瀝青路面結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性認識
1.1 路面結(jié)構(gòu)系統(tǒng)
系統(tǒng)是由若干要素以一定結(jié)構(gòu)形式聯(lián)結(jié)構(gòu)成的具有某種功能的有機整體
整體性：面層、基層及環(huán)境組成整體系統(tǒng)
相關(guān)性：路面結(jié)構(gòu)組成元素相互聯(lián)系
動態(tài)性：路面材料及結(jié)構(gòu)性能隨時間衰減
目的性：為車輛行駛提供界面
層次性：宏觀（結(jié)構(gòu)）、中觀（混合料）、 微觀（原材料）層次的有機組合
1.2 典型路面結(jié)構(gòu)層位功能
（1）系統(tǒng)的整體性、層次性
（2）表面功能層
壓應(yīng)力
· 主要承受壓應(yīng)力及水平剪切應(yīng)力
功能定位
· 經(jīng)受車輪荷載反復(fù)作用和各種自然因素影響
· 將荷載傳遞到下面的結(jié)構(gòu)層
· 為車輛行駛提供良好界面
· 抵抗車轍病害
性能要求
· 具有足夠的表面構(gòu)造深度，優(yōu)良的抗滑性能及平整度
· 足夠的抗車轍性能、水穩(wěn)定性能、抗老化性能
（3）抗車轍層
剪應(yīng)力
· 剪應(yīng)力主要分布在瀝青中面層，最大剪應(yīng)力
值0.2~0.4MPa
功能定位
· 受力較高區(qū)域，主要承受壓應(yīng)力及剪應(yīng)力
· 主要發(fā)揮抗高溫車轍的作用
性能要求
· 較高的模量
· 足夠的抗車轍性能
（4）抗反射裂縫疲勞層
功能定位
· 抵抗水穩(wěn)基層裂縫向上反射
· 抗車轍作用
性能要求
· 較高的抗裂性能及抗疲勞性能
· 一定的抗車轍性能
（5）承重/抗彎拉疲勞層
拉應(yīng)力
· 基層底拉應(yīng)力0.065MPa，應(yīng)力比0.043
· 底基層拉應(yīng)力0.115MPa，應(yīng)力比0.077
· 基層底拉應(yīng)變6.3με，底基層底為11.8με
功能定位
· 承受面層及車輛荷載
· 抵抗彎拉疲勞開裂
· 抵抗面層滲水以及地下水的侵蝕
· 減少路基頂面的壓應(yīng)力、緩和路基不均勻變形對面層的影響
性能要求
· 強度較高，剛度較大，有足夠的水穩(wěn)性及抗彎拉疲勞能力
1.3典型病害及成因
江蘇省高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu)演變歷程
（1）路面技術(shù)狀況
· 路面整體結(jié)構(gòu)狀況優(yōu)良，行駛質(zhì)量較好；
· 相對而言，現(xiàn)階段車轍為主要病害問題，抗滑性能出現(xiàn)下降。
（2）路面破損狀況
· 典型破損：橫向裂縫；
· 運營超過10年的路面破損類型較多，出現(xiàn)自上而下的疲勞裂縫。
（3）瀝青材料
· 瀝青材料具有溫度敏感性以及粘彈塑性，導致混合料不可避免發(fā)生車轍病害。
（4） 水泥材料
· 基層采用水泥穩(wěn)定碎石材料，由于水泥的干縮和溫縮特性，基層先發(fā)生開裂，并由于開裂位置應(yīng)力集中，裂縫反射至面層，形成反射裂縫。
（5）自然荷載
· 高溫導致瀝青粘度降低，路面易發(fā)生車轍病害。
· 溫度、日照、雨水等因素共同作用，表面層瀝青發(fā)生老化，表面出現(xiàn)微裂紋。
自然載荷
（6）車輛荷載
· 重載車輛作用下，瀝青層中剪應(yīng)力增大，加劇車轍發(fā)展；
· 車輛荷載重復(fù)作用下，壓實度降不足、瀝青粘附性差的位置在動水壓力作用下易發(fā)生水損害，引起坑槽；
· 輪胎摩擦、表面集料磨光、瀝青散失，導致抗滑性能降低。
車輛載荷
（7）原材料變異
· 原材料尤其瀝青質(zhì)量的波動，導致混合料性能降低，誘發(fā)車轍、水損害等
檢測次數(shù)
（8）施工質(zhì)量變異
· 施工過程，包括混合料離析、溫度、碾壓等方面的變異，導致局部壓實度不足，易誘發(fā)車轍、水損害等。
施工質(zhì)量波動
02
目標
2.1總體目標
通過及時有效的淺層重置或罩面補強，控制路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部力學響應(yīng)，維持路面原有功能，避免路面結(jié)構(gòu)性修復(fù)或重建，實現(xiàn)整體可供長期使用的目的。
2.2車轍處治思路
（1）車轍對核心目標的影響
車轍長期發(fā)展，混合料發(fā)展側(cè)向流塑性變形，結(jié)構(gòu)失穩(wěn)； 結(jié)構(gòu)層厚度、模量發(fā)生變化，改變結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)，降低行車舒適性及行車安全性。
表：三種界限對應(yīng)的車轍容許值
(2)控制目標
減少車轍發(fā)展總量，控制車轍深度12mm 以上路段長度不大于主線檢測車道里程的5%。
延緩車轍發(fā)展速率，車轍發(fā)展速率超過2mm/年。
根據(jù)加速加載的試驗結(jié)果：車轍隆起與凹陷處的車轍貢獻率基本一致，且當車轍深度超過15mm 時， 才會出現(xiàn)較為明顯的加速階段。
15mm車轍開始失穩(wěn)，為維護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，提前干預(yù)，保證車轍深度不超過12mm，車轍發(fā)展速率不超過2mm/年。
（3）評價指標
在低頻范圍內(nèi)，輪跡帶處芯樣動態(tài)模量值低于應(yīng)急車道處， 車轍斷面輪跡帶處中面層混合料的高溫穩(wěn)定性已經(jīng)出現(xiàn)衰減。
建議結(jié)構(gòu)層處治至評價等級為差的層位
基于統(tǒng)計分析結(jié)果，確定材料性能等級“優(yōu)”的上限。
材料進入蠕變加速期時的永久應(yīng)變率定位等級“差”的下限。
（4）車轍處治對策
處治上面層：銑刨重鋪、就地熱再生
處治中下面層：高模量瀝青混合料（高強瀝青、巖瀝青等）。
2.3裂縫處治思路
(1)裂縫對核心目標的影響
裂縫長期發(fā)展，降低結(jié)構(gòu)強度，影響路面的結(jié)構(gòu)長期穩(wěn)定性；
雨水滲入，發(fā)生水損壞，結(jié)構(gòu)性破壞；
裂縫兩側(cè)易形成薄弱結(jié)構(gòu)。
（2）裂縫處治對策
100米為一個單位
2.4水損害處治思路
（1）水損害對核心目標的影響
瀝青鋪裝層松散、瀝青膜剝落，形成坑槽、唧漿
結(jié)構(gòu)承載力降低，結(jié)構(gòu)失穩(wěn)
橋面鋪裝層滑移、脫層
（2） 評價指標
劈裂強度比（AASHTO T283）TSR≥80%
浸水漢堡車轍深度（AASHTO T324）50℃，≤12.5mm
（3）水損害處治對策
銑刨重鋪，合理設(shè)計混合料及厚度，加強碾壓控制，保證壓實；
瀝青混合料中添加抗剝落劑等；
選擇性能優(yōu)良的防水粘結(jié)層材料。
2.5 內(nèi)部隱性病害處治思路
（1）內(nèi)部隱性病害對核心目標的影響 結(jié)構(gòu)層內(nèi)部裂縫； 基層與面層層間粘結(jié)不良，產(chǎn)生滑移；結(jié)構(gòu)層材料松散、脫空，影響結(jié)構(gòu)層強度。
（2）內(nèi)部隱性病害處治對策
3D雷達無損檢測
雷達和彎沉的聯(lián)合檢測，基于結(jié)構(gòu)數(shù)的路面性能綜合評價。
3D-Radar立體剖面示意圖
病害處銑刨或注漿
2.6抗滑衰減處治思路
（1）抗滑衰減對核心目標的影響路表功能損失，降低行車安全性。
(2) 抗滑衰減處治對
半幅路面
4cm排水罩面或2~3cmOGFC抗滑磨耗層
單車道
超粘磨耗層、1cm極薄罩面、精細抗滑磨耗層
2.7表面微裂紋處治思路
（1）表面微裂紋對核心目標的影響
不及時處理雨水滲入，發(fā)生水損害，影響結(jié)構(gòu)安全；
（2） 表面微裂紋處治對策
穩(wěn)縫、阻水，及時開展預(yù)防性養(yǎng)護
高滲透性再生封層
超粘磨耗層
03
未來展望
3.1適合大交通流量的養(yǎng)護技術(shù)體系
現(xiàn)狀及問題
· 交通流量越來越大，滬寧、沿江高速AADT已超80000veh/d；
· 路面養(yǎng)護工程量逐年增加，大修工程越來越多，寧宿徐、汾灌、沿海高速等；
· 養(yǎng)護施工占用路面資源，導致交通擁堵未來研究方向；
· 快速養(yǎng)護技術(shù)體系研究，包括就地熱再生技術(shù)、快速開放交通的養(yǎng)護材料及工藝；
· 養(yǎng)護路段交通組織優(yōu)化及安全提升措施研究；
· 錯峰施工，集中施工（時間上），夜間施工可行性研究。
3.2適用于養(yǎng)護的專用技術(shù)指標體系
現(xiàn)狀及問題
· 沿用新建路面技術(shù)指標體系，缺乏適用于養(yǎng)護工程的瀝青路面技術(shù)指標體系；
· 養(yǎng)護工程具有特殊性及復(fù)雜性，養(yǎng)護后立即開放交通；
· 養(yǎng)護工程要求更高，包括更高的材料性能要求、施工工藝要求、施工組織要求等；
未來研究方向
· 高性能瀝青混合料研究，更高的抗車轍能力、更強的抗裂性能；
· 高性能粘結(jié)層材料指標體系，養(yǎng)護工程對舊路與新鋪混合料粘結(jié)要求更高；
· 養(yǎng)護工程驗收專用指標研究，養(yǎng)護工程存在小范圍施工，邊角壓實困難長距離運輸施工控制指標研究，運距過長（超過200km）導致混合料老化、溫度離析。
3.3路面材料的再生利用技術(shù)體系
現(xiàn)狀及問題
· 環(huán)境保護要求越來越高，石料開采難度增加；
· 路面養(yǎng)護工程量逐年增加，廢舊瀝青混合料總量大，超過10萬噸/年；
· 已開展過的養(yǎng)護路段，再次/多次養(yǎng)護難題；
未來研究方向
· 瀝青老化及再生效果評估，科學評價現(xiàn)狀路面老化情況，再生劑應(yīng)用效果綜合評估；
· 高效再生技術(shù)研究，提高舊料再生利用效率及再生混合料性能，優(yōu)化應(yīng)用層位；
· 預(yù)防性養(yǎng)護材料循環(huán)利用技術(shù)研究，針對已開展預(yù)防性養(yǎng)護路段材料，如何開展利用；
· 油石分離技術(shù)開發(fā)，實現(xiàn)舊料瀝青和集料的分離，實現(xiàn)100%的循環(huán)利用。
2
碎石封層施工關(guān)鍵技術(shù)
主講人：王俊明
1 瀝青乳化劑的典型結(jié)構(gòu)
預(yù)防性養(yǎng)護概念介紹
預(yù)防性養(yǎng)護概念是美國二十世紀九十年代初提出的，其有別于傳統(tǒng)的道路養(yǎng)護理念。
在適合的時間，用適當?shù)姆椒?，在適宜的路段進行養(yǎng)護。
常見的預(yù)防性養(yǎng)護手段
· 霧封層
· 碎石封層
· 稀槳封層
· 微表處
· 開普封層
· 超薄磨耗層
· 冷拌冷鋪
· 灌縫
國內(nèi)公路概況
高速公路超14萬公里，常見的預(yù)防性手段---微表處；
普通等級公路500萬公里，最值得推薦的養(yǎng)護手段是碎石封層。
一、碎石封層
（1）碎石封層是一種預(yù)防性養(yǎng)護手段
? 碎石封層技術(shù)是一種在噴灑瀝青類結(jié)合料后，立即撒布一定粒徑的粗集料，經(jīng)碾壓而形成薄封層的技術(shù)；
? 可以提高路面的防水性能，減緩瀝青老化速度，還可以提高路面的粗糙程度和抗滑能力，使行車更加安全；
? 作為一種實用的瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護手段，在國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用.
（2）碎石封層的特點
· 施工速度快
· 防水,抗滑(粘結(jié)料的防水作用,石料的耐磨抗滑作用)
· 選則石料可以改變道路表面顏色(改善行車照明條件,降低道路表面溫度,防止道路表面瀝青老化.)
· 比微表處用量更大
（3）碎石封層的分類
? 不同的粘結(jié)料：熱瀝青、稀釋瀝青、乳化瀝青
? 不同的撒布設(shè)備：同步施工、異步施工
? 結(jié)構(gòu)層的不同
① 單層撒布（施工簡單，成本低）
② 多層撒布（耐用性好）
③ “三明治”結(jié)構(gòu)
④ 開普封層
⑤ 纖維碎石
⑥ 碎石封層+瀝青瑪蹄脂薄漿封層（解決石料飛散和外觀發(fā)白)
（4）單層碎石封層的工作原理
外荷載作用下不斷形成強度。同時，由于流體瀝青的表面張力，使瀝青沿石料表面向上爬升，爬升高度約為石料高度的2/3，并在石料的表面形成一個半月面，使石料被瀝青裹覆的面積達約70%，有足夠的結(jié)合強度。
（5）碎石封層的施工方式
分步碎石封層
施工效率高，有問題能及時發(fā)現(xiàn)。
同步碎石封層
施工效率一般，噴灑出現(xiàn)問題不易及時發(fā)現(xiàn)，對某些工藝有優(yōu)點。
（6）碎石封層對設(shè)備的要求
同步碎石面層施工；
螺旋布料，垂直撒布；
內(nèi)升斗，雙加熱系統(tǒng)，橡膠瀝青灑布要有攪拌。
碎石封層的優(yōu)點
必須有足夠的硬度已抵擋交通磨損， 硬度要求特別高時可選用玄武巖。
石料沒有級配要求, 但粒徑范圍有嚴格要求, 即等粒徑石料最理想。
形狀規(guī)正，使用立方體的骨料，避免針片結(jié)構(gòu)，以保證骨料在瀝青中達到合適的嵌入深度。
載機、吹風機除塵；水洗風干或拌合樓加熱攪拌除塵；同一施工路段盡量采用同一種顏色的碎石。
碎石封層對石料的要求
石料要求單粒徑
料間空隙大有利于結(jié)合料填充；
碎石與輪胎接觸面積大抗滑性能好； 碎石封層表觀更加美觀；
碎石之間可以行成連通的排水通道有利于排水，有利于質(zhì)量控制。
集料的選擇
? 單一粒徑
? 沒有或者很少粉料
? 有棱角的立方體
? 質(zhì)地堅硬、耐磨
石料預(yù)拌
碎石封層對膠結(jié)料的要求
（1）改性乳化瀝青
技術(shù)要求相對較高，易噴灑，成本高，環(huán)保。
（2）橡膠瀝青
注意噴灑溫度控制。
單石單料應(yīng)用時乳化瀝青的灑布量
石料與瀝青的粘結(jié)
落擺錘實驗(法國標準XP T-66-037)
低溫粘結(jié)性實驗
施工流程
施工氣溫條件
清掃浮石
影響施工成功的因素
? 施工路段的選擇和預(yù)處理
? 天氣（溫度、濕度）
? 設(shè)備
? 原材料
碎石封層的應(yīng)用
? 各等級公路舊瀝青面層加鋪防水磨耗層（碎石上封層）
? 與稀漿封層/微表處合理結(jié)合施工（開普封層）
? 新建低等級道路的面層
橡膠瀝青封層
基質(zhì)瀝青封層
改性瀝青封層
改性乳化瀝青封層
歡
迎
關(guān)
注
國際稀漿罩面協(xié)會
中國秘書處
