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1、高性能 AC 路面,美国SHRP的高性能沥青路面-SUP,仅是商标名称 我们的SAC是真正的高性能沥青混凝土路面.,公路发展新时期,1984年4月国家批准实施京津塘高速路，从此公路建设进入以高速路为代表的跨越式发展时期。 7.5期间建成约500km高速路，到2000年共建成约2.5万km高速路，居世界第二。,2008年末公路和高速公路,2008年末公路373万km，高速路6万km。规划将建成8.5万km高速路。,创新是一个民族兴旺发达的灵魂,国外的路面技术发展有其本身的土壤、地质、材料、气候和交通条件以及现有路面的特点。不一定适应我国的高等级公路。我国路面技术问题要靠自已解决。SMA、 SUP
2、国内并不成功。,我国的气候和交通条件有显著差别，既有大量新建高等级公路，又有大量进入中修、大修期的高速路。到处是建设工地，有各种各样的技术问题要解决，是科技人员发挥才能，煅炼自已，实现科技创新的大好舞台。,美1873开始铺AC路面，巳136年 AASHTO 2002年前柔性路面,AASHTO 2002年设计指南的 路面结构类型,某高速公路的长寿命试验路,1. 半刚性路面 4、6、8PmB AC，38CBG，20LFS 共76cm 2. 柔性路面 4、6、8PmB， 29ATB（AH-70)，9PmB FDAC，16CR，15LFS 工作平台并延长寿命25% (AC45cm, 用PmB 27cm
3、) 共76cm,3. CRCC 4、6、8PmB，26CRCC，20CS，20LFS 共84cm 4. 厚AC(25cm) 4、6、8PmB，7ATB，15GCR，倒装式 16CS，20LFS 共76cm 5. 半刚性厚AC(25cm) 4、6、8PmB，7ATB，31CS，20LFS 共76cm,试验路 04.8.16通车 lr (mm) (FWD),04.12 05.10 06.12 1. 半刚性 0.019 0.038 0.064 2. 长寿命 0.035 0.067 0.082 3. 连续配筋 0.011 0.022 0.049 4. 厚AC倒装式 0.072 0.110 0.131
4、5. 半刚性厚AC 0.023 0.038 0.063,2006.12试验路面maxRD,1.半刚性路面 左 3.1 右 3.8mm 2.柔性路面 左 7.8 右 6.5mm 3.连续配筋 左 6.3 右 5.3mm 4.厚AC倒装式 左 6.7 右 8.1mm 5.厚AC半刚性 左 8.5 右 9.5mm,弯沉值,上述试验路的弯沉值总的都相当小，但通车一年后，路面的弯沉值普遍增大为刚通车3月时的1.52.0倍；通车两年后，又增大为刚通车3月时的1.84.45倍。路面的承载能力在减小。 该路土基和路基的特点,RD,通车两年后的 RD (左右两轮下的均值)： AC厚18cm的S-R路面RD=3.
5、45mm，最小； F.P的RD=7.15mm； CRCC+10cmAC的RD=5.8mm; 倒装式RD=7.4cm; AC厚25cm的S-R路面的RD=9mm，最大; 因有7cm ATB,不如倒装式中的 GCR.,试验路交通状况,交通量20000辆/天，客货各一半。 2006年5月 超载 30以下 11.87 超载 3050 2.0 超载 50100% 0.07 超载 100 0 不超载 85.23,粗集料断级配CAGG SAC的 设计和检验 参看SAC设计与施工实用指南,岩石类型的影响SAC-13 (5个级配、5种粗集料),1、例如:马歇尔试验结果25种沥青混合料5种岩石粗集料的结果： OA
6、C之差在0.3%0.9%之间， 空气率之差在1.6% 3.7%之间， 饱和度之差在4.1% 17.7%之间， 稳定度之差在1.05.2kN之间。,3、如果要求AC的Va为3%4.5%和VFA为65% 75%，则1号碎石仅级配A、C、D，3号碎石仅级配A、B、D，4号碎石仅级配A、D以及5号碎石仅级配A、C能满足要求。,结果说明，虽然规定的级配范围仅9.5mm的通过量为14%，另有4个筛孔的通过量为10%，其余筛孔的通过量仅4%7%，对于同一种碎石，即使其颗粒组成在范围内变化，也会导致有的AC的性质满足要求，有的则不满足要求 。,因此，（1）级配范围不应过宽。同时要明确，级配范围仅供选挥合适的生
7、产级配曲线用。（2）对某一品种碎石合适的级配曲线，对另一品种的碎石就不一定合适。生产中应遵循已定的级配曲线，只允许不影响AC性能的很小误差,如+/-0.7%,轮辙试验结果,如800次/mm为准,NEW SAC: 研究新理念：将面层的主要功能和早期损坏结合在一起解决。新方法：为1988年自主研究成功的 SAC系列提出了矿料级配设计方法。参看SAC设计与施工实用指南,新理论：建立了规定级配是否适合某岩石碎石的两阶段检验理论和检验方法。 新材料：完善了 SAC系列的三种不同结构，紧密骨架密实结构、一般骨架密实结构和悬浮式密实结构。分别用于不同场合。新材料有六个优点。,SAC的六个优点,1.空气率不大
8、于4%,不易产生水破坏 2.抗高温抗永久形变能力强,不易产 生辙槽 3.用作表面层时，TD大、抗滑性能好 4.表面很少粗细集料离析现象，美观 5.可乘合料高温时,用振动压路机振动碾压密实 6.油石比小，价格最低,SAC16 与 AC16I DS 的比较,AC16I 用AH-70 沥青 DS常在600800次/mm SAC16 用AH-70 沥青 DS平均2980次/mm SAC16 用硬质 AH-30 DS接近7000次/mm 用改性沥青 DS9000次/mm SAC25-1 用硬质AH-30 DS8680次/mm,为什么生产不出前后均匀的混合料,两大问题： 一是每个热料仓中同一筛孔的通过量经
9、常变化,使按某一次按规定技术指标符合要求的热料的配合比，在正式生产时根本实现不了。 二是热料仓的称量误差常在10%以上。,连续六天热料仓颗粒组成变化极差（）,秦皇岛试验路 SAC25-1 七天热料仓同一筛孔的极差(%),SAC161 热料仓同一筛孔四天的极差（）,4天SAC16-1的级配差异大,TABLE 4 Split Test and Bending Test劈裂和弯曲试验,TABLE 5 Wheel Tracking Test and Shear Test 轮辙试验和剪切试验,抗剪强度 与 DS的关系方程,n=33 =0.751.11 DS=656328636 DS= -42349+61
10、999 r2 = 0.9501 按原资料 =1.0 DS18000 按公式计算DS19650 （用控制 =1.0足够）,相对形变r e 与的回归方程,用式计算： n=9 (r e=4.281.78%, =0.751.11) r e =8.7-6.29 r2 = 0.9726 按 =1.0控制，r e原值（轮辙试验）为2.51，按公式计算为2.41,结论:用简易剪切仪替代轮仪,影响AC路面耐久性的因素,1.结构强度最重要，避免产生结构性破坏。 1)主要是半刚性基层和半刚性底基层的强度和厚度。 2)不依靠沥青面层的厚度。 3)预防水进入和保持土基强度稳定。,矿料质量和级配最关键。 沥青是必要成分，
11、但不是关键。 PmB能大幅度提高AC的抗形变能力， 但矿料质量和级配不好同样产生严重辙槽。SMA级配不密实，靠多用沥青。,2.高温抗永久形变能力,1) 只要水进入面层，都会产生不同类型的水破坏。 2) 不让降水透过表面层进入下卧结构层，就可减少水破坏。 3) 及时架桥封闭裂。,3. 水破坏,4) 最关键是矿料质量和级配。密实式AC透水性小，只要提高其均匀性和加强碾压，就可基本解决水破坏。沥青不是关键因素，ACII型或半开级配抗滑层、 最易水破坏。近几年PmB SMA也产生较多水破坏。矿料级配最重要。如SAC,5) 与路面结构设计有关(稀沥青在上，稠沥青在下)，与层间粘结0、0、0，1、1、1有
12、关，(粘结防水层、粘结层)。,横裂进水 水自由进入直达基层顶面，轮压冲刷并将浆通过裂缝自由唧出表面，对缝两侧冲刷破坏作用小，仅引起裂缝下陷，出浆处为条形。以往石灰土基层(35mm)缝口两侧碎裂，面层破坏是渐进过程。,两种机理的水破坏,动水压力进水 下雨期间，表面水在大动水压力下，由Va较大处压入表层;或压过中、下面层到基层顶面，动力水冲刷基层表面细料，并从原进水通道将浆压出表面。动力水反复压入水和吸出浆，对沿途AC造成很大破坏：沥青剥落，AC松散、产生圆形坑洞。提高AC的均匀性。,视交通量大小和重车多少，这个过程发展很快，下雨期间及雨后一二天就能产生。不少高速公路在产生圆坑洞之前，一条缝都没有
13、，但一场雨后，却能产生很多坑洞。,XX路某段20km，未到一年，一场大雨后产生180多个坑洞。XX路北京段8年后1315横缝，共补路面桥面坑洞213个。天津段共有横缝3204条，共补圆坑洞504个，基本与裂缝无关。河北段6km200多条横缝，补坑洞很少。,XX高速东侧93年底抢通车，94年初夏一场雨后就产生很多水破坏圆坑洞，那时路面上尚无横缝。几条PmB SMA路面，通车不到一年，尚无裂缝，就产生严重水破坏。,80年代开始至今有两类四种AC： 一类密实式，有三种:连续式、CAGG、FAGG； 另一类多孔隙CAGG，常用做磨耗层。 定义：CAGG、FAGG，不能用一个幂函数描述矿料级配，需要用两个幂函数描述。 1982年法国BBM，1984德SMA；1988我国SAC，1993美国SUP。 从此CAGG成为发展方向。,1、100多年来国内外不少学者都在研究级配对AC性能的关键作用。 2、至今仅连续级配有设计方法。Fuller公式，1964年FHWA改为0.45，级配较细，,矿料级配设计,国内外的CAGG都是经验性的，一直没有矿料级配的设计方法。 直到2005年笔者发表专著”粗集料断级配沥青混凝土SAC系列的设计与施工”才首次提出了CAGG的矿料级配的设计方法。,
