交通运输沪蓉西高速公路宜恩段沥青路面结构和面层材料组成设计汇报 120页

2021/2/11 1 内容提要 1 、概述 2 、沥青面层原材料试验及优选 3 、沥青混合料性能试验及宜长段工程应用 4 、宜恩段路面材料组成与混合料性能 5 、宜恩段结构层组成方案 2021/2/11 2 一 、 概述 1. 宜昌－恩施段工程地质条件复杂、气候多变，高程 600m ～ 1800m ，最高达 2000m ； 2. 降水充沛 (1084 ~ 1650mm/y ），严寒期短，雾多湿重，年均气温 17.4℃ ，极端高温 41.6℃ ，极端低温 -15.2℃ ； 3. 桥梁、隧道众多，宜恩段共设计隧道 26 座 ， 3Km 以上隧道 8 座 ; 4. 高海拔地区 冬雪期 的抗冻和抗滑性能要求苛刻。 地质环境的严酷性 2021/2/11 3 一、概述 1. 长大纵坡路段 大纵坡上坡段抗车辙和下坡段推移、水损害问题 2. 不同类型桥面铺装 桥面防水粘结层的设计、桥面铺装结构设计和施工工艺 3. 隧道路面 隧道路面的防火、抗滑 4. 高海拔地区结构层组合 高海拔地区冬雪期间抗冻性和抗滑性能 四大技术难题 2021/2/11 4 一、概述 1. 借鉴国内已建山区高速公路的结构层类型，结合宜恩段的特点 , 提出可供选择的路面结构类型 2. 针对提出的路面结构类型，研究原材料和沥青混合料的性能，确定优化的路面结构类型和材料组成方案 3. 通过宜长段的铺筑，考察各种路面结构类型的使用性能 4. 最终确定出适合宜恩段特点的路面结构类型和材料组成方案 工作重点 2021/2/11 5 一 概述 福建省 名称 通车时间 结构层 使用 状况 上面层 中面层 下面层 粘结层 基层 底基层 福泉高速 1998 4cmAK － 16A 5cmAC-20Ⅱ 7cmAC-25Ⅱ 1cm 下封层 36cm 5% 水稳碎石 20cm 3% 水稳碎石 较 好 泉漳高速 2002 4cmAK － 16A 5cmAC-20Ⅱ 7cmAC-25Ⅱ 1cm 下封层 36cm 5% 水稳碎石 20cm 3% 水稳碎石 较 好 三福高速 2004 4cmAK － 16A 5cmAC-20Ⅱ 7cmAC-25Ⅱ 1cm 下封层 36cm 5% 水稳碎石 20cm 3% 水稳碎石 一 般 我国部分省份山区高速公路结构层设计及使用情况 1 2021/2/11 6 一 概述 浙江省 名称 通车时间 结构层 使用 状况 上面层 中面层 下面层 粘结层 基层 底基层 上三高速嵊州段 2000 4cmAC － 13 I 5cmAC-20 I 7cmAC-25 I 封层 28cm 5% 水稳碎石 20cm 3.5% 水稳碎石 破损严重 杭宁 高速 2002 4cmAC － 13 I 5cmAC-20 I 7cmAC-25 I 封层 32cm 5% 水稳碎石 18cm 3.5% 水稳碎石 局部损坏 杭金衢高速 2001 4cmAK － 13 A 5cmAC-20 I 6cmAC-25 I 封层 32cm 二灰砂砾 20cm 二灰砂砾 局部损坏 我国部分省份山区高速公路结构层设计及使用情况 2 2021/2/11 7 一 概述 广东省 名称 通车时间 结构层 使用 状况 上面层 中面层 下面层 粘结层 基层 底基层 广佛高速 1993 4cm 沥青磨耗层 8cm 沥青混凝土 10cm 沥青碎石 10cm 沥青碎石 23cm 水稳碎石 25cm 级配碎石 良好 广深高速 1989 4cm 中粒式沥青砼 5cm 粗粒式沥青砼 6cm 沥青碎石 6cm 沥青碎石 25cm 6% 水泥稳定石屑 28cm 4% 水泥稳定土 一般 南广高速 2004 4cm SMA-13 5cm AC-20 6cm AC-20 10cmATPB － 30 沥青稳定碎石 22cm 级配碎石 18cm 水稳碎石 一般 我国部分省份山区高速公路结构层设计及使用情况 3 2021/2/11 8 一 概述 名称 通车时间 结构层 使用 状况 上面层 中面层 下面层 粘结层 基层 底基层 南京机场高速 1997 4.5cm AC-16B 6cm AC-25 I 6cm AC-25 Ⅱ / 34cm 石灰、粉煤灰碎石 20cm 石灰、粉煤灰土 一般 沪宁高速 1996 4cm AC-16B 6cm AC-25 I 6cm AC-25 Ⅱ 10cmATPB － 30 20cm 二灰碎石 40cm 二灰土、石灰土 一般 我国部分省份山区高速公路结构层设计及使用情况 4 江苏省 2021/2/11 9 一 概述 我国部分省份山区高速公路结构层设计及使用情况 5 名称 通车时间 结构层 使用 状况 上面层 中面层 下面层 成都－绵阳－广元高速 1996 4cm 中粒式普通沥青砼 6cm 中粒式普通沥青砼 6cm 粗粒式普通沥青砼 部分路段出现车辙，桥面铺装层一般 成都－南充－广安－邻水高速 2004 4cm AK-16 玄武岩 SBS 改性沥青 5cm AC-20 石灰岩普通沥青 6cm AC-25 石灰岩普通沥青 新路，桥面铺装层有坑槽 四川省 2021/2/11 10 一 概述 我国部分省份山区高速公路结构层设计及使用情况 6 云南省 名称 通车时间 结构层 沥青 品种 上面层 中面层 下面层 昆明－楚雄 2005 4cmAK-13 6cmAC-20 6cmAC-25 全线普通沥青 楚雄－大理 1998 3cmAK-13 4cmAC-20 5cmAC-25 全线普通沥青 大理－保山 2002 4cmAK-13 5cmAC-20 6cmAC-30 上下面层普通沥青，中面层硅藻土改性 昆明－玉溪 2000 3cmAK-13 4cmAC-20 5cmAC-25 全线普通沥青 玉溪－元江 2001 3cmAK-13 4cmAC-20 5cmAC-25 全线普通沥青 元江－磨黑 2003 4cmAK-16 5cmAC-25 6cmAC-30 上面层硅藻土改性，中下面层普通 思茅－小磨垭 2003 4cmSMA-16 5cmAC-20 6cmAC-25 上中面层 SBS 改性，下面层普通 2021/2/11 11 一 概述 我国部分省份山区高速公路结构层设计及使用情况 7 贵州省 名称 通车时间 结构层 使用 状况 上面层 中面层 下面层 贵阳 遵义 崇溪河高速 2005 4cm AC － 16 重交沥青 5cm AC-20 重交沥青 6cm AC-25 重交沥青 纵坡上坡段车辙，下坡段桥面推移 贵阳 清镇 安顺 高速 2003 4cm AC-13G 玄武岩 SBS 改性沥青 5cm AC-20 石灰岩艾索 90 ＃沥青 6cm AC-25 石灰岩艾索 90 ＃沥青 较好 2021/2/11 12 一 概述 我国部分省份山区高速公路 隧道路面结构层 设计 隧道路面结构层 隧道名称 隧道长度 路面结构 设计时速 通风方式 四川华莹山隧道 5700m 21cm 水泥砼 80Km/h 对流风机 云南九顶山遂道 3190m 22cm 水泥砼 80Km/h 对流风机 贵州凉风垭隧道 4190m 23cm 水泥砼 80Km/h 对流风机 渝合高速 尖山子隧道 4025m 10cm 阻燃 沥青砼 80Km/h 对流风机 2021/2/11 13 一 概述 1. 在高速公路路基结构设计思路上，半刚性基层仍然占主导地位，部分地区已经尝试进行沥青稳定柔性基层和无结合料基层的研究和应用工作，并取得阶段性成果。 2. 基层与沥青面层之间的粘结层设置成为预防沥青路面早期损害的措施之一。 基层设计思路的转变 本部分小结 1 2021/2/11 14 一 概述 1. 全部采用 I 型级配组合在重载和多雨地区使用情况并不乐观，尤其是抗车辙性能已不能满足日益增长的交通量的需求； 2. 中下面层采用骨架密实型级配对抗高温车辙的效果已经得到认可； 3.AK 型抗滑表层与 Ⅱ 型的中下面层组合对抗高温车辙有效果，但是抗水损害性能较差； 4.SMA 混合料和纤维增强混凝土的应用对延长路面使用寿命、防止路面早期破坏有着积极意义。 本部分小结 2 主线结构层设计 2021/2/11 15 一 概述 众多高速公路长大纵坡路段都在上坡路段出现了车辙，下坡路段桥面铺装段出现了推移，上坡路段的车辙变形主要产生在中面层。 设计中采取的措施： （ 1 ）中、下面层采用骨架密实级配类型，增加混合料粗骨料用量，提高混合料抗重载变形能力； （ 2 ）为了防止级配变粗后渗水，其透层、粘层沥青洒布量比规范多 30% ； （ 3 ）消石灰取代矿粉 3 ～ 5% ，增加抗车辙性能。 本部分小结 3 长大纵坡段设计 2021/2/11 16 一 概述 对下坡路段的桥面推移，分析认为是桥面混凝土层与沥青层之间的粘结层效果较差，考察路段防水粘结层有三种方案： （ 1 ） SBR 改性乳化沥青； （ 2 ）重庆公路科研所的溶剂型粘结剂； （ 3 ） FYT 类防水涂料。 分析认为： （ a ）水泥混凝土桥面在施工前必须 铣刨、拉毛 ，深度约 0.5mm ； （ b ）桥面铺装层宜在防水层施工完毕后三日内完成 本部分小结 4 桥面铺装层设计 2021/2/11 17 一 概述 云贵川高速公路隧道路面有三种形式： 1. 采用水泥混凝土路面，但抗滑性能不足； 2. 入口至隧道内 200m 段采用沥青路面，其它采用水泥路面，主要是解决入口抗滑不足的问题； 3. 全部采用沥青路面，一般没有采用阻燃沥青砼，只有重庆渝合高速公路尖山子隧道全部采用阻燃沥青砼。 本部分小结 5 隧道路面层设计 2021/2/11 18 2.1 集料 2.2 沥青 2.3 填料 2.4 纤维 2.5 桥面防水材料 二、沥青路面原材料试验 2021/2/11 19 二、沥青路面原材料试验 1. 粗集料 在原材料性能试验的基础上对集料主要成分 SiO 2 和 CaO 含量、微观结构进行试验。 2. 细集料 进行砂当量、坚固性试验，控制泥土含量和风化层颗粒。 2.1 集料 2021/2/11 20 二、沥青路面原材料试验 集料（ 1 ） 料厂名称 实测值 料厂名称 实测值 SiO 2 CaO SiO 2 CaO 京山玄武岩 43.85 10.49 七里峡 40.16 12.96 王子石 3.25 41.18 巴东 百米溪 74.66 7.07 芦子坪 2.16 33.32 巴东 水谷坝 0.83 54.95 朱家岩 3.43 51.53 建始 秋桂潭 1.20 52.14 堡镇 88.84 2.10 建始 催坝 3.19 50.97 长阳 金茂酒店 5.03 38.37 建始 三道拐 23.35 49.45 长阳 丹水漂流 2.09 49.28 吉心 大转拐 5.20 51.55 巴东 野三坝 4.86 50.67 建始 三道岩 81.36 7.66 巴东 白玉崖 4.87 50.49 寥叶 石槽水 5.83 50.17 巴东 绿葱坡 85.36 4.84 巴东 青龙桥 5.08 48.76 沿线集料 Si-Ca 含量试验 2021/2/11 21 抗滑表层集料性能试验 试验项目 实测值 技术 要求 京山 玄武岩 百米溪 石英砂岩 宜昌 辉长岩 绿葱坡 石英砂岩 表观相对密度（ g/cm3 ） 不小于 2.964 2.696 2.902 2.655 2.6 吸水率 （％） 不大于 0.3 1.1 0.5 0.7 2 压碎值（％） 不大于 8.9 10.7 9.7 12.6 20 洛杉矶磨耗值（％） 不大于 9.7 12.6 10.3 17.0 26 对沥青的粘附性等级 不小于 5 5 5 3 5 软石含量（％） 不大于 0 0 0 0 3 坚固性（％） 不大于 3.2 4.5 4.2 3.0 12 针片状含量（％） 不大于 7.6 15.8 11.4 5.5 18 磨光值（ BPN ） 不小于 45 44 44 43 42 水洗法小于 0.075mm 含量％不大于 0.1 0.2 0.2 0.4 1 到野三关距离（ Km ） 480 40 200 45 / 二、沥青路面原材料试验 集料（ 2 ） 2021/2/11 22 二、沥青路面原材料试验 中下面层 15 个石灰岩料厂集料常规性能试验结果见研究报告附表， 通过原材料试验，沪蓉高速宜恩段沿线石灰岩材料丰富，可满足沥青混凝土中下面层的需求，但作为抗滑表层用材料相当匮乏，沿线仅巴东百米溪石英砂岩各项性能满足规范要求； 巴东百米溪石英砂岩各项性能试验结果与京山玄武岩相当，粘附性可达到 5 级。 集料（ 3 ） 集料部分小结 ■ ■ ■ 2021/2/11 23 SBS PG76-22 改性沥青试验 二、沥青路面原材料试验 沥青（ 1 ） 3.2 沥青 试验项目 鄂州科氏 湖北国创 中海海盛 技术要求 试验 方法 针入度 (25℃,100g,5s) ,0. 1mm 56 59 57.5 40 ～ 60 T0604 延度 (5cm/min,5 ℃ ) ,cm 47.9 46.2 40.1 ≥20 T0605 软化点（环球法） ,℃ 82.0 81.6 85.1 ≥75 T0606 溶解度（三氯乙稀） 99.7 99.8 99.9 ≥99 T0607 运动粘度 (135℃,Pa.s) 2.7 2.60 2.46 ≤3 T0625 T0619 闪点（ COC ） ,℃ 302 311 342 ≥230 T0611 离析试验 ,48h 软化点差 ,℃ 2.2 1.5 0.8 ≤2.5 T0661 弹性恢复 (25℃,10cm,60min),% 80.0 84.3 92.3 ≥75 T0662 RTFOT 试验 163 ℃,85min 质量变化 ,% 0.552 0.09 0.231 ±0.8 T0610 针入度比（ 25 ℃ ） ,% 72 80.7 74.5 ≥65 T0604 延度（ 5 ℃ ） ,cm 27.5 26.1 26.8 ≥15 T0605 2021/2/11 24 SBS PG70-22 改性沥青试验 二、沥青路面原材料试验 沥青（ 2 ） 试验项目 鄂州科氏 湖北国创 中海海盛 技术要求 试验方法 针入度 (25℃,100g,5s) ,0. 1mm 57 59 58 30 ～ 60 T0604 延度 (5cm/min,5 ℃ ) ,cm 44 36.1 37.5 ≥20 T0605 软化点（环球法） ,℃ 75.0 75.6 78.3 ≥70 T0606 溶解度（三氯乙稀） 99.7 99.8 99.8 ≥99 T0607 运动粘度 (135℃,Pa.s) 2.13 2.08 2.02 ≤3 T0625 T0619 闪点（ COC ） ,℃ 306 312 325 ≥230 T0611 离析试验 ,48h 软化点差 ,℃ 2.0 1.4 0.8 ≤2.5 T0661 弹性恢复 (25℃,10cm,60min),% 81.3 83.2 89.1 ≥75 T0662 RTFOT 试验 163 ℃,85min 质量变化 ,% 0.361 0.135 0.08 ≤±0.8 T0610 针入度比（ 25 ℃ ） ,% 71.2 73.4 78.9 ≥65 T0604 延度（ 5 ℃ ） ,cm 31 28.7 23.6 ≥15 T0605 2021/2/11 25 道路沥青 70 号试验 二、沥青路面原材料试验 沥青（ 3 ） 试验项目 鄂州科氏 湖北国创 中海海盛 技术要求 试验方法 针入度 (25℃,100g,5s) ,0. 1mm 66 68 70.2 60 ～ 80 T0604 延度 (5cm/min,15 ℃) ,cm ＞ 100 ＞ 100 ＞ 100 ≥100 T0605 软化点（环球法） ,℃ 46.8 46.4 47.6 ≥46 T0606 溶解度（三氯乙稀） 99.8 99.7 99.8 ≥99.5 T0607 动力粘度 (60℃,Pa.s) 220 210 191 ≥180 T0620 闪点（ COC ） ,℃ 278 266 263 ≥260 T0611 TFOT 试验 163 ℃,5h 质量变化 ,% 0.26 0.18 0.10 ≤±0.8 T0609 针入度比（ 25 ℃ ） ,% 68.7 67.5 65.2 ≥61 T0604 延度（ 15 ℃ ） ,cm ＞ 100 ＞ 100 90.2 ≥15 T0605 2021/2/11 26 沥青性能等级表（ PG 分级） 评价沥青胶浆的流变性能 试验采用 CSA-100 型动态剪切流变仪（ Dynamic Shear Rheometer ，简称 DSR ），试验采用应变控制模式，应变值 γ ＝ 12 ％，试验频率 ω ＝ 10rad/s ，约等于 1.59Hz ，试验温度 46℃ 、 52℃ 、 58℃ 、 64℃ 、 70℃ 、 76℃ 以及 82℃ ，试验采用 Φ25mm 两平板，板间距约 1mm ，试验方法为美国 AASHTO 标准 TP5 。分别测出复数模量 G* 和相位角 δ ，进而得出抗车辙因子 G*/sinδ 。 二、沥青路面原材料试验 沥青（ 4 ） 2021/2/11 27 沥青性能等级（ PG 分级） 科氏 PG76-22 原样 Tem(℃) 46 52 58 64 70 76 82 G/sinδ(kPa) 25.87 13.496 7.125 3.85 2.76 2.232 1.251 δ(º) 56.01 60.35 61.07 61.57 61.87 62.37 62.79 G 21.450 11.729 6.236 3.386 2.434 1.977 1.113 RTFOT Tem(℃) 46 52 58 64 70 76 82 G/sinδ(kPa) 39.92 20.82 10.99 5.936 3.39 2.51 1.361 δ(º) 57.35 60.66 62.09 62.28 62.2 62.68 63.83 G 33.612 18.149 9.712 5.255 2.999 2.230 1.221 二、沥青路面原材料试验 沥青（ 5 ） 2021/2/11 28 沥青性能等级表（ PG 分级） 科氏 PG70-22 原样 Tem(℃) 46 52 58 64 70 76 82 G/sinδ(kPa) 22.8 11.21 6.325 3.71 1.875 0.963 0.721 δ(º) 59.78 59.15 59.63 59.89 60.08 60.2 60.57 G 19.701 9.624 5.457 3.209 1.625 0.836 0.628 RTFOT Tem(℃) 46 52 58 64 70 76 82 G/sinδ(kPa) 54.05 26.45 13.21 7.424 3.546 2.553 1.246 δ(º) 61.08 61.62 61.83 62.29 62.81 63.05 63.91 G 47.310 23.271 11.645 6.573 3.154 2.276 1.119 二、沥青路面原材料试验 沥青（ 6 ） 2021/2/11 29 沥青性能等级表（ PG 分级） 科氏道路沥青 70 号 原样 Tem(℃) 46 52 58 64 70 76 82 G/sinδ(kPa) 10.2 4.846 2.231 1.057 0.541 0.301 0.176 δ(º) 78.32 79.18 80.44 81.26 82.58 83.07 83.83 G 9.989 4.760 2.200 1.045 0.536 0.299 0.175 二、沥青路面原材料试验 沥青（ 7 ） 2021/2/11 30 沥青性能等级表（ PG 分级） 国创 PG76 － 22 原样 温度 (℃) 70 76 82 G/sinδ(kPa) 1.683 1.001 0.831 δ(º) 68.24 69.39 70.21 G 1.563 0.937 0.782 RTFOT G/sinδ(kPa) 2.659 1.484 － δ(º) 68.9 70.35 － G 2.481 1.398 － 二、沥青路面原材料试验 沥青（ 8 ） 2021/2/11 31 沥青性能等级表（ PG 分级） 国创 PG70 － 22 原样 温度 (℃) 64 70 76 G/sinδ(kPa) 2.722 1.615 － δ(º) 66.98 67.83 － G 2.505 1.496 － RTFOT G/sinδ(kPa) 4.158 2.365 － δ(º) 69.08 70.01 － G 3.884 2.223 － 二、沥青路面原材料试验 沥青（ 9 ） 2021/2/11 32 指 标 RS-1 RS-2 RS-3 RS-4 针入度 25 ℃ ， 100g,5s(0.1mm) 60-80 50-60 40-50 30-40 延度 15 ℃ ， 5cm/min(cm) 不小于 52 44 38 30 粘度 60 ℃ ， Pa · s 不小于 400 550 650 700 软化点（ COC ）（ ℃ ）不小于 46 48 54 58 指标 RSH-1 RSH-2 RSH-3 RSH-4 针入度 25 ℃ ， 100g,5s(0.1mm) 80-100 60-80 40-60 30-40 延度 15 ℃ ， 5cm/min(cm) 不小于 52 46 38 34 粘度 60 ℃ ， Pa · s 不小于 450 580 680 760 软化点（ COC ）（ ℃ ）不小于 46 52 56 60 二、沥青路面原材料试验 沥青（ 10 ） RS 系列岩沥青复合改性沥青性能指标 2021/2/11 33 试验项目 实测值 试验方法 RS-1 RS-4 针入度 (25℃,100g,5s) ,0. 1mm 42.4 31 T0604-2000 延度 (5cm/min,15 ℃) ,cm 不小于 10.9 43.6 T0605-1993 软化点（环球法） ,℃ 不小于 59.4 68.3 T0606-2000 薄膜烘箱老化试验、 163 ℃ 、 5h 质量损失 ％ 0.26 0.29 T0606-2000 针入度比 (25 ℃) ％ 64.4 70.2 T0606-2000 延度（ 15 ℃ ） cm 5.3 20.2 T0606-2000 复合改性沥青 RS-1 、 RS － 4 主要性能 二、沥青路面原材料试验 沥青（ 11 ） 2021/2/11 34 设计思想： 由于隧道的封闭性，一旦发生事故，特别是火灾事故其后果不堪设想。为保障隧道的使用安全，隧道的防火问题就显得尤为重要。 宜恩段初步设计共设隧道 26 座，长度占路线的比例达到 27.6% ，其中超过 3Km 的特长隧道共计 8 座，具有代表性的有 夹河岩隧道 、 龙潭隧道 、 野三关隧道 等 二、沥青路面原材料试验 沥青（ 12 ） 隧道用阻燃沥青材料设计 2021/2/11 35 理论依据 通过能量守恒定律得出如下的能量平衡关系 ： Q— 外部热源供应的热量； Qe— 沥青燃烧热； Qf— 沥青分解气化所需的热量； Qs— 损失的热量 ； 阻燃沥青材料设计 二、沥青路面原材料试验 沥青（ 13 ） 2021/2/11 36 沥青阻燃设计的技术标准 日本标准 JISK 7201 则规定： OI ＞ 30 为难然 1 级； O I 在 27 ～ 30 为难燃 2 级； O I 在 24 ～ 27 为难燃 3 级； O I 在 21 ～ 24 为难燃 4 级； O I ＜ 21 为难燃 5 级。 一般认为，当氧指数 O I ＞ 27 时，该材料在火中是自行熄灭的材料； O I =20 ～ 27 时，材料为可燃材料； O I ＜ 20 时，材料为易燃性材料。 二、沥青路面原材料试验 沥青（ 14 ） 2021/2/11 37 氧指数 OI 的计算公式为 : 式中： [ O 2 ]—— 临界氧浓度时混合气流中氧的体积流量； [N 2 ]—— 临界氧浓度时混合气流中氮气的体积流量 阻燃沥青材料的设计 二、沥青路面原材料试验 沥青（ 15 ） 2021/2/11 38 沥青的阻燃性采用氧指数来评价。 本研究采用 HC-2 型氧指数测定仪测试氧指数，按 GB T2406 规定进行测试。 阻燃沥青材料的设计 二、沥青路面原材料试验 沥青（ 16 ） 2021/2/11 39 1 、阻燃效率高的阻燃剂（添加量少）； 2 、热稳定性高，在沥青的使用范围内不分解，高温情况下不离析； 3 、粘度与沥青的粘度相配并且稳定； 4 、选用固体阻燃剂时阻燃剂可以均匀的 分散在沥青中，不能对沥青的性能影响太大； 5 、成本要低。 制备阻燃改性沥青试验，氧指数（ O I ）可达到 23 （ GB-2406 ），阻燃沥青混合料水平燃烧试验能达到 Ⅱ 级（ GB-2408 ）。 阻燃剂的选择 二、沥青路面原材料试验 沥青（ 17 ） 2021/2/11 40 1 、阻燃剂用量增加，氧指数呈现缓慢上升； 2 、有机阻燃剂掺量增大，针入度、软化点增大，；无机阻燃掺量增大针入度减小、软化点略有增加； 3 、无论是有机阻燃剂还是无机阻燃剂都会使延度下降很大。在阻燃沥青设计中，延度是一个重要的控制指标。 二、沥青路面原材料试验 沥青（ 18 ） 不同类型阻燃剂对原样沥青的性能影响 2021/2/11 41 1 、低温时阻燃剂量越高，粘度越大；温度越高，差别越小， 2 、有机阻燃剂对沥青粘度影响较小（左图） ；无机阻燃剂对沥青粘度影响较大（右图） ，无机阻燃剂与有机阻燃剂在低温的情况下对粘度的影响比较小，约 90℃ 时，无机阻燃剂对沥青粘度增加明显。 二、沥青路面原材料试验 沥青（ 19 ） 阻燃剂对原样沥青粘度的影响 2021/2/11 42 宜长段阻燃沥青性能试验 二、沥青路面原材料试验及优选 沥青（ 20 ） 试验项目 实测结果 针入度 (25℃,100g,5s) ,0. 1mm 23 延度 (5cm/min,5 ℃) ,cm 不小于 18 软化点（环球法） ,℃ 不小于 95 溶解度（三氯乙稀）不小于 ＞ 99 运动粘度 (135℃,Pa.s) 不大于 8.3 弹性恢复 (25℃,10cm,60min),% 不小于 ＞ 95 RTFOT 试验 163 ℃,85min 质量变化 ,% ，不大于 0.02 针入度比（ 25 ℃ ） ,% 80 延度（ 5 ℃ ） ,cm 9 2021/2/11 43 沥青部分小结： 1. 通过对鄂州 KOCH 、湖北国创、中海海盛三个沥青品牌不同类别沥青的常规试验和动态剪切（ PG 分级）试验，鄂州 KOCH 沥青的稳定性最优。 2. 从阻燃沥青混合料的氧指数测试结果表明：采用复合阻燃沥青的阻燃性能高于基质沥青，可以在道路发生火灾时起到防火阻燃的作用。 二、沥青路面原材料试验及优选 2021/2/11 44 二、沥青路面原材料及优选 3.3 矿粉填料改性试验 沥青中少量 羧酸 （ CarboxylicAcid ） 亚枫（ Sulfoxide ） ( 弱酸性 ) 消石灰 CaO+H 2 O 普硅 水泥中少量 Ca(OH ） 2 硷 土 盐 ＋ 较强的吸附性能， 牢固地粘附在粒料表面 而不剥落 填料 1 2021/2/11 45 水泥与石灰都是碱性材料，因此它们对沥青的吸附作用比较强，在相同油石比下，矿粉的析漏率最大；采用等量的水泥代替矿粉后，析漏率有所降低；掺入少量消石灰后，混合料的析漏率明显减少。消石灰对沥青的吸附作用较强，有利于提高混合料的水稳定性。 石灰、水泥对沥青的吸附作用 二、沥青路面原材料及优选 填料 2 2021/2/11 46 石灰和水泥的比表面积大、吸油率高，并导致沥青胶浆的粘度较大，更多的胶浆吸附于粗集料的表面，增加了沥青膜厚。 较多胶浆吸附于粗集料表面正是石灰（水泥）改善沥青混合料抗水损害能力的原因所在。 石灰、水泥对沥青混合料体积性能影响 二、沥青路面原材料及优选 填料 3 2021/2/11 47 随着石灰和水泥用量的增加，对混合料高温稳定性和水稳定性都有提高，可见， 沥青混合料的填料宜用石灰岩类石料加工成的矿粉 不同改性剂掺量对沥青混合料稳定度影响 二、沥青路面原材料及优选 填料 4 2021/2/11 48 沥青混凝土用纤维材料主要有聚合物聚酯纤维和木质素纤维、两者对沥青混凝土的路用性能都有不同程度改善。 木质素纤维 聚酯纤维 二、沥青路面原材料及优选 纤维材料 1 微观扫描电镜试验 2021/2/11 49 纤维沥青胶浆动态剪切试验研究 纤维种类的影响 试验温度（ ℃） 46 52 58 64 70 76 82 0 G* （ kPa ） 9.989 4.760 2.200 1.045 0.536 0.299 0.175 δ （ º ） 78.32 79.18 80.44 81.26 82.58 83.07 83.83 G*/sin δ 10.200 4.846 2.231 1.057 0.541 0.301 0.176 木质素 G* （ kPa ） 13.538 6.239 2.917 1.413 0.740 0.405 0.224 δ （ º ） 76.9 77.66 78.59 80.38 81.67 82.55 83.32 G*/sin δ 13.900 6.387 2.976 1.433 0.748 0.408 0.226 聚酯 G* （ kPa ） 19.222 9.469 4.778 2.515 1.392 0.825 0.516 δ （ º ） 69.66 69.79 70.31 70.9 70.99 70.17 68.16 G*/sin δ 20.5 10.09 5.075 2.662 1.472 0.877 0.556 二、沥青路面原材料试验及优选 纤维材料 2 2021/2/11 50 纤维沥青胶浆动态剪切试验研究 随着温度的升高 G * 迅速降低， tan δ 随之增加，且这种趋势在高温时变缓 ; 聚酯纤维沥青胶浆的这种趋势表现最为明显，其次是聚丙烯腈纤维和木质素纤维的； 与原样沥青相比，纤维沥青胶浆的 G * 提高， tan δ 降低，表明纤维的加入有效地改善了沥青胶浆的弹性性能，这得益于纤维沥青胶浆中交联网络的形成。 各纤维沥青胶浆 G * 和 tan δ 的温度关系曲线 □ -0 ％ , ○-CEL, △-PAN, ◇-PET, and ─ G *, ┄tan δ . 二、沥青路面原材料 纤维材料 3 2021/2/11 51 纤维沥青胶浆动态剪切试验研究 车辙因子与温度关系的回归示意曲线 二、沥青路面原材料 纤维材料 4 2021/2/11 52 在 SHRP 沥青分级的 PG 标准中，用 DSR 评价旋转薄膜烘箱老化前后的高温性能是根据 G*/sinδ≥1.0kPa （原样沥青）和 2.2kPa （经旋转薄膜烘箱老化后）的临界温度将沥青分成不同的等级。 临界温度越高，表明此沥青胶浆抵抗高温流动变形的能力越强。 经回归后的曲线具有良好的线性关系，掺聚酯的临界温度最高，木质素纤维次之，而原样沥青的临界温度最低。 沥青胶浆试验结果分析 二、沥青路面原材料 纤维材料 5 2021/2/11 53 纤维增强沥青混合料的机理分析 微观：界面理论 宏观：复合理论 桥接、加筋作用 分散作用 吸附及吸收沥青的作用 稳定作用 增韧（粘）作用 机理分析 二、沥青路面原材料试验及优选 纤维材料 6 2021/2/11 54 聚酯纤维 木质素纤维 端部明显突起的“触角” 长径比大 模量高，强度大 相互搭接 桥接结构网 转移分散应力 加筋作用 表面凹凸不平 疏松多孔 比表面积大 吸附吸收沥青 增加沥青膜厚 粘稠度增大 稳定作用 二、沥青路面原材料试验及优选 纤维材料 7 2021/2/11 55 纤维材料优选建议 1 、 从聚酯纤维、木质素纤维对沥青胶浆流变性能改善效果可知，聚酯纤维对沥青胶浆抵抗高温流动变性能力的改善效果优于木质素纤维，有益于提高混合料抗高温变形能力， 适用于有抗高温形变要求的结构层 ； 2 、木质素纤维对沥青胶浆良好的吸附性能，可以减少混合料在储存、运输、摊铺过程中的沥青析漏损失， 适用于 SMA 以及 OGFC 等对析漏控制要求较高的级配类型； 2 、对于长大纵坡上坡段中面层，可采用 聚酯纤维 增强的骨架密实型级配；对主线抗滑表层可选用 木质素纤 维稳定的 SMA 级配。 二、沥青路面原材料 纤维材料 8 2021/2/11 56 涂膜类防水材料以其简洁的施工工艺、良好的防水效果被广泛运用与各种类型的桥梁防水结构中，目前比较常用的涂膜类防水材料主要有： SBS 、 SBR 、氯丁胶乳（ FYT ）、聚氨酯（双组分）等四大类冷施工聚合物改性乳化沥青防水涂料。 桥面防水材料性能试验 直剪 试验 二、沥青路面原材料 桥面防水材料 1 2021/2/11 57 桥面防水材料剪切强度试验 粘结剂类型 抗剪强度（ Mpa ） ( 直剪 ) 60℃ 25℃ 0℃ SBS 改性 0.11 0.43 2.73 SBR 改性 0.10 0.50 2.26 氯丁胶乳改性（ FYT ） 0.08 0.39 1.22 聚氨酯改性 0.12 0.48 1.95 二、沥青路面原材料 桥面防水材料 2 2021/2/11 58 防水粘结层 直接拉拔试验 桥面防水材料拉拔强度试验 防水粘结材料 拉拔强度（ Mpa ） 60℃ 25℃ 0℃ SBS 改性 0.06 0.86 2.01 SBR 改性 0.05 0.72 1.83 氯丁胶乳改性（ FYT ） 0.03 0.61 1.52 聚氨酯改性 0.02 0.63 1.49 二、沥青路面原材料 桥面防水材料 3 2021/2/11 59 桥面防水材料粘结强度试验 二、沥青路面原材料 桥面防水材料 4 粘结性能良好 的防水层将桥面混凝土 表层拔断 粘结性能较差 2021/2/11 60 通过在粘结防水层表面固定密封水管加静水压进行观察，用路用渗水仪测量透水性 , 应在 60cm 水柱的压力下 ,30min 不透水。 通过渗透试验，在混凝土上涂布四种防水粘结剂后，基本不透水，说明各类粘结剂密水性良好。 粘结防水层渗透试验 渗透试验 二、沥青路面原材料 桥面防水材料 5 2021/2/11 61 粘结层抗剪性能 制动剪切试验 检验粘结层抗剪性能最直观的办法。在铺装层沿桥横向切割出 200 mm 宽的铺装带，由后轴重 130 kN 的载重汽车以 50 km 速度行驶，待后轮将到切割铺装带时制动，以检验粘结层结构的抗剪性能。切割铺装带粘结层没有发生错动或脱离现象，而且桥面铺装实际受力处于有侧限的更安全状态，说明该粘结层满足桥面铺装的剪切性能要求。 二、沥青路面原材料 桥面防水材料 6 2021/2/11 62 桥面防水层制动剪切试验 二、沥青路面原材料 桥面防水材料 7 制动剪切 效果图 涂膜施工 2021/2/11 63 结构性防水材料性能 项目 标准规定值 I Ⅱ 安定性 合格 合格 凝结时间 初凝 /min ≥ 20 终凝 /h ≤ 24 抗折强度 7d/MPa ≥ 2.80 28d/MPa ≥ 3.50 抗压强度 7d/MPa ≥ 12.0 28d/MPa ≥ 18.0 湿基粘结强度 /MPa ≥ 1.0 抗渗压力 (28d)MPa ≥ 0.8 1.2 第二次抗渗压力（ 56d ） MPa ≥ 0.6 0.8 渗透压力比（ 28d ）％ ≥ 200 300 水泥基渗透结晶型防水材料 GB18445-2001 二、沥青路面原材料 桥面防水材料 8 2021/2/11 64 防水材料性能试验结果分析 1 、对比四种涂膜类防水粘结剂的粘结强度、抗剪强度、抗渗性能 和制动完整性能试验结果，四种防水剂性能以 SBS 类改性最稳定， SBR 类次之， FYT 和双组分类聚氨酯的耐高温性能并不乐观； 2 、由于 SBS 类储存稳定性很差，不易施工， 建议采用 SBR 改性类 桥面防水粘结剂。 二、沥青路面原材料 桥面防水材料 9 2021/2/11 65 材料 沥青 石料 上面层 下面层 中面层 上面层 下面层 PG76-22 PG70-22 AH-70 石灰岩 石灰岩 宜陵天宝辉长岩 巴东百米溪石英砂岩 京山玄武岩 材料优选结果 二、沥青路面原材料 本部分小结 1 中面层 2021/2/11 66 1 、通过调查我省多条高速公路沥青选用品牌 , 并对鄂州科氏、湖北国创、中海海盛三家公司道路石油沥青、 SBS 改性沥青的性能指标抽检， 鄂州 KOCH 沥青质量一直比较稳定。 2 、通过对沿线 19 处料厂集料性能试验，中下面层石灰岩集料宜就地取材，上面层抗滑集料百米溪云英岩性能与京山玄武岩性能相当，综合考虑运距等因素， 可考虑用百米溪石英砂岩作为上面层集料使用。 3 、沥青面层用矿粉宜用 石灰岩 石料加工。 4 、桥面防水粘结剂宜 选用 SBR 类 改性的涂料类防水材料。 材料优选结果 二、沥青路面原材料 本部分小结 2 2021/2/11 67 3.1 柔性基层混合料性能与工程应用 大粒径沥青稳定碎石 级配碎石 3.2 主线沥青混合料性能与工程应用 普通路面 桥面 隧道 3.3 宜长段路面结构形式 三、混合料性能试验及工程应用 2021/2/11 68 1. 确定最佳沥青用量标准： 间接抗拉强度ｒ (20℃) 混合料的抗压强度Ｒ（ 20℃ ） R ×r 最大值对应的沥青用量 2. 控制标准 ： 沥青类层底水平拉应变 ε r 土基表面压应变 ε z 3. 优越性： 良好的抗变形能力 抗疲劳性能 三、 混合料性能试验及工程应用 3.1.1 沥青稳定柔性基层 LSM-30 配合比设计 1 2021/2/11 69 1. 采用旋转压实仪试件成型 ，试件尺寸 φ150mm×150mm ，成型试件在 20℃ 水中养护 24 小时 ，测定各油石比条件下的体积性能、 20℃ 抗压强度（ R ）及间接抗拉强度（ r ）（即劈裂强度） ，绘制粘结强度（ R×r ）随油石比的变化曲线图。极大值点对应的油石比即为最佳油石比； 2. 旋转压实仪成型、生产配合比最佳油石比 3.3% 、动稳定度 1560 次 /mm 、抗压回弹模量 997MPa 。 三、 混合料性能试验及工程应用 3.1.1 沥青稳定柔性基层 LSM-30 配合比设计 2 2021/2/11 70 三、 混合料性能试验及工程应用 3.1.1 沥青稳定柔性基层 LSM-30 配合比设计 3 LSM-30 生产合成级配曲线 2021/2/11 71 LSM-30 粘结强度（ R×r ）随油石比的变化关系 三、 混合料性能试验及工程应用 3.1.1 沥青稳定柔性基层 LSM-30 配合比设计 4 2021/2/11 72 试验项目 实测值 技术指标 马歇尔稳定度 KN 12.7 ＞ 3.5 马歇尔残留稳定度 % 89.1 2.5~3.5 劈裂强度 MPa 0.84 / 劈裂强度比 ％ 83.9 / 沥青饱和度 ％ 56.2 40~70 矿料间隙率 ％ 13.1 ＜ 0.1 动稳定度（次 /mm ） 1560 ＞ 1000 抗压回弹模量 MPa （ 20 ℃ ） 997 ＞ 700 空隙率％ 5.7 5~9 三、 混合料性能试验及工程应用 3.1.1 沥青稳定柔性基层 LSM-30 生产配合比设计 5 LSM-30 生产配比混合料性能 2021/2/11 73 三、 混合料性能试验及工程应用 沥青稳定碎石 LSM-30 试验段位于 ZK9+200~ZK9+490 结构层采用石灰岩、普通道路 70 ＃沥青。 试验段采取集中厂拌、两台摊铺机梯队摊铺，振动压路机紧跟振动碾压的作业方式，施工完毕各项性能检测结果均满足设计要求 3.1.1 沥青稳定柔性基层 LSM-30 配合比设计 6 2021/2/11 74 材料技术要求： 最大粒径≤ 31.5mm 针片状颗粒含量≤ 15% 用作路面基层时压碎值＜ 26% 用作底基层时＜ 30% 级配确定： 紧密 — 嵌挤骨架的原则 三、 混合料性能试验及工程应用 3.1.2 级配碎石基层配合比设计 1 2021/2/11 75 级配碎石 在预加含水量条件下进行重击实试验，绘制含水率～干密度曲线图，找出最大干密度对应的含水率，即为最佳含水率，进行 CBR 承载力试验； 宜长段级配碎石最大干密度为 2.26 g/cm 3 、最佳含水量为 4.6% 、 CBR 值大于 100% 三、 混合料性能试验及工程应用 3.1.2 级配碎石基层配合比设计 2 2021/2/11 76 三、 混合料性能试验及工程应用 3.1.2 级配碎石基层配合比设计 3 底基层级配碎石合成级配曲线 2021/2/11 77 三、 混合料性能试验及工程应用 3.1.2 级配碎石基层配合比设计 4 最大干密度 ρ ＝ 2.26g/cm 3 , 最佳含水率 ω ＝ 4.6% ， CBR ＞ 100 ％ 2021/2/11 78 内容 底基层 下基层 一工区 二工区 一工区 二工区 配合比 1 ＃ 25 ％ 1 ＃ 40 ％ 1 ＃ 25 ％ 1 ＃ 35 ％ 2 ＃ 40 ％ 2 ＃ 40 ％ 2 ＃ 40 ％ 2 ＃ 40 ％ 3 ＃ 35 ％ 3 ＃ 20 ％ 3 ＃ 35 ％ 3 ＃ 25 ％ 水泥剂量 / / 4.0% 4.5% 最佳含水量 4.4% 4.5% 5.4% 4.6% 最大干密度 2.26 2.23 2.33 2.30 CBR 值 >100% >100% / / 无侧限强度 / / 2.8 2.5 宜长段基层级配碎石底基层、下基层试验 三、 混合料性能试验及工程应用 3.1.2 级配碎石基层配合比设计 5 2021/2/11 79 1. 宜长段主线下面层采用 AC-25G 型级配， 中海海盛 道路沥青 70 ＃ ，桥面和隧道下面层不设下面层； 2. 下面层试验段根据路用性能的需要采用 AC-20X 、中海海盛道路沥青 70 ＃ 。 3.2 主线沥青混合料性能与工程应用 三、 混合料性能试验及工程应用 3.2.1 主线下面层 2021/2/11 80 项目 AH-70# 技术要求 AC-25G AC-20X 最佳油石比 ％ 4.03 4.48 / 稳定度 KN 9.8 10.4 ＞ 8 残留稳定度比 ％ 81.4 84.0 ＞ 80 劈裂强度 MPa 0.84 0.82 / 劈裂强度比 ％ 82.5 92.0 ＞ 75 空隙率 ％ 4.0 5.0 3~6 矿料间隙率 VMA ％ 13.1 14.9 ＞ 12 饱和度 VFA ％ 68.5 66.4 60~70 流值 (0.1mm) 35 34 15~40 车辙动稳定度 ( 次 /mm) 1315 1372 ＞ 1000 三、 混合料性能试验及工程应用 3.2 主线沥青混合料性能与工程应用 3.2.1 主线下面层混合料性能 2021/2/11 81 AC-20X 试验段位于 YK10+638~YK10+731 、 YK10+882~YK11+154 下面层压实度代表值 98.8% 平整度代表值 0.91 三、 混合料性能试验及工程应用 3.2.1 主线下面层施工检测 2021/2/11 82 1. 宜长段主线中面层采用 AC-20G 型级配， SBS PG70 － 22 改性沥青，桥面和隧道下面层与主线相同； 2. 中面层试验段根据抗车辙性能的需要分别采用 AC-20X 、 RS-1 改性沥青和 AC-20G 、 PG76-22 改性沥青的对比结构 三、 混合料性能试验及工程应用 3.2.2 主线中面层 2021/2/11 83 项目 AC-20G AC － 20X PG76-22 PG70-22 RS-1 最佳油石比 ％ 4.48 4.4 4.54 稳定度 KN 13.8 13.9 13.0 残留稳定度比 ％ 86.5 83.6 92.2 劈裂强度 MPa 1.30 1.11 1.04 劈裂强度比 ％ 93.7 82.3 85.4 空隙率 ％ 4.2 4.2 4.0 矿料间隙率 VMA ％ 14.3 14.6 14.2 饱和度 VFA ％ 70.3 71.3 71.8 流值 (0.1mm) 30.5 31.2 35.3 车辙动稳定度 ( 次 /mm) 3881 3161 2106 三、 混合料性能试验及工程应用 3.2.2 主线中面层混合料性能 2021/2/11 84 沥青采用 RS － 1 改性沥青 试验段位于 YK10+638 ~ YK11+696 施工工艺与改性沥青相 同，高温摊铺，紧跟碾压， 压路机高频低幅振实， 施工完毕基本不渗水 。 三、 混合料性能试验及工程应用 3.2.2 主线中面层 AC-20X 应用情况 2021/2/11 85 级配类型 沥青类型 起止桩号 地点 SMA-13 RS2OOO YK10+713~YK10+882.74 白岩溪 1# 桥 AC-13X RS2OOO YK10+882.74~YK11+696 白岩溪 1# 桥到乌鸦溪 1# 桥之间 AK-13A PG76-22 K15+475~K15+750 枇杷溪大桥到长阳匝道 SMA-13 阻燃沥青 YK12+554~YK14+130 女娘山隧道右幅 三、 混合料性能试验及工程应用 3.3 主线上面层 2021/2/11 86 项目 AC-13G 技术要求 PG76-22 PG70-22 最佳油石比 ％ 4.9 4.9 / 稳定度 KN 16.6 16.2 ＞ 8 残留稳定度比 ％ 88.3 89.2 ＞ 80 劈裂强度 MPa 1.45 1.31 / 劈裂强度比 ％ 86.6 87.5 ＞ 80 空隙率 ％ 4.8 4.7 4~6 矿料间隙率 VMA ％ 15.7 15.7 ＞ 13 饱和度 VFA ％ 69.4 70.1 65~75 流值 (0.1mm) 36 37 15~40 车辙动稳定度 ( 次 /mm) 3479 3205 ＞ 2800 三、 混合料性能试验及工程应用 3.3.1 主线上面层 AC-13G 混合料性能 2021/2/11 87 项目 AK-13A 技术要求 PG76-22 最佳油石比 ％ 4.9 / 稳定度 KN 14.1 ＞ 8 残留稳定度比 ％ 90.3 ＞ 80 劈裂强度 MPa 1.13 / 劈裂强度比 ％ 90.9 ＞ 80 空隙率 ％ 4.7 4~6 矿料间隙率 VMA ％ 15.8 ＞ 13 饱和度 VFA ％ 69.5 65~75 流值 (0.1mm) 37 15~40 车辙动稳定度 ( 次 /mm) 3845 ＞ 2800 三、 混合料性能试验及工程应用 3.3.2 主线上面层 AK-13A 混合料性能 2021/2/11 88 阻燃沥青混合料的配合比设计可采用现有的各种级配，并与原有的未阻燃改性的沥青混合料进行对比研究，考虑性能与花费的关系，确定最佳的配比方案。 三、 混合料性能试验及工程应用 3.3.3 上面层 阻燃沥青混凝土 SMA-13 级配设计 2021/2/11 89 项目 级配类型 SMA-13 、阻燃沥青 级配类型 级配 1 级配 2 级配 3 配合比 37:40:2:10:11 34:38:7:10:11 34:34:11:10:11 油石比 ％ 6.0 空隙率％ 4.2 3.7 3.5 VCAdrc 43.5 43.5 43.2 VCAmix 38.0 41.0 43.6 VFA % 76.7 79.0 79.9 VMA % 17.9 17.4 17.2 三、 混合料性能试验及工程应用 3.3.3 阻燃沥青混凝土 SMA-13 混合料体积性能 2021/2/11 90 试验项目 木质素纤维 3‰ 技术要求 (%) 最佳油石比（ % ） 6.0 马歇尔 稳定度（ kN ） 常规 10.35 > 6.0 浸水 9.63 浸水残留稳定度（ % ） 92.4 ≥80 劈裂强度（ MPa ） 常规 1.00 / 冻融 0.90 劈裂强度比（ % ） 90.0 ≥80 车辙动稳定度 ( 次 /mm) 8971 ≥3000 析漏试验 (%) 0.07 <0.1 三、 混合料性能试验及工程应用 3.3.3 阻燃沥青混凝土 SMA-13 混合料性能 2021/2/11 91 项目 AC-13X 技术要求 RS － 1 最佳油石比 ％ 5.0 / 稳定度 KN 16.0 ＞ 8 残留稳定度比 ％ 86.2 ＞ 80 劈裂强度 MPa 1.31 / 劈裂强度比 ％ 90.9 ＞ 80 空隙率 ％ 4.9 4~6 矿料间隙率 VMA ％ 16.3 ＞ 13 饱和度 VFA ％ 69.7 65~75 流值 (0.1mm) 30 15~40 车辙动稳定度 ( 次 /mm) 4017 ＞ 2800 三、 混合料性能试验及工程应用 3.3.4 上面层 AC-13X 岩沥青混合料性能 2021/2/11 92 ⑴ 底基层可采用级配碎石或者水泥稳定碎石； ⑵ 从弯沉检测结果来看，级配碎石不宜同时取代上基层 + 下面层； ⑶ 柔性基层可采用大粒径沥青稳定碎石 LSM-30 ，且厚度可以在现有的基础上适当减薄； ⑷ LSM 的厚度较大，至少应分两层施工，从压实效果来看，胶轮压路机不能直接提高压实度，宜以钢轮振动碾压为主。 3.3.5 宜长段路面结构层设计及施工小结 1 三、 混合料性能试验及工程应用 2021/2/11 93 ⑸ 下面层可采用 AC-25G 或者 AC-20X （道路沥青 70 ＃）； ⑹ 中面层可采用 AC-20G 或者 AC-20X （ RS-1 沥青）； ⑺ 上面层一般路段采用 AC-13G 或者 AC-13X （ RS-1 沥青）； ⑻ 隧道路面可采用 SMA-13 （阻燃沥青） , 桥面路段可采用 SMA ； ⑼ 面层施工建议采用钢轮振动和胶轮碾压的组合方式。 3.3.5 宜长段路面结构层设计及施工小结 2 三、 混合料性能试验及工程应用 2021/2/11 94 四 宜恩段级配类型及混合料性能试验 通过国内高速公路结构层调查以及沪蓉高速宜长段结构层 应用情况，在宜恩段拟采用以下几种级配类型 主线：下面层： AC-25C ；中面层： AC-20C ；上面层： SMA-16 隧道：中面层： AC-20C ；上面层： SMA-16 桥面：下面层： AC-20C 、 SMA-16 ；上面层： SMA-16 、 SMA-13 匝道：下面层： AC-20C ；上面层： SMA-16 连接线：下面层： AC-20C ；上面层： AC-16C 桥面结构层： SMA-4.75 2021/2/11 95 项目 沥青种类 技术要求 道路沥青 70 ＃ RS-1 不改性 改性 最佳油石比 ％ 4.1 4.2 / 稳定度 KN 10.73 13.78 ≥ 8 残留稳定度比 ％ 90.1 91.2 ≥ 80 ≥ 85 劈裂强度 MPa 1.14 1.20 / 劈裂强度比 ％ 83.6 86.5 ≥ 75 ≥ 80 空隙率 ％ 4.0 4.2 3~6 矿料间隙率 VMA ％ 13.2 13.3 ≥ 12 饱和度 VFA ％ 65.3 64.1 60 ～ 70 流值 (0.1mm) 28.9 25.5 15~40 车辙动稳定度 ( 次 /mm) 1762 2018 ≥ 1000 ≥ 2800 4.1 主线下面层 AC-25C 混合料性能试验 四 宜恩段级配类型及混合料性能试验 2021/2/11 96 项目 沥青种类 掺 2.25 ‰ 聚酯纤维 道路沥青 70 ＃ PG70-22 PG70-22 最佳油石比 ％ 4.3 4.4 4.5 稳定度 KN 13.3 13.4 16.9 残留稳定度比 ％ 87.3 88.4 91.5 劈裂强度 MPa 1.12 1.25 1.30 劈裂强度比 ％ 89.6 91.1 90.4 空隙率 ％ 4.0 4.1 4.1 矿料间隙率 VMA ％ 12.4 14.6 13.6 饱和度 VFA ％ 69.7 69.4 68.5 流值 (0.1mm) 31.0 34.6 38.1 车辙动稳定度 ( 次 /mm) 2129 6957 8246 四 宜恩段级配类型及混合料性能试验 4.2 主线中面层 AC-20C 混合料性能试验 2021/2/11 97 上面层混合料配合比设计采用 京山玄武岩 、 巴东百米溪石 英砂岩 、 宜昌夷陵天宝辉长岩 三种抗滑集料分别进行 AC-16C AC-13C ， SMA-16 、 SMA-13 四种级配类型的混合料性能试验， 比较三种集料的路用性能，为宜恩段抗滑表层集料的选用提供 数据支持，具体级配合成曲线见研究报告内容 4.3 主线上面层 四 宜恩段级配类型及混合料性能试验 2021/2/11 98 项目 AC-16C （ PG76-22 ） 道路沥青 70# 玄武岩 石英砂岩 辉长岩 石灰岩 最佳油石比 ％ 4.6 4.6 4.6 4.5 稳定度 KN 14.7 13.3 14.2 11.2 残留稳定度比 ％ 90.1 88.5 89.1 86.3 劈裂强度 MPa 1.14 1.20 1.21 0.92 劈裂强度比 ％ 85.6 87.5 84.0 83.7 空隙率 ％ 4.1 4.2 4.2 4.1 矿料间隙率 VMA ％ 14.5 14.6 14.5 14.2 饱和度 VFA ％ 69.4 69.1 69.5 68.9 流值 (0.1mm) 31.2 35.3 30.7 29.0 车辙动稳定度 ( 次 /mm) 5127 4780 5026 1992 4.3.1 上面层 AC-16C 混合料性能试验 四 宜恩段级配类型及混合料性能试验 2021/2/11 99 项目 AC-13C （ PG76-22 ） 玄武岩 石英砂岩 辉长岩 最佳油石比 ％ 4.9 4.9 4.9 稳定度 KN 13.1 12.9 12.7 残留稳定度比 ％ 89.3 87.0 90.2 劈裂强度 MPa 1.19 1.10 1.11 劈裂强度比 ％ 90.6 91.2 90.0 空隙率 ％ 4.1 4.2 4.1 矿料间隙率 VMA ％ 14.3 14.6 14.5 饱和度 VFA ％ 74.1 73.3 73.8 流值 (0.1mm) 32.5 36.3 35.0 车辙动稳定度 ( 次 /mm) 6689 6140 7361 4.3.2 上面层 AC-13C 混合料性能试验 四 宜恩段级配类型及混合料性能试验 2021/2/11 100 项目 SMA-16 （ PG76-22 、木质素、 0.3 ％） 玄武岩 石英砂岩 辉长岩 最佳油石比 ％ 6.1 6.1 6.1 稳定度 KN 10.2 9.8 9.2 残留稳定度比 ％ 87.5 84.3 89.2 劈裂强度 MPa 0.82 0.79 0.79 劈裂强度比 ％ 91.4 88.7 90.4 空隙率 ％ 4.0 4.1 4.1 矿料间隙率 VMA ％ 17.5 17.6 17.5 饱和度 VFA ％ 74.1 73.3 73.8 流值 (0.1mm) 37.9 41.3 40.4 车辙动稳定度 ( 次 /mm) 7724 6836 6653 4.3.3 上面层 SMA-16 混合料性能试验 四 宜恩段级配类型及混合料性能试验 2021/2/11 101 项目 SMA-13 （ PG76-22 、木质素、 0.3 ％） 玄武岩 石英砂岩 辉长岩 最佳油石比 ％ 6.2 6.2 6.2 稳定度 KN 9.7 9.1 9.2 残留稳定度比 ％ 87.3 88.5 87.5 劈裂强度 MPa 0.86 0.77 0.81 劈裂强度比 ％ 87.2 86.4 85.2 空隙率 ％ 4.1 4.2 4.1 矿料间隙率 VMA ％ 17.4 17.5 17.4 饱和度 VFA ％ 73.5 72.6 73.1 流值 (0.1mm) 35.4 32.7 35.0 车辙动稳定度 ( 次 /mm) 6137 5384 5879 4.3.4 上面层 SMA-13 混合料性能试验 四 宜恩段级配类型及混合料性能试验 2021/2/11 102 4.3.5 结构层 SMA-4.75 级配设计 1 四 宜恩段级配类型及混合料性能试验 SMA-4.75 级配曲线 2021/2/11 103 项目 级配类型 SMA-4.75 、 PG76-22 、 石灰岩、不掺纤维 级配类型 级配 1 级配 2 级配 3 配合比 62:28:10 66:23:11 70:19:11 初试油石比 ％ 7.0 空隙率％ 2.8 4.1 4.7 VCAdrc 43.5 44.0 43.9 VCAmix 37.6 37.3 36.8 VFA % 83.0 76.2 72.2 VMA % 16.5 17.2 16.9 4.3.5 结构层 SMA-4.75 混合料体积性能 2 四 宜恩段级配类型及混合料性能试验 2021/2/11 104 4.3.5 结构层 SMA-4.75 混合料性能 3 项目 实测值 技术指标 最佳油石比 % 6.8 稳定度 KN 13.2 ＞ 6 空隙率 VV% 3.1 2.5~3.5 劈裂强度 MPa 0.92 / VFA % 83.9 75~85 VMA % 17.0 ＞ 16.5 析漏试验 ％ 0.03 ＜ 0.1 动稳定度（次 /mm ） 1923 / VCAdrc 43.7 VCAmix ＜ VCAdrc VCAmix 42.6 四 宜恩段级配类型及混合料性能试验 2021/2/11 105 在各级配类型混合料配合比试验的基础上，通过组合车辙试验，综合评价各种组合类型的抗高温稳定性结果 : 1 、 AC-25G(70 ＃ ) + AC-20G(PG70) + AC-13G(PG76) 2 、 AC-25G(70#) + AC-20G(AH-70) + AC-13G(PG76) 3 、 AC-25G(70#)+AC-20G(PG70)+Sp12.5(PG76) 4 、 AC-25C(70#) + AC-20C(PG70) + SMA-16(PG76 、 石英砂岩 ) 5 、 AC-25C(RS-1) + 纤维改性 AC-20C(PG70) + SMA-16(PG76 、 石英砂岩 ) 6 、 AC-25G(AH-70) + AC-20G(PG70) + SMA-13(PG76) 7 、 SMA-16(PG70) + SMA-13(PG76) 8 、 AC-20G(PG70) + SMA-13(PG76) 4.4 结构层组合车辙试验 1 桥面铺装 纵 坡 路 段 普通路段 四 宜恩段级配类型及混合料性能试验 2021/2/11 106 4.4 结构层组合车辙试验 2 沥青混凝土类型 组合车辙动稳定度，次 /mm 单独上面层车辙动稳定度，次 /mm 编号 层次 类型 沥青 主线一般路段 上 AC-13G PG76-22 5458 6454 中 AC-20G PG70-22 下 AC-25G 道路沥青 70 ＃ 主线一般路段 上 AC-13G PG76-22 4953 6454 中 AC-20G AH-70 下 AC-25G 道路沥青 70 ＃ 四 宜恩段级配类型及混合料性能试验 2021/2/11 107 4.4 结构层组合车辙试验 3 沥青混凝土类型 组合车辙动稳定度，次 /mm 上面层单层车辙动稳定度，次 /mm 编号 层次 类型 沥青 主线一般路段 上 SMA-13 PG76-22 5006 7068 中 AC-20G PG70-22 下 AC-25G 道路沥青 70 ＃ 主线一般路段 上 Superpave12.5 PG76-22 4750 8011 中 AC-20G PG70-22 下 AC-25G 道路沥青 70 ＃ 四 宜恩段级配类型及混合料性能试验 2021/2/11 108 4.4 结构层组合车辙试验 4 桥面铺装沥青混凝土类型 组合车辙动稳定度，次 /mm 单独上面层车辙动稳定度，次 /mm 编号 层次 类型 沥青 特殊 桥面 上 SMA-13 PG76-22 5507 7068 下 SMA-16 PG70-22 一般 桥面 上 SMA-13 PG76-22 5341 7137 下 AC-20G PG70-22 四 宜恩段级配类型及混合料性能试验 2021/2/11 109 4.4 结构层组合车辙试验 5 沥青混凝土类型 组合车辙动稳定度，次 /mm 单独上面层车辙动稳定度，次 /mm 类型 层次 类型 沥青 纵坡上坡段 上 SMA-16 PG76-22 6113 7205 中 AC-20C PG70-22 下 AC-25C 道路沥青 70 ＃ 纵坡上坡段 上 SMA-16 PG76-22 6834 7205 中 AC-20C ( 聚酯纤维 2.25‰) PG70-22 下 AC-25C RS-1 四 宜恩段级配类型及混合料性能试验 2021/2/11 110 1 、组合车辙动稳定度较单独上面层沥青混合料小，但仍然远远高于规范要求； 2 、长大纵坡上坡路段在其它条件相同的情况下，中面层使用聚酯纤维增强并在下面层使用 RS-1 岩沥青后的组合车辙动稳定度会有显著提高； 3 、与单层车辙相比， AC-13G 、 SMA-13 的组合车辙动稳定度减少程度较 Superpave 小； 4 、中面层改性 PG70-22 沥青的组合车辙动稳定度比使用道路沥青 70 号高 10 ％。 4.4 组合车辙试验结果分析 四 宜恩段级配类型及混合料性能试验 2021/2/11 111 五、宜恩段路面结构组合形式与材料组成方案 （ 1 ） SBS 改性 PG76-22 SBS 改性 PG70-22 道路沥青 70 ＃ 5cm SMA-16 6cm AC-20C 7cm AC-25C 建议方案 一般路段 组合车辙 6113 次 /mm 2021/2/11 112 五、宜恩段路面结构组合形式与材料组成方案 （ 2 ） SBS 改性沥青 PG76-22 SBS 改性沥青 PG70-22 掺 2.25 ‰ 聚酯纤维 RS-1 改性岩沥青 推荐方案 5cm SMA-16 6cm AC-20C 7cm AC-25C 长大纵坡上坡路段 组合车辙 6834 次 /mm 2021/2/11 113 五、宜恩段路面结构组合形式与材料组成方案 （ 3 ） SBS PG76-22 改性 SBS PG70-22 改性 道路沥青 70 ＃ 5cm SMA-16 6cm AC-20C 7cm AC-25C 推荐方案 长大纵坡下坡段 组合车辙 6113 次 /mm 2021/2/11 114 五、宜恩段路面结构组合形式与材料组成方案 （ 4 ） 道路沥青 70# 5cm SMA-16 6cm AC-20C 7cm AC-25C 推荐方案 高海拔路段面层（ 900m 以上） SBS 改性沥青 PG76-22 SBS 改性沥青 PG70-22 ， 掺聚酯纤维 2.25‰ 组合车辙 6312 次 /mm 2021/2/11 115 五、宜恩段路面结构组合形式与材料组成方案 （ 5 ） 5cm SMA-16 6cm AC-20C 水泥混凝土 推荐方案 SBS PG76-22G 改性 SBS PG70-22 改性 粘结层： SBR 改性乳化沥青＋ 0.5cm （ 2.36 ～ 4.75mm ） 预拌碎石 ( 油石比为 1%) 撒布量 2.0~4.0Kg/m2 普通桥面铺装结构 组合车辙 5341 次 /mm 2021/2/11 116 五、宜恩段路面结构组合形式与材料组成方案 （ 6 ） 上面层 SBS PG76-22 改性、中面层 SBS PG70-22 改性 2.5cm SMA-4.75 SBS PG76-22 改性 备选方案 4cm SMA-13 5cm AC-20C 水泥混凝土 2cm SMA-4.75 0.5mm 乳化沥青 桥面铺装结构方案 2021/2/11 117 五、宜恩段路面结构组合形式与材料组成方案 （ 7 ） 4cm SMA-13 5cm SMA-16 结构性防水混凝土 SBS PG76-22G 改性 SBS PG70-22G 改性 粘结层： SBR 改性乳化沥青＋ 0.5cm 预拌碎石 ( 油石比为 1%) 支井河钢管 混凝土 拱桥铺装结构 组合车辙 5507 次 /mm 2021/2/11 118 五、宜恩段路面结构组合形式与材料组成方案 （ 8 ） 透层和粘层与主线相同 5cm SMA-16 6cm AC-20C 20cm 水泥稳定级配碎石 4MPa 20cm 水泥稳定级配碎石 3MPa 推荐方案 匝道面层与基层 PG76-22 改性沥青 PG70-22 改性沥青 组合车辙 5341 次 /mm 2021/2/11 119 五、宜恩段路面结构组合形式与材料组成方案 （ 9 ） 5cm AC-16C 6cm AC-20C 20cm 水泥稳定级配碎石 4MPa 20cm 水泥稳定级配碎石 3MPa 推荐方案 道路沥青 70 ＃、石灰岩 道路沥青 70 ＃、石灰岩 连接线面层与基层 组合车辙 1421 次 /mm 2021/2/11 120 汇报完毕 谢谢 ﹗