高性能半柔性复合路面与基层的开发应用研究

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1、高性能半柔性复合路面与基层的开发应用研究报告简本引言结合我国已建沥青路面面层厚度较薄和养护维修工程的特点、开展旧沥青路面冷再生修筑半柔性路面基层的相关研究，提出了冷再生技术再生剂标准，研究了发泡剂对沥青发泡和混合料性能带来的影响，并进行了基于混合料力学性能的发泡效果研究以及沥青路面冷再生混合料配合比设计、路用性能研究和抗疲劳性能，据此提出了沥青路面冷再生半柔性结构的设计参数和其典型结构。结合我国大部分地区存在湿热的气候特征、山区公路长大纵坡段多和我国沥青路面高温稳定性差、抗推移与抗车辙能力弱的缺点等技术问题，开展灌注式半柔性路面的相关技术研究，确定了推荐基体沥青混合料SFAC-20和SFAC

2、-13的级配和最佳沥青用量、灌注用水泥基砂浆的物理力学性能和技术标准值；分析对比了灌注式半柔性路面与SBS改性沥青路面的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性与线收缩系数等路用性能；对橡胶沥青半柔性路面的高温稳定性、低温抗裂性、水稳性能等路用性能进行研究。通过室内试验首次得到了半柔性路面的抗拉强度结构系数Ks、劈裂抗拉强度和抗压回弹模量的推荐值，据此提出了半柔性路面的典型结构图表。根据依托工程的实施情况和国外相关研究成果，对半柔性路面的施工工艺、水泥基砂浆施工的方法及其相应的应用条件进行了分析总结。对半柔性路面水泥基砂浆灌注施工的机械配置作了较为全面的研究，提出了用稀浆封层机等配套机械施工水泥基砂

3、浆的新工艺；提出了基体沥青混合料的参考施工定额、三种水泥基砂浆施工方法的参考施工定额以及半柔性路面与同体积普通沥青路面的施工成本比较，认为半柔性路面在技术经济上有许多优势。项目的研究成果经示范工程验证具有良好的路用性能，特别适合作为重载交通条件路面结构层，在此基础上编制了《半柔性路面应用技术指南》，为该新型路面的推广应用奠定了基础，对提高公路交通行业整体的科技水平具有重要作用。1概述改革开放以来，随着国民经济的持续增长，我国公路建设也得到前所未有的发展，尤其是高等级公路发展更为迅猛。截止2008年底，全国公路总里程达到368万公里，V其中高速公路达6.03万公里。目前，我国高速公路的通车里程

4、己经跃居世界第二位，仅次于美国，高速公路密度逐年增加。但是由于我国复杂的气候环境和恶劣的交通条件等原因，许多高等级公路投入使用没有多久，就出现了不同程度的早期损坏，如沥青混凝土路面出现车辙、水损坏和开裂等主要病害，水泥混凝土路面出现断板、开裂、脱空和唧泥等损坏。虽然年年投入了大量资金进行维修，但是往往补不胜补，不仅后期维修投资大，而且影响了交通的通行能力和行车的舒适性，在社会上造成不良影响。为此，开展路面新材料研究以减少路面早期损害，具有重要的理论和实际意义。我国现有的高速公路和城市道路路面基本可分为两大类，即沥青混凝土路面和水泥混凝土路面。其中沥青混凝土路面具有无接缝、表面平整性好、柔性强

5、而行车平稳舒适等优点，而且施工机械化程度高、进度快、质量好、维护简单，因此，沥青混凝土路面在我国高速公路建设中得到了广泛的推广和应用。但是，由于沥青材料具有粘弹塑等特性，导致沥青路面结构层的强度和流变性受温度变化的影响很大。夏季高温时，沥青材料粘度的降低导致集料颗粒间凝聚力减弱，若在水平力作用下，极易使沥青混合料颗粒之间产生滑动和位移，导致沥青路面结构层形成车辙、推移、波浪、拥包之类的剪切变形破坏，降低了行车的舒适性。在渠化交通的高等级公路上，沥青混凝土路面容易产生过大的塑性变形而形成车辙。在冬季低温时，沥青混凝土路面结构材料的强度虽然有所增高，但因沥青材料粘度的提高而抗变形能力大为降低，表

6、现出脆性，结果导致沥青路面结构层开裂。车辙不仅危害行车安全，降低行车操纵稳定性和舒适性，且由于车辙内易于积水，路表水通过面层裂缝渗透至基层和路基，易导致基层和路基早期损坏。水泥混凝土路面材料具有抗变形能力强、使用寿命长以及日常养护费用低等特点，但是这种路面结构具有行驶舒适性差和路面结构产生病害后修复困难等不足。另外，水泥混凝土是由一定厚度的混凝土板组成，由于四季气温周期性的变化和一天内昼夜气温的变化，使板与周围的温度相差很大，在温度应力的作用下，水泥混凝土板容易产生裂缝；裂缝在行车荷载的反复作用下，应力集中处最先扩展，结构承载力降低，另一方面，水泥混凝土是一种非均质多相结构，在重复温度和湿度

7、荷载的作用下，会使原有微裂纹产生新的应力集中，使裂纹向前扩展，发生破坏现象。另外，目前我国高速公路沥青路面普遍采用半刚性基层，经过近20年的实践发现，修筑的沥青路面使用寿命远远达不到设计年限等缺陷，已建高速公路和一般公路的沥青面层普遍较薄，在进行路面维修与养护过程中如何充分利用原有路面结构实现材料的循环再生利用，且修筑成高强耐久的下面层或基层也是亟待解决的问题。因此，研究开发一种新型的路面材料，使其兼顾刚性和