德國瀝青路面設計方法

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上第七篇 德國瀝青路面設計方法德國高速公路以其歷史久遠、良好的性能而聞名于世。今年上半年筆者作為國家公派的高級訪問學者，在德國烏珀塔爾大學進行為期四個月的訪問學習。現將德國高速公路瀝青路面的設計要點以及與我國目前的現狀做一下介紹和比較分析。第一章 材料1.1 物集料 瀝青路面面層石料在德國瀝青面層礦物集料一般采用輝綠巖。從使用情況來看，輝綠巖具有良好的抗壓、抗擊碎、高溫穩(wěn)定和抗磨耗性能。其主要技術指標如下：密度g/cm3抗壓強度N/mm2磨光值 PSV抗擊碎強度碎石SD10 %石屑/砂礫SZ 8/12 %2.752.9518025044607-179-20說明：SD10

2、見德國標準DIN52115；SZ8/12見德國標準DIN52115。 有的高速公路路面面層也使用玄武巖。玄武巖有一個特點，長期處在高溫陽光照射下，其表面會出現斑點和裂紋，最終導致表層剝離。在德國考慮使用玄武巖時，Sonnenbrand試驗(暫譯為光照剝離試驗)是必須要做的。其方法是將玄武巖做成標準試塊，放在蒸餾水中在規(guī)定的時間和溫度內進行煮熬(具體見德國試驗規(guī)程)，玄武巖表面可能產生斑點和像頭發(fā)絲樣裂紋。煮熬后玄武巖剝離部分不超過原試塊重量的1%。同時要對玄武巖的碎石和石屑做強度檢驗。對于碎石和石屑在煮熬前后抗擊碎試驗值SD10、SD8/12兩者之差不超過5%，對優(yōu)質石屑不超過3%。 石料高溫

3、穩(wěn)定性試驗石料在常溫下，其各項技術性能指標能滿足規(guī)定要求，一旦在高溫條件下，其性能會發(fā)生改變。在德國熱鋪瀝青路面（溫度大于120）中的礦物集料都要做高溫穩(wěn)定性試驗。試驗方法是把砂礫或石屑放在馬弗爐中進行高溫加壓，試驗前后的砂礫或石屑剝離部分增量不超過3%。同時還要進行抗擊碎強度試驗，在做高溫穩(wěn)定性試驗前后，抗擊碎強度值SZ8/12增加值不大于3%。如果以上兩個指標都能滿足要求，就證明集料高溫穩(wěn)定性達到要求。 1.2 瀝青 公路瀝青德國公路瀝青標號按溫度在25時的針入度劃分，共分5類，其主要技術指標如下： 試驗項目公路瀝青B200B80B65B45 B25針入度 1/10mm1602107010

4、0507035502030軟化點 37444449495454595967弗拉斯脆點 -15-10-8-6-2密度 g/cm31.021.031.031.041.04延度 7cm5 13cm8 25cm4015 稀釋瀝青 按德國標準DIN1995用FB500表示。這種瀝青在稀釋劑蒸發(fā)后殘留下來的物質針入度通常為500 1/10mm，殘留物的最小針入度100 1/10mm,軟化點不小于30。 乳化瀝青 乳化瀝青分為非穩(wěn)定性和穩(wěn)定性兩大類。這里介紹的是非穩(wěn)定性乳化瀝青，也是在高速公路上常用的乳化瀝青。非穩(wěn)定性乳化瀝青按照德國標準DIN1995分為U60K和U70K兩類。根據含水量要求，U60K含水

5、量不超過45%，U70K含水量不超過32%。蒸發(fā)后殘留瀝青軟化點在37和49之間。 冷鋪瀝青 按照德國標準DIN1995冷鋪瀝青用KB表示。這種瀝青允許最大溶劑不超過30%，冷鋪瀝青在蒸發(fā)后的殘留物軟化點在27和49之間。 聚合物改性瀝青 德國采用的聚合物改性瀝青分為彈性改性瀝青和熱塑性改性瀝青。用PmB開頭和后面的數字表示。彈性改性瀝青分為A、 B兩類，熱塑性改性瀝青為C類。聚合物改性瀝青主要技術B、 指標見下表： 試驗項目 聚合物改性瀝青PmB80APmB80BPmB65APmB65BPmB65CPmB45APmB45BPmB45C針入度1/10mm1205020軟化點 40-48 48-

6、55 55-63弗拉斯脆點 -20-15-10延度 7 cm13 cm25 cm 100501003015402010彈性恢復 %50505050 5050 路面表處的聚合物改性瀝青用PmOB表示。分為： 品種 類型 聚合物改性瀝青 A A1 、A2 聚合物改性稀釋瀝青 B B 聚合物改性乳化瀝青 C C1、C2 聚合物改性稀釋乳化瀝青 D D C、D兩類改性瀝青性能相當于非穩(wěn)定性乳化瀝青U60K和U70K。 路面表處的聚合物改性瀝青主要技術指標見下表。 試驗項目路面表處聚合物改性瀝青 A1A2B C1*C2*D*針入度 1/10mm8040200軟化點 9.5502549.55025弗拉斯脆

7、點 -15-10-20-15-10-20彈性恢復 %505050505050 注： *表示按照德國標準DINV52041-2乳化瀝青中的殘留物PmOB。 冷鋪法施工中的薄面層所使用的聚合物改性瀝青用PmBE-DSK表示。這種改性瀝青與其它乳化瀝青沒有本質區(qū)別。PmBE-DSK具有陽離子，其含水量必須嚴格符合TLPmBE-DSK要求。乳化聚合物改性瀝青回收后的瀝青軟化點不小于50，弗拉斯脆點不大于-15以及彈性恢復不小于50%。第二章 路面結構德國高速公路瀝青路面部分自下而上(不含基層,底基層)分別為承重層、聯(lián)結層和面層2.1 承重層承重層由級配的礦物集料與公路瀝青拌和而成。必須具有足夠的穩(wěn)定性

8、和承載能力。按照德國規(guī)范ZTVAsphalt-StB規(guī)定承重層施工時分為一層和多層，其瀝青混合料共分5個類型AO、A、B、C、CS。每層壓實厚度不小于8cm，多層厚度大于16cm。承重層除了每層最小碾壓厚度外，層數和總厚度取決于公路等級。在高速公路上采用的是多層結構，通常為二層或三層。上面所指5種瀝青混合料在多層結構中的最下面一層均可使用。AO和A型結構容易壓實成型，因此特別適合于其下面的基層由于路基承載力和穩(wěn)定性差而難以壓實時使用。對于重交通快車道的公路承重層第一層、第二層均可采用CS型結構；對于I級公路，如果最下面一層采用AO、A型結構，則其上面一層不能使用B型結構。德國高等級公路承重層的

9、5種結構類型組合見下表：層 次等 級 高速公路 I級公路 一層 CS B、C、CS 二層 CS B1)、C、CS 三層B、C、CS(AO、A)2)A、B、C、CS說明:1)如果第三層采用的AO或A型結構，則不采用。2)只適用于上面是瀝青路面。瀝青承重層要分層施工，施工時的空氣溫度不低于-3，并且下面的基層要求無雪無霜無冰無水膜。為了保證與基層的粘接力，要求在基層表面噴灑粘結劑。下面將承重層5個類型瀝青混合料的級配與一些檢測指標列表如下：瀝青混合料類型AO0/20/32A0/20/32B0/16*,0/22, 0/32C0/16*,0/22, 0/32CS0/16*,0/22, 0/32單位粒徑

10、2mm080035356060806080%粒徑0.09mm220420312310310%公稱粒徑1010101010%最大粒徑篩余量2010101010%瀝青含量3.3.33.93.63.6%馬氏穩(wěn)定度23458KN馬氏流值1.54.01.54.01.54.01.54.01.55.0mm空隙率420414412410510VOL.-%壓實度9696979797%瀝青標號B65、B80、(B45)注：* 只作為調平層。（）僅適合于第三層。2.2 瀝青路面聯(lián)接層德國高等級公路的瀝青路面結構中均設置聯(lián)接層，位于面層下面，類似于我國的中面層。它是由級配礦物集料與公路瀝青拌和而成，必須有良好的穩(wěn)定性

11、和承載力，起到調平下面承重層和吸收由于交通荷載而引起的水平剪力功能。為了達到穩(wěn)定性和抗剪切效果，在聯(lián)接層中的用砂要專門加工成優(yōu)質軋制砂。在聯(lián)接層中采用聚合物改性瀝青并具有相應的粘度是十分有益的。聯(lián)接層施工方法為熱鋪法，其表面沒有保護層，不宜長時間跑車。聯(lián)接層的施工厚度按德國規(guī)范ZTVAsphalt-StB取決于混合料的最大粒徑及碾壓條件等因素。粒徑 （mm） 厚度(mm)0/16 4.08.50/16 s 5.08.50/22 s 7.010.0聯(lián)接層主要技術指標見下表： 混合料類型瀝青聯(lián)接層單位礦 料優(yōu)質石屑，優(yōu)質軋制石屑填料(礦粉)優(yōu)質石屑，優(yōu)質軋制石屑天然砂,填料(礦粉)0/22S0/1

12、6S0/160/111)%0.09mm48483939%2.0mm7080707560755070%8.0mm20%11.2mm252010%16mm251010%22.4mm10%軋制砂與天然砂比1:02)1:02)1:11:1瀝青標號(B65)、B45 PmB45(B65)、B45 PmB45B65、B80(B45)B65、B80瀝青含量4.05.04.25.54.06.04.56.5%空隙率(馬氏)3)5.07.04.07.03.07.03.07.0VOL.-%壓實度979797964)%注：1）僅作為平整層,不適合高速公路及級公路。2）在老路改建中,銑刨瀝青的添加材料中天然砂不超過5%

13、。3）在礦物混合料中鐵渣或其它爐渣含量大于20%時,必須用吸水率代替空隙率計算。4）厚度不小于3cm時。 ( )只有在特殊情況下使用。2.3 瀝青路面面層在德國高等級公路瀝青路面面層通常采用以下三種結構：（1）熱鋪瀝青混凝土由級配礦物與公路瀝青拌和而成。施工鋪筑厚度按規(guī)范ZTVAsphalt-StB中規(guī)定的混合料粒徑以及碾壓條件等因素決定，一般按下列要求進行：粒徑 厚度0/5 2.03.0cm0/8 3.04.0cm0/11 3.54.5cm0/11s 4.05.0cm(0/16s) 5.06.0cm瀝青路面面層厚度按照德國規(guī)范RStO一般是4cm。如果面層3.5cm改為3.0cm,則下面聯(lián)接

14、層厚度增加0.5cm。比如聯(lián)結層7.5cm可以擴大到8.0cm。 熱鋪瀝青混凝土主要技術指標如下： 瀝青混凝土0/16 S*0/11 S0/110/80/5單位礦料優(yōu)質石屑，優(yōu)質軋制石屑,天然砂,石粉0.09mm6.010.06.010.07.013.07.013.08.015.0%2.0mm55655060406035603050%5.0mm 1510%8.0mm254015301510 %11.2mm 151010 %16.0mm10 %軋制砂與天然砂比例1:11:11:11)1:11) 瀝青標號5)B65(B80)B65(B80)B80(B65)B80(B65)B80(B200)瀝青含量

15、5.26.55.97.26.27.56.47.76.88.0%空隙率（馬氏)2)3.05.03.55.02.04.04)1.03.03)2.04.04)1.03.03) 1.03.03)VOL.-%VOL.-%壓實度9797979796%施工時空隙率7.07.06.06.06.0VOL.-%注: *只適用于特殊情況。1)適用于級公路。2)只適用于、級和輕交通的公路。3)適用、級公路。4)適用、級公路以及在特殊荷載特殊情況下可以使用具有相應粘度的聚合物改性瀝青。熱鋪瀝青混凝土目前在德國高速公路上作為面層使用不多見。（2）瀝青瑪帝脂碎石混合料路面它是一種間斷級配的礦物集料和公路瀝青并加入穩(wěn)定添加劑

16、拌和而成，熱鋪并壓實。由于碎石含量高，在集料中產生骨架，其空隙用瀝青瑪碲脂或瀝青砂膠等穩(wěn)定性添加劑填充。這種間斷級配的集料中小于2mm粒徑的礦料含量較少，礦物集料表面積也相對較少，因此需要較多的瀝青用量，同時要加入穩(wěn)定添加劑（如聚合物、礦物纖維材料等）。瀝青瑪帝脂碎石混合料路面具有良好的抗磨耗和穩(wěn)定性能，因此在德國高等級公路上作為面層使用很廣。瀝青瑪帝脂碎石混合料路面攤鋪厚度按規(guī)范ZTVAsphalt-StB規(guī)定的混合料中的最大粒徑和碾壓條件等因素決定。一般按下面要求進行： 粒徑 厚度0/5 1.53.00/8 2.04.0cm0/8s 3.04.0cm0/11s 3.54.0cm0/8s和0

17、/11s在高速公路和、級公路面層使用十分普遍。瀝青瑪帝脂碎石混合料路面級配組成及技術要求如下：瀝青瑪帝脂碎石混合料路面0/11 S0/8 S0/8 S0/5 S單 位礦料優(yōu)質石屑，優(yōu)質軋制砂，礦粉優(yōu)質石屑，優(yōu)質軋制砂，天然砂，礦粉0.09mm9131013813813%2.0mm7580758070806070%5.0mm607055457010%8.0mm401010 %11.2mm10 %軋制砂與天然砂比例1:01:01:11:1瀝青標號B65(PmB45)B65(PmB45)B80B80(B200)瀝青含量6.57.07.07.2%穩(wěn)定添加劑0.3 1.50.31.50.31.50.31

18、.5%馬氏空隙率3.04.03.04.02.04.02.04.0VOL.-%壓實溫度1355135513551355壓實度97979797%（3）澆注式瀝青面層由具有很小的空隙率的級配石料和公路瀝青拌和而成。采用熱鋪法。瀝青的含量由集料的空隙決定，其空隙被瀝青完全填滿，并存在少量的多余瀝青。澆注式瀝青面層是一種密實型面層，在熱狀態(tài)下能夠澆注和涂抹，用普通拌和設備就能生產。裝運過程中要裝配電動拌和設備防止離隙。在200250溫度下，采用特殊設備或手工澆注，最后在表面撒布石屑，用壓路機壓實。為防止氣泡形成，碾壓設備先用橡膠輪胎進行搓揉，然后在撒布石屑后，再用光輪靜壓整平。其表面形象比喻為在玻璃板上

19、撒上石屑，一半壓在玻璃板內，一半露在玻璃板上面。澆注式瀝青面層無空隙率，具有很好的防水性能；又因其表面撒布石屑，具有很好的粗糙度，抗滑性能好；同時由于采用澆注方式，整體性能和穩(wěn)定性能都很好，所以在德國高速公路上使用最廣。攤鋪厚度（包含撒布的石屑）按照規(guī)范ZTVAsphalt-StB中的混合料最大粒徑和攤鋪條件決定。一般要求如下： 粒徑 厚度0/5 2.03.00/8 2.53.5cm0/11 3.54.0cm0/11s 3.54.0cm其中0/11和0/11S適合高速公路和、級公路。澆注式瀝青面層技術指標如下： 澆注式瀝青面層0/11 S0/11*0/8*0/5*單位礦物材料優(yōu)質石屑，優(yōu)質軋制

20、砂，天然砂，礦粉0.09mm203022322434%2.0mm455540503545%5.0mm 1510%8.0mm1510 %11.2mm 1022322434%軋制砂與天然砂比例1:2 瀝青標號B45(B25)B45(B65)B45(B65)B45(B65)瀝青含量6.58.06.58.06.58.07.08.5%滲透深度試驗2） 30min1.03.51.05.01.05.01.05.010.01)mm再增加30min滲透試驗0.40.60.60.6mm注：* 、( )適用于特殊情況。1)適用于自行車道和人行道。2)滲透深度試驗是針對澆注式瀝青面層的一種試驗方法。第三章 級配設計一

21、個合理的級配設計是保證瀝青路面經久耐用、穩(wěn)定、耐磨的重要條件。德國高速公路的瀝青路面面層、聯(lián)結層、承重層根據不同的路面結構類型都有相應的級配設計程序，只要將部分粒徑的通過百分率確定下來，并輸入已編好的計算程序中去，其它粒徑的篩余百分率、通過百分率及級配曲線會自動生成。在級配設計中，02mm粒徑是級配設計中的控制粒徑。02mm之間又分為四組粒徑00.09mm，0.090.25mm，0.250.71mm，0.712mm。這四組粒徑的集料是從02mm細粒中進行水洗法篩分，得到每種篩子篩余量，允許2mm篩子上有篩余集料。在做水洗法篩分之前，用旋轉分配儀將一定數量的02mm集料（具體數量由馬歇爾試塊決定

22、）分成8等份，從8等份中取出一等份用旋轉分配儀再分成8等份，取其中3等份做水洗篩分。水洗篩分后，將每一份篩分在00.09mm，0.090.25mm，0.250.71mm，0.712mm以及2mm篩子上的篩余量，填寫到計算機已編制好的計算程序表中，在以上各篩孔上程序自動生成相應的篩余百分率以及通過百分率，并進行累計計算，得出02mm(含2mm)各篩孔上最終篩余百分率和通過百分率。再將02 mm(含2mm)篩子上最終通過百分率填入到計算機中已編制好的程序中去，則大于2mm粒徑組，例如25，58，811等都可以由計算機自動計算出各組孔徑篩子上的通過百分率及級配曲線。這里要介紹一下旋轉分配儀的構造和工

23、作原理。旋轉分配儀是一個轉動軸、8個瓶子、進料口及支座組成。進料口位于最上面，在進料口下面圍繞著轉動軸懸掛8個裝料瓶，裝料瓶與轉動軸一起轉動，當進料口有礦料進入時，隨著轉動軸旋轉，會將每一份集料等分成8等份進入裝料瓶中。旋轉分配儀最大優(yōu)點是將細集料02mm平均均勻分配，防止人工等分造成的離析不均勻現象。集料越細越容易離析，并且難以發(fā)覺。第四章 總結我國高速公路瀝青路面與德國高速公路瀝青路面主要區(qū)別有以下幾個方面：4.1 石料方面我國高速公路瀝青路面面層通常采用玄武巖，德國一般使用輝綠巖。玄武巖一個重要試驗(Sonnenbrand)，我國目前還無法做，這是一個十分重要的技術指標，也是決定玄武巖能否用作面層材料的關鍵性指標。4.2 瀝青特別是改性瀝青，我國主要參照的是美國標準。4.3 路面結構組合設計我國