佛山市順德區(qū)瀝青路面抗車(chē)轍優(yōu)化措施課件

1、佛山市順德區(qū)碧桂路BT工程瀝青路面抗車(chē)轍優(yōu)化措施車(chē)轍病害主要類(lèi)別 瀝青路面柔性鋪裝的車(chē)轍由車(chē)輛荷載反復(fù)碾壓形成，它起因于瀝青混合料的粘滯流動(dòng)、土基與基層的變形，并包括一定程度的壓實(shí)作用和材料磨耗。半剛性基層瀝青路面的車(chē)轍主要來(lái)源于瀝青混合料的粘滯流動(dòng)和一定程度的壓實(shí)作用。 目前，國(guó)內(nèi)外根據(jù)車(chē)轍產(chǎn)生的原因?qū)r青路面的車(chē)轍普遍分為四種： 結(jié)構(gòu)性車(chē)轍 流動(dòng)性車(chē)轍 磨損性車(chē)轍 壓實(shí)性車(chē)轍車(chē)轍病害主要類(lèi)別結(jié)構(gòu)性車(chē)轍 結(jié)構(gòu)性車(chē)轍是由于道路行車(chē)荷載作用超過(guò)路面各層的強(qiáng)度，瀝青面層以下包括路基在內(nèi)的各結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生的永久變形。 這種車(chē)轍的寬度比較大，兩側(cè)沒(méi)有隆起現(xiàn)象，橫斷面呈淺盆狀的凹形。車(chē)轍病害主要類(lèi)別流動(dòng)性車(chē)

2、轍 流動(dòng)性車(chē)轍也叫失穩(wěn)性車(chē)轍，即路面在高溫條件下，車(chē)輪荷載反復(fù)碾壓產(chǎn)生的剪應(yīng)力超過(guò)瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度，使流動(dòng)變形不斷積累形成。 這種車(chē)轍在車(chē)輪荷載的中心位置下產(chǎn)生下凹變形，而且路面材料從荷載擠壓下“流向”車(chē)轍兩側(cè)，并向上隆起，使車(chē)轍斷面呈W形。車(chē)轍病害主要類(lèi)別壓實(shí)性車(chē)轍 壓實(shí)性車(chē)轍是路面在鋪筑過(guò)程中由于壓實(shí)不足，致使道路開(kāi)放交通后，在車(chē)輛荷載的反復(fù)碾壓下，空隙率不斷減小，產(chǎn)生壓密變形而形成的車(chē)轍。 這種車(chē)轍兩側(cè)沒(méi)有隆起，只有下凹，而且它的車(chē)轍深度在路面達(dá)到極限殘余空隙率后趨于穩(wěn)定。車(chē)轍病害主要類(lèi)別近年來(lái)，隨著壓實(shí)施工技術(shù)的提高、施工質(zhì)量的有效控制、管理的完善以及新材料在半剛性基層和耐磨面層的

3、廣泛使用，半剛性基層的永久變形非常小，基本上可以忽略不記，而且在厚半剛性材料層下的土基頂面的壓應(yīng)力很小。在這樣小的應(yīng)力作用下，土基實(shí)際上工作在彈性階段，即土基不會(huì)產(chǎn)生永久變形。因此，可以認(rèn)為半剛性基層瀝青路面的車(chē)轍主要來(lái)源于瀝青結(jié)合料層在高溫和車(chē)輛作用荷載下的塑性流動(dòng)變形，即流動(dòng)性車(chē)轍。車(chē)轍成因分析 1. 結(jié)構(gòu)問(wèn)題 通過(guò)分析車(chē)轍損壞后的路面的橫斷面形狀，可以推測(cè)路面的變形主要是由哪一結(jié)構(gòu)層引起的；利用橫斷面形狀來(lái)判定車(chē)轍的來(lái)源的基本假設(shè)是：路面的壓密變形存在于路面結(jié)構(gòu)的每一層，表現(xiàn)為各層在豎直方向上的凹陷。該理論根據(jù)路面表面車(chē)轍的形狀尺寸來(lái)判別車(chē)轍損壞可能是由于路面哪一結(jié)構(gòu)層引起的。 我國(guó)多采

4、用半剛性基層，半剛性基層面層厚度常在1020cm。從力學(xué)計(jì)算上可以得知，質(zhì)量達(dá)到要求的半剛性基層和半剛性底基層是不會(huì)產(chǎn)生壓縮永久形變的?；鶎酉旅娴耐粱斆娴膲簯?yīng)力很小，通常為0.01MPa，在如此小應(yīng)力下的土基實(shí)際上工作在彈性變形階段，是不會(huì)產(chǎn)生永久變形的，因此可以認(rèn)為，在我國(guó)，瀝青路面的永久變形是由瀝青面層產(chǎn)生的。車(chē)轍成因分析2. 材料問(wèn)題 1）集料 集料對(duì)混合料車(chē)轍性能影響最大的要素之一是級(jí)配。密實(shí)級(jí)配有利于減輕混合料車(chē)轍損壞，在充分壓實(shí)的情況下，相比開(kāi)級(jí)配或斷級(jí)配混合料，密實(shí)連續(xù)級(jí)配混合料擁有較小的空隙率且粒料間的接觸點(diǎn)也更多；在高溫條件下，混合料中石料間的嵌擠情況對(duì)車(chē)轍發(fā)展有一定的影響

5、，間斷級(jí)配瀝青混合料更易于發(fā)生車(chē)轍損壞。 集料的表面紋理也會(huì)影響到混合料的抗車(chē)轍性能，尤其對(duì)于較厚的瀝青層和高溫氣候區(qū)，需要使用表面粗糙的石料。 提高集料最大粒徑（大約為層厚的2/3左右）對(duì)降低混合料車(chē)轍損壞有較好的效果。 車(chē)轍成因分析2. 材料問(wèn)題2）瀝青 道路瀝青混合料的勁度主要受瀝青勁度的影響。而瀝青作為一種力學(xué)特性嚴(yán)重依賴(lài)溫度及荷載大小、頻率的粘彈性材料，其性能又受到外在的環(huán)境因素如荷載及氣候因素的影響。 許多學(xué)者都認(rèn)為粘度低的瀝青使得混合料勁度下降而易于發(fā)生永久變形損壞；并建議在炎熱地區(qū)或厚的瀝青混凝土路面使用粘度較大的瀝青。 3）混合料 總體上來(lái)說(shuō)，壓實(shí)后的混合料的流變性質(zhì)與溫度的

6、關(guān)系大致可以用下圖反映： 車(chē)轍成因分析車(chē)轍成因分析 3）混合料 一般地，設(shè)計(jì)者趨向于根據(jù)道路所在地氣候條件來(lái)設(shè)計(jì)瀝青混合料。在國(guó)內(nèi)，混合料類(lèi)型和原材料的選用經(jīng)常會(huì)依據(jù)當(dāng)?shù)氐墓こ探?jīng)驗(yàn)來(lái)確定。將混合料的力學(xué)響應(yīng)特性與使用地的氣候條件參數(shù)建立量化關(guān)系是道路瀝青混合料設(shè)計(jì)（尤其瀝青等級(jí)選擇）的發(fā)展趨勢(shì)。 強(qiáng)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)的重要性，混合料的現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度是控制施工質(zhì)量的主要參數(shù)之一，正確的壓實(shí)操作將進(jìn)一步提高瀝青混合料的路用性能。車(chē)轍成因分析 4）荷載 交通荷載引起的路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的變化是影響車(chē)轍產(chǎn)生和發(fā)展的重要因素。 當(dāng)壓實(shí)混合料所承受的剪切力超過(guò)本身的抗剪強(qiáng)度時(shí)，混合料開(kāi)始發(fā)生剪切破壞，而路面材料一

7、旦確定，路面內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)則很大程度上受交通荷載的控制。此外，高等級(jí)公路的交通渠化進(jìn)一步加速了路面車(chē)轍的發(fā)展。 通過(guò)輪轍試驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)出下面的關(guān)系式： 抗車(chē)轍性能優(yōu)化路面車(chē)轍病害可以通過(guò)兩條途徑來(lái)控制： （1）優(yōu)化瀝青混合料設(shè)計(jì)、提高瀝青路面施工質(zhì)量； （2）優(yōu)化重型卡車(chē)的設(shè)計(jì)。 路面結(jié)構(gòu)抗車(chē)轍性能優(yōu)化預(yù)案路面結(jié)構(gòu)方案 碧桂路、紅旗路、高富路BT工程的路面結(jié)構(gòu)形式并不是單一的，不同的路段采用不同的結(jié)構(gòu)層。有新建路面結(jié)構(gòu)層，也有在原有水泥混凝土板路面加鋪瀝青層的。所用到結(jié)構(gòu)層有粗型密級(jí)配瀝青混凝土： AC-13C，AC-20C，AC-25C。 其中上面層瀝青采用改性瀝青，中下面層采用基質(zhì)瀝青 為

8、優(yōu)化瀝青路面的抗車(chē)轍性能，可以采用改性瀝青作為瀝青混合料的結(jié)合料。改性瀝青分類(lèi)巖瀝青的優(yōu)勢(shì) 根據(jù)BMA改性劑在國(guó)內(nèi)外的研究分析和使用實(shí)例證明，摻加BMA改性劑的改性瀝青制品，擁有多項(xiàng)出色的路用性能： 1）天然瀝青摻加到基質(zhì)瀝青后，改性瀝青的針入度指數(shù)PI值增大，粘溫指VTS（絕對(duì)值）減小，說(shuō)明瀝青的感溫性能得到改善，且對(duì)多種基質(zhì)瀝青具普遍性。 2）天然瀝青的摻入使改性瀝青的環(huán)球法軟化點(diǎn)及當(dāng)量軟化點(diǎn)都有所提高，同時(shí)，改性瀝青的高溫粘度也增大，說(shuō)明瀝青的高溫穩(wěn)定性得到改善，且隨著天然瀝青劑量的增加，高溫穩(wěn)定性也越好，且對(duì)多種基質(zhì)瀝青具有普遍性。 3）經(jīng)天然瀝青改性后的改性瀝青，其彈性恢復(fù)能力提高，

9、說(shuō)明瀝青的自愈性能增強(qiáng)，在一定程度上可以彌補(bǔ)低溫開(kāi)裂的影響。巖瀝青的優(yōu)勢(shì) 4）天然瀝青的摻入，使改性瀝青的當(dāng)量脆點(diǎn)（絕對(duì)值）及10延度都有所下降，且隨著天然瀝青劑量的增加，降低的幅度增大。說(shuō)明瀝青的低溫抗裂性能受到影響。值得注意的是，在天然瀝青劑量不大的情況下，比如5%，有些自身低溫性能較好的基質(zhì)瀝青本身的低溫性能起主導(dǎo)作用，這時(shí)改性瀝青的低溫性能基本沒(méi)受影響或降低很小。 5）改性瀝青經(jīng)旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱短期老化后，抗老化性能基本提高，耐久性比較好。 6）改性瀝青與集料的粘附性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于基質(zhì)瀝青，這也是改性瀝青混合料的水穩(wěn)性得到很大改善的因素之一。 7）BMA改性瀝青所增加的成本低于聚合物改性瀝青、其他天然瀝青改性瀝青（如TLA）及進(jìn)口的同類(lèi)產(chǎn)品?；旌狭闲阅鼙容^不同瀝青混合料的抗車(chē)轍性能比較混合料類(lèi)型AC-20C(SBS)AC-20C(基質(zhì)瀝青)AC-20C(20BMA巖瀝青)動(dòng)穩(wěn)定度（次/mm）80768243014AC-20C采用不同結(jié)合料的材料費(fèi)用對(duì)比瀝青結(jié)合料類(lèi)型結(jié)合料用量（）每噸瀝青混合料結(jié)合料費(fèi)用（元）每噸瀝青混合料增加費(fèi)用基質(zhì)瀝青3.8174.80SBS改性瀝青3.923459.2基質(zhì)瀝青BMA3.4%基質(zhì)