绕城线路面材料性能试验大纲

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1、长沙市国道绕城高速公路沥青路面沥青混合料性能与施工控制研究项目建议书长沙交通学院道路与交通工程系2001年7月30日一、研究目的、意义及国内外概况(-)研究目的与意义=1根据我国的公路自然区划《公路自然区划标准》(JTJ003-86),湖南属于江南丘陵过湿区(IVA气候温和、用量充沛，是我国南北气候过渡地带。按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)附录A的沥青路面施工气候分区，湖南属于热区，最低月平均气温人于0°C,另外根据湖南地区的降雨量，属于多雨潮湿地区。在这样一个又热又潮湿多雨地区，如何在技术规范的基础上，根据湖南省长沙市的气候特点，对规范中不合适的技术条款如矿料级配范围、

2、马歇尔体积指标的测试与计算等进行修订，以满足高速公路沥青路面建设的需要，是我省公路建设中有待深入研究的课题Z-o沥青混合料是一种典型的热流变材料，其力学性能(应力一应变特性)与试验温度和加载速率及荷载大小有关，不是一种理想的线弹性体，而我国的规范仍将其视为弹性体，主要是基于荷载的加载速度快。由于沥青混合料具有蠕变与应力松驰特性，在湖南夏季高温季节，应力松驰时间大大缩短，有可能等于或小于荷载作用时间，材料表现为弹■粘■塑性体或粘■塑性体，在荷载作用下产生较大的塑性变形，特别是在高速公路和城市道路中，由于渠化交通，随着荷载重复次数的增加，塑性变形的累积，车辙现象严重。另一方面，在湖南多雨地区，沥青

3、混合料在雨水作用下，沥青与石料之间的粘附性能和粘结强度必然受到影响，也就是沥青混合料的水稳定性(抗剥离性能)问题。由于某些石油沥青的质量问题，沥青与石料Z间的粘附性能差、粘结强度低，从而产生沥青路面的早期大面积损坏，对我省的公路交通造成极大的影响。近年来我国其它地区高速公路沥青路面迅速发展，在设计、施工、管理等方面均取得了较丰富的经验。但由于公路交通量迅速增大、车辆荷载重量增加、超常单轮胎的应用以及普遍存在的车辆超载现象，对沥青路面所用的原材料及沥青混合料性能提出了更高要求，原有的设计、施工技术不能满足当前公路建设的发展，并口造成了部分高速公路沥青面层出现了早期损坏现象，如松散、泛油、剥落、坑

4、洞和车辙等。目前我国高速公路沥青路面面临的主要问题有：(1)沥青路面表面抗滑性能不够，表现为构造深度小、摩擦系数低、抗滑性能衰减快等现象，不能满足高速公路高速行车的要求。(2)沥青路面水损害严重，表现为面层松散、剥落、坑洞等现象，路面出现早期损坏。(3)沥青路面高温稳定性不够，在渠化交道与重载交通作用下，产生车辙，影响路面平整度与行车性能。(4)沥青路面的表面泛油现象，由于沥青混合料组成设计不当，造成表面泛油，降低表面构造深度与抗滑性能。以上情况在长沙市国道绕城高速公路西北段的使用过程中也都不同程度存在，尤以表面泛油现象比较严重。在这样一种背景下，如何建设好长沙市国道绕城高速公路西南段沥青路面

5、，使得一条路比一条路好，公路建设者必须去研究高速公路沥青路面的修筑技术。为使沥青路面结构在我省高速公路建设中广泛应用，积累沥青路面结构设计与施工经验，开展“长沙市国道绕城高速公路沥青路面沥青混合料性能与施工控制研究”的课题研究，形成一整套适应我省气候、材料、交通等特点的高速公路沥青路面的材料组合设计与施工控制技术，具有十分重要的经济与社会意义。(二)内外研究概况数十年来，世界各国对沥青路面研究都给予了极大的关注，并取得了长足的进展，特别是1994年完成的美国战略公路研究计划(SHRP)对沥青材料、沥青混合料及沥青路面等各个领域进行了系统、广泛的研究，取得了系列成果。我国自80年代以来，在“六五

6、”、“七五”、“八五”、“九五”科技攻关中，都把沥青路面列为重点研究课题，取得了可喜的成绩。随着公路等级的不断提高，对沥青材料提岀了更高的要求。除针入度、延度、软化点等目前常用的三大指标外，先后提出了脆点、含蜡量、族组份分析、粘附性以及回转薄膜烘箱老化等一系列非常规指标。还应用流变学的理论与方法研究了沥青的粘弹性力学特性、蠕变、应力松弛、沥青性能对温度和时间的依赖关系,以及针入度指数和劲度等与流变学有关的指标。与此同时，出现了各种改性沥青,如往沥青中掺入橡胶、树脂及其他高分子聚合物等。美国SHRP计划对沥青的抗车辙、低温开裂、疲劳开裂必须满足所需的性能等级提出了要求，是建立在性能基础上的规范，

7、它的规范指标，如复数剪切模量,相位角、蠕变劲度、蠕变速度和破坏应变，均是沥青材料的基本粘弹性性质参数,通过所建立的模型就能将材料参数和路用性能联系起来。当然，沥青路而性能还要综合考虑混合料的另一些粘弹性参数。我国现行规范对沥青材料控制的主要缺点有两个，一个是没有低温指标。在针入度规范中，使用15°C或20°C温度，但在负温下，沥青的性质乂会如何，没有量测，当然谈不上指标。另一个是没有考虑沥青在路面