青路面 = 低應(yīng)變；應(yīng)變低于疲勞極限 = 無限的疲勞壽命。壓應(yīng)變拉伸應(yīng)變應(yīng)變疲勞壽命無限的疲勞壽命18影響抗疲勞性能的因素高有效瀝青用量的混合料 =較大的抗變形能力改性瀝青膠結(jié)料 = 較大的抗變形能力HMA的空隙率高于最佳瀝青用量時的空隙率，疲勞壽命降低

6、；細(xì)級配HMA的疲勞壽命較長；疲勞壽命應(yīng)變高瀝青用量低瀝青用量無限的疲勞壽命19疲勞試驗方法AASHTO TP8 確定承受重復(fù)彎曲的壓實HMA疲勞壽命的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法彎曲梁疲勞試驗20疲勞試驗夾具21梁彎曲疲勞試驗力學(xué)原理22伊利諾伊大學(xué)的試驗數(shù)據(jù)23控制應(yīng)變?yōu)?0時的實驗數(shù)據(jù)破壞判據(jù)為初始勁度降到一半（3600MPa）24典型的800的疲勞試驗25典型的400的疲勞試驗26加載到破壞的應(yīng)變與疲勞壽命的關(guān)系27延長疲勞壽命的措施使基礎(chǔ)（路基）變得更硬（模量更高）增加HMA的總厚度增加混合料勁度增加HMA抗彎強(qiáng)度采用改性瀝青28抗車轍的中間層（粘結(jié)層）使用破碎集料，提高內(nèi)摩擦力；HMA中的粗集料形

7、成嵌擠（stone-on- stone contact）；使用集料公稱最大尺寸較大的級配；使用Superpave混合料設(shè)計方法；現(xiàn)場平均空隙率：4%6%；使用高溫性能等級較高的瀝青結(jié)合料；使用改性瀝青；摻加纖維。29表面層（磨耗層）依賴于交通、環(huán)境、地區(qū)經(jīng)驗和經(jīng)濟(jì)條件表面層瀝青混合料類型：SMA、SUP、OGFC性能要求包括：抗車轍抗裂抗滑減少濺水與水霧抗磨耗降噪不滲水30確保表面層質(zhì)量的關(guān)鍵因素提高一個高溫性能等級；采用改性瀝青；選擇較高的確定瀝青性能等級的可靠度；進(jìn)行析漏試驗（SMA、OGFC）；控制級配（關(guān)鍵篩孔，如4.75、0.075mm等）；車轍試驗；SHRP的SST試驗等。31溫度

8、梯度對瀝青等級的影響32性能目標(biāo)避免以下情況發(fā)生重復(fù)彎曲導(dǎo)致疲勞開裂重復(fù)變形導(dǎo)致車轍HMA基層路基33華盛頓州際高速公路柔性路面的表現(xiàn)（284km）統(tǒng)計初始施工以來的時間（年）初始瀝青混合料厚度mm/in從初始施工到第一次重修路面的時間（年）平均31.6230/9.212.4范圍233910034522534華盛頓州際高速公路柔性路面的性能（284km）1 to 70.4 to 1.30 to 27范圍現(xiàn)在的車轍深度(mm) 現(xiàn)在的 IRI(m/km)現(xiàn)有磨耗層的齡期(年)統(tǒng)計35俄亥俄州的柔性路面研究對4條州際高速公路的調(diào)查：HMA 路面長達(dá)34年沒有進(jìn)行過修復(fù)或重建對于進(jìn)行結(jié)構(gòu)修補(bǔ)或維持柔

9、性路面的排水沒有投入顯著的工作量對于HMA路面，現(xiàn)在成本僅有少量增加36FHWA 來自長期路面性能（LTPP）研究的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)來自 GPS-6 (FHWA-RD-00-165)結(jié)論大多數(shù) AC 罩面層修復(fù)前的使用期 15 年許多 AC 罩面層產(chǎn)生明顯破壞的使用期 20年 較厚的罩面層意味著如下現(xiàn)象較少：疲勞開裂橫向開裂縱向開裂37表面開裂（英國TRL）裂縫（從表面開始）輪荷載38新澤西州： 287州際公路表面開裂39華盛頓州：瀝青路面厚度 150 mm，從頂向下發(fā)展的裂縫深僅 5075mm150 mm50 mm40M32M32CORE英國TRL在M32高速公路上發(fā)現(xiàn)的從上向下的裂縫41英國M1高

10、速公路上的縱向裂縫42較上層抗車轍車轍產(chǎn)生于較上面的瀝青層足尺試驗道試驗Mn/ROADWesTrackNCATAccelerated Pavement TestingCalAPTFHWA43車轍率與瀝青層厚度的關(guān)系（英國TRL） 瀝青層厚度 (mm)車轍率(mm/msa)01002003004000.1110100100044非結(jié)構(gòu)性車轍（英國TRL）45DBMDBM50HDM設(shè)計壽命 (msa)瀝青層厚度(mm)500400300200100010010英國TRL設(shè)計圖表HDM重交通馬克當(dāng)路DBM50硬瀝青常規(guī)密級配混合料 DBM常規(guī)密級配混合料46美國德州永久性路面項目35號州際公路典型斷

11、面47加州710號州際高速公路設(shè)計方法瀝青混凝土基層路基垂直壓應(yīng)變ev剪應(yīng)力, e拉伸應(yīng)變et48加州710號州際高速公路路段全厚式路段8.0罩面路段12.01 OGFC3 PBA-6A5 AR-80006 CTB路基6, AR-80003, AR-8000,RB3, PBA-6A路基8“ 破裂并密封的 PCC纖維織物3 PBA-6A6 CTB路基3, PBA-6A8“ 破裂并密封的 PCC49加州I-710的重型車輛模擬器（HVS）研究50加州HVS研究結(jié)果試驗了4種不同的表面混合料；一種3/4”密級配混合料選擇了聚合物改性結(jié)合料 (PBA-6A)；PBA-6A 混合料的車轍低于常規(guī)材料一半。51修復(fù)結(jié)