多場(chǎng)耦合因素下多功能長壽命城市瀝青路面結(jié)構(gòu)功能匹配一體化研究中期報(bào)告

1、建設(shè)部科技示范工程 項(xiàng)目編號(hào)： 多場(chǎng)耦合因素下多功能長壽命城市瀝青 路面結(jié)構(gòu)功能匹配一體化研究 中 期研 究報(bào) 告 宜宜 昌昌 市市 建建 委委 城城 市市 建建 設(shè)設(shè) 重重 點(diǎn)點(diǎn) 工工 程程 管管 理理 辦辦 公公 室室 宜宜 昌昌 市市 虹虹 源源 公公 路路 工工 程程 咨咨 詢?cè)?監(jiān)監(jiān) 理理 有有 限限 責(zé)責(zé) 任任 公公 司司 武武 漢漢 理理 工工 大大 學(xué)學(xué) 湖湖 北北 益益 通通 建建 設(shè)設(shè) 工工 程程 有有 限限 責(zé)責(zé) 任任 公公 司司 二二一三年一三年 三三 月月 目目 錄錄 報(bào)告之一報(bào)告之一 項(xiàng)目簡(jiǎn)介項(xiàng)目簡(jiǎn)介.1 1 1、工程背景、工程背景 .1 2 2、研究目的與意義、研

2、究目的與意義.2 3 3、研究內(nèi)容與技術(shù)路線、研究內(nèi)容與技術(shù)路線.2 報(bào)告之二報(bào)告之二 研究報(bào)告研究報(bào)告.4 1 1、示范工程路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、示范工程路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).4 1.1、示范工程路面結(jié)構(gòu)組合主要設(shè)計(jì)參數(shù).4 1.2、示范工程路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)果.7 2 2 高抗車轍瀝青混凝土面層材料研究高抗車轍瀝青混凝土面層材料研究.9 2.1 原材料選擇與準(zhǔn)備.9 2.2 配合比設(shè)計(jì).11 3 3 抗裂性柔性基層瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)抗裂性柔性基層瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì).16 3.1 原材料選擇.16 3.2 配合比設(shè)計(jì).17 4 4 拌和式水泥乳化瀝青混凝土材料研究拌和式水泥乳化瀝青混凝土材料研究.19

3、4.1 水泥乳化瀝青混凝土強(qiáng)度形成機(jī)理.19 4.2 基本配合比設(shè)計(jì).21 4.3 路面組合疲勞試驗(yàn).27 5 5 水泥乳化瀝青混凝土中試水泥乳化瀝青混凝土中試 .31 5.1 施工組織機(jī)構(gòu).31 5.2 技術(shù)準(zhǔn)備工作.31 5.3 施工工藝.36 5.4 施工質(zhì)量控制.41 報(bào)告之一報(bào)告之一 項(xiàng)目簡(jiǎn)介項(xiàng)目簡(jiǎn)介 1 1、工程背景、工程背景 2012 年 3 月，宜昌市住建委城市建設(shè)重點(diǎn)工程管理辦公室、宜昌市虹源公路 工程咨詢監(jiān)理有限責(zé)任公司、武漢理工大學(xué)和湖北益通建設(shè)工程有限責(zé)任公司 向住房與城鄉(xiāng)建部提交了聯(lián)合申請(qǐng)市政工程類科技示范工程的項(xiàng)目申報(bào)書，并 于 2012 年 3 月 22 日順利通

4、過了住建部組織的專家評(píng)審答辯會(huì)，2012 年 6 月獲 得正式立項(xiàng)批文，項(xiàng)目名稱為“宜昌市多功能長壽命市政路面工程”。 2012 年 6 月 25 日，由宜昌市住建委牽頭組織項(xiàng)目聯(lián)合申報(bào)單位協(xié)商，確定 在宜昌市城區(qū)合益路 k0+800k1+200 處進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鋪筑試驗(yàn)，長度 400m。 合益路是宜昌市中心城區(qū)重要的橫向主干路，由既有道路和規(guī)劃道路組成， 起點(diǎn)東山大道，規(guī)劃終點(diǎn)為東山四路，與城東大道平交，與漢宜高速公路立交， 其中東山大道城東大道為既有道路，城東大道東山四路為規(guī)劃道路。 道路等級(jí)：城市主干路；道路紅線寬 36 米，雙向六車道，設(shè)計(jì)車速 v=50km/h 路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載：bzz-1

5、00；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載：公路 i 級(jí) 科技示范段多功能長壽命路面主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)年限為 20 年；推薦路面結(jié)構(gòu)組 合如下： 4cm 抗抗滑滑、耐耐磨磨sma 瀝瀝青青混混凝凝土土上上面面層層 8cm 高高模模量量、抗抗車車轍轍 水水泥泥乳乳化化瀝瀝青青混混凝凝土土聯(lián)聯(lián)接接層層 8cm 防防裂裂抗抗疲疲勞勞瀝瀝青青碎碎石石過過渡渡基基層層 45cm 水水穩(wěn)穩(wěn)碎碎石石基基層層 土土基基 2 2、研究目的與意義、研究目的與意義 多功能長壽命路面是當(dāng)前路面發(fā)展的新趨勢(shì)，近年來已成為世界各國瀝青 路面最為熱門的研究內(nèi)容，其核心是要求路面結(jié)構(gòu)的表面層具有排水、降噪、抗 滑和耐磨的能力，聯(lián)結(jié)層位于高壓應(yīng)力區(qū)，要求具

6、有良好的承載力、抗車轍和耐 久性，整個(gè)路面結(jié)構(gòu)體系中最大的拉應(yīng)變產(chǎn)生在基層底部，該區(qū)域最易發(fā)生疲勞 破壞，因此基層應(yīng)具備高柔性、抗疲勞、水穩(wěn)定性好。其結(jié)構(gòu)破壞形式基本上消 除了傳統(tǒng)上普遍存在的基層疲勞損壞，路面的損壞往往只發(fā)生在路面的表層。多 功能長壽命路面初期修建費(fèi)用較高，但設(shè)計(jì)年限長，日常養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較少，全壽命 周期費(fèi)用效益比最大。 另外，以新型多功能長壽命路面結(jié)構(gòu)的全壽命周期成本為目標(biāo)結(jié)合路面結(jié) 構(gòu)優(yōu)化分析，對(duì)路面結(jié)構(gòu)的材料性能參數(shù)和結(jié)構(gòu)組合形式進(jìn)行深入研究，探索該 型路面疲勞破壞機(jī)理，結(jié)合試驗(yàn)路段對(duì)以上研究成果加以驗(yàn)證和反饋，并在此基 礎(chǔ)上提出適合中國國情的多功能長壽命復(fù)合式典型城市路面

7、材料與結(jié)構(gòu)組合型 式。本項(xiàng)目研究可為多功能長壽命路面在中國的發(fā)展和完善奠定一定的理論和 技術(shù)基礎(chǔ)，具有明晰的科研價(jià)值和工程應(yīng)用前景。 3 3、研究內(nèi)容與技術(shù)路線、研究內(nèi)容與技術(shù)路線 本研究項(xiàng)目擬采用柔性抗疲勞材料 hma 基層+冷拌式水泥乳化瀝青混凝土 高壓應(yīng)力聯(lián)接層sma 瀝青混凝土多功能面層的長壽命路面結(jié)構(gòu)，既可顯著提 高路面結(jié)構(gòu)的承載力和耐久性，又可防止高溫下瀝青材料產(chǎn)生過大變形，較好地 協(xié)調(diào)了耐久性、功能性和經(jīng)濟(jì)性對(duì)路面材料和結(jié)構(gòu)相互矛盾的要求；同時(shí)通過對(duì) 多功能長壽命路面的溫度場(chǎng)和溫度應(yīng)力研究，結(jié)合交通荷載分析，系統(tǒng)地探索長 壽命路面的破壞損傷模式，并由宏觀力學(xué)尺度過渡到微觀力學(xué)尺度

8、研究長壽命 路面材料的破壞機(jī)理。 交交通通參參數(shù)數(shù)環(huán)環(huán)境境因因素素土土基基狀狀況況材材料料特特性性 長長壽壽命命城城市市道道路路厚厚度度組組合合 和和材材料料特特性性試試驗(yàn)驗(yàn) 安安全全系系數(shù)數(shù) 長長壽壽命命城城市市道道路路多多尺尺度度 損損傷傷模模型型研研究究 疲疲 勞勞永永久久變變形形溫溫度度影影響響 損損傷傷判判別別 長長壽壽命命城城市市道道路路結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)組組合合與與材材 料料組組成成優(yōu)優(yōu)化化 報(bào)告之二報(bào)告之二 研究報(bào)告研究報(bào)告 1 1、示范工程路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、示范工程路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.1、示范工程路面結(jié)構(gòu)組合主要設(shè)計(jì)參數(shù)、示范工程路面結(jié)構(gòu)組合主要設(shè)計(jì)參數(shù) 1.1.1 計(jì)算依據(jù)計(jì)算依據(jù) （1）

9、路面工程施工圖 （2）城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范（cjj 372012） （3）公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范（jtg d502006） （4）公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（jtg f402004） 1.1.2 路面設(shè)計(jì)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)與參數(shù)路面設(shè)計(jì)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)與參數(shù) 根據(jù)公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)（jtj00386）中公路自然區(qū)劃圖，本項(xiàng)目自然劃分 為3 區(qū)，屬于華中地區(qū)亞熱帶氣候，溫暖潮濕，雨量充沛，一般年平均氣溫 18， 最冷月份為 1 月，平均氣溫為 5左右，極端最低氣溫18.1；最熱月份為 7 月 底，平均氣溫 29 度，極端最高氣溫 41.3。多年平均降雨量為 1248.5mm，49 月份為雨季，其雨量占全年的 65以上；

10、根據(jù)溫度和雨量情況，本氣候區(qū)為 131 區(qū)（夏炎熱冬潮濕）；因此對(duì)路面高溫抗車轍，低溫抗開裂及水穩(wěn)性有較 高要求。本示范路段主要技術(shù)指標(biāo)和如下表 1，示范路段典型路面組合見表 2。 示范路段主要技術(shù)指標(biāo) 表 1 序號(hào) 項(xiàng)目名稱單位技術(shù)指標(biāo)（規(guī)范值） 1 地形類別 平原微丘 2 公路等級(jí)城市一級(jí)快速路 3 行車道寬度 m223.75 4 路面等級(jí)高等級(jí)瀝青路面 5 軸載 標(biāo)準(zhǔn)軸載 bzz100 6 設(shè)計(jì)年限 年15 示范段路面組合及主要技術(shù)指標(biāo) 表 2 結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)層 材料厚度 cm 回彈模量 （mpa,20 度） 回彈模量 （mpa,15 度） 劈裂強(qiáng)度 （mpa） 上面層sma4140018

11、001.4 聯(lián)接層 水泥乳化 瀝青混凝土 8288035001.2 柔性 上基層 大粒徑 瀝青碎石 8101612000.7 下基層 水泥穩(wěn)定 級(jí)配碎石 36141015000.5 示范段 結(jié)構(gòu)組合 底基層 水泥穩(wěn)定 級(jí)配碎石5 1.1.3 累計(jì)當(dāng)量軸次和設(shè)計(jì)彎沉計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次和設(shè)計(jì)彎沉計(jì)算 1）以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)，各級(jí)軸載按下式換算成標(biāo) 準(zhǔn)軸載 p 的當(dāng)量軸次 n。 k i i i p p nccn 1 35 . 4 21 式中：n以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次 （次/d） 被換算車型的各級(jí)軸載作用次數(shù)（次/d） i n

12、 標(biāo)準(zhǔn)軸載（kn）； p 被換算車型的各級(jí)軸載（kn） i p 被換算車型的軸數(shù)系數(shù) 1 c 被換算車型的輪組系數(shù)，雙輪組為 1.0，單輪組為 6.4，四輪組為 2 c 0.38； 被換算車型的軸載級(jí)別。 k 2）計(jì)算試驗(yàn)路段一個(gè)車道上的累計(jì)當(dāng)量軸次時(shí)按以下公式： e n 1 n 3651)1 ( t e n 式中：設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次（次/車道） e n 設(shè)計(jì)年限（年）； t 營運(yùn)第一年雙向日平均當(dāng)量軸次（次/d） 1 n 設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量的平均年增長量 車道系數(shù) 3）設(shè)計(jì)彎沉值根據(jù)公路等級(jí)、設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次、面層和基層類 型按下式計(jì)算。 bsced aaanl 2 .

13、 0 600 式中：設(shè)計(jì)彎沉值（0.01mm） d l 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道累計(jì)當(dāng)量軸次（次/車道） e n 公路等級(jí)系數(shù)，高速公路、一級(jí)公路為 1.0，二級(jí)公路為 1.1，三、四 c a 級(jí)公路為 1.2 面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為 1.0 s a 路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)。半剛性基層瀝青路面為 1.0，柔性基層瀝青路面 b a 為 1.6, 對(duì)于混合式基層采用線性內(nèi)插確定基層類型系數(shù)： 20/2）（ fb ha (8.0.5-2) 式中： f h 為半剛性基層或底基層上柔性結(jié)構(gòu)層總厚度（cm）； 根據(jù)公式計(jì)算出特重交通流量下試驗(yàn)路段累計(jì)當(dāng)量軸次、路表設(shè)計(jì)彎沉如 表 3。 示范路段累計(jì)當(dāng)量軸次及路

14、表設(shè)計(jì)彎沉 表 3 基年交通量（小客車 pcu/日）17785 累計(jì)當(dāng)量軸次（bzz-100） 7 1008. 2 路表設(shè)計(jì)彎沉（1/100mm）20.6 1.2、示范工程路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)果、示范工程路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)果 1.2.1 層底容許拉應(yīng)力、路表計(jì)算彎沉和層底拉應(yīng)力計(jì)算層底容許拉應(yīng)力、路表計(jì)算彎沉和層底拉應(yīng)力計(jì)算 瀝青混凝土層、半剛性基層和底基層以拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)或驗(yàn)算指標(biāo)時(shí)，材料的 容許拉應(yīng)力按下式計(jì)算： r s s r k 式中： 路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力（mpa） r 瀝青混凝土或半剛性基層材料的極限劈裂強(qiáng)度（mpa） s 抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù) s k 路表計(jì)算彎沉按下式計(jì)算： ),

15、 )01. 0 2000 63 . 1 , 2 1000 36. 0 0 38 . 0 1 0 2 3 1 2121 1 cmmpap f mml p el f e e e e e ehhh f f e p l s s n n c cs 和當(dāng)量圓半徑（強(qiáng)（標(biāo)準(zhǔn)車型的輪胎接地壓 彎沉綜合修正系數(shù) 路表計(jì)算彎沉值（ 其中： 層底拉應(yīng)力計(jì)算按下式： 層底拉應(yīng)力以單圓中心以及雙圓輪隙中心為計(jì)算點(diǎn)，并取較大值作為層底 拉應(yīng)力。 理論最大拉應(yīng)力系數(shù) 1 0 2 3 1 2121 , n n m mm e e e e e ehhh f p 1.2.2 層底容許拉應(yīng)力、層底拉應(yīng)力、設(shè)計(jì)路表彎層、路表計(jì)算彎沉層

16、底容許拉應(yīng)力、層底拉應(yīng)力、設(shè)計(jì)路表彎層、路表計(jì)算彎沉 計(jì)算結(jié)果分析計(jì)算結(jié)果分析 示范路段結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)計(jì)算分析 表 4 結(jié) 構(gòu) 組 合 結(jié)構(gòu)層材料 設(shè)計(jì)路表彎沉 （1/100mm） 路表計(jì)算彎沉 （1/100mm） 層底容許 拉應(yīng)力 （mpa） 層底 拉應(yīng)力 （mpa） 上面層sma20.614.00.38-0.156 聯(lián)接層 水泥乳化 瀝青混凝土 20.60.310.163 示 范 段 結(jié) 構(gòu) 組 合 柔性 上基層 大粒徑 瀝青碎石 20.60.3-0.130 下基層 水泥穩(wěn)定 級(jí)配碎石 20.60.220.042 底基層 水泥穩(wěn)定 級(jí)配碎石 20.60.220.090 備注：層底應(yīng)力+為拉應(yīng)

17、力，-為壓應(yīng)力 1.2.3 示范段結(jié)構(gòu)組合初步設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)論示范段結(jié)構(gòu)組合初步設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)論 示范段結(jié)構(gòu)組合初步設(shè)計(jì)表明：路表計(jì)算彎沉為 14.0（1/100mm），小于設(shè)計(jì) 路表彎沉 20.6；各層底拉應(yīng)力指標(biāo)均小于容許拉應(yīng)力。 示范段結(jié)構(gòu)組合初步設(shè)計(jì)滿足現(xiàn)有規(guī)范要求。 2 2 高抗車轍瀝青混凝土面層材料研究高抗車轍瀝青混凝土面層材料研究 2.1 原材料選擇與準(zhǔn)備原材料選擇與準(zhǔn)備 根據(jù)宜昌地理氣候的特點(diǎn)，研究確定本項(xiàng)目所在地區(qū)路面最高與最低設(shè)計(jì) 溫度的計(jì)算參數(shù)，為選擇瀝青性能等級(jí)提供科學(xué)依據(jù)。由于地域等原因，其溫差 大，降雨量大，因此對(duì)原材料要求更為苛刻。集料、瀝青材料的優(yōu)選除了必須滿 足規(guī)范規(guī)

18、定的要求以外，還應(yīng)具有耐溫度疲勞特性，同時(shí)由其所配成的瀝青混合 料必須具有良好的溫度疲勞特性和水穩(wěn)定性。 2.1.1 膠結(jié)料膠結(jié)料 瀝青路面采用的瀝青標(biāo)號(hào)宜按照公路等級(jí)、氣候條件、交通條件、路面類型 及在結(jié)構(gòu)層中的層位中的受力特點(diǎn)、施工方法、當(dāng)?shù)氐氖褂媒?jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇。宜昌 地處中國中西部，氣候夏季炎熱，冬季寒冷，多雨，因此需選擇性能優(yōu)良的瀝青 結(jié)合料，而用于 sma 的瀝青結(jié)合料必須具有較高的粘度，與集料有良好的粘附 性，以保證有足夠的高溫穩(wěn)定性和低溫韌性。瀝青結(jié)合料采用 sbs i-d 改性瀝青， 其基本性能指標(biāo)見表 2- 1。 表 2- 1 sbs i-d 瀝青基本性能指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo)技術(shù)要求

19、試驗(yàn)結(jié)果 針入度（25、100g、 5s ）（0.1mm）406053 延度（5、5cm/min）（cm）2036.7 軟化點(diǎn)（環(huán)球法）（）6075.5 閃點(diǎn)（coc）（）230301 溶解度（三氯乙烯）（%）9999.4 離析，軟化點(diǎn)差（）2.50.2 運(yùn)動(dòng)粘度（135）（pas）31.9 質(zhì)量損失（%）1.00.3 延度（5）（cm）1516.1 旋轉(zhuǎn)薄膜加熱試驗(yàn) （rtfqt）殘留物 （163，85min） 針入度比（%）6575.8 2.1.2 粗集料與細(xì)集料粗集料與細(xì)集料 粗集料與細(xì)集料的各項(xiàng)性能指標(biāo)見 error! reference source not found.。 表 2-

20、2 集料性能指標(biāo) 測(cè)試指標(biāo)技術(shù)要求試驗(yàn)結(jié)果 壓碎值(%)2613.1 1552810.2 洛杉磯磨耗損失(%) 1352810.0 1552.602.842 1352.602.845 1052.602.837 532.602.828 表觀相對(duì)密度 302.502.799 15520.3 13520.3 10520.6 吸水率(%) 5320.6 大于 9.5mm126 針片狀顆粒含量(%) 小于 9.5mm188 15510.4 10511.0 5310.9 水洗法0.075mm 顆粒含量(%) 3032.6 15532.7 軟石含量(%) 10531.8 155126 105125 5312

21、5 堅(jiān)固性(%) 30126 磨光值/bpn4248 沖擊值(%) 10.1 2.1.3 填料填料 采用宜昌花艷水泥廠礦粉，其性能指標(biāo)見表 2- 。 表 2- 3 礦粉基本性能 技術(shù)指標(biāo)表觀密度毛體積相對(duì)密度親水系數(shù)含水量 單位t/m3t/m3% 技術(shù)要求2.50 11 測(cè)量值2.8742.8740.70.2 2.1.4 纖維穩(wěn)定劑纖維穩(wěn)定劑 采用海川聚酯纖維，其性能指標(biāo)見表 2- 。 表 2- 4 纖維技術(shù)要求 纖維品種單 位技術(shù)要求測(cè)試結(jié)果 纖維長度mm65.9 吸油率倍57.68 纖維穩(wěn)定劑在 sma-16 和 sma-13 配合比設(shè)計(jì)中的摻量為瀝青混合料質(zhì)量的 0.3%。 2.2 配合

22、比設(shè)計(jì)配合比設(shè)計(jì) 2.2.1 設(shè)計(jì)礦料級(jí)配的確定設(shè)計(jì)礦料級(jí)配的確定 以 4.75mm 作為粗集料骨架的分界篩孔，在工程級(jí)配的范圍內(nèi)，調(diào)整礦料比 例設(shè)計(jì) 3 組不同粗細(xì)的礦料級(jí)配，3 組礦料級(jí)配的粗集料骨架分界篩孔的通過率 處于級(jí)配范圍的中值3%附近，礦粉數(shù)量均為 10%左右。三組礦料級(jí)配分別為級(jí) 配 a、級(jí)配 b 和級(jí)配 c。其礦料級(jí)配配比和礦料級(jí)配曲線分別見表 2- 5、表 2-6、 表 2-7、和圖 2- 1、圖 2- 2、圖 2-3。 表 2- 5 sma-13 礦料級(jí)配 a 篩孔1351055330礦粉合成工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍 (mm)(%)(%)(%)(%)(%)級(jí)配中值下限上限 169

23、9.6100.0100.0100.0100.099.8100.0100100 13.292.0100.0100.0100.0100.096.195.090100 9.521.899.0100.0100.0100.061.562.55075 4.750.113.663.5100.0100.030.527.02034 2.360.10.210.597.6100.023.920.51526 1.180.10.20.277.9100.019.919.01424 0.60.10.20.256.9100.016.516.01220 0.30.10.20.243.1100.014.213.01016 0.1

24、50.10.20.227.399.511.612.0915 0.0750.10.20.218.997.110.010.0812 配比49.021.06.516.57.0100.0 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0 110.0 1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075 篩孔尺寸/mm 篩孔通過百分率/% 級(jí)配上限 級(jí)配下限 合成級(jí)配 級(jí)配中值 圖 2- 1 sma-13 礦料級(jí)配 a 曲線圖 表 2- 6 sma-13 礦料級(jí)配 b 篩孔1351055330礦粉合成工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍 (mm

25、)(%)(%)(%)(%)(%)級(jí)配中值下限上限 1699.6100.0100.0100.0100.099.8100.0100100 13.292.0100.0100.0100.0100.096.195.090100 9.521.899.0100.0100.0100.061.462.55075 4.750.113.663.5100.0100.026.327.02034 2.360.10.210.597.6100.020.220.51526 1.180.10.20.277.9100.017.419.01424 0.60.10.20.256.9100.014.916.01220 0.30.10.2

26、0.243.1100.013.313.01016 0.150.10.20.227.399.511.312.0915 0.0750.10.20.218.997.110.110.0812 配比49.027.04.012.08.0100.0 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0 110.0 1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075 篩孔尺寸/mm 篩孔通過百分率/% 級(jí)配上限 級(jí)配下限 合成級(jí)配 級(jí)配中值 圖 2- 2 sma-13 礦料級(jí)配 b 曲線圖 表 2- 7 sma-13 礦料級(jí)配 c

27、篩孔1351055330礦粉合成工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍 (mm)(%)(%)(%)(%)(%)級(jí)配中值下限上限 1699.6100.0100.0100.0100.099.8100.0100100 13.292.0100.0100.0100.0100.096.195.090100 9.521.899.0100.0100.0100.061.462.55075 4.750.113.663.5100.0100.024.127.02034 2.360.10.210.597.6100.017.820.51526 1.180.10.20.277.9100.015.619.01424 0.60.10.20.256.

28、9100.013.716.01220 0.30.10.20.243.1100.012.513.01016 0.150.10.20.227.399.511.012.0915 0.0750.10.20.218.997.110.110.0812 配比49.029.54.09.08.5100.0 圖 2- 3 sma-13 礦料級(jí)配 c 曲線圖 按公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程 jtg e42-2005 中試驗(yàn) t 0309 測(cè)得上述礦料級(jí)配 a、礦料級(jí) 配b 和礦料級(jí)配 c 的粗集料松裝間隙率 vcadrc 分別為 31.6%、33.3%和 34.0%。 比較已建類似工程瀝青混合料的合成集料毛體積相對(duì)密度預(yù)估

29、本次試驗(yàn)的 最佳油石比為 5.9%。 按照選擇的初試油石比和礦料級(jí)配制作 smas 試件，馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)的次 數(shù)為雙面 50 次。馬歇爾試件的毛體積相對(duì)密度由表干法測(cè)定。馬歇爾試件的各 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0 110.0 1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075 篩孔尺寸/mm 篩孔通過百分率/% 級(jí)配上限 級(jí)配下限 合成級(jí)配 級(jí)配中值 項(xiàng)體積參數(shù)見表 2- 。 表 2- 8 各種礦料級(jí)配馬歇爾試件的體積參數(shù) t fvvvfavmacvamix 級(jí)配類型 % 級(jí)配 a2.567

30、2.5052.484.515.633.5 級(jí)配 b2.5692.4723.877.517.232.5 級(jí)配 c2.5702.4385.171.518.032.4 由設(shè)計(jì)規(guī)范要求，cvamix17%的要求，選取級(jí)配 b 作 為設(shè)計(jì)級(jí)配。 2.2.2 確定設(shè)計(jì)瀝青用量確定設(shè)計(jì)瀝青用量 根據(jù)所選擇的設(shè)計(jì)級(jí)配和初試油石比試驗(yàn)的孔隙率的結(jié)果，應(yīng)當(dāng)分別以 5.6%、5.9%和 6.2%的油石比制作馬歇爾試件。由于初試油石比的混合料體積指 標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求，因此省去上述步驟，只進(jìn)行一次復(fù)核。復(fù)核試驗(yàn)以級(jí)配 b 配比 和油石比 5.9%制作馬歇爾試件，其各項(xiàng)體積參數(shù)見表 2-。 表 2-9 馬歇爾試件的體積參數(shù)

31、 油石比 t fvvvfavmacvamixms %kn 5.92.5682.4703.977.117.132.48.31 復(fù)核結(jié)果表明，最佳油石比為 5.9%。 2.2.3 配合設(shè)計(jì)檢驗(yàn)配合設(shè)計(jì)檢驗(yàn) （1）析漏、飛散試驗(yàn)）析漏、飛散試驗(yàn) 以油石比 5.9 制作馬歇爾試件和制備瀝青混合料，分別進(jìn)行肯特堡飛散試驗(yàn) 和謝倫堡析漏試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表 2-。 表 2-10 析漏、飛散試驗(yàn)結(jié)果 油石比謝倫堡析漏損失肯特堡飛散損失 礦料級(jí)配 % 級(jí)配 b5.90.042.0 技術(shù)要求-0.115 由試驗(yàn)規(guī)范技術(shù)指標(biāo)要求可知，上述結(jié)果均滿足規(guī)范要求。 （2）高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn)）高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn) 以油石比 5.9%

32、制作車轍試件 2 塊，試件尺寸 30030050mm，601條件下 保溫 5h，進(jìn)行車轍試驗(yàn)，得到的結(jié)果見表 2- 。 表 2- 11 車轍性能研究 試驗(yàn)次數(shù)123 時(shí)間 t1(min)45 車轍變形(mm)1.8131.7521.824 時(shí)間 t2(min)60 車轍變形(mm)1.9211.8691.934 動(dòng)穩(wěn)定度 ds(次/mm)5833 5385 5727 平均動(dòng)穩(wěn)定度(次/mm)5648 技術(shù)要求(次/mm)3000 動(dòng)穩(wěn)定度為 5648 次/mm,大于 3000 次/mm，對(duì)比設(shè)計(jì)規(guī)范，高溫穩(wěn)定性能滿 足設(shè)計(jì)要求。 （3）水穩(wěn)定性檢測(cè)）水穩(wěn)定性檢測(cè) 以油石比 5.9%制作 2 組

33、馬歇爾試件，分別測(cè)試浸水 30min 與 48h 的馬歇爾 穩(wěn)定度，其測(cè)試結(jié)果見表 2- 。 表 2- 12 浸水殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果 浸水 時(shí)間 理論相對(duì) 密度 毛體積相 對(duì)密度 空隙率 瀝青飽 和度 礦料間 隙率 穩(wěn)定度ms0 h%kn 0.5h2.5682.4773.678.816.78.31 48h2.5682.4733.777.716.87.91 95.1 以油石比 5.9%制作 2 組馬歇爾試件，分別測(cè)試未凍融循環(huán)與凍融循環(huán)后試件的 劈裂抗拉強(qiáng)度，其測(cè)試結(jié)果見 表 2-。 表 2-13 凍融劈裂強(qiáng)度比 試件高 度 毛體積相 對(duì)密度 空隙率飽和度 礦料間隙 率 試驗(yàn)荷 載 劈裂抗拉 強(qiáng)

34、度 tsr測(cè)試指 標(biāo) mm%knmpa% 未凍融63.92.4733.777.716.85.210.513 凍融后64.22.4694.076.617.04.740.464 90.6 浸水殘留穩(wěn)定度高于公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范中的技術(shù)要求 80%；凍融劈 裂強(qiáng)度比亦高于公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范中的技術(shù)要求 80%。 （4）滲水系數(shù)檢驗(yàn)）滲水系數(shù)檢驗(yàn) 以油石比 5.9%成型三組車轍試件，分別測(cè)試滲水系數(shù)，測(cè)試結(jié)果見表 2- 。 表 2- 14 滲水系數(shù)試驗(yàn) 組別時(shí)間/s060120180 滲水系數(shù) (ml/min) 平均滲水系數(shù) (ml/min) 1體積/ml1001091191289 2體積/

35、ml10011012113110 3體積/ml1001101191279 9 由上表可知，滲水系數(shù)小于公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范要求 80ml/min。 綜合以上配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)可知，sma-13 最佳油石比為 5.9%。 3 3 抗裂性柔性基層瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)抗裂性柔性基層瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì) 3.1 原材料選擇原材料選擇 3.1.1 膠結(jié)料膠結(jié)料 根據(jù)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求與宜昌地區(qū)氣候特點(diǎn)，柔性基層瀝青混凝土采 用 ah70 號(hào)瀝青，其基本性能指標(biāo)見表 2- 1。 表 3- 2 ah70 瀝青基本性能指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo)技術(shù)要求試驗(yàn)結(jié)果 針入度（25、100g、 5s ）（0.1mm）60807

36、5 延度（10、5cm/min）（cm）2023 軟化點(diǎn)（環(huán)球法）（）4248 閃點(diǎn)（coc）（）230264 溶解度（三氯乙烯）（%）9999.6 3.1.2 粗集料與細(xì)集料粗集料與細(xì)集料 粗集料采用石灰?guī)r碎石，細(xì)集料采用石屑和機(jī)制砂。檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：公路瀝青路 面施工技術(shù)規(guī)范(jtgf40-2004)，基本性能見表 3-2。 表 3-2 集料性能指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo)表觀相對(duì)密度 t/m3毛體積相對(duì)密度 t/m3含泥量%砂當(dāng)量% 技術(shù)要求2.45550 粗集料2.6782.6820.1 (3-5)石屑2.7642.7280.5 (0-3)機(jī)制砂2.6642.6641.775 2.1.3 填料填料 采用宜

37、昌花艷水泥廠礦粉，其性能指標(biāo)見表 2- 。 表 3- 3 礦粉基本性能 技術(shù)指標(biāo)表觀密度毛體積相對(duì)密度親水系數(shù)含水量 單位t/m3t/m3% 技術(shù)要求2.50 11 測(cè)量值2.8742.8740.70.2 3.2 配合比設(shè)計(jì)配合比設(shè)計(jì) 3.2.1 設(shè)計(jì)礦料級(jí)配的確定設(shè)計(jì)礦料級(jí)配的確定 表 3- 4 礦料級(jí)配設(shè)計(jì) 篩孔合成級(jí)配級(jí)配中值級(jí)配范圍 (mm) 20-55-15 石屑機(jī)制砂礦粉 (%)(%)(%) 26.596.4 100.0 100.0 100.0 100.0 98.7 100.0 100100 19.269.3 100.0 100.0 100.0 100.0 89.2 95.0 90

38、100 1651.6 96.4 100.0 100.0 100.0 81.8 72.5 6085 13.233.0 76.6 100.0 100.0 100.0 68.4 62.5 5075 9.54.9 51.0 100.0 100.0 100.0 49.6 52.5 4065 4.750.3 6.8 85.8 85.8 100.0 28.5 27.5 1540 2.360.2 1.1 30.4 30.4 100.0 11.0 13.5 522 1.180.2 1.0 16.9 16.9 100.0 7.2 9.0 216 0.60.2 0.9 10.5 10.5 100.0 5.3 6.5

39、 112 0.30.2 0.9 5.4 5.4 100.0 3.9 5.0 010 0.150.2 0.8 3.6 3.6 97.9 3.3 4.0 08 0.0750.2 0.6 2.5 2.5 86.6 2.7 2.5 05 配比35.0 35.0 28.0 0.0 2.0 100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 26.519.21613.29.54.752.361.180.60.30.150.075 篩孔尺寸(mm) 通過率(%) 級(jí)配上限 級(jí)配下限 合成級(jí)配 級(jí)配中值 圖 3-1 礦料級(jí)配曲線 3.2.2 馬歇爾試驗(yàn)馬歇爾試驗(yàn) 選擇油石比 3.

40、0、3.5、4.0、4.5、5.0 進(jìn)行馬歇爾實(shí)驗(yàn)，混合料拌和溫度 160， 擊實(shí)溫度 140，馬歇爾擊實(shí)儀雙面擊實(shí)各 50 次。測(cè)試馬歇爾試件的毛體積相對(duì) 密度 f、空隙率 vv 和馬歇爾穩(wěn)定度 ms，結(jié)果見表 3- 3。 表 3- 3 最佳油石比試驗(yàn) 油石比fvvms %kn 3.02.38010.45.71 3.52.3929.36.42 4.02.3058.16.63 4.52.3967.95.94 5.02.3886.54.89 3.2.3 確定最佳瀝青用量確定最佳瀝青用量 從表 3-5 中分析得出，相應(yīng)于密度最大值的油石比 a1= 4.0 ，相應(yīng)于馬歇爾 穩(wěn)定度最大值的油石比 a2

41、=4.0，相應(yīng)于空隙率規(guī)范中值的油石比 a3=5.2，相應(yīng)于 瀝青飽和度規(guī)范中值的油石比 a4=3.8，則計(jì)算出 oac1= (a1 +a2 +a3+a4)/4=4.0。 同時(shí)，由圖中分析可知，滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的油石比最大值與最小值的范圍為： 3.64.6，計(jì)算得出 oac2=（3.6+4.6）/2=4.1。經(jīng)過綜合分析后，初步確定得出最佳 油石比為 oacopt=（oac1 +oac2）/2=4.1。 4 4 拌和式水泥乳化瀝青混凝土材料研究拌和式水泥乳化瀝青混凝土材料研究 水泥乳化瀝青混凝土（cement emulsified asphalt concrete，以下簡(jiǎn)稱 ceac） 是將水

42、泥、乳化瀝青、級(jí)配碎石和一些外加劑等經(jīng)冷拌、冷鋪及碾壓后形成的一 種兼具水泥混凝土剛性和瀝青混合料柔性的新型路面材料，具有較較好的高溫好的高溫穩(wěn)穩(wěn) 定性、低溫抗裂性及抗疲定性、低溫抗裂性及抗疲勞勞性性。 與傳統(tǒng)的熱拌時(shí)瀝青混合料相比，冷拌式的 ceac 具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： 1）對(duì)于冷拌式，乳化瀝青中的水分和集料中包含的適當(dāng)水分均不影響混合 料的質(zhì)量，而熱拌式瀝青需要預(yù)先脫水，集料也需經(jīng)過干燥除水處理，否則瀝青 混合料的質(zhì)量將受影響； 2）乳化瀝青破乳后的水分可供水泥硬化凝結(jié)，較好的解決了乳化瀝青破乳 “憎水”和水泥水化“需水”的矛盾； 3）ceac 采用冷拌、冷鋪的施工工藝，可以降低能耗，減少

43、環(huán)境污染，對(duì)于實(shí) 現(xiàn)文明、環(huán)保施工非常有利。 4.1 水泥乳化瀝青混凝土水泥乳化瀝青混凝土強(qiáng)度形成機(jī)理強(qiáng)度形成機(jī)理 ceac 是水泥混凝土和瀝青混凝土的結(jié)合體，其強(qiáng)度形成與發(fā)展過程與水泥 在混凝土中作用密切相關(guān)，同時(shí)與乳化瀝青增強(qiáng)粒子的作用有很大聯(lián)系。ceac 屬顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料，乳化瀝青粒子高度彌散地分布在混凝土骨料基體中，當(dāng)基 體受荷載時(shí)，乳化瀝青增強(qiáng)粒子阻礙導(dǎo)致骨料基體產(chǎn)生塑性變形的運(yùn)動(dòng)，對(duì)混凝 土產(chǎn)生強(qiáng)化效果。強(qiáng)化效果與乳化瀝青粒子體積、粒子特性、粒子間距和粒子直 徑等因素有關(guān)。 在水泥與水作用約 45min 后，絲狀的結(jié)構(gòu)不僅很快地在水泥表面形成，而且 在粒子之間填充水的空間內(nèi)發(fā)展。

44、隨著水泥水化時(shí)間的延長，一方面由于水泥水 化所產(chǎn)生的多種水泥纖維以水泥顆粒為中心向周圍空間發(fā)展，縱橫交叉，逐漸填 充滿混合料內(nèi)的所有毛細(xì)空間，水泥與乳化瀝青除物理吸附和化學(xué)吸附外，還可 能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。其結(jié)果是水泥水化產(chǎn)物與瀝青膜交織在一起，并同細(xì)集料牢固 結(jié)合而形成柔性空間網(wǎng)，正是水泥產(chǎn)物的凝結(jié)力及瀝青的粘聚力、水泥與乳化瀝 青的結(jié)合力，組成強(qiáng)大的復(fù)合力，使 ceac 成為一種“密實(shí)一骨架”結(jié)構(gòu)。此時(shí)， 水泥砂漿充滿孔隙，形成均勻、密實(shí)、孔隙閉合的整體，從而提高了混凝土的總 體強(qiáng)度。另一方面，混凝土中的瀝青乳液因壓實(shí)等原因，已開始分解破乳，瀝青 從乳液的水相中分解出來，許多微小瀝青顆粒相互聚

45、結(jié)，成為連續(xù)的瀝青薄膜， 以結(jié)構(gòu)瀝青的形式粘附在骨料的表面。由于這兩種作用是同時(shí)進(jìn)行的，兩種膠凝 材料之間既相互獨(dú)立又相互貫穿，不可分割，形成兩種材料和性質(zhì)均不相同的立 體空間網(wǎng)絡(luò)，把骨料緊緊地結(jié)合在一起，與普通瀝青混合料相比，除了原有單獨(dú) 起作用礦質(zhì)骨架和瀝青的粘結(jié)外，水泥、乳化瀝青混凝土提供了一種新型的、以 水泥凝膠為主體的第一骨架，這種質(zhì)地堅(jiān)硬的骨架，不僅大大提高了混凝土的抗 壓性能，并且由于其自身的凝固力，對(duì)混凝土的抗拉能力也有所改善；同時(shí)，因水 泥水化時(shí)體積增加，生成的水化產(chǎn)物填充了乳液中水分蒸發(fā)形成的孔隙，使混凝 土更加密實(shí)，也相應(yīng)地提高了混凝土的穩(wěn)定性和耐久性。 從膠漿的角度考慮

46、，在摻加水泥后，形成了多極空間雙重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系。由 有機(jī)膠凝材料瀝青的粘結(jié)和無機(jī)膠凝材料水泥的凝固兩種膠凝材料的 共同作用構(gòu)成的復(fù)合力，使 ceac 形成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的、既富有柔性又有剛性的整體， 它不同于瀝青混合料的柔性空間網(wǎng)絡(luò)，也與剛性較大但易于脆性破壞的水泥混 凝土不同，是一種多級(jí)空間雙重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系；在粗細(xì)微三級(jí)分散系中，以乳化 瀝青膠漿的凝膠結(jié)構(gòu)與水泥漿晶體及凝膠體的水泥石和可能的水泥乳化瀝青生 成物形成多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系，是介于水泥混凝土和瀝青混合料之間的，汲取其各 自優(yōu)點(diǎn)的新型路面材料。 影響 ceac 強(qiáng)度的主要因素有水灰比（或者水膠比）、水泥的強(qiáng)度等級(jí)、乳化 瀝青的用量、外加劑的種

47、類、所選取的集料級(jí)配類型以及施工控制等。 a乳石比=8% b乳石比=6% 圖 4-1 ceac 放大 5000 倍的 sem 圖像 a乳石比=8% b乳石比=6% 圖 4-2 ceac 放大 2000 倍的 sem 圖像 課題組通過掃描電子顯微鏡法（sem）分析了 ceac 體系中水泥瀝青漿體與 集料界面的微觀形貌，為研究其強(qiáng)度形成機(jī)理提供了更好的理論支持。實(shí)驗(yàn)方法 如下：取 28d 齡期以上的 ceac 斷面薄片，在 60下烘干，然后在 jsm-5610lv 型掃描電鏡下觀察其微觀結(jié)構(gòu)，放大不同倍數(shù)時(shí)的 sem 形貌結(jié)果如圖 4-1、圖 4- 2 所示。 從以上 sem 照片可以看出，乳石比

48、為 6%的 ceac 水泥瀝青漿體與集料界 面區(qū)域存在一定數(shù)量的孔隙，漿體與集料的交聯(lián)不是很致密，隨著乳化瀝青含量 （即乳石比）的增加，瀝青成膜趨于完整連續(xù)，瀝青粒子滲入水泥混凝土內(nèi)部的微 裂隙與孔壁中，與水泥水化產(chǎn)物相互交織形成更加完整的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而進(jìn) 一步提高和改善混凝土內(nèi)部網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。 4.2 基本配合比設(shè)計(jì)基本配合比設(shè)計(jì) 4.2.1 原材料及性能指標(biāo)原材料及性能指標(biāo) 1） 乳化瀝青 目前，道路用乳化瀝青種類較多，按所選乳化劑種類可分為陰離子型、陽離 子型和非離子型，其中非離子型乳化瀝青一般不用于公路。近些年來，陽離子型 乳化瀝青由于與各類集料都具有良好的粘附性而被廣泛應(yīng)用于路面透層

49、、黏層 和稀漿封層等，但陽離子型乳化瀝青破乳速度較快，不利于與集料的充分拌和， 陰離子型乳化瀝青破乳速度較慢，有利于控制拌和過程，以便使瀝青與混合料裹 附均勻。對(duì)于乳化瀝青的選擇，課題組先后經(jīng)過多次對(duì)比研究，最終采用本課題 組自身研發(fā)的特殊慢裂型陰離子乳化特殊慢裂型陰離子乳化瀝瀝青青，該該種種瀝瀝青破乳青破乳時(shí)間較時(shí)間較慢，與堿性集料慢，與堿性集料 粘附性良好粘附性良好。根據(jù)公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（jtj 052-2000）的有關(guān) 試驗(yàn)方法對(duì)乳化瀝青進(jìn)行檢測(cè)，其各項(xiàng)性能指標(biāo)見表 4-1。 表 4-1 乳化瀝青性能檢測(cè)指標(biāo) 性能指標(biāo)性能指標(biāo)要求試驗(yàn)結(jié)果 篩上剩余物（1.18mm）/%0

50、.10.04 與粗集料粘附性(裹附面積) /%80 水泥適應(yīng)性（20 秒內(nèi)流出的樣品量/ml）70100 殘留物含量 /%5560.8 針入度(25、100g、5s /0.1mm4515078 性能指標(biāo)性能指標(biāo)要求試驗(yàn)結(jié)果 軟化點(diǎn)（環(huán)球法）/4246 溶解度（三氯乙烯）/97.599.5 延度（25、5cm/min) /cm100126 延度（5、5cm/min) /cm2035 常溫貯存穩(wěn)定性（1d）/10.7 常溫貯存穩(wěn)定性（5d）/53.6 2） 水泥 采用湖北花艷水泥廠生產(chǎn)的 p.o 32.5 普通硅酸鹽水泥，參照公路工程水泥 及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程(jtj e30-2005)中的有關(guān)試

51、驗(yàn)方法對(duì)水泥進(jìn)行性能檢驗(yàn)， 試驗(yàn)結(jié)果見表 4-2。 表 4-2 水泥性能檢驗(yàn)指標(biāo) 抗壓強(qiáng)度(mpa)抗折強(qiáng)度(mpa) 指 標(biāo) 比表面 積 (m2/kg) 初凝時(shí) 間(min) 終凝時(shí) 間(min) 3d28d3d28d p.o 32.531013438014.542.34.17.2 3） 集料 采用宜昌本地產(chǎn)的連續(xù)級(jí)配石灰?guī)r碎石，根據(jù)公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程 （jtg e42-2005）對(duì)集料進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表 4-3，均滿足公路瀝青路面設(shè)計(jì) 規(guī)范（jtg d50-2006）對(duì)集料的要求。所采用的礦粉種類為石灰?guī)r，經(jīng)嚴(yán)格篩分， 粒徑小于 0.6mm。 表 4-3 級(jí)配碎石的物理力學(xué)性能 指標(biāo)

52、 集料 表觀密 度 （g/cm3） 吸水率 （%） 針片狀 （%） 壓碎值 （%） 液限 （%） 塑性 指數(shù) 均勻 系數(shù) 石灰?guī)r2.752.53.212301013 4） 水 拌合水應(yīng)符合混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)（jgj 63-2006）的要求。 4.2.2 集料級(jí)配設(shè)計(jì)集料級(jí)配設(shè)計(jì) 為提高路面抗車轍能力，同時(shí)提高其高溫穩(wěn)定性和水溫性，根據(jù)公路瀝青 路面設(shè)計(jì)規(guī)范（jtg d50-2006），下面層選用 ac-16c 級(jí)配類型，集料配合比和 集料合成級(jí)配見表 4-4，集料級(jí)配曲線如圖 4-1 所示。 表 4-4 集料配合比 篩孔合成級(jí)配級(jí)配中值級(jí)配范圍 (mm) 15-5 石屑機(jī)制砂河砂礦粉 (%)(%)

53、(%) 19.2100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100100 1692.8 100.0 100.0 100.0 100.0 96.8 95.0 90100 13.275.6 100.0 100.0 100.0 100.0 89.2 84.0 7692 9.546.1 100.0 100.0 100.0 100.0 76.3 70.0 6080 4.756.2 85.8 99.2 100.0 100.0 51.6 48.0 3462 2.361.2 30.4 83.8 95.7 100.0 21.7 34.0 2048 1.181.1 16.9

54、 61.2 79.4 100.0 15.0 24.5 1336 0.61.1 10.5 37.9 49.1 100.0 11.7 17.5 926 0.31.0 5.4 20.4 30.5 100.0 9.1 12.5 718 0.150.9 3.6 12.1 12.6 97.9 8.1 9.5 514 0.0750.5 2.5 6.9 4.0 86.6 6.7 6.0 48 配比44.0 50.0 0.0 0.0 6.0 100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 19.21613.29.54.752.361.180.60.30.150.075 級(jí)配上限

55、 級(jí)配下限 合成級(jí)配 級(jí)配中值 圖 4-1 集料級(jí)配曲線 4.2.3 配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)方法配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)方法 乳化瀝青含量（乳石比）和水泥含量是水泥乳化瀝青混凝土（ceac）配合比 設(shè)計(jì)過程中應(yīng)重點(diǎn)控制的指標(biāo)。對(duì)于不同乳石比和水泥含量的 ceac，分別測(cè)定 15劈裂抗拉強(qiáng)度及室溫下的抗壓強(qiáng)度來對(duì)其進(jìn)行性能評(píng)價(jià)，以確定最佳配合比。 室內(nèi)試驗(yàn)方案如下：參照公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（jtj 052- 2000）中的馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)、劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)及抗壓回彈模量試驗(yàn)有關(guān)規(guī)定， 成型馬歇爾試件，擊實(shí)次數(shù)可以少于一般瀝青混合料的擊實(shí)次數(shù)，雙面擊實(shí) 4550 次即可；試件成型后，在室溫條件下養(yǎng)護(hù) 7

56、d，然后脫模進(jìn)行以上各項(xiàng)性能 的測(cè)試。 室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果見表 4-5，由表 4-5 可以看出： 1）摻入水泥后，劈裂抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度均比不摻水泥的乳化瀝青混凝土 有所提高； 2）ceac 的 15劈裂抗拉強(qiáng)度隨著水泥含量的增加而增大。 通過綜合分析，當(dāng)乳石比為 6%，水泥含量為 5%時(shí)，此時(shí)材料的柔性比較適 中，同時(shí)有較高的穩(wěn)定度。此外，通過擊實(shí)試驗(yàn)，最大干密度為 2.35 g/cm3，ceac 的含水量控制在 1.5-2.5%范圍內(nèi),比較有利于碾壓成型。 表4-5 配合比設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果 編號(hào)碎石, %礦粉, %水泥, %乳化瀝青 t, %水, %劈裂強(qiáng)度(7d), mpa 1941570/ 2

57、9415711.16 39415721.33 49415731.18 5941562.41.49 6941552.81.34 7941533.60.93 8941504.80.87 99460720.65 109442720.78 119424721.20 1.10 1.20 1.30 1.40 01234 added water content, % cleavage strength(7d), mpa 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 02468 emulsified asphalt content, % cleavage strength(7d), mpa 0.

58、20 0.60 1.00 1.40 0123456 cement content, % cleavage strength(7d), mpa 5 5 水泥乳化瀝青混凝土水泥乳化瀝青混凝土中試中試 5.1 施工組織機(jī)構(gòu)施工組織機(jī)構(gòu) 根據(jù)上面層試驗(yàn)段施工的需要進(jìn)行生產(chǎn)定崗定員、職責(zé)分明， 充分發(fā)揮各員工工作主動(dòng)性，以起到監(jiān)督、指導(dǎo)和保證施工質(zhì)量的 作用。 5.1.1 生產(chǎn)指揮系統(tǒng)生產(chǎn)指揮系統(tǒng) 經(jīng)理部以“質(zhì)量第一，安全第一”為指導(dǎo)思想，生產(chǎn)指揮系統(tǒng)以總經(jīng)理全面負(fù) 責(zé)指揮。 5.1.2 質(zhì)量保證體系質(zhì)量保證體系 已建立、健全了質(zhì)保體系。經(jīng)理部以“充分準(zhǔn)備、精心施工、嚴(yán)格把關(guān)、確保 質(zhì)量”為指導(dǎo)思想，由

59、總工牽頭，對(duì)瀝青上面層施工技術(shù)方案進(jìn)行了認(rèn)真的研究， 編寫了該瀝青上面層試驗(yàn)段施工組織設(shè)計(jì)及施工技術(shù)方案。 5.1.3 試驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu) 試驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)由經(jīng)理部試驗(yàn)室主任負(fù)責(zé)，負(fù)責(zé)拌和廠取樣并進(jìn)行馬歇爾試 驗(yàn)，抽提試驗(yàn)，壓實(shí)度及平整度檢測(cè)等各項(xiàng)試驗(yàn)檢測(cè)工作。 5.1.4 生產(chǎn)崗位定員生產(chǎn)崗位定員 拌和樓各操作崗位、運(yùn)輸車輛、攤鋪機(jī)、壓路機(jī)、交通車輛、小型機(jī)動(dòng)車均按 班、組、崗進(jìn)行定崗、定員、定職責(zé)，工班跟隨攤鋪機(jī)和壓路機(jī)，處理邊、角及缺 陷部位。 5.2 技術(shù)準(zhǔn)備工作技術(shù)準(zhǔn)備工作 5.2.1 施工方案施工方案 采用拌和機(jī)集中拌和，大噸位自卸車運(yùn)輸至攤鋪現(xiàn)場(chǎng)，一臺(tái) mt1200 型攤鋪 機(jī)

60、梯隊(duì)作業(yè)，單幅全寬一次攤鋪。 5.2.2 水泥乳化瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)水泥乳化瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì) 目標(biāo)配合比已由武漢理工大學(xué)設(shè)計(jì)。其主要指標(biāo)如下： 水泥乳化瀝青混凝土配合比 材 料水泥集料乳化瀝青備 注 規(guī) 格p.o42.5ac-16c 陰離子乳石比水泥含量 配合比 （kg/m）5% 礦料配合比 礦料種類礦 粉1#2#3# 規(guī) 格石灰?guī)r0-5mm 石屑5-10mm 碎石10-20mm 碎石 含量（%）4352536 配合比 （kg/m） 80700500720 5.2.3 材料準(zhǔn)備材料準(zhǔn)備 水泥：采用湖北宜昌生產(chǎn)的 po 42.5 普通硅酸鹽水泥，參照公路工程水泥