沥青混合料试验方法和强度参数的研究.doc

西部交通建设科技项目 合同号：2001 318 000 95 ： 路基路面强度控制参数的研究 研究报告简本 同济大学 2004年11月  报告摘要（500字以内）： 路面结构的强度参数是路面分析、设计、施工和管理中的重要内容之一。针对目前的参数问题，本研究根据调查结果对常用参数的试验方法进行了梳理，主要研究成果有：①发现了许多新的损坏机理和现象，并将重交路面损坏的类型归纳为8种类型和4种模式。②实测了沥青路面温度场分布，建立了沥青路面温度场预估模型。③首次对沥青混合料的抗剪切强度进行了研究，提出并建立了一种单轴贯入抗剪切试验系统，提出了路面设计时的剪应力验算方法，初步给出安全度的建议值。④设计了一种新的沥青混合料全过程水稳定性试验评价方法，比较了各种空隙率测量方法的差异和变异性，试验证明了采用T1.2和T800评价沥青的高温、低温性能具有很大的不确定性。⑤足尺试验和实际工程试验表明，现行规范方法计算的柔性基层沥青路面综合弯沉修正系数偏大，提出了新的建议F修正公式。⑥荷载参数的研究表明，轮胎与路面的接触形状更接近于矩形，而且其分布呈现出明显的非均匀特性；提出了高速公路双向四车道、六车道和八车道在考虑不同情况下的车道系数和标准轴载横向分布系数推荐值，给出了由观测站得到的双向或单向AADT换算为设计所需的等效标准轴次的计算过程。⑦路面现场疲劳方程是路面设计的核心方程，本研究建立了可供设计中使用的路面设计方程，并通过与国外设计方法的疲劳方程的对比，说明了结构行为分析法与国际现行的设计方法具有内在的一致性。  目 录 1 引言 1 2 高等级公路路面损坏调查和损坏机制 1 3 路面温度场的预估方法研究 5 4 沥青混合料试验方法和强度参数的研究 8 5 足尺试验和路面结构整体强度参数的修正 10 6 荷载与交通参数的研究 10 7 路面现场疲劳方程的研究 12  引言 高等级公路损坏调查和损坏机制，重点研究目前路面损坏的原因及各路面结构层参数对损坏的影响； 路面温度场的预估方法研究，重点研究路面温度场的预估方法和在路面设计中的应用方法； 沥青混合料若干试验方法和强度参数的研究，重点研究沥青基础性能测试、混合料的抗剪切强度参数、水损坏的评价方法和空隙率测定方法评价等； 沥青性能指标的比较研究，重点对PG指标和Pen指标进行对比分析，弄清其优缺点； 足尺试验和路面结构整体强度参数的修正，重点研究弯沉修正系数； 荷载与交通参数的研究； 路面现场疲劳方程的研究。 下面分项简要叙述之。 高等级公路路面损坏调查和损坏机制 近年来，随着交通量的急剧增长、车辆轴载的增大以及行车速度的提高，许多沥青路面在通车仅1~2年内就出现了严重的破坏现象（本研究定义为初期损坏）。为了有效地加以防治，就必须找出损坏的原因和发展机理。为此，本研究有目的地开展了较为系统的高等级沥青路面的现场调查和跟踪观测以及大量的试验和分析，发现了一些在损坏类型、特点或损坏原因上不同于以往道路损坏的新型损坏现象。它们是新型泛油现象（图2.1a、b）、内部松散（图2.2a、b）、新型泛浆现象（图2.3）、新型沉陷现象（图2.4）、坑洞（图2.5）、车辙（图2.6）、龟裂（图2.7a、b）、离析（图2.8）。 图2.1a 斑状泛油 图2.1b 压密泛油 图2.2a 层间松散 图2.2b 层间脱开 图2.3 新型泛浆 图2.4 新型沉陷 图2.5 坑洞 图2.6 车辙 图2.7a（平行纵向裂缝） 图2.7b（鸡爪形不规则裂缝） 图2.8 离析 本研究将上述损坏类型归纳为4种典型的模式，即： 模式1 沥青的迁移-翻浆模式 模式2 整体强度不足造成的疲劳开裂类 模式3 剪切疲劳造成的开裂或车辙 模式4 低温损坏 对芯样的试验分析确定了一些与这些损坏密切相关的内在因素。其中，沥青面层的空隙率对损坏的影响最为显著。沥青层的耐久性、强度、水稳定性都随空隙率的增大而下降；7~8%可能就是初期损坏的临界空隙率，当面层空隙率大于8%时，路面易发生初期损坏，而小于7%时路面则不易损坏。研究表明，面层级配粒径较大的混合料容易离析，较小粒径的则表现出更为均匀的施工性能。 进一步研究表明，高速行车引起的动水压力、轮胎与路面接触压力的非均布效应以及车辆超载是初期损坏的重要肇因。作用于路面上的动水压力是十分可观的，它随着车速的增加呈几何级数增长；轮胎与路面实际荷载的非均匀分布效应也非常显著，非均布荷载在面层内引起的最大剪应力比均布荷载时增加24%；当然，超载的影响也是十分严重的，它不但大大降低了路面的疲劳寿命，甚至变疲劳损坏为一次性破坏，而且使轮胎与路面的接触压强