永久性路面与结构材料性能

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1、长寿命路面和温拌沥青混合料技术张起森长沙理工大学近二十年来路面工程发生了很大变化，出现了许多新的技术，新的材料和新的工艺。其中主要有：1、美国上世纪八十年代末，九十年代初完成的SHRP计划（公路战署研究计划），依据其主要研究成果提出了Superpave（超级路面）混合料设计方法。2、1997年英国运输研究所（TRL）MichaelNunn提出了沥青路面长寿命的概念。二十一世纪初长寿命的概念引进到了美国，而且有关这方面的研究得到了长足的发展。2003年在美国Ohio州立大学召开了第一届国际沥青路面长寿命会议。

2、2005年在美国芝加哥召开了第一届国际水泥路面长寿命会议。对长寿命路面进行了定义。3、2002年AASHTO修改了美国的路面结构设计指南，2004年正式出版，核心是按“力学—经验法”（MEPDG）进行路面结构设计，提出更加完善的设计指标和参数。4、温拌沥青混合料技术。温拌技术是欧洲Shell等公司1995年研究开发的，2003年被美国引入并得到了进一步的发展。2006年、2008年、2011年相继召开了三次国际会议。2011年由NCHRP（美国国家合作公路研究计划）编写了“温拌沥青混合料设计指南”（NCHR

3、PReport691）。从目前的发展情况来看，温拌技术完全有可能取代现行的热拌沥青混合料技术。5、各种改性沥青、高粘沥青的研究与应用，如SBS，SBR，PE，抗车辙剂，阻燃剂，温拌剂等。同时出现了许多新的路面结构，如SMA，OGFC，高模量沥青混合料等。6、施工机械和工艺的改进，如现场的再生设备（热再生，冷再生），双层摊铺一次压实设备（中联重科研发，湖南最近试用了这种设备，据说效果不错。）7、SHRP-2。人、车、路综合研究，提供安全、可靠、有效、快速运输服务体系。永久性路面与结构材料性能主要内容一、永久性

4、路面设计理念二、永久性路面设计方法三、表面开裂四、永久性路面的材料要求五、目前各地永久性路面状况六、总结一、永久性路面设计理念定义perpetualpavement：指只需定期更换路面表层（把破坏限制在路面上层），而不需进行结构性修复或重建，且使用寿命大于50年的沥青路面。full-depthasphaltpavement（全厚式路面）deepstrengthasphaltpavement（高强度路面）long-lifeasphaltpavement（长寿命路面）设计理念上面层：抗车辙能力和抗磨耗能力中间层

5、：抗车辙能力基层：抗疲劳能力路基：高强、稳定和坚固最大拉应变路面基础100~180mm高模量抗车辙材料(根据需要定)柔性抗疲劳材料75~100mm40~75mm高质量SMA、OGFC或Superpave}100~150mm高压力区设计理念自下而上进行设计和施工基础（高强、稳定和坚固）稳定将使用期间的季节性变化和体积变化降低到最小下面层加强抗疲劳性能上面层加强抗车辙性能设计理念永久性沥青路面在使用过程中，为保持其良好的性能和使用寿命，必须定期检测，当自下而上的疲劳开裂、温度开裂、车辙等病害达到预定深度时(即达

6、到磨耗层深度)，就必须采取罩面等措施。对于永久性沥青路面而言，这点非常关键，它保证了将病害限制在表层，且尽可能减小未来罩面的附加厚度（重铺厚度必须尽可能采用原厚度）要应避免以下现象发生重复弯曲导致疲劳开裂重复变形导致车辙HMA基层路基永久性路面优点沥青路面寿命可达50年路面平整，噪音低，摩擦系数高成本效益高路面的养护维修仅限于面层沥青面层可再循环减少疲劳开裂和车辙损坏最大限度地减少自然资源的使用采用力学方法进行路面设计，综合考虑疲劳开裂、车辙和温度开裂使用时间总费用传统路面永久性路面经济性能经济差二、永久性

7、路面设计方法设计原理力学方法设计过程类似于其它结构设计方法选择控制点验算控制标准(由下至上设计)输入材料性能参数路面分析模型路面应力和应变路面变换方程路面使用寿命拉应变标准压应变标准永久性路面设计过程力学设计法路面模型材料性能(模量值)路面反应(应变,应力等)转移函数路面寿命是否满足?设计完成尽量不让沥青层底拉应变>65με或路基顶压应变>200με1992年Monismith提出力学设计法的流程图力学性能标准ESAL作用下弯曲拉应变极值<65me(Monismith,VonQuintus,Nunn,Tho

8、mpson等人研究发现)垂直压应变极值<200me(Monismith,Nunn等人研究发现)厚HMA(>200mm）基层(asrequired)路基疲劳开裂控制点位置：面层底面控制标准：拉应变<65µ厚度要求：>200mm永久性变形控制点位置：路基顶面控制标准：压应变<200µ永久性路面设计控制点路基力学指标基层面层设计软件软件名称：PerRoad3.0软件开发：DavidTimm,NCAT，Auburn大