高性能沥青路面在西安至户县高速公路上的应用

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高性能沥青路面在西安至户县高速公路上的应用

篇1:高性能沥青路面在西安至户县高速公路上的应用

西安至户县高速公路(以下简称西户高速公路)是国道主干线(GZ40)二连浩特至河口的一段,同时也是陕西省米字公路主骨架的重要组成路段。它既是华北、西北通往祖国西南的大通道,也是西安通往汉中地区最便捷、最重要的交通干线,对实施西部大开发战略和加快基础建设具有重要意义。因此,为了延长沥青路面的使用寿命、改善沥青路面的使用性能并减少沥青路面的后期维修费用,西户高速公路项目部(以下简称项目部)与长安大学合作,采用美国公路战略研究计划(SHRP)的重要研究成果――高性能沥青路面(superpave)技术对沥青上面层重新进行了设计,从施工的结果看达到了改善路面使用性能的目的,使上面层即粗糙防滑又密实防水,受到了专家的好评。

一、 现行AC、AK型路面的不足及高性能沥青路面的先进性

1、AC、AK型路面的不足

我国从建设高速公路以来,沥青路面的设计一直采用马歇尔设计方法,其混合料类型的选择一般是:中、下面层采用空隙率小、不透水的连续级配沥青混凝土AC型,上面层则采用表面比较粗糙的AK型作为抗滑表层。AC型是一种密实型沥青混凝土结构,其矿料级配按最大密实原则设计,属于连续性级配,强度和稳定性主要取决于混合料的粘聚力和内摩阻力,因为结构密实、空隙率小,所以AC型路面的水稳定性较好。但是,由于其表面不够粗糙,耐磨、抗滑、高温抗车辙等性能明显不足,并且矿料间隙率也难以满足要求,通常采用减少沥青用量的方法来满足间隙率的要求,这样使沥青路面的耐久性能降低,因此,AC型在高等级公路的上面层已很少采用,主要用于中、下面层。由于防滑性能好,AK结构是高速公路上面层最常采用的结构。但是,AK结构的设计空隙率大,下雨后,水分容易渗入面层内,如果中、下面层比较密实,水分则聚集在上面层和中面层之间,并使上面层长期浸泡在水中,导致路面发生松散、坑洞等破坏;反之,水分会直接渗入基层,基层长期浸泡在水中,会发生松散、唧浆,从而使整个路面结构破坏,危害更大。

2、高性能沥青路面(superpave)的先进性

高性能沥青路面(superpave)是美国公路战略研究计划(SHRP)最重要的研究成果之一。高性能沥青路面作为SHRP研究成果的专有名称,它包含了沥青标准和集料标准、矿料级配曲线的组成规定和混合料的体积设计方法三大内容,提出了控制点和限制区的概念。高性能沥青路面的先进性在于它开发了一套全新的实验设备和方法,从根本上改变了现行试验方法和规范的纯经验性质,从而避免了由此带来的局限性,高性能沥青路面沥青结合料与混合料规范的新体系将试验方法与指标同沥青路面的路用性能建立起直接关系,通过控制高温车辙、低温开裂和疲劳开裂,来达到全面改进路面性能的目的,形成了一个基于路用性能基础上的沥青――沥青混合料设计新体系。

3、西户高速公路采用了高性能沥青路面

西户高速公路沥青路面结构原设计沿用了马歇尔设计方法设计的方案,上面层为4cm中粒式沥青砼抗滑表层(AK16-A),中面层为5cm中粒式沥青砼面层(AC-20I),下面层为6cm粗粒式沥青砼面层(AC-25I)。项目部组织人员对此方案进行了大量的调查、研究和论证,发现在我国已建成的采用此方法设计的高等级公路中,绝大多数沥青路面达不到路面使用寿命的一半,有的仅建成2~3年,甚至通车仅几个月,沥青路面就出现大面积破坏,造成了巨大的损失。为了改变这一状况,项目部和长安大学公路学院组成课题组,决定采用高性能沥青路面的设计思想,对沥青面层重新进行设计。

二、西户高速公路高性能沥青路面的设计与施工

1、高性能沥青路面的设计

课题组经过认真分析,决定维持中、下面层设计方案不变,只对上面层采用高性能沥青路面的设计方法重新进行设计,级配类型为super-19型。总体思路是:在减少极大颗粒含量的同时,控制细集料的含量,并且避开高性能沥青路面细集料限制区,使级配曲线向密实方向发展,以增加混合料的抗滑和防水能力。设计的主要步骤是:

(1)原材料选择

①沥青

西户高速公路高性能沥青路面沥青采用美国科氏AH-90沥青,其各项指标如表1所示:

沥青试验结果 表1

AH-90 检测结果

针入度(25℃,100g,5s) (0.1mm) 87

软化点(环球法) (℃) 46

闪点 (℃) 290

返度(15℃,5cm/mm) (cm) >150

溶解度 (%) >99.9

旋转粘度(60℃) (pa.s) 15.9

蜡含量(蒸馏法) (%) 1.8

密度(15℃) (g/cm3) 1.027

薄膜烘箱后残留物(TFOT,163℃,5h)

质量损失 (%) -0.03

返度(15℃,5cm/mm) cm >150

针入厚比(25℃) % 67

由表1中可以看出,科氏重交沥青符合规范“重交通道路石油沥青技术要求”的规定以及美国SHRP的PG64-28规定。PG64_28规定如表2所示,其中PG代表考虑路用性能的沥青结合料等级,即PG64-28表示该种沥青结合料可满足最高路面设计温度为64℃,最低温度为-28℃地区使用.

美国SHRP沥青路用性能规范PG64-28规定 表2

沥青使用性能等级 PG64-28

平均7d最高路面设计温度 (℃) <64

最低路面设计温度 (℃) >-28

原 样 沥 清

闪点(COC,ASTM,D92),min (℃) 230

粘度ASTM4402,max,2pa・s 试验温度 (℃) 135

动态剪切(SHRP B-003)G*/sinδ,min,2.0 kPa试验温度@10rad/s (℃) 64

RTFTO(ASTM D2872) 残 留 沥 青

质量损失,max (%) 1.00

动态剪切(SHRP B-003)G*/sinδ,min,2.OkPa试验温度@10rad/s (℃) 64

PAV 残 留 沥 青(SHRP B-005)

PAV 老化温度 (℃) 100

动态剪切(SHRP B-003)G

*/sinδ,max,3OMPa试验温度@10rad/s (℃) 22

物理老化 实测记录

蠕变劲度,(SHRP B-002)S,max,200Mpa m值.min,0.35试验温度@60s (℃) -18

直接拉伸,(SHRP B-006)破坏应变,min,1.0%试验温度@1.0mm/min (℃) -18

②粗集料

粗集料采用西安市小峪料场生产的石料,根据现场调查,小峪石料洁净、干燥,没有风化和杂质现象,并且具有足够的强度和耐磨性。由于本次设计级配类型为Super-19型,因此,课题组采用了10~15、10~20、5~10三档粗集料。集料筛分结果如表3所示:

集料筛分结果表 表3

规 格 公称粒径(mm) 孔 径(mm)

26.5 19.0 12.5 9.5 4.75 2.36

S9 10~20 100 100 19.5 0.3 0

S10 10~15 100 98.2 18.3 0.4 0

S12 5~10 100 100 8.4 0

粗集料质量技术指标如表4所示

粗集料质量检验表 表4

项目规格 压碎值(%) 针片状含量(%) 含泥量(%) 视密度 吸水率(%)

10~20 15.8 14.2 0.61 2.747 0.11

10~15 15.8 11.0 0.70 2.742 0.36

5~10 15.8 13.9 0.79 2.735 0.48

经试验检测,小峪料场的石料为中性石料,与沥青的粘附性较差,其粘附性指标只能达到3级,因此,本次设计中采取了抗剥离措施,添加抗剥落剂,使用剂量为0.4%.

③细集料及填料

细集料采用西安市沣河的天然砂和泾阳料场的石屑,其筛分结果如表5所示:

集细料筛分结果表 表5

公称粒径(mm) 孔 径(mm)

9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075

砂 100 95.8 85.5 64.1 39.3 16.8 9.8 2.7

石屑 100 95.7 50.0 32.2 23.1 15.5 11.4 7.5

天然砂和石屑的视密度分别为2.875g/cm3和2.691g/cm3,符合规范中“沥青面层用细集料质量技术要求”的规定,并且从表5的结果可以看出,工程中所用天然砂和石屑符合规范“沥青面层用天然砂砾”,“沥青面层用石屑规格”的要求。

填料采用石灰岩经磨细得到的矿粉,其视密度为2.787 g/cm3,含水量为0.87,无团粒结块现象。

(2)级配控制

高性能沥青路面混合料设计引入了限制区和控制点的概念,并且级配范围不固定。控制点是级配曲线必须通过的.一个范围,也就是说,按高性能沥青路面规定组成矿料级配曲线时,曲线粗集料的一端必须通过规定的几个控制点,限制接近最大粒径的颗粒数量。而限制区是级配曲线不能通过的区域,即曲线的细集料不能通过的区域,它的目的主要是为了限制混合料中的砂砾的含量,以避免混合料在铺筑过程中发生压实问题或抗永久变形能力不足。对于不同级配类型的控制点和限制区如表6所示:

矿料级配的控制点和限制区 表6

通过下列筛孔(mm)的质量百分率(%)

50 37.5 25 19 12.5 9.5 4.75 2.36 1.18 0.60 0.30 0.15 0.075

100 90~100 73.2 64.7 53.6 47.4 34.734.7 25.323.3~27.315~41 18.515.5~21.5

13.711.7~15.7 10.010.0 7.3 5.40~6

100 90~100 73.6 61.0 53.9 39.539.5 28.826.8~30.819~45 21.118.1~24.1

15.613.6~17.6 11.411.4 8.3 6.11~7

100 90~100 73.2 64.7 47.4 34.634.623~49 25.322.3~28.3 18.716.7~20.7

13.713.7 10.0 7.32~8

100 90~100 73.2 53.6 39.139.128~58 28.625.6~31.6 21.119.1~23.1 15.515.5

11.3 8.32~10

100 90~100 64.7 47.247.232~67 34.631.6~37.6 25.523.5~27.5 18.718.7 13.7 102~10

注:表中通过量下有横线者表示控制点位置,级配线需在其中间通过;框内的数字表示限制区。

从表6中我们可以看出,对于super-25而言,要求25.0mm通过率为90%~100%,2.36mm通过率为19%~45%,0.075mm通过率为1%~7%,其控制点少(只有6个),并且 控制点处范围较宽,这样就突破了以往级配应用中大家普遍采用的走中值的思路,给级配设计提供了相当大的灵活性,可以针对不同性质的集料设计出不同的级配曲线,同一种集料也可设计出不同的级配曲线,从中选择满足各项技术标准的最佳曲线。

由于高性能沥青路面沥青混合料设计级配是受控制点和限制区制约的,因此课题组对

super-19型沥青混合料设计了3个控制点和一处限制区,3个控制点分别位于标称最大公称尺寸、中等尺寸(2.36mm)和最小尺寸(0.075mm)处,限制区则沿最大密实度级配线存在于中等尺寸与0.3mm尺寸之间,这样就有效的限制了混合料中含砂过多或总砂量中细砂过多情况的发生,并且提高了路面的抗高温车辙、抗水损害的能力及耐久性。本次设计Super-19型级配控制点范围和限制区边界分别见表7和表8所示。

集料最大公称尺寸19mm 表7

筛子尺寸 控制点(%)

最 小 最 大

0.075 2 8

2.36 23 49

12.5 - 90

最大公称尺寸(19mm) 90 100

最大集料尺寸(25mm) 100 -

集料限制区边界 表8

禁区内筛孔尺寸(mm) 最大公称尺寸、最大最小边界(最小/最大通过百分率)19.0mm

4.75 --

2.36 34.6/34.6

1.18 22.3/28.3

0.6 16.7/20.7

0.3 13.7/13.7

(3)Super-19型沥青混凝土配合比设计

高性能沥青路面在室内用旋转击实仪做沥青混合料设计,按规定的体积设计法确定设计沥青含量,并将沥青混合料压实到实际路面在当地气候和荷载条件下所达到的密实度。

高性能沥青路面室内混合料设计的几个主要体积指标及其规定值如下:

①设计旋转击实次数时,混合料的空气率(Va)为4%。

②Va为4%时的矿料间隙率(VMA)随标称最大集料尺寸而异。

标称最大集料尺寸(mm) 9.5 12.5 19.0 25.0 37.5

最 小 VMA (%) 15 14 13 12 11

③Va为4%时,混合料的饱和度(VFA)随设计当量标准轴次(ESAL)而异,如表9所示,饱和度的标准随设计当量标准轴次增加而减少。

饱和度(VFA)的标准 表9

交通量ESAL(×106) 设计VFA(%)

<0.3 75-80

<1 65-78

<3 65-78

3-100以上 65-75

课题组对Super-19型沥青混凝土配合比设计采用混合料体积设计的方法进行设计。混合料体积设计是建立在经验基础上的且与集料和混合料性质有关的(包括集料破碎面与级配、空隙率和矿物集料骨架空隙率等)一种设计方法,混合料体积设计所用的沥青混合料空隙率为4%。课题组的设计过程主要分为两个阶段:

第一阶段:确定初始沥青用量和设计级配。

首先,课题组根据Super-19集料级配范围的要求选择了3个试验级配,如表10所示,分别测定出细集料、粗集料、矿粉的毛体积密度和视密度,以及级配混合料总的毛体积密度和视密度,并估计出全部集料的有效密度;

试验级配表 表10

孔 径 19 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075

级配Ⅰ 100 85.2 67.7 47.2 29.9 21.4 15.9 11.0 8.7 6.8

级配Ⅱ 100 85.1 66.3 45.3 30.3 22.3 16.5 11.3 9.0 7.0

级配Ⅲ 100 82.0 65.9 47.2 33.5 25.4 19.1 13.2 10.7 8.6

其次,根据公式-1估计吸入沥青体积(Vbe)

Vbe =Ws×(1/Gsb-1/Gse)  公式-1

Ws --混合料重量百分比

Gsb --全部集料的毛体积率

Gse --全部集料的有效密度

再次,按照经验回归方程(公式-2)估计有效的沥青用量(Vba)

Vba =0.176-(0.0675)lg(Sn) 公式-2

Sn --集料粒径最大公称尺寸

然后,按照公式-3,根据吸入沥青体积Vba和有效沥青体积Vbe计算出初始沥青量Pbj。

Pbj = Gb×(Vbe + Vba)/Gb×(Vbe + Vba)+Ws  公式-3

Gb--沥青密度

经过计算,级配Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的初始沥青用量分别为4.4% 、4.4%和4.3%。

最后,课题组根据交通量等级和平均设计气温选择压实力,按照选择的试验级配和计算出的相应初始沥青用量压实试件,确定设计集料级配为级配I。

第二阶段:设计沥青用量的选择

设计集料级配确定以后,就要选择设计沥青用量。设计沥青用量是指在设计旋转压实次数条件下产生空隙率为4%的沥青用量,因此,需要在几个不同沥青用量下压实沥青试件,然后进行选择。对于级配I,课题组选择了4.2%、4.4%、4.7%、5.2%、5.7%五个不同的沥青用量,按照集料级配压实试件,根据压实结果,通过沥青用量和空隙率、密度、VMA和VFA的关系,选择空隙率为4%的沥青用量即4.5%做为设计用量。

2、高性能沥青路面的施工

(1)摊铺

连续稳定的摊铺是提高路面平整度的主要措施。Super-19型沥青混凝土在施工中用一台摊铺机摊铺,根据拌和机的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度课题组将摊铺机的摊铺速度定为2~2.5m/min,容许放慢到1~2m/min,并且要求均匀、不间断地摊铺。

摊铺机应调整到最佳状态,调试好螺旋布料器两端的自动料位器,并使料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速相匹配。螺旋布料器的料位应高于螺旋布料器中心,使熨平板的档料板前混合料在全宽范围内均匀分布,并在起步前将料位整好,然后实施摊铺,避免摊铺层出现离析现象。

Super-19沥青混凝土出料温度控制在150~165℃,前场的摊铺温度控制在150℃以上,混合料超过190℃就必须废弃。课题组根据每天的气温确定混合料出料温度采用上限还是下限。

(2)压实

Super-19沥青混凝土的压实程序与普通沥青混凝土相同,也分

为初压、复压和终压三个步骤。初压紧跟在混合料摊铺后进行,温度不低于150℃,采用12~13T双钢轮压路机静压1~2遍,其线压力不宜低于35N/mm,速度为2~3km/h,并不得产生推移和发裂现象。

复压时先用25T左右重型轮胎压路机进行揉搓碾压2遍,轮胎充气压力不少于0.55Mpa,然后用12~15T双钢轮振动压路机碾压1遍,前进时关闭振动,后退时打开振动,振动频率宜为35~50HZ,振幅为0.3~0.8mm。

终压在复压后进行,用12~15T双钢轮压路机静压2遍,使沥青砼表面无明显轮迹。终压后,表面温度不能低于90℃,当路面温度低于50℃时允许开放交通。

三、结论

1、高性能沥青路面是一种考虑路用性能的沥青混合料设计方法,该方法从材料体系入手,系统地分析沥青混合料性质,通过沥青混合料配比设计,从材料组成方面控制和减少路面产生永久变形、疲劳开裂和低温开裂。它与马歇尔设计方法的不同点在于:一是课题组根据不同的交通量等级选择不同的压实参数,使荷载条件反映到沥青混合料的设计当中;二是课题组采用了旋转压实成型试件,使试件中集料分布更接近于工地现场压实情况,具有代表性;三是课题组采用了大尺寸试件,试件直径150mm,大粒径的集料可以在试件中均匀分布,减少了马歇尔试件由于尺寸小而产生的实验结果的变异性;四是课题组在试件成型过程中增加了混合料的短期老化,使混合料性质与实际生产使用的混合料一致。

2、高性能沥青路面Super-19试验路马歇尔试验结果如表11所示:

试验路马歇尔试验结果 表11

油石比 稳定度 流值 空隙率 饱和度 沥青体积百分率 粒料空隙率 压实度

室内配料 4.7 11.55 21.3 4.38 70.9 10.6 15.0 ――

现场取料 4.7 17.69 28.2 3.7 74.3 10.7 14.4 98%

由试验结果可以看出,Super-19沥青混凝土上面层满足高性能沥青路面的各项标术指标要求,并完全达到和满足现行规范马歇尔技术指标要求,高温稳定性、水稳性以及表面抗滑性能等技术指标都有很大提高。

3、西户高速公路于12月正式通车,这是陕西省第一次采用这种方法对沥青上面层进行设计和施工,改善了路面的使用性能,也为高性能沥青路面的推广提供了第一手资料。

参考文献

1.沙庆林 高速公路沥青路面早期破坏现象及预防 人民交通出版社 

2.张登良、王哲人 沥青路面 人民交通出版社 

篇2:高性能沥青路面在西安至户县高速公路上的应用

高性能沥青路面在西安至户县高速公路上的应用

摘 要:本文结合实际,分析了现行路面结构的不足,介绍了高性能沥青路面的先进性以及在西安至户县高速公路的应用情况。

关键词:高性能沥青路面 高速公路 应用

西安至户县高速公路(以下简称西户高速公路)是国道主干线(GZ40)二连浩特至河口的一段,同时也是陕西省米字公路主骨架的重要组成路段。它既是华北、西北通往祖国西南的大通道,也是西安通往汉中地区最便捷、最重要的交通干线,对实施西部大开发战略和加快基础建设具有重要意义。因此,为了延长沥青路面的使用寿命、改善沥青路面的使用性能并减少沥青路面的`后期维修费用,西户高速公路项目部(以下简称项目部)与长安大学合作,采用美国公路战略研究计划(SHRP)的重要研究成果――高性能沥青路面(superpave)技术对沥青上面层重新进行了设计,从施工的结果看达到了改善路面使用性能的目的,使上面层即粗糙防滑又密实防水,受到了专家的好评。

一、 现行AC、AK型路面的不足及高性能沥青路面的先进性

1、AC、AK型路面的不足

我国从建设高速公路以来,沥青路面的设计一直采用马歇尔设计方法,其混合料类型的选择一般是:中、下面层采用空隙率小、不透水的连续级配沥青混凝土AC型,上面层则采用表面比较粗糙的AK型作为抗滑表层。AC型是一种密实型沥青混凝土结构,其矿料级配按最大密实原则设计,属于连续性级配,强度和稳定性主要取决于混合料的粘聚力和内摩阻力,因为结构密实、空隙率小,所以AC型路面的水稳定性较好。但是,由于其表面不够粗糙,耐磨、抗滑、高温抗车辙等性能明显不足,并且矿料间隙率也难以满足要求,通常采用减少沥青用量的方法来满足间隙率的要求,这样使沥青路面的耐久性能降低,因此,AC型在高等级公路的上面层已很少采用,主要用于中、下面层。由于防滑性能好,AK结构是高速公路上面层最常采用的结构。但是,AK结构的设计空隙率大,下雨后,水分容易渗入面层内,如果中、下面层比较密实,水分则聚集在上面层和中面层之间,并使上面层长期浸泡在水中,导致路面发生松散、坑洞等破坏;反之,水分会直接渗入基层,基层长期浸泡在水中,会发生松散、唧浆,从而使整个路面结构破坏,危害更大。

2、高性能沥青路面(superpave)的先进性

高性能沥青路面(superpave)是美国公路战略研究计划(SHRP)最重要的研究成果之一。高性能沥青路面作为SHRP研究成果的专有名称,它包含了沥青标准和集料标准、矿料级配曲线的组成规定和混合料的体积设计方法三大内容,提出了控制点和限制区的概念。高性能沥青路面的先进性在于它开发了一套全新的实验设备和方法,从根本上改变了现行试验方法和规范的纯经验性质,从而避免了由此带来的局限性,高性能沥青路面沥青结合料与混合料规范的新体系将试验方法与指标同沥青路面的路用性能建立起直接关系,通过控制高温车辙、低温开裂和疲劳开裂,来达到全面改进路面性能的目的,形成了一个基于路用性能基础上的沥青――沥青混合料设计新体系。

3、西户高速公路采用了高性能沥青路面

西户高速公路沥青路面结构原设计沿用了马歇尔设计方法设计的方案,上面层为4cm中粒式沥青砼抗滑表层(AK16-A),

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篇3:排水沥青路面在苏锡高速公路上的应用

排水沥青路面在苏锡高速公路上的应用

该文介绍了在原材料各项指标合格的前提下,特别是沥青的`动力粘度有较高的要求时,对排水沥青混合料进行设计,其空隙率、连通空隙率等指标应满足要求.各项准备工作完成后进行排水路面试铺工作,并对两种碾压方案作了对比.然后对试验路进行了检测,各项指标满足行车要求.

作 者:龚涌峰 朱止波 王捷 Gong Yongfeng Zhu Zhibo Wang Jie  作者单位:龚涌峰,Gong Yongfeng(无锡市高速公路建设指挥部,江苏无锡,214123)

朱止波,王捷,Zhu Zhibo,Wang Jie(南京东交工程咨询有限公司,江苏南京,210000)

刊 名:城市道桥与防洪 英文刊名:URBAN ROADS BRIDGES & FLOOD CONTROL 年,卷(期): “”(1) 分类号:U416.217 关键词:排水   空隙率   配合比   施工   无锡  

篇4:高性能沥青路面SUPERPAVE在美国的应用状况

高性能沥青路面SUPERPAVE在美国的应用状况

摘 要 我国在建高速公路已开始推广美国高性能(SUPERPAVE)沥青路面,苏嘉杭高速公路率先在全线沥青路面三层结构上使用这一技术。这种路面结构形式出现时间相对较短,国外、国内经验相对缺乏。本文参考了SUPERPAVE在美国施工中的一些难点、焦点问题,并结合苏嘉杭高速公路SUPERPAVE路面的实践,对一些问题进行了分析。

关键词 高性能沥青路面 SUPERPAVE施工 路用性能

1 前言

SUPERPAVE是美国耗资1.5亿美元的战略公路研究计划(SHRP)的重大组成部分之一,耗资约5000万美元。1992年SHRP计划结束后,在美国联邦公路局(FHWA)的大力推广下,美国大部分州已开始修建SUPERPAVE路面,新建SUPERPAVE工程项目93个,316个,达3900个。20一年生产沥青混合料13400万吨,占沥青混合料总量的62%;采用SUPERPAVE方法施工的沥青混合料占总量的82%。

在SUPERPAVE的推广过程中,相关的争论一直很多。为此美国联邦公路局(FHWA)联合美国国家沥青路面协会(NAPA),组织专家组编写了SUPERPAVE施工技术指南,在NAPASR-180报告中发表。随后NAPA联合SAPA(美国各州沥青路面协会)针对原材料、混合料设计、拌和、摊铺、碾压、质量控制六个方面组织了一次全国调查,而这也正是我们国内推广SUPERPAVE常常遇到的、争议较多的问题,本文就这几方面分别进行论述。

2 原材料

2.1 沥青

美国大部分混合料生产商认为沥青的PG等级可控制在公路局规范范围之内。有40%的SUPER-PAVE混合料使用了改性沥青,这一比例要高于传统的马歇尔混合料设计法。这主是基于“保险”的考虑,承包商们都希望随着SUPERPAVE的推广,使用改性沥青的比例能够逐渐降下来。所用的SUPERPAVE混合料相对于马歇尔混合料来说,25%的承包商使用沥青含量较多,增幅达0.5%~1%。而40%使用沥青含量较少,减少量一般小于0.5%。另外35%所用SUPERPAVE混合料的沥青含量与马歇尔混合料基本相同。

有40%的SUPERPAVE混合料中使用了抗剥落剂,其中使用液体抗剥落剂和石灰处理的各占一半。

2.2 集料

在美国,95%的承包商反映传统的石料可以满足SUPERPAVE要求,但要求水洗、保持洁净,还要使用较多的机制砂。而且用传统轧石设备完全可以生产出合格的SUPERPAVE的集料。但80%的承包商认为SUPERPAVE配合比级配比马歇尔配合比级配粗,且有80%的设计级配曲线位于限制区下方;60%的承包商感觉SUPERPAVE混合料级配曲线很容易满足限制区的要求,这就表明还有40%存在着一些问题,主要是不能满足VMA的要求。试验发现,混合料设计沿限制区上侧通过时更易满足VMA的要求,这种混合料和易性较好,容易施工;70%的SUPERPAVE级配曲线不允许穿过限制区,而另外30%允许穿过限制区,但要求混合料必须满足一些附加性能试验要求,如车辙试验等;80%的SUPERPAVE混合料没有使用回收沥青混合料(RAP),但一般的观点是随着SUPERPAVE混合料设计、施工水平的提高,混合料生产可以逐渐使用RAP。

3 混合料的设计

表1为美国SUPERPAVE各种结构形式所用的比例。由此可见,在美国使用最多的混合料是SUPER-PAVE-12.5和SUPERPAVE-19。60%的SUPERPAVE混合料均用于表面层处治或罩面,这和美国现在路面施工以养护为主有关。

在美国已建的SUPERPAVE项目中,有70%的SU-PERPAVE混合料是由承包商自己设计的。几乎所有的承包商均反映SUPERPAVE旋转压实仪(SGC)性能良好,80%的沥青路面工程公司至少拥有一台SGC。

SUPERPAVE混合料设计要求有4小时的烘箱加热过程,但仅有10%的承包商做到了这一点,其它加热时间从30分钟到2小时不尽相同,而50%的承包商在生产过程中并未做混合料的老化试验。几乎一半的承包商认为为了使SUPERPAVE满足混合料体积特性设计指标颇费周折。主要问题是空隙率较低、偏差较大。解决这个问题可以采取这样的措施:为了满足VMA的要求及避开限制区,级配曲线在4.75MM以上应位于最大密度线的上方,然后穿过最大密度线,从限制区下方走。

4 混合料的拌和

美国70%的SUPERPAVE混合料采用间歇式拌和楼拌和,配有布袋式贮存器,每小时产量介于250~350吨,这与生产传统的马歇尔混合料相差不大。为了满足级配的要求,60%的SUPERPAVE混合料增加了冷料仓,一般采用6~8个冷料仓。

50%的SUPERPAVE混合料温度较传统增加了5~8℃,这可能是由于使用了改性沥青或混合料较硬。美国对于SUPERPAVE混合料的拌时间没有作任何的变动要求。

生产SUPERPAVE混合料对沥青拌和厂并没有特别的要求。但对级配控制、细料数量及类型、沥青的储存、布袋式储存器等细节要求更严格。

5 混合料的运输、摊铺和碾压

据调查,美国SUPERPAVE混合料的运输、摊铺与传统马歇尔混合料没有任何差别。85%的SUPERPAVE混合料在摊铺方面没有出现问题,但实践表明良好的摊铺作业对于路面施工质量是非常关键的。

SUPERPAVE混合料施工的焦点问题是SUPERPAVE混合料的碾压。50%的SUPERPAVE施工需要额外的压实功,而60%的SUPERPAVE工程增加了压实机具(最多的增加了3台)。在选择压路机类型上与过去没有差别,但有30%的SUPERPAVE工程中已不再使用轮胎压路机。所有工程的沥青碾压温度都是由沥青供应商向工程承包商提供的。一些承包商认为应通过某种试验来确定现场碾压温度。

三分之二的SUPERPAVE工程遇到了混合料的软化现象,这是因为SUPERPAVE特有的.温度禁区所造成的。70%的SUPERPAVE工程较难达到特定的密实度,原因是粗集料含量增多和层厚增加。SUPERPAVE混合料层厚增加是因为设计所用的是最大公称尺寸,而不是传统设计使用的集料最大尺寸,相同的层厚与最大颗粒比需要更大的层厚,这一变化造成了集料尺寸和层厚之间的不同关系。当路面结构层厚度相同时,混合料越粗,集料尺寸越大,越难获得良好的密实度。

尽管有一些困难,但仍有85%的SUPERPAVE工程获得了良好的密实度,90%密实度变异性和马歇尔混合料一样,90%的SUPERPAVE工程按照以往的施工方法即可满足混合料的压实。在40%的SUPERPAVE工程中混合料的降温速度要快于马歇尔混合料。

总的说来,SUPERPAVE混合料的压实相对于马歇尔混合料要困难些,碾压的关键在于一 些细节的处理,正如有的施工人员形容的压实过程“不容易,但不是不可?quot;

。6 SUPERPAVE混合料施工质量控制在施工质量控制中,所有的SUPERPAVE工程均使用了最大理论密度试验(RICE试验)。75%的SUPER-PAVE在生产之前每天要进行一至两次该试验。

对于沥青含量的测定,45%的SUPERPAVE工程采用NCAT灼烧试验,30%使用核子仪,其余的使用溶剂离心法抽提等方法,85%的SUPERPAVE混合料沥青含量变异性等于或低于马歇尔设计的混合料。

85%的SUPERPAVE工程使用体积指标优先控制,它们的变异性和马歇尔法设计混合料指标相仿。

不同的SUPERPAVE工程,密度试验频率差别很大。30%的SUPERPAVE工程所在州公路局规定了集料的相对密度值,另外35%的工程仅在混合料设计阶段进行了该试验,而其余工程的试验频率分别为:A、每1500吨;B、每周一次;C、阶段性的;D、每项目一次;E、出现问题时进行;F、一年一次。

7 关于SUPERPAVE混合料的整体评价

美国全国性的施工调查反映SUPERPAVE施工状况良好,但也存在一些问题。例如:据统计85%的工程可以获得一致的压实度,这也意味着有15%的压实度无法满足要求。

在调查中暴露的主要问题是体积指标和路面压实度的问题。通过对细节问题的处理可以解决这些问题,但有时也有必要对原材料或试验方法作一些调整。

40%的SUPERPAVE混合料级配曲线在限制区附近存在问题,部分美国专家认为有必要逐步减少对限制区的要求。限制区的要求仅仅是指导性的,然而许多部门将限制区强化为一条规范,要求强制执行。国内SUPERPAVE的推广中也有类似情况,将限制区视为”禁区“,要求级配曲线绝对不能进入,这和当初限制区设置的初衷是不同的。

设置限制区的最初目的是限制圆颗粒的天然沙数量,避免”拥包“等病害的发生。这也可采用其他方式,如限制最大天然沙用量,或传统混合料设置为15,也可以取得良好效果。江苏省在建高速公路已明确限制天然砂的使用,因此,笔者认为省内推广SUPERPAVE时,限制区的要求仅作为参考指标,不作为强制性指标执行。

美国全国范围内的调查显示:限魄?纳柚眉?蟮叵拗屏SUPERPAVE的推广。但如前所述,有30%的工程业主允许混合料级配曲线穿过限制区,前提条件是混合料必须满足附加的性能试验,这也是一种折中的解决方案。

在SUPERPAVE的的推广应用中,有两个技术问题需要关注,即混合料碾压温度和集料相对密度的确定。

目前还没有一种好方法可以确定SUPERPAVE混合料的拌和、碾压温度,和过去一样,仅仅依赖于沥青混合料试验。因此需要确定一种室内混合料试验方法来指导施工碾压。

美国的调查表明各地集料相对密度试验频率相当混乱,有的一年一次,有的一周一次,也有的使用业主指定的材料密度。在SUPERPAVE计算中,应该首先确定各体积指标需要使用原材料的相对密度,因为集料相对密度对空隙率、VMA、VFA等体积指标的计算结果会产生很大影响,从而影响承包商的投入、施工段落的质量评定等。因而NAPA建议混合料生产商应在传统试验基础上进一步检查集料相对密度变化情况。

在苏嘉杭高速公路施工中我们也发现热料仓材料密度是争论的一个焦点,建议采用如下方案解决:

(1)加强取样频率,每天拌和结束后热料仓中的余料不要全部废弃,可以利用这些材料做筛分和密度试验,多次试验结果汇总取平均值;

(2)业主、监理、承包商三家同时取样,分别试验后汇总取平均值;

(3)材料有变化时应该重新进行试验,汇总后取平均值。

参考文献

〔1〕E.R.BROWN,DALE DECKER,RAJIB B.MALLICK,JOHN BUKOWSKI SUPERPAVE CONSTRUCTION ISSUES AND EARLY PERFORMANCE EVAL-UATION,AAPT

〔2〕RICHARD W.MAY SUPERPAVE PROJECTS REVIEW OF CON-STRUCTION EXPERIENCE,ASPHALT INSTITUTE

〔3〕MAGHSOUD TAHMORESSI,SUMMARY OF TXDOT SUPERPAVE PROJECTS CONSTRUCTED IN .STATE BITUMINOUS ENGINEER TXDOT

〔4〕PAUL J.MARK.AASHTO LEAD STATE GUIDELINE ON SUPERPAVE IMPLEMENTATION,

〔5〕贾渝等.高性能沥青路面SUPERPAVE技术实用手册.江苏省交通科学研究院,5月

篇5:户县至洋县高速公路动物通道设置

户县至洋县高速公路动物通道设置

以户县涝峪口一洋县槐树关高速公路动物通道设计为例,对高速公路动物通道设计进行了理论与实践的研究探讨,以使公路建设对沿线动物的`影响减少到最低程度,从而为该区域的动物生存提供良好的生存环境.

作 者:侯凌 谈卓著 HOU Ling TAN Zhuo-zhu  作者单位:侯凌,HOU Ling(陕西省公路勘察设计院,陕西西安,710061)

谈卓著,TAN Zhuo-zhu(陕西省高速公路建设集团公司,陕西西安,710061)

刊 名:山西建筑 英文刊名:SHANXI ARCHITECTURE 年,卷(期): 35(25) 分类号:U417 关键词:高速公路   动物通道   生态行为   生存环境  

篇6:《飞驰在高速公路上》

《飞驰在高速公路上》

《飞驰在高速公路上》

作者:沈高明    发表时间:-4-28    阅读次数:189

作者:城厢镇第一小学 陈玉红

教学目的:

1、 品味语言文字,感受沪宁高速公路“宽、长”的特

点和方便快捷的纽带作用。

2、学习第三、四、五自然段以中心句组段的结构形式,能说出作者是怎样把沪宁高速公路的特点写具体的。

3、指导学生有感情地朗读课文,激发学生爱祖国、爱家乡的思想感情。

教学重点:

学习课文第二部分的结构方式,怎样把高速公路的特点写具体的。

教学难点:

理解沪宁高速公路的“黄金纽带”作用。

教具准备:

多媒体课件、电脑、投影大屏幕等。

教学过程:

(一) 复习旧知,导入新课

1、(电脑显示:高速公路背景图)师指图问:同学们,经过上堂课的学习,大家认识这是什么地方?

1、 这堂课我们继续学习――

(左侧飞入)29飞驰在高速公路上 (齐读课题)

(二)、课题入手,体会作用

1、(将题目中的“飞驰”显示红色并闪烁)师问:课题为什么用“飞驰”,而不用“行驶”?从哪里看出汽车飞驰在高速公路上呢?

(将“飞驰”与“行驶”进行比较,旨在让学生知道汽车在高速公路上行驶的速度之快,进而了解高速公路给人们带来的方便。)

2、 你从“这条路把南京和上海拉近了。”这句话中读懂

了什么?

(这一问题的设计,旨在引导学生了解高速公路不但给人们带来了方便,还有很高的社会价值)

3、指导朗读。要读出自豪的语气。

(三) 快速阅读,整体感知

1、 快速阅读三、四、五自然段,用“――”画出表示这条路特点的句子。

(让学生从整体上感知沪宁高速公路的特点,以便激发进一步探究的欲望)

2、交流,电脑显示:

这条路好宽哪!

这条路好平啊!

这条路好长啊!

3、谁能用三个字概括这条高速公路的特点?

板书:宽 平 长

(四) 精读课文,感受特点

1、 自学三、四、五自然段,思考:你从哪些语句看出这条路宽、平、长?用曲线画出来。

(以学生为主体,充分调动学生学习的主动性、积极性,让学生在读读、画画中提高自学能力。)

2、四人小组交流。

3、学习第三自然段,感受“宽”的特点

(1)交流:你从哪些语句看出这条路很宽?

(2)电脑显示:整个公路为双向四车道。路中央是分隔带,分隔带的两边都有超车道和行车道。行车道的旁边还有几米宽的`路面,那是行驶中的车辆紧急停车的地方。路两旁设有防护网,行人是不准进入高速公路的。

(3)上述红字显示的地方分别在哪儿?谁愿意到图上来指给大家看。

(形象直观,避免了繁琐的分析)

(4)电脑显示:这条路很宽。

这条路好宽哪!

读一读,比较两句话有什么不同?哪句好?为什么?该怎样读?

(通过句子比较,让学生体会到感叹句有增强语气的作用。)

(5)小结:这一自然段用一般叙述的方法把这条路“宽”的特点写具体了。

(6)指导朗读第三自然段。

4、学习第四自然段,感受“平”的特点。

(1) 电脑显示动画片

(彩色的动画片既能调动学生学习的积极性,又能使学生直观地感受沪宁高速公路的“平”)

(2) 从哪里看出这条路很平?交流后电脑显示下列句

子:

汽车在路上行驶,一点也不觉得颠簸。司机座位的右上方挂着一个绒布小熊猫,一路上很少看到它晃动。司机座位的旁边放着一杯开水,过了很长时间,一滴水也没有溅出来。

(3)小结:这一自然段采用举例的方法把这条路“平”的特点写具体了。

(4)指导朗读第四自然段。

5、学习第五自然段,感受“长”的特点。

(1) 交流:你从哪些语句看出这条路很长?

(2) 电脑显示:

①它像一条长长的飘带一直伸向天边。

A 、你是如何理解这句话的?

(充分发挥学生的主体作用,让他们各抒己见,提高表达能力。)

B 、电脑显示:高速公路背景图,感受“长”。

---------------------------

C 、指导朗读。

②这条路全长274千米,真是串着珍珠的黄金纽带呀!

A 、电脑显示“串着珍珠的黄金纽带”图,动感演示这条路经过的几座城市,让学生说说这里的“珍珠”和“黄金纽带”分别指什么?

B 、介绍六市在我国举足轻重的地位,帮助学生理解。

沪宁高速公路贯串六个城市,除上海外,都在我们江苏境内,改革开放以来,苏锡常等苏南地区发达的经济带动了整个江苏经济的腾飞,上海更是我国对外开放的门户,这些城市在我国的社会主义经济发展中起着越来越重要的作用。

沪宁高速公路就把这样六个非常重要的城市联系起来了,所以说它是“串着珍珠的黄金纽带”。

C 、指导朗读:我们有这么重要的一条高速公路,爷爷说这句话的心情会怎样?怎样读好爷爷的话?

(通过电脑演示,让学生先从感性上明白这里的“珍珠”和“黄金纽带”分别指什么,进而通过老师讲解,使学生从理性上弄懂了沪宁高速公路为什么是“串着珍珠的黄金纽带”,最后

篇7:雾封层在高速公路沥青路面养护中的应用

雾封层在高速公路沥青路面养护中的应用

通过雾封层技术在广州某高速公路沥青路面预防性养护中的应用,探讨了雾封层技术的适用性、施工工艺及质量控制要点,经施工前后的`路面性能检测,表明雾封层技术能有效的改善路面表观性能,减少路面水损坏.

作 者:田江磊 TIAN Jiang-lei  作者单位:广州市公路开发公司,广东,广州,510288 刊 名:山西建筑 英文刊名:SHANXI ARCHITECTURE 年,卷(期): 36(12) 分类号:U416.217 关键词:雾封层   预防性养护   抗滑值   构造深度   渗水系数  

篇8:软土地基上高速公路沥青路面结构设计

软土地基上高速公路沥青路面结构设计

随着高速公路建设的发展;建设保持了持续快速增长的`势头;高速公路在软土地基路段,采用具有级配碎石夹层的沥青路面结构可以降低沥青面层底面的附加应力,较好地防止和延缓下基层反射裂缝的作用,从而延长沥青路面使用寿命.本文阐述了软土地基上高速公路沥青路面结构设计;对于在软土地基上修筑沥青路面结构有着一定的参考价值.

作 者:李辉  作者单位:深圳高速工程顾问有限公司 刊 名:城市建设 英文刊名:CHENGSHI JIANSHE YU SHANGYE WANGDIAN 年,卷(期):2010 ”"(1) 分类号:U4 关键词:高速公路   地基施工   沥青路面   结构设计   有元计算  

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