大粒径透水性沥青混合料柔性基层在青莱高速公路上的应用研究
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摘要
高温车辙和耐久性不足对沥青路面的破坏已成为当今世界各国公路建设的一个重要问题。大粒径透水性沥青混合料(LSPM)具有良好的抵抗反射裂缝和抗车辙能力,可有效解决以上问题。参考国外研究成果,本文对大粒径透水性沥青混合料的配合比设计方法和路用性能进行了研究,主要成果包括:
分析探讨了大粒径透水性沥青混合料的组成结构和强度的主要影响因素。由于粗集料形成了完整的骨架嵌挤结构,具有较高的模量和抵抗变形能力,可以抵抗较大的塑性和剪切变形;集料级配和公称最大集料粒径、沥青针入度、软化点、粘度、含油量及沥青混合料均匀性均对沥青混合料的强度产生影响。
通过对NCHRP386法与贝雷法级配设计进行对比,分析两种级配状态与混合料体积指标,得到了LPSM的级配设计方法以及能够满足使用要求的推荐级配范围。
采用大马歇尔沥青混合料设计法和旋转压实体积设计法对大粒径沥青混合料进行对比设计。采用旋转压实仪法可以得到较高的压实密度,但考虑目前国内的实际情况仍以大马歇尔法为主,在设计时需要对两种方法进行对比,以确定最终的设计方法。
研究了大粒径沥青混合料的高温稳定性,车辙试验结果表明LSPM抗车辙能力远大于普通沥青混合料抗车辙能力,集料级配对车辙起决定性作用,形成骨架嵌挤结构是LSPM具有良好的高温稳定性的关键。
采用浸水大马歇尔试验和冻融劈裂试验方法来评价分析大粒径沥青混合料的水稳定性,结果表明大粒径沥青混合料具有较好的抗水损害能力。
The destruction of high temperature rutting and inadequate durability to the asphalt pavement has become of great important issue for global pavement construction at present. Large Stone Pervious Asphalt Mixes (LSPM) has the good properties of eliminating the reflect crack and resistance rut, it can effectively solve the problems. Based on the foreign research results, the match ratio design method and the property in road application are studied in this dissertation, the main results are:
The dissertation plainly analyses composition and structure of LSPM, based on the asphalt mixture composition theory. It is found that due to the integrity skeleton formed by the coarse aggregate, the asphalt mixture can resist plastic deform and shear deform. The influence factors of mixes strength include: aggregate match ratio, asphalt penetration, soften point, viscosity, oil containing and irregularities of mixes, etc.
Through the comparison of gradation design method of NCHRP report 386method and Bailey method, analyzed the gradation form and volume index, then got the design method of gradation and the feasible gradation.
The large-scale Marshall design method and the gyration compact void design method are used individually to study LSPM for its property. Uses the gyration compact void design method, the high compaction density can be obtained. But the large-scale Marshall design method is still used more extensively in domestic, the control method should be determined by comparing the two methods.
LSPM high temperature stability is studied by wheel track test, it is found that the rutting resistance of LSPM is far great than that of the normal HMA, besides, the aggregate gradation of LSPM and skeleton-compact structure is vital to the rutting resistance. Lastly LSPM water stability is studied by water submerged large scale Marshall and the freeze-thraw test, and it is found that the water damage resistance is well.
分析探讨了大粒径透水性沥青混合料的组成结构和强度的主要影响因素。由于粗集料形成了完整的骨架嵌挤结构,具有较高的模量和抵抗变形能力,可以抵抗较大的塑性和剪切变形;集料级配和公称最大集料粒径、沥青针入度、软化点、粘度、含油量及沥青混合料均匀性均对沥青混合料的强度产生影响。
通过对NCHRP386法与贝雷法级配设计进行对比,分析两种级配状态与混合料体积指标,得到了LPSM的级配设计方法以及能够满足使用要求的推荐级配范围。
采用大马歇尔沥青混合料设计法和旋转压实体积设计法对大粒径沥青混合料进行对比设计。采用旋转压实仪法可以得到较高的压实密度,但考虑目前国内的实际情况仍以大马歇尔法为主,在设计时需要对两种方法进行对比,以确定最终的设计方法。
研究了大粒径沥青混合料的高温稳定性,车辙试验结果表明LSPM抗车辙能力远大于普通沥青混合料抗车辙能力,集料级配对车辙起决定性作用,形成骨架嵌挤结构是LSPM具有良好的高温稳定性的关键。
采用浸水大马歇尔试验和冻融劈裂试验方法来评价分析大粒径沥青混合料的水稳定性,结果表明大粒径沥青混合料具有较好的抗水损害能力。
The destruction of high temperature rutting and inadequate durability to the asphalt pavement has become of great important issue for global pavement construction at present. Large Stone Pervious Asphalt Mixes (LSPM) has the good properties of eliminating the reflect crack and resistance rut, it can effectively solve the problems. Based on the foreign research results, the match ratio design method and the property in road application are studied in this dissertation, the main results are:
The dissertation plainly analyses composition and structure of LSPM, based on the asphalt mixture composition theory. It is found that due to the integrity skeleton formed by the coarse aggregate, the asphalt mixture can resist plastic deform and shear deform. The influence factors of mixes strength include: aggregate match ratio, asphalt penetration, soften point, viscosity, oil containing and irregularities of mixes, etc.
Through the comparison of gradation design method of NCHRP report 386method and Bailey method, analyzed the gradation form and volume index, then got the design method of gradation and the feasible gradation.
The large-scale Marshall design method and the gyration compact void design method are used individually to study LSPM for its property. Uses the gyration compact void design method, the high compaction density can be obtained. But the large-scale Marshall design method is still used more extensively in domestic, the control method should be determined by comparing the two methods.
LSPM high temperature stability is studied by wheel track test, it is found that the rutting resistance of LSPM is far great than that of the normal HMA, besides, the aggregate gradation of LSPM and skeleton-compact structure is vital to the rutting resistance. Lastly LSPM water stability is studied by water submerged large scale Marshall and the freeze-thraw test, and it is found that the water damage resistance is well.
引文
1.交通部.公路沥青路面施工技术规范(JTGF40-2004).北京:人民交通出版社.2004.
2.交通部.公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000).北京:人民交通出版社.2000.
3.交通部.公路沥青路面设计规范(JTJ014-97).北京:人民交通出版社.1997.
4.交通部.公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000).北京:人民交通出版社.2000.
5.交通部.沥青路面施工及验收规范(GB50092-96).北京:人民交通出版社.1996.
6.交通部.公路路基路面现场测试规程(JTJ059-95).北京:人民交通出版社.1995.
7.交通部.公路工程集料试验规程(JTGE42-2005).北京:人民交通出版社.2005.
8.交通部.公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2004).北京:人民交通出版社.2004.
9.山东省交通厅公路局.大碎石沥青混合料柔性基层设计与实施技术要求.2005.
10.交通部.公路排水设计规范(JTJ018-97).北京:人民交通出版社.1997.
11.毕玉峰.沥青混合料抗剪试验方法及抗剪参数研究.同济大学,2004,2
12.王富玉.大粒径沥青混合料(LSM)的路用性能研究.长安大学,2001.
13.许福.大粒径透水性沥青混合料配合比设计方法在泰莱公路中的应用研究.2005.
14.彭勇,孙立军,石永久,王元清.沥青混合料抗剪强度的影响因素.东南大学学报,2007,5
15.张亮.大粒径沥青混合料抗裂性能试验研究.长沙理工大学,2006.
16.马士杰,大粒径沥青混合料设计方法与性能初步研究.东南大学,2005.
17.刘树堂,房建果,郭忠印.理论最大相对密度对沥青混合料体积指标的影响分析.公路,2005,2.
18.沈金安.关于沥青混合料配合比设计确定最佳沥青用量的问题.公路,2001,2.
19.王松根,房建果,王林,马世杰.大碎石沥青混合料柔性基层在路面补强中的应用研究.中国公路学报,2004,3.
20.严二虎,沈金安编译.2001年版美国刚八路面沥青混合料类型选择指南简介.中外公路,2003.
21.沙庆林.高速公路沥青混凝土路面的早期破坏.公路,2004,8.
22.林绣贤.论Superpvae组成配比的特色.华东公路,2002,1.
23.刘红瑛.沥青膜厚对沥青混合料工程性能的影响.公路交通技术,2004,3.
24.Design and Evaluation of Large-Stone Asphalt Mixes.NCHRPRePort386,1997.
25.Williams.Design and construction of large stone HMA base in Kentucky.Hot Mix Asphalt Technology,1988.
26.刘中林.大碎石沥青混合料LASM骨架密实型综合设计法.公路,2003,3.
27.王辉,张起森.沥青混合料目标配合比设计方法.长安大学学报(自然科学版),2004,11.
28.刘红瑛.大空隙沥青混合料配合比设计研究.石油沥青,2003,3.
29.林绣贤,游国兰.沥青混合料目标配合比设计快速确定法.华东公路,2001,1.
30.曹林涛,李立寒.基于抗车辙与抗水损能力的沥青用量确定方法.公路,2004,1.
31.沈金安.解决高速公路沥青路面水损害早期损坏的技术途径.公路,2000,5.
32.吴少鹏,磨练同,林振华.改性沥青混合料中改性沥青膜厚与性能的研究.武汉理工大学学报,2002,4.
33.林绣贤.沥青混凝土合理集料组成的计算公式.华东公路,2003,2.
34.李闯民,商玉田.两种设计方法的最佳沥青含量关系探讨.华中科技大学学报(城市科学版).2005,25.
35.陈群,李宇峙,朝晖.几种确定沥青混合料最佳沥青用量方法的比较研究.内蒙古公路与运输.2003,1.
36.余叔藩.沥青混合料设计中沥青用量的确定.公路,2006,6.
37.林绣贤.HMA和SMA最佳油石比快速确定法.华东公路.2003,2.
38.陈忠达,袁万杰,郑东启.级配理论应用研究.重庆交通学院学报.2005,8.
39.曹卫东,吕伟民,李晓军.集料级配评估的贝雷法.中外公路,2005,1.
40.沙庆林.SAC和其他粗集料断级配的矿料级配设计方法.公路,2005,1.
2.交通部.公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000).北京:人民交通出版社.2000.
3.交通部.公路沥青路面设计规范(JTJ014-97).北京:人民交通出版社.1997.
4.交通部.公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000).北京:人民交通出版社.2000.
5.交通部.沥青路面施工及验收规范(GB50092-96).北京:人民交通出版社.1996.
6.交通部.公路路基路面现场测试规程(JTJ059-95).北京:人民交通出版社.1995.
7.交通部.公路工程集料试验规程(JTGE42-2005).北京:人民交通出版社.2005.
8.交通部.公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2004).北京:人民交通出版社.2004.
9.山东省交通厅公路局.大碎石沥青混合料柔性基层设计与实施技术要求.2005.
10.交通部.公路排水设计规范(JTJ018-97).北京:人民交通出版社.1997.
11.毕玉峰.沥青混合料抗剪试验方法及抗剪参数研究.同济大学,2004,2
12.王富玉.大粒径沥青混合料(LSM)的路用性能研究.长安大学,2001.
13.许福.大粒径透水性沥青混合料配合比设计方法在泰莱公路中的应用研究.2005.
14.彭勇,孙立军,石永久,王元清.沥青混合料抗剪强度的影响因素.东南大学学报,2007,5
15.张亮.大粒径沥青混合料抗裂性能试验研究.长沙理工大学,2006.
16.马士杰,大粒径沥青混合料设计方法与性能初步研究.东南大学,2005.
17.刘树堂,房建果,郭忠印.理论最大相对密度对沥青混合料体积指标的影响分析.公路,2005,2.
18.沈金安.关于沥青混合料配合比设计确定最佳沥青用量的问题.公路,2001,2.
19.王松根,房建果,王林,马世杰.大碎石沥青混合料柔性基层在路面补强中的应用研究.中国公路学报,2004,3.
20.严二虎,沈金安编译.2001年版美国刚八路面沥青混合料类型选择指南简介.中外公路,2003.
21.沙庆林.高速公路沥青混凝土路面的早期破坏.公路,2004,8.
22.林绣贤.论Superpvae组成配比的特色.华东公路,2002,1.
23.刘红瑛.沥青膜厚对沥青混合料工程性能的影响.公路交通技术,2004,3.
24.Design and Evaluation of Large-Stone Asphalt Mixes.NCHRPRePort386,1997.
25.Williams.Design and construction of large stone HMA base in Kentucky.Hot Mix Asphalt Technology,1988.
26.刘中林.大碎石沥青混合料LASM骨架密实型综合设计法.公路,2003,3.
27.王辉,张起森.沥青混合料目标配合比设计方法.长安大学学报(自然科学版),2004,11.
28.刘红瑛.大空隙沥青混合料配合比设计研究.石油沥青,2003,3.
29.林绣贤,游国兰.沥青混合料目标配合比设计快速确定法.华东公路,2001,1.
30.曹林涛,李立寒.基于抗车辙与抗水损能力的沥青用量确定方法.公路,2004,1.
31.沈金安.解决高速公路沥青路面水损害早期损坏的技术途径.公路,2000,5.
32.吴少鹏,磨练同,林振华.改性沥青混合料中改性沥青膜厚与性能的研究.武汉理工大学学报,2002,4.
33.林绣贤.沥青混凝土合理集料组成的计算公式.华东公路,2003,2.
34.李闯民,商玉田.两种设计方法的最佳沥青含量关系探讨.华中科技大学学报(城市科学版).2005,25.
35.陈群,李宇峙,朝晖.几种确定沥青混合料最佳沥青用量方法的比较研究.内蒙古公路与运输.2003,1.
36.余叔藩.沥青混合料设计中沥青用量的确定.公路,2006,6.
37.林绣贤.HMA和SMA最佳油石比快速确定法.华东公路.2003,2.
38.陈忠达,袁万杰,郑东启.级配理论应用研究.重庆交通学院学报.2005,8.
39.曹卫东,吕伟民,李晓军.集料级配评估的贝雷法.中外公路,2005,1.
40.沙庆林.SAC和其他粗集料断级配的矿料级配设计方法.公路,2005,1.