半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換與性能恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究

1、半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換與性能恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究承 擔(dān) 單 位：重慶交通大學(xué)參 加 單 位：重慶高速公路集團(tuán)有限公司 長(zhǎng)安大學(xué)2012-08項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：趙可 教授主要內(nèi)容半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換與性能恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究 總體介紹1冷再生混合料設(shè)計(jì)方法、材料性能及強(qiáng)度形成機(jī)理研究2功能層、瀝青面層及結(jié)構(gòu)組合、構(gòu)造、橫斷面形式研究3半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)方法與施工技術(shù)研究4 創(chuàng)新點(diǎn)51 總體介紹一：半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)性能評(píng)估分級(jí)技術(shù)研究二：冷再生混合料研究三：路面功能層材料研究四：瀝青面層材料研究五：冷再生混合料基層瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究六：路面結(jié)構(gòu)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析七：冷再生混合料基

2、層施工技術(shù)研究 1 總體介紹主要研究?jī)?nèi)容指標(biāo)一：提出半剛性基層瀝青路面發(fā)生結(jié)構(gòu)性損 壞的評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法；指標(biāo)二：提出冷再生混合料的材料組成及其級(jí)配 曲線范圍，改進(jìn)后材料性能要求；指標(biāo)三：提出可用于半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn) 換與性能恢復(fù)的路面結(jié)構(gòu)組合和合理結(jié) 構(gòu)層厚度；指標(biāo)四：提出冷再生混合料基層瀝青路面的設(shè)計(jì) 指標(biāo)及設(shè)計(jì)方法。1 總體介紹考核指標(biāo)完成了合同約定的內(nèi)容。1 總體介紹執(zhí)行情況1.研究報(bào)告半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換與性 能恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究總報(bào)告 上篇冷再生混合料設(shè)計(jì)方法、材料性 能及強(qiáng)度形成機(jī)理研究 中篇功能層、瀝青面層及結(jié)構(gòu)組合、 構(gòu)造、橫斷面形式研究 下篇半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)

3、換設(shè) 計(jì)方法與施工技術(shù)研究2.冷再生混合料結(jié)構(gòu)層施工技術(shù)指南3.冷再生混合料試驗(yàn)規(guī)程 1 總體介紹提交技術(shù)文件分報(bào)告冷再生混合料設(shè)計(jì)方法、材料性能及強(qiáng)度形成機(jī)理研究22 名詞術(shù)語(yǔ)面層回收料基層回收料粒狀廢渣粒狀廢渣 回收粒料（回收料）定義擊實(shí)法和振動(dòng)壓實(shí)法對(duì)比試驗(yàn)方法功能力的作用方式確定試樣體積的方法及可行性對(duì)級(jí)配的影響最大干密度(歸一化值)最佳含水量工程壓實(shí)度重復(fù)性水泥碎石二灰碎石冷再生料重型擊實(shí)相當(dāng)沖擊力刮刀刮平；不可行；誤差不可控粒料被擊碎率高，級(jí)配退化1.001.001.00相當(dāng)往往超過100% 差振動(dòng)壓實(shí)激振力無(wú)需刮平；游標(biāo)卡尺測(cè)量；誤差可控粒料被振碎率低，對(duì)原級(jí)配無(wú)影響 1.021

4、.031.0151.025約為1.10壓實(shí)度代表值98%良好現(xiàn)行試驗(yàn)方法剖析 圓柱型試件制作方法對(duì)比分析方法力的作用方式對(duì)集料的影響膠漿分布對(duì)試件強(qiáng)度的影響試件強(qiáng)度與工程芯樣強(qiáng)度比較制作方法對(duì)強(qiáng)度的影響制作方法對(duì)吸水率的影響靜壓法(重型擊實(shí)密度控制壓實(shí)度)靜壓力破碎嚴(yán)重不均勻集料破碎產(chǎn)生過多的無(wú)粘結(jié)力界面，試件材料組成不均勻，強(qiáng)度失真工程芯樣強(qiáng)度顯著大于試件強(qiáng)度水穩(wěn)碎石1.0水穩(wěn)碎石1.0二灰碎石1.0振動(dòng)壓實(shí)法(振動(dòng)壓實(shí)密度控制壓實(shí)度)激振力少有破碎均勻能反映材料組成與結(jié)構(gòu)的特征工程芯樣強(qiáng)度與試件強(qiáng)度基本吻合水穩(wěn)碎石約2.0水穩(wěn)碎石1/41/7二灰碎石約1.2冷再生料約1.4、注：這兩列的數(shù)

5、值為歸一化處理后的值。試驗(yàn)方法剖析混合料設(shè)計(jì)方法剖析面層回收料檢測(cè)項(xiàng)目剖析項(xiàng)目目的與適用范圍評(píng)價(jià)結(jié)論 砂當(dāng)量天然砂、人工砂、石屑等；粘性土或雜質(zhì)含量；上浮之物不是粘粒，下沉之物不是砂粒，方法不適用 取消回收料中的“粗集料針片狀含量”游標(biāo)卡尺法；單一顆粒礦質(zhì)集料回收料不是單一顆粒礦質(zhì)集料；方法不可操作；無(wú)控制之必要；不利于回收料應(yīng)用 取消 壓碎值衡量集料抵抗壓碎的能力要求不合邏輯；無(wú)控制之必要 取消 棱角性適用于天然砂、人工砂、石屑等細(xì)集料不合邏輯；棱角性的概念不適用于回收料；無(wú)控制之必要 取消 級(jí)配篩分析；礦質(zhì)集料回收料不是單一顆粒物，所以應(yīng)存在級(jí)配“退化”的現(xiàn)象；回收料的級(jí)配組成應(yīng)考慮原材料

6、密度差異過大產(chǎn)生的影響修正級(jí)配設(shè)計(jì)方法混合料設(shè)計(jì)方法剖析回收瀝青檢測(cè)項(xiàng)目的剖析檢測(cè)項(xiàng)目回收瀝青性質(zhì)影響因素T 0726方法評(píng)價(jià)殘留溶劑殘留礦粉瀝青結(jié)構(gòu)針入度增大減小不詳1.目測(cè)法看不出樣品中是否有納米級(jí)礦粉；2.回收料中的瀝青經(jīng)過多年老化，找不到與其相同的瀝青作為空白樣。軟化點(diǎn)減小增大不詳60粘度減小增大不詳15延度不詳減小不詳 從材料學(xué)角度看，即使是回收瀝青的各指標(biāo)與原 瀝青相同，二者也不是同一種材料。 混合料設(shè)計(jì)方法剖析 乳化瀝青(泡沫瀝青)冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)方法剖析項(xiàng)目方法評(píng)價(jià)確定最佳含水率土工重型擊實(shí)法 T0131對(duì)于冷再生混合料不適用；確定的最佳含水率對(duì)于后續(xù)試驗(yàn)無(wú)可用之處；試驗(yàn)

7、原理混亂。確定最佳乳化瀝青用量OEC和最佳泡沫瀝青用量OAC 馬歇爾擊實(shí)法固定含水率不變，而變化瀝青含量成型馬氏試件，忽略了乳化瀝青中“瀝青”此時(shí)是粘度小的流體，同樣起潤(rùn)滑作用；此一組試驗(yàn)中，混合料最大干密度對(duì)應(yīng)的最佳含水率不是OWC。試件成型、試件養(yǎng)生養(yǎng)生：60烘干至恒重或不小于40h；之后雙面擊實(shí)25次，室溫冷卻12h以上脫模如果再生料試件脫模后不坍塌，那么就沒有烘干后再脫模必要。為了獲得完整的試件而采用烘干、二次擊打的方式制作的試件，其膠結(jié)料(水泥石、瀝青)的結(jié)構(gòu)形態(tài)遭到破壞，且不同于工程中的再生料結(jié)構(gòu)，由這樣的試件得到的再生料的技術(shù)指標(biāo)已失去了價(jià)值，后續(xù)試驗(yàn)已無(wú)意義。混合料密度竟成了變

8、值。試件密度 蠟封法1.試驗(yàn)工作量大；2.對(duì)于熱拌料，在T0705中規(guī)定了允許誤差，這一規(guī)定是否適用于冷拌再生料尚不得而知。再生混合料最大理論相對(duì)密度 真空法水泥為外摻，確定混合料理論最大密度時(shí)不考慮它，測(cè)定試件密度時(shí)卻有水泥，又用體積參數(shù)控制配合比設(shè)計(jì)，規(guī)定不合理；用真空法測(cè)定乳化瀝青(泡沫瀝青)冷再生混合料的理論最大密度，在試驗(yàn)原理上存在錯(cuò)誤，不適用。研究技術(shù)路線瀝青面層回收料宏觀形貌 4.75mm以上 4.75mm2.36mm 2.36mm1.18mm 1.18mm以下顆粒組成分析粗、細(xì)回收料均含有“團(tuán)粒結(jié)構(gòu)”物，約占50%2.36mm以下面層回收料抽提前后篩分結(jié)果2.36mm以上面層回

9、收料抽提前后篩分結(jié)果面層回收料級(jí)配組成密度編號(hào)ABCDEFGHIJKL粒徑尺寸(mm)26.51919161613.213.29.59.54.754.752.362.361.181.180.60.60.30.30.150.150.075 0.075以下表觀密度(g/cm3)2.5152.5312.5282.5582.5302.4742.3922.3652.3242.3192.3012.317粒組26.54.754.752.362.360.60.6以下平均密度2.5322.4742.3782.315相對(duì)差(%)2.34.02.7冷再生混合料最大干密度、最佳含水量試驗(yàn)方法研究回歸公式為： W測(cè)=0

10、.888W預(yù) +0.055，r=0.968，n=271.任取一種細(xì)粒土，重型擊實(shí)試驗(yàn)確定最大干密度、最佳含水量；2.取相同土樣，在最佳含水量下，變化振動(dòng)時(shí)間，進(jìn)行振動(dòng)壓實(shí)；3.繪制振動(dòng)時(shí)間干密度曲線，最大干密度對(duì)應(yīng)的振動(dòng)時(shí)間作為振動(dòng)壓 實(shí)儀的工作時(shí)間；4. 此時(shí)，振動(dòng)壓實(shí)法與重型擊實(shí)法的功能相當(dāng)。5.同樣的方法可確定不同壓實(shí)度所對(duì)應(yīng)的振動(dòng)時(shí)間。6.按照確定的振動(dòng)時(shí)間成型粒料類試件，無(wú)需用刮刀刮平試件。最大干密度振動(dòng)時(shí)間振動(dòng)壓實(shí)試驗(yàn)要點(diǎn)或所需密度試件制作及養(yǎng)生試件制作和養(yǎng)生最大限度地模擬了工程施工工況。用該方法制作的試件進(jìn)行后續(xù)力學(xué)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果的離散性小，重復(fù)性良好，誤差可控研究對(duì)象泡沫瀝青-

11、水泥膠結(jié)料水泥乳化瀝青乳化瀝青-水泥影響趨勢(shì)顯著性趨勢(shì)顯著性趨勢(shì)顯著性水泥劑量增*瀝青用量增*成型方式振動(dòng)高*無(wú)影響無(wú)影響靜壓低養(yǎng)生方式*粒料表面性質(zhì)回收料增*無(wú)影響*細(xì)集料增齡期增*試驗(yàn)溫度增*壓實(shí)度增*說明：和分別表示強(qiáng)度增或減；*表示顯著；*表示十分顯著冷再生混合料強(qiáng)度影響因素研究粒料通過均值分析、方差分析得出結(jié)論：冷再生混合料疲勞特性1.水泥穩(wěn)定再生混合料取水泥劑量3.5%配制混合料。靜壓法成型小梁試件，尺寸為5520 (cm)。養(yǎng)生條件為：252，相對(duì)濕度大于95%。試件養(yǎng)生27天后，浸入25水中飽水24h。疲勞試驗(yàn)條件：恒應(yīng)力控制模式，應(yīng)力比0.3，荷載頻率10Hz，環(huán)境箱溫度25

12、。疲勞試驗(yàn)結(jié)果28d彎拉強(qiáng)度(MPa)Rs Rs 0.95SCv(%)n1.381.080.1813.011序號(hào)1234567荷載作用次數(shù)30963420890914067184692340327835序號(hào)8910111213荷載作用次數(shù)99711219786233427333145402210420000 從材料學(xué)角度看，水泥穩(wěn)定回收料為非均質(zhì)材料，抗疲勞破壞的能力取決于材料內(nèi)部最薄弱的部位，如果這類弱界面呈現(xiàn)隨機(jī)且多發(fā)態(tài)勢(shì)時(shí)，其抗疲勞破壞的能力是可以預(yù)見的。據(jù)此，將這類材料作為散體材料對(duì)待或許更為合理；進(jìn)而在路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)時(shí)，把水泥穩(wěn)定回收料結(jié)構(gòu)層置于不受拉應(yīng)力作用的層位并且按照柔性路面

13、結(jié)構(gòu)計(jì)算相應(yīng)結(jié)構(gòu)層的厚度，則所設(shè)計(jì)的路面結(jié)構(gòu)將會(huì)偏于安全。2.乳化瀝青穩(wěn)定混合料瀝青用量2.0%；試件置于室內(nèi)自然條件下養(yǎng)生28天，進(jìn)行疲勞試驗(yàn)前放入25環(huán)境箱中保溫6h。疲勞試驗(yàn)條件：同前。環(huán)境箱溫度25。乳化瀝青穩(wěn)定回收料疲勞試驗(yàn)的離散性相對(duì)于水泥穩(wěn)定回收料要小得多，從總體看，前者的疲勞壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于后者。 乳化瀝青穩(wěn)定面層回收料的抗彎拉強(qiáng)度28d彎拉強(qiáng)度(MPa)Rs Rs 0.95SCv(%)n1.020.850.109.813疲勞試驗(yàn)結(jié)果序號(hào)123456疲勞壽命均值SCv(%)n荷載作用次數(shù)9951167273680260321633636序號(hào)789101112291064322.19

14、荷載作用次數(shù)2503391025187622251826623.乳化瀝青-水泥穩(wěn)定混合料乳化瀝青水泥穩(wěn)定面層回收料的抗彎拉強(qiáng)度28d彎拉強(qiáng)度(MPa)Rs Rs 0.95SCv(%)n1.000.790.1313.08疲勞試驗(yàn)結(jié)果序號(hào)123456789荷載作用次數(shù)（應(yīng)力比0.3）19432145722786028364071802812625491894序號(hào)101112荷載作用次數(shù)2253（應(yīng)力比0.34）1107515（應(yīng)力比0.2）1402757（應(yīng)力比0.2）從總體上看，乳化瀝青-水泥穩(wěn)定回收料的疲勞試驗(yàn)結(jié)果離散性大；疲勞壽命對(duì)于荷載大小的敏感性強(qiáng)。 疲勞壽命最大值與最小值相差2個(gè)數(shù)量級(jí)

15、，而靜力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果的離散性卻很小，這一現(xiàn)象從一個(gè)側(cè)面反映出冷再生混合料的材料特性，即，冷再生混合料為非均質(zhì)材料，原材料性質(zhì)和混合料材料結(jié)構(gòu)的變異性過大，難以用靜力學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)或推斷其動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。 冷再生混合料強(qiáng)度形成機(jī)理研究1.水泥穩(wěn)定混合料水泥穩(wěn)定回收料和水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石的差別在于:粒料的表面性質(zhì)不同；回收料具有“團(tuán)粒結(jié)構(gòu)”特征。 水泥穩(wěn)定回收料與水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度影響因素對(duì)比因素級(jí)配水泥劑量齡期粒料表面性質(zhì)水泥穩(wěn)定回收料粗粒料比例增，強(qiáng)度降水泥增1%，Rc7增30%Rc90/Rc7124%Rc7=4.7MPa水泥級(jí)配碎石23粗粒料比例增，強(qiáng)度增水泥增1%，Rc7增39%Rc28/ Rc7200

16、%Rc7=5.6MPa 水泥穩(wěn)定粒料強(qiáng)度影響因素分析因素分析結(jié)論級(jí)配結(jié)論為，用偏粗的級(jí)配配制的混合料的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于偏細(xì)級(jí)配的（相差33%）。而對(duì)于水泥穩(wěn)定回收料卻相反。已經(jīng)證實(shí)，回收料為團(tuán)粒結(jié)構(gòu)物，自身的強(qiáng)度取決于團(tuán)粒內(nèi)小顆粒間的界面粘結(jié)力，與水泥石礦質(zhì)集料的界面強(qiáng)度相比，瀝青礦質(zhì)集料界面為弱界面。粗粒料比例越大，弱界面的影響越顯著；溫度越高，粗粒料自身的強(qiáng)度越低?？梢酝茢?，在較高的試驗(yàn)溫度下，粗粒料比例對(duì)混合料強(qiáng)度的影響將更大。粗粒料內(nèi)部存在弱界面，該弱界面的強(qiáng)度對(duì)于混合料強(qiáng)度的影響顯著。因此，應(yīng)當(dāng)限制混合料中回收料的最大粒徑和含塊量，即限制回收料的比例。水泥劑量水泥劑量增加，由水泥水化物形

17、成的結(jié)晶縮合結(jié)構(gòu)強(qiáng)化；相對(duì)多的水泥石與回收料（或集料）表面形成的粘結(jié)點(diǎn)、面增多，混合料的強(qiáng)度隨之增大。兩類混合料的強(qiáng)度增幅及強(qiáng)度值相差懸殊，所反映的本質(zhì)是：膠結(jié)料自身的強(qiáng)度高于界面粘結(jié)強(qiáng)度時(shí)，混合料的強(qiáng)度取決于后者的強(qiáng)度。水泥石瀝青膜界面強(qiáng)度低于水泥石礦質(zhì)集料界面強(qiáng)度；在水泥穩(wěn)定回收料體系中，前者為弱界面。齡期隨齡期增長(zhǎng)，結(jié)晶縮合結(jié)構(gòu)不斷強(qiáng)化，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提高。而弱界面的存在卻使膠結(jié)料自身的高強(qiáng)度性質(zhì)不能充分發(fā)揮。表面性質(zhì)最為直接地證實(shí)了強(qiáng)度差異源于界面粒料表面性質(zhì)的影響。2.乳化瀝青穩(wěn)定混合料乳化瀝青穩(wěn)定回收料與瀝青混合料強(qiáng)度影響因素對(duì)比因素級(jí)配齡期、殘留含水量瀝青用量(1%3%)粒料表面性質(zhì)劈

18、裂強(qiáng)度乳化瀝青回收料細(xì)粒料、礦粉增，強(qiáng)度降齡期增，強(qiáng)度增；殘留含水量的影響無(wú)規(guī)律瀝青用量增，強(qiáng)度降無(wú)影響0.16MPa瀝青混合料細(xì)粒料、礦粉增，強(qiáng)度增無(wú)此影響瀝青用量增，強(qiáng)度增極顯著影響0.81.2MPa4乳化瀝青穩(wěn)定回收料強(qiáng)度影響因素分析因素分析結(jié)論級(jí)配乳化瀝青蒸發(fā)殘留物形成的膜（簡(jiǎn)稱乳化瀝青膜）回收料（礦料）界面發(fā)生物理吸附，熱瀝青礦料界面發(fā)生物理吸附、物理-化學(xué)吸附、化學(xué)吸附。乳化瀝青膜與熱瀝青膜結(jié)構(gòu)不同，前者產(chǎn)生的粘結(jié)力遠(yuǎn)低于后者。乳化瀝青殘留物+細(xì)料構(gòu)成的膠泥總量增大或可降低混合料的內(nèi)摩阻力。乳化瀝青蒸發(fā)殘留物粒料（集料）界面為弱界面；乳化瀝青膜的內(nèi)聚力或低于界面粘結(jié)力。瀝青用量反映

19、了同一問題的另一方面：兩種膜的力學(xué)性質(zhì)不同。相對(duì)厚的乳化瀝青膜能降低混合料的內(nèi)摩阻力。同上齡期、殘留含水量、養(yǎng)生溫度隨齡期增長(zhǎng)，乳化瀝青穩(wěn)定回收料中乳化瀝青膜形成；水分蒸發(fā)，強(qiáng)度隨之增大。殘留含水量與強(qiáng)度之間無(wú)相關(guān)性。這3個(gè)因素及其耦合作用對(duì)乳化瀝青穩(wěn)定回收料強(qiáng)度產(chǎn)生綜合影響。粒料表面性質(zhì)乳化瀝青穩(wěn)定回收料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不取決于相界面的粘結(jié)力。乳化瀝青膜的內(nèi)聚力低于相界面粘結(jié)力。礦粉(料)殘留瀝青膜(瀝青+乳化劑等)乳化劑親油端乳化劑親水端水膜水-乳化瀝青弱界面水-礦粉(料)弱界面圖8-2 乳化瀝青蒸發(fā)殘留物膜-礦料界面吸附結(jié)構(gòu)示意圖圖8-3 乳化瀝青蒸發(fā)殘留物-回收料界面吸附結(jié)構(gòu)示意圖水膜回收料

20、乳化瀝青蒸發(fā)殘留物膜內(nèi)聚力低弱界面()弱界面()原瀝青膜(瀝青+礦粉)結(jié)論回收料、集料與乳化瀝青蒸發(fā)殘留物膜相界面處的粘結(jié)力對(duì)混合料的強(qiáng)度無(wú)顯著影響；混合料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度主要取決于乳化瀝青膜的內(nèi)聚力，即乳化瀝青蒸發(fā)殘留物膜的內(nèi)聚力甚至低于弱界面處的粘結(jié)力。添加粗、細(xì)集料僅能調(diào)整級(jí)配，改變?nèi)榛癁r青穩(wěn)定回收料的內(nèi)摩阻力；提高瀝青用量會(huì)降低混合料的強(qiáng)度。3.乳化瀝青-水泥穩(wěn)定回收料三類冷再生混合料強(qiáng)度影響因素對(duì)比膠結(jié)料級(jí)配水泥劑量瀝青用量（1%3%）齡期粒料表面性質(zhì)水泥粗粒料比例增，強(qiáng)度降水泥增1%，Rc7增30%Rc90/Rc7124%顯著乳化瀝青細(xì)粒料、礦粉增，強(qiáng)度降瀝青用量增，強(qiáng)度降Rc90/Rc

21、7206%無(wú)影響乳化瀝青-水泥偏細(xì)的，強(qiáng)度高；最大粒徑無(wú)影響水泥增1%，Rc7增39%同上Rc90/Rc7149%顯著乳化瀝青、水泥單獨(dú)作為膠結(jié)料時(shí)，都能將散體材料粘結(jié)成整體性材料，可是將它們混合使用時(shí)，混合料的強(qiáng)度卻不是單一膠結(jié)料所提供的強(qiáng)度的簡(jiǎn)單加和?？傮w而論，乳化瀝青-水泥穩(wěn)定回收料的力學(xué)指標(biāo)介于乳化瀝青穩(wěn)定類和水泥穩(wěn)定類之間，且更接近于乳化瀝青穩(wěn)定類。乳化瀝青-水泥穩(wěn)定回收料包含了瀝青混合料和水泥混凝土的所有特質(zhì)，是十分復(fù)雜的體系。細(xì)觀形貌分析樣品制備（1）1#試樣制備方法瀝青含量60%的乳化瀝青和32.5號(hào)普硅水泥；瀝青(固含量計(jì)):水泥=1:1；拌和均勻后澆注成型；252，相對(duì)濕度

22、大于95%，養(yǎng)生28天。固化后的試樣為乳化瀝青蒸發(fā)殘留物(以下簡(jiǎn)稱為瀝青殘留物)和水泥石的混合物。將試樣折斷，取斷面作為分析對(duì)象。 1#試樣 （2）2#試樣制備方法將28天齡期的1#試樣浸泡于溶劑中，經(jīng)多次浸泡，溶去試樣內(nèi)的瀝青，只剩下水泥石骨架。它十分松脆，輕觸即潰 3#試樣制備方法將28天齡期的1#樣品置于鹽酸中，反復(fù)浸泡、沖洗，直至把能溶解的水泥石全部去除為止。取其溶蝕面作為觀察對(duì)象 乳化瀝青蒸發(fā)殘留物-水泥石的細(xì)觀形貌 9(5000)乳化瀝青蒸發(fā)殘留物-水泥石微觀形貌與空間結(jié)構(gòu)綜述乳化瀝青蒸發(fā)殘留物-水泥石體系中，既有大尺度(以百微米計(jì))下的瀝青富集區(qū)，也有水泥石富集區(qū)，表現(xiàn)出細(xì)觀顯著

23、不均勻的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。在混合物中，大大小小的空腔體密布，絕大多數(shù)空腔呈半球形或球缺形(另一半存在于試樣的另一端) 。其單元變化過程如下：乳液與水泥混合之后，乳液并沒有即刻破乳，兩相材料各自有相對(duì)富集的集合體且成團(tuán)粒狀，水泥為粉團(tuán)粒而乳滴呈球形液滴。乳液水泥體系不同于水水泥體系，這是細(xì)觀不均勻的根本原因。乳液破乳之后，油水分離，各自在內(nèi)聚力作用下形成球狀體，水-水泥相界面將發(fā)生水化反應(yīng)而瀝青-水泥顆粒相界面則發(fā)生物理吸附。水分耗散殆盡之后，留下近似球狀的空腔。所見絕大多數(shù)腔體內(nèi)壁的瀝青膜致密、光滑，在腔體內(nèi)沒發(fā)現(xiàn)粘接在瀝青膜上的水化物晶體，也沒發(fā)現(xiàn)由腔體內(nèi)向外側(cè)生長(zhǎng)并刺破瀝青膜的晶體。在28天齡期的

24、試樣中，多見呈一窩窩分布的網(wǎng)狀、簇狀晶體而未見結(jié)構(gòu)致密的水泥石，這一現(xiàn)象在水泥-水體系中是極難見到的。表明在乳液中的水泥發(fā)生水化、硬化、形成水泥石的條件相對(duì)惡劣。在此條件下形成的水泥石呈蜂窩狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)之疏松已可見一斑。又由于乳液-水泥體系中發(fā)生水化反應(yīng)和形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)的速度相對(duì)緩慢，內(nèi)部水分易散失，一旦失水，水泥的水化、硬化即告終止。所以，體系中多有發(fā)育不良的結(jié)晶結(jié)構(gòu)存在當(dāng)屬必然。室內(nèi)試驗(yàn)養(yǎng)生條件：恒溫恒濕，至少7天，是必要的另一方面，體系中的結(jié)晶結(jié)構(gòu)被瀝青膜阻斷而不能發(fā)生結(jié)構(gòu)單元體上的晶體連生，就不可能形成連續(xù)相，這是瀝青殘留物-水泥石體系的又一宏觀結(jié)構(gòu)特征。隨水化物晶體形成，晶體外圍的瀝青

25、即吸附于其表面，使晶體只能背向?yàn)r青膜生長(zhǎng)，在有限的空間內(nèi)發(fā)生連接。按樣品中的瀝青和水泥的體積分?jǐn)?shù)粗略地估計(jì)，乳化瀝青殘留物形成連續(xù)相的可能性要大于水泥石的。水泥石的細(xì)觀形貌水泥石表面均呈現(xiàn)蜂窩狀結(jié)構(gòu)。粒子間不連續(xù)，輕觸之下即崩潰，可見連接之弱。顯微圖像證實(shí)了瀝青膜夾層的存在，它使水泥石不能形成連續(xù)相。瀝青在混合物中的結(jié)構(gòu)形態(tài)瀝青在結(jié)構(gòu)中為連續(xù)相分布。瀝青相的宏觀結(jié)構(gòu)為空間膜袋網(wǎng)，膜袋間不連通。水泥石被分割為非連續(xù)相。膜袋形狀無(wú)規(guī)則可言，膜壁薄厚不均；相鄰膜袋中的水泥石在空間上犬牙交錯(cuò)，呈無(wú)序組合。被包封于膜袋內(nèi)的水泥石姿態(tài)萬(wàn)千，皺、瘦、漏、透，大有太湖石之風(fēng)韻。乳化瀝青蒸發(fā)殘留物-水泥石體系中

26、乳化瀝青蒸發(fā)殘留物的空間結(jié)構(gòu)乳化瀝青-水泥拌合物相態(tài)單元結(jié)構(gòu)示意圖22瀝青2222乳化劑水膜水膜水泥粉團(tuán)111破乳后水泥-水-瀝青復(fù)合單元體結(jié)構(gòu)示意圖323232322323322瀝青2瀝青水1水泥1水泥3水3213218-10a321218-10b212121212138-10c乳化瀝青-水泥單元體結(jié)構(gòu)示意圖(1:水泥，2:水，3:瀝青) 1:水泥，2: 水，3:瀝青瀝青氣體逸出水滲透、吸附 瀝青水泥石空腔水泥石蜂窩狀結(jié)構(gòu)單元體形成示意圖 瀝青 水 氣水泥粉團(tuán)水水泥粉團(tuán)上篇主要結(jié)論 1、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行的關(guān)于瀝青路面回收料的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系不能反映回收料的特性，也未能反映回收料性質(zhì)對(duì)冷再生混合料性能的

27、影響，對(duì)回收料的選擇、質(zhì)量控制無(wú)指導(dǎo)作用；所選用的試驗(yàn)方法對(duì)回收料不適用。2、現(xiàn)行的冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)方法不合理 （1）確定混合料最大干密度、最佳含水量（或流體含量）的試驗(yàn)方法違反了“最大干密度、最佳含水量是試件成型功能、力的作用方式的條件性指標(biāo)”這一基本原理，體系混亂且不合邏輯。 （2）室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)象冷再生混合料（包括密度、含水量、材料組成及其結(jié)構(gòu)）與工程所用的材料不是同一種材料，二者無(wú)可比性。因而，試驗(yàn)室所得到的試驗(yàn)結(jié)果起不到“指導(dǎo)施工、控制質(zhì)量”的作用，在該體系下得到的材料的力學(xué)參數(shù)不能作為路面結(jié)構(gòu)計(jì)算的參數(shù)。3、回收料具有“團(tuán)粒結(jié)構(gòu)”特點(diǎn)而非單一顆粒物 其內(nèi)部存在弱界面；其表面的裹覆

28、物（瀝青或火山灰反應(yīng)生成物）與礦質(zhì)材料基材之間亦為弱界面。這一性質(zhì)對(duì)冷再生混合料的路用性能有著決定性的影響4、以“振動(dòng)壓實(shí)試驗(yàn)為手段，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為判據(jù)”的冷再生混合料材料設(shè)計(jì)方法體系技術(shù)路線清晰、試驗(yàn)方法符合相關(guān)試驗(yàn)的一般科學(xué)原理且簡(jiǎn)便易行，室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)象（冷再生混合料試件）與工程對(duì)象（冷再生混合料結(jié)構(gòu)層）一致，所得結(jié)果可以用于工程設(shè)計(jì)和施工。其中：（1）確定混合料的干密度、含水量（流體含量）的方法振動(dòng)壓實(shí)試驗(yàn)法和含水量快速評(píng)定法適用于各類冷再生混合料，方法科學(xué)合理、原理清晰、試驗(yàn)誤差小并且受控。 （2）試件制作方法（振動(dòng)壓實(shí)法）和養(yǎng)生方法最大限度地模擬了工程施工工況。用該方法制作的試件進(jìn)行

29、后續(xù)力學(xué)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果的離散性小，重復(fù)性良好，誤差可控。 （3）冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)主要流程如下： 回收料篩分析、含塊量級(jí)配設(shè)計(jì)初擬膠結(jié) 料 （結(jié)合料）劑量確定最大干密度、最佳 含水量（流體含量）無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 配合比優(yōu)化。5、冷再生混合料強(qiáng)度主要影響因素膠結(jié)料水泥乳化瀝青乳化瀝青-水泥影響趨勢(shì)顯著性趨勢(shì)顯著性趨勢(shì)顯著性水泥劑量增*瀝青用量增*成型方式振動(dòng)高*無(wú)影響無(wú)影響靜壓低養(yǎng)生方式*粒料表面性質(zhì)回收料增*無(wú)影響*細(xì)集料增齡期增*試驗(yàn)溫度增*壓實(shí)度增*說明：和分別表示強(qiáng)度增或減；*表示顯著；*表示十分顯著6、優(yōu)化級(jí)配范圍 膠結(jié)料通過下列篩孔(mm)的質(zhì)量百分率(%)31.526.519

30、.09.54.752.360.60.075水泥100958578576035452728151031001009090756747522535202010103乳化瀝青100-801005080356025501428510水泥-乳化瀝青100851006080356525501428310說明：1.乳化瀝青再生料：（1）dmax31.5mm；（2）19.0mm粗粒料含量不超過20%。2.乳化瀝青-水泥再生料：（1）dmax=26.5mm宜選取略粗的級(jí)配；（2） dmax=19.0mm宜選取略細(xì)的級(jí)配，但2.36mm的通過率不宜接近上限。7.冷再生混合料技術(shù)指標(biāo)要求 膠結(jié)料7天抗壓強(qiáng)度90天抗

31、壓強(qiáng)度90天劈裂強(qiáng)度抗壓模量Rc7,0.95(MPa)Rc90,0.95 (MPa)Ri90,0.95 (MPa)Ec90 (MPa)水泥 2.5 4.0 0.40600乳化瀝青 0.7 1.5 0.15500水泥-乳化瀝青 1.0 2.0 0.18500水泥-泡沫瀝青 1.0 2.0 0.185008.強(qiáng)度形成機(jī)理證實(shí)了弱界面的存在。弱界面：乳化瀝青蒸發(fā)殘留物自身；水泥石乳化瀝青蒸發(fā)殘留物膜；膠結(jié)料回收料表面。水泥石結(jié)晶結(jié)構(gòu)發(fā)育不良，成蜂窩狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度甚低；非連續(xù)相；蒸發(fā)殘留物混合料中的乳化瀝青蒸發(fā)殘留物呈連續(xù)相分布；空間結(jié)構(gòu)形態(tài)水泥石被大大小小的乳化瀝青蒸發(fā)殘留物膜袋包裹，尺寸較大的水

32、泥石內(nèi)部存在呈非連續(xù)分布的乳化瀝青蒸發(fā)殘留物。混合料在宏觀、細(xì)觀兩個(gè)層面均為顯著不均勻結(jié)構(gòu)，是典型的非均質(zhì)材料。機(jī)理研究的作用材料優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論依據(jù)： 限制回收料的含塊量、摻加細(xì)集料的作用及比例、膠結(jié)料劑量范圍 、所謂再生劑的作用、試驗(yàn)及施工技術(shù)節(jié)點(diǎn)等。 9、冷再生混合料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了材料的抗疲勞破壞能力極低；這類材料的靜力學(xué)性質(zhì)不能反映其在重復(fù)荷載作用下的力學(xué)性質(zhì)。據(jù)此，將冷再生混合料視為散體材料或許更為合適。功能層、瀝青面層及結(jié)構(gòu)組合、構(gòu)造、橫斷面形式研究22冷再生混合料（底）基層瀝青路面結(jié)構(gòu)功能層研究 從10多種乳化劑、8種穩(wěn)定劑、3種滲透劑中，優(yōu)選出陰、非離子乳化瀝青透層油5種、高滲

33、透性乳化瀝青2種。性能優(yōu)良。1.透層油2.粘層油1）配方優(yōu)化：選取11種乳化劑、2種膠乳，通過常規(guī)試驗(yàn)、拉拔試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)，優(yōu)化出了乳化瀝青、改性乳化瀝青粘層油。性能優(yōu)良。2）界面粘結(jié)力影響因素研究包括：粘層油種類、用量；溫度；界面污染；水；凍融循環(huán)等因素的影響。3）試驗(yàn)工程結(jié)論1）界面粘結(jié)力最大的涂膜厚度：改性乳化瀝青0.3mm，乳化瀝青0.2mm,熱瀝青0.4mm。2）粘結(jié)效果排序改性乳化瀝青乳化瀝青熱瀝青。3）溫度、水、界面污染程度對(duì)界面粘結(jié)力有極顯著影響。3.稀漿封層和微表處稀漿封層可用作冷再生混合料結(jié)構(gòu)層頂面封層；微表處用作表面磨耗層。從29種乳化劑中優(yōu)選出性能優(yōu)良的乳化瀝青和改性乳

34、化瀝青，進(jìn)行稀漿封層、微表處的后續(xù)試驗(yàn)。對(duì)封層的防水性能、溫度敏感性、抗水損害能力等進(jìn)行試驗(yàn)研究。試驗(yàn)工程。結(jié)論1）稀漿封層封水效果優(yōu)良，不透水；2）溫度升高，稀漿封層材料自身強(qiáng)度和界面粘結(jié)力大幅度降低；3）在瀝青路面大修工程中，對(duì)于保留原路面結(jié)構(gòu)的路段，微表處作磨耗層效果良好。4.碎石封層1）膠結(jié)料SBR改性乳化瀝青、SBS改性瀝青、廢橡膠粉改性瀝青2）膠結(jié)料種類和灑布量、碎石粒徑和撒布量對(duì)界面粘結(jié)力的影響及優(yōu)化3）碎石封層抗?jié)B水、抗水損害、抗凍性能研究，溫度敏感性研究4）試驗(yàn)工程結(jié)論1）膠結(jié)料灑布量、碎石粒徑、碎石撒布量三因素存在交互作用，對(duì)界面粘結(jié)力有耦合效應(yīng)。2）改性瀝青優(yōu)于熱瀝青、改

35、性乳化瀝青。3）廢橡膠粉瀝青碎石封層不透水。4）溫度升高，碎石封層界面粘結(jié)力大幅度下降。5) 碎石封層設(shè)計(jì)推薦表 層位參數(shù)高速、一級(jí)公路二級(jí)、二級(jí)以下公路膠結(jié)料碎石膠結(jié)料碎石基層頂面種類、規(guī)格高粘度、高粘結(jié)力改性瀝青510mm瀝青、改性瀝青510mm用量1.21.6kg/m2覆蓋率5565%1.21.6kg/m2覆蓋率5565%底基層頂面種類、規(guī)格瀝青、改性瀝青510mm或1020mm用量1.52.0 kg/m2覆蓋率6070%底基層之下種類、規(guī)格瀝青510mm或1020mm瀝青510mm或1020mm用量2.02.5 kg/m2覆蓋率8090%1.52.0 kg/m2覆蓋率8090%針對(duì)冷再

36、生混合料的材料特性有目的地提高瀝青混合料某一方面的性能，進(jìn)而提高路面結(jié)構(gòu)的性能，最主要的是提高結(jié)構(gòu)的耐久性，還是非常有價(jià)值的。冷再生混合料基層上的瀝青面層應(yīng)該具有密實(shí)不透水、抗車轍同時(shí)又抗疲勞的特點(diǎn)。這些相互矛盾的技術(shù)要求很難同時(shí)得到提高。根據(jù)已經(jīng)取得的成果，認(rèn)為采用連續(xù)密級(jí)配混合料，在保證適度的抗車轍能力的前提下，最大限度地提高混合料的柔度作為材料研究的目標(biāo)是合理的。冷再生混合料（底）基層上瀝青面層研究 瀝青混合料的性能取決于材料組成（級(jí)配、油石比）和材料結(jié)構(gòu)。多相散體材料的結(jié)構(gòu)取決于壓實(shí)成型方式（包括力的作用方式、功能）。這類材料結(jié)構(gòu)特征的重要參數(shù)是密度；而對(duì)于壓實(shí)混合料中的各組成材料之間

37、的空間結(jié)構(gòu)狀態(tài)卻無(wú)法找到合適的指標(biāo)予以量化表達(dá)，只能用成型方式作定性的、間接的描述。截至目前，人們?cè)谘芯繛r青混合料性能時(shí)，注重了材料組成，卻忽視了材料結(jié)構(gòu)，即忽視了成型方式對(duì)材料性能的影響。那么，什么結(jié)構(gòu)狀態(tài)是理想的狀態(tài)？什么成型方式是合理的方式？成型方式與材料結(jié)構(gòu)是什么關(guān)系？細(xì)膠泥、粗膠泥均勻分布于壓實(shí)混合料之中的結(jié)構(gòu)是理想的結(jié)構(gòu)狀態(tài)；能提高壓實(shí)混合料均質(zhì)性的成型方式是合理的方式。瀝青混合料性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)工程要求材料組成材料結(jié)構(gòu)原材料，比例密度、礦料空間結(jié)構(gòu)、膠泥空間分布試件成型、路面壓實(shí)方式（功能、力的作用方式）試件成型方式施工工況表面吸附、表面摩擦、顆粒間嚙合吻合改變方式將改變材料結(jié)構(gòu)改變

38、方式將影響材料組成優(yōu)化結(jié)果？ 上述分析的結(jié)論歸納如下： （1）進(jìn)行瀝青混合料設(shè)計(jì)或研究，應(yīng)該從材料組成、材料結(jié)構(gòu)兩大方面著眼、入手； （2）材料組成相同而結(jié)構(gòu)不同，其性質(zhì)必然不同； （3）成型方式（室內(nèi)試驗(yàn)為試件制作方法，工程中為瀝青面層施工方法）決定了材料的結(jié)構(gòu)。成型方式的合理性決定了混合料設(shè)計(jì)結(jié)果的合理性； （4）基于目前的技術(shù)條件和已取得的成果，旋轉(zhuǎn)剪切壓實(shí)方式制作試件最大限度地模擬了瀝青面層碾壓成型的工況，試件的材料結(jié)構(gòu)與瀝青面層的材料結(jié)構(gòu)具有可比性； （5）以合理的試件制作方法為前提，系統(tǒng)地開展瀝青混合性能研究，才能把材料組成、材料結(jié)構(gòu)兩大方面統(tǒng)一為一體。這一思想抽象為瀝青混合料的四

39、要素：級(jí)配、油石比、密度和材料結(jié)構(gòu)（或成型方式）。四要素不可分割、互為影響，且存在耦合效應(yīng)。 當(dāng)改變了設(shè)計(jì)方法之后，因素、水平變化對(duì)混合料性能產(chǎn)生的影響將或多或少地有別于以往經(jīng)驗(yàn)。而要想實(shí)現(xiàn)“既抗車轍又相對(duì)柔韌”的研究目標(biāo)卻不是朝夕之功。GTM的結(jié)構(gòu)組成部件與工作原理 研究發(fā)現(xiàn)，按照美國(guó)人提出的初始機(jī)器角2.0 作為GTM的工作條件參數(shù)，以GSI1.0、GSF1.0作為確定最大油石比的判據(jù)有局限性，設(shè)計(jì)出的瀝青混合料往往不適合于修筑公路路面。經(jīng)過系統(tǒng)研究和分析，取初始機(jī)器角為1.4 （氣壓法），以GSI和GSF油石比關(guān)系曲線的突變點(diǎn)作為確定瀝青混合料的最大油石比的判據(jù)更為合理，既符合GTM的工

40、作原理，又能真實(shí)反映瀝青混合料的物理、力學(xué)性質(zhì)隨油石比增大而變化的一般規(guī)律。瀝青混合料性能驗(yàn)證、體積參數(shù)分析和大量的實(shí)體工程應(yīng)用證明，這樣的修正科學(xué)、合理、可行。這也是在瀝青混合料設(shè)計(jì)方法研究方面的創(chuàng)新點(diǎn)之一。級(jí)配優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究基于振動(dòng)壓實(shí)試驗(yàn)的級(jí)配優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 試驗(yàn)方法簡(jiǎn)介振動(dòng)壓實(shí)成型儀；集料填充密度最大且破碎率不大于2為判據(jù)；正交試驗(yàn)法，優(yōu)化出振動(dòng)頻率24HZ，振動(dòng)時(shí)間15s。級(jí)配設(shè)計(jì)單因素優(yōu)化法 VCA(%)=c+aX +bX2 VCA(%)=38.05-0.0728X+0.0008X2 X對(duì)VCA的最大影響幅值不超過3%。大粒級(jí):次粒級(jí) (60:40)(65:45)。 級(jí)配設(shè)計(jì)均勻正

41、交優(yōu)化設(shè)計(jì)法 VCA(%)=d+aX3+bX32+cX2X3VCA(%)=36.36-0.1445X3+0.0017X32+0.0009X2X3 式中：X2次粒級(jí)； X3再次粒級(jí)觀點(diǎn)1.現(xiàn)有級(jí)配理論有局限性，不能計(jì)算出最優(yōu)級(jí)配；2. 集料的形狀不是球體。粒徑不等、形狀極端無(wú)序的集料隨機(jī)排列形成的整體通過重復(fù)性試驗(yàn)卻能表現(xiàn)出有序、和一致性，恰恰反映了抽象與具體的辯證統(tǒng)一關(guān)系；3.通過幾何學(xué)分析得到的級(jí)配理論，排除了分析對(duì)象的表面摩擦阻力的影響，而集料固有的表面摩擦阻力的存在使得集料（不論是單粒徑集料還是具有某種級(jí)配組成的集料）的實(shí)際間隙率一定不等同于理論計(jì)算值，而是取決于試驗(yàn)方法。換言之，對(duì)于特

42、定的集料，其間隙率不存在真值，只有特定試驗(yàn)方法下的試驗(yàn)值。對(duì)于連續(xù)密級(jí)配瀝青混合料，要想得到理想的級(jí)配，僅僅研究級(jí)配本身是得不出結(jié)果的，一定是根據(jù)瀝青混合料性能的研究結(jié)論，將較為合適的級(jí)配范圍以及級(jí)配變化對(duì)性能的影響規(guī)律、趨勢(shì)抽象出來(lái)之后的結(jié)果。相關(guān)研究表明，連續(xù)密級(jí)配瀝青混合料所用的級(jí)配既不能按照最密實(shí)原則設(shè)計(jì)，也不能按照大間隙原則設(shè)計(jì)。而以較為密實(shí)的級(jí)配配制的混合料的綜合性能相對(duì)優(yōu)良。結(jié)論 瀝青混合料優(yōu)化級(jí)配范圍級(jí)配類型通過下列篩孔（mm）的質(zhì)量百分率（%）31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075AC-251009510080907080

43、6070455530402230142010147105846AC-2010095100809065785268345024361726121971451046AC-161009510080906678425428381826131991461048AC-13100951007585506033422230152291561148AC-13（抗滑）100951007080435228351723121781361057SMA-16100901006585456520301524132212181015714712SMA-1310090100507520321526142412201016815

44、812 瀝青混合料技術(shù)性能要求級(jí)配類型膠結(jié)料動(dòng)穩(wěn)定度(次/mm)殘留穩(wěn)定度(%)殘留強(qiáng)度比(%)低溫彎曲破壞應(yīng)變擺值(BPN)構(gòu)造深度(mm)滲水系數(shù)(mL/min)小汽車重載車AC-2590號(hào)1000120085851200200085851200150085853000500085852000不滲水AC-16SBS I-D500085852000不滲水AC-13SBS I-D500085852000600.6不滲水AC-13（抗滑）SBS I-D300090902000600.7不滲水SMA-16SBS I-D300090902000601.0不滲水SMA-13SBS I-D3000909

45、02500601.0不滲水工程示例：AC-13型瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果級(jí)配編號(hào)油石比（%）抗彎拉強(qiáng)度（MPa）彎曲破壞應(yīng)變（）彎曲勁度模量（MPa）13-A4.512.623439.13850.113-B5.010.723913.42839.213-C4.612.453037.94103.513-D4.511.193050.04221.0瀝青混合料的性能與體積參數(shù)的相關(guān)性分析 （1）當(dāng)原材料一定，性能優(yōu)良的瀝青混合料配合比是客觀存在的，這一最優(yōu)配合比卻又是特定的瀝青混合料設(shè)計(jì)方法（試件成型方法如馬歇爾擊實(shí)法、GTM法等，判據(jù)）的產(chǎn)物；由特定的配合比設(shè)計(jì)方法得到的最優(yōu)化的瀝青混合料具有了其特

46、定的體積特征參數(shù)，而決不是具有某一特定體積參數(shù)的混合料就一定是性能最優(yōu)的混合料。 （2）級(jí)配、油石比、密度和混合料的材料結(jié)構(gòu)四要素共同構(gòu)成了一種材料瀝青混合料，它們互為依存，互為影響，不可分割。而確定這些要素的是混合料設(shè)計(jì)方法。方法不同，結(jié)果不同，材料的性能不同。 （3）孔隙率VV與瀝青混合料的性能之間不存在廣泛意義上的相關(guān)性。 （4）對(duì)于特定的原材料、級(jí)配，都存在一個(gè)合適的油石比范圍。該范圍對(duì)應(yīng)的是試件間隙率VMA最小、GSI和GSF突變處。該VMA不是定值（對(duì)于同一型號(hào)、同一級(jí)配的瀝青混合料它也不是定值）。路面結(jié)構(gòu)組合、構(gòu)造及橫斷面形式研究 參數(shù)水泥再生料乳化瀝青再生料乳化瀝青-水泥再生料

47、泡沫瀝青再生料水泥沙礫（水泥4-6%）石灰土 （石灰8-12%）ATB25（25）瀝青砼粗粒式（20）EC63750051755011001500400700110014008001200Ri0.480.150.180.180.40.60.20.250.61.00.61.0說明1.對(duì)于冷再生混合料，EC= -2S，Ri= -2S；2.其它材料的力學(xué)參數(shù)取自文獻(xiàn)13材料的力學(xué)參數(shù) 依據(jù)冷再生混合料的力學(xué)性質(zhì)和強(qiáng)度機(jī)理研究所得結(jié)論：將冷再生混合料當(dāng)做散體材料進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)或許更妥當(dāng)。 重交通條件下的結(jié)構(gòu)組合根據(jù)工程比擬法的一般原則，擬定出以下柔性路面結(jié)構(gòu)組合： 中交通條件下柔性路面結(jié)構(gòu)組合

48、半剛性路面結(jié)構(gòu)組合 邊部防水構(gòu)造設(shè)計(jì)圖 分道線位置構(gòu)造設(shè)計(jì)及橫斷面形式1.構(gòu)造設(shè)計(jì)原則封水而不是排水；提高層間粘結(jié)力；2.橫斷面形式原則盡快排除路表水；3.左側(cè)路緣石（或水泥防撞墻）外側(cè)面的 防漏水設(shè)計(jì)中篇主要結(jié)論 1、冷再生混合料結(jié)構(gòu)層頂面宜噴灑透層油，陰離子常一線油乳化瀝青的滲透性強(qiáng)。 2、粘層油種類、灑布量對(duì)層間粘結(jié)力有顯著影響。SBR改性乳化瀝青的粘結(jié)力最高，最佳灑布量為0.3kg/m2，熱瀝青和乳化瀝青的粘結(jié)效果相當(dāng)。 表面層之下的粘層油宜選用改性乳化瀝青。溫度升高、浸水、層間污染都使層間粘結(jié)力大幅度下降。較高溫度下，層間水能使粘層油的粘結(jié)力散失殆盡，瀝青面層不滲水才能從根本上保證層

49、間連續(xù)。 3、稀漿封層、碎石封層可用作冷再生混合料結(jié)構(gòu)層的封層，防水效果優(yōu)良。 膠結(jié)料種類對(duì)同步碎石封層的性能有顯著影響。熱瀝青和SBR改性乳化瀝青、SBS改性瀝青和廢橡膠粉改性瀝青分別處于同一水平，后者的內(nèi)聚力、界面粘結(jié)力優(yōu)于前者。 瀝青灑布量、碎石撒布量、碎石粒徑三因素及其交互作用對(duì)碎石封層的性能有顯著影響。 4、瀝青混合料的性能取決于材料組成和材料結(jié)構(gòu)兩大方面。抽象為“級(jí)配、油石比、密度和材料結(jié)構(gòu)（或成型方式）四要素”，四要素不可分割、互為影響，且存在耦合效應(yīng)。 采用GTM方法（不同于美國(guó)人提出的方法：工作參數(shù)不同，判據(jù)不同，結(jié)果不同）進(jìn)行瀝青混合料優(yōu)化設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)“級(jí)配、油石比、密度”之

50、間的協(xié)調(diào)和材料組成、結(jié)構(gòu)與性能的統(tǒng)一，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)象（試件）和工程對(duì)象（瀝青面層）的一致性和可比性。 以“適度的抗車轍能力和最大的柔度”為目標(biāo)，提出了GTM方法設(shè)計(jì)的瀝青混合料的性能指標(biāo)。 5、采用振動(dòng)壓實(shí)試驗(yàn)，以集料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定為判據(jù)，通過單因素優(yōu)化和均勻正交設(shè)計(jì)優(yōu)化得出了基于試驗(yàn)的級(jí)配優(yōu)化方法。 6、對(duì)于特定的原材料、級(jí)配，都存在一個(gè)合適的油石比范圍對(duì)應(yīng)于試件間隙率VMA最小、GSI和GSF突變處。該VMA不是定值，級(jí)配變化產(chǎn)生的影響甚小，主要取決于集料形狀和表面性質(zhì)。 7、對(duì)于重載交通條件下的高速公路、一級(jí)公路，宜將冷再生混合料結(jié)構(gòu)層視作柔性結(jié)構(gòu)層進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)；構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)以防

51、水為原則；橫斷面設(shè)計(jì)應(yīng)以快速排水為原則。 8、采用道路接縫粘結(jié)膠帶處理新結(jié)構(gòu)層與原結(jié)構(gòu)層的界面（立面），防滲水、抗拉裂效果顯著。4.半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換 設(shè)計(jì)方法與施工技術(shù)研究（1）半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)狀況評(píng)價(jià)與分級(jí) 方法研究 （2）設(shè)計(jì)方法研究半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)狀況評(píng)價(jià)與分級(jí)方法研究 現(xiàn)行路面狀況評(píng)價(jià)方法剖析 路面損壞DRPCI路面平整度IRIRQI路面車轍RDRDI路面抗滑性能SFC/SRIminSRIPQI 瀝青路面的損壞類型和輕重程度鑒別標(biāo)準(zhǔn)損壞類型描述輕重程度分級(jí)計(jì)量方法剖析橫向裂縫與道路中線近于垂直，由施工接縫，低溫縮裂，基層接（裂）縫反射所造成輕微：裂縫邊緣無(wú)或僅有輕

52、微碎裂，縫隙寬不大于5mm嚴(yán)重：裂縫邊緣嚴(yán)重碎裂寬大于5mm，有較多支縫，引起車輛劇烈跳動(dòng)以面積（裂縫寬度按0.2m取值）計(jì)成因復(fù)雜，難以用面積大小判斷病因縱向裂縫與道路中線大致平行，由施工接縫，下臥層沉降，承載力不足所造成不規(guī)則裂縫裂縫將面層分割成面積約0.1m210m2的矩形塊，由混合料收縮和溫度日變化所造成輕微：塊度100cm嚴(yán)重：塊度50100cm以面積計(jì)各種開裂對(duì)結(jié)構(gòu)承載力的影響不同龜裂一系列相互交叉的裂縫將面層分割成銳角多邊形小塊，其最長(zhǎng)邊小于30cm，由荷載疲勞作用所引起輕微：縱向不聯(lián)貫的發(fā)裂，無(wú)碎裂中等：發(fā)展成輕重龜裂，有輕度碎裂嚴(yán)重：中等龜裂，較嚴(yán)重碎裂并松動(dòng)以龜裂區(qū)外接面積

53、計(jì)實(shí)質(zhì)是有些開裂類型難以用面積量化車轍路表面沿輪跡的凹陷變形，由行車荷載作用下路面結(jié)構(gòu)層的永久變形和（或）路基的塑性變形引起輕微：車轍深6mm13mm中等：車轍深13mm25mm嚴(yán)重：車轍深大于25mm以面積計(jì)應(yīng)補(bǔ)充發(fā)生塑性變形的層位波浪（搓板）路表面有規(guī)律的縱向起伏變形，由于混合料熱穩(wěn)定性不足所造成輕微：車輛輕微震動(dòng)，無(wú)明顯不舒適感嚴(yán)重：車輛震動(dòng)很大，很不舒適以面積計(jì)應(yīng)區(qū)分成因，不適合用面積計(jì)沉陷路表面的局部凹陷，由地基沉降所引起損壞類型描述輕重程度分級(jí)計(jì)量方法剖析唧漿水從裂縫中緩慢滲出；水和細(xì)料在重車作用下從裂縫中泵吸出輕微：出現(xiàn)泌水，重車駛經(jīng)時(shí)有水泵出中等：路表面裂縫處可觀察到泵出材料嚴(yán)

54、重：路表面裂縫處有大量泵出材料記錄發(fā)生地點(diǎn)典型的結(jié)構(gòu)性破壞前兆泛油路表面形成一層有光澤的、玻璃狀的瀝青粘膜，因?yàn)r青含量過多或孔隙率太小不分級(jí)以面積計(jì)往往不會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性破壞松散和老化集料顆粒和瀝青結(jié)合料散失輕微：集料和結(jié)合料開始磨損中等：出現(xiàn)中等粗糙的構(gòu)造表面嚴(yán)重：出現(xiàn)嚴(yán)重粗糙的構(gòu)造表面表面層的病害坑槽面層混合料散失后出現(xiàn)的坑洞輕微：深度不大于25mm嚴(yán)重：深度大于25mm以面積計(jì)層位與成因更重要，對(duì)行車安全影響明顯修補(bǔ)損壞原路面采用相同或其它材料進(jìn)行修補(bǔ)后的狀況輕微：狀況良好，性能滿意中等：略有輕微到中等程度的各種病害嚴(yán)重：嚴(yán)重?fù)p壞，需重新修補(bǔ)以面積計(jì)難以與結(jié)構(gòu)耐久性相聯(lián)系現(xiàn)行路面破損狀況評(píng)價(jià)

55、方法、指標(biāo)PCIPCI包含結(jié)構(gòu)性破損和非結(jié)構(gòu)性破損，通過分析，應(yīng)剔除非結(jié)構(gòu)性破損；所有路面病害均采用“破損面積”評(píng)價(jià)不妥；按五級(jí)標(biāo)準(zhǔn)劃分路面破損狀況過細(xì)；現(xiàn)行路面破損狀況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)等級(jí)優(yōu)良中次差路面狀況指數(shù)PCI9080907080607060在相關(guān)文獻(xiàn)中將第四個(gè)外觀等級(jí)作為路面結(jié)構(gòu)性破壞的臨界狀態(tài)。瀝青路面外觀等級(jí)描述外觀等級(jí)外觀狀況路面表面外觀特征一好堅(jiān)實(shí)、平整、無(wú)裂紋、無(wú)變形二較好平整、無(wú)變形、少量發(fā)裂三中平整、無(wú)變形、有少量縱向或不規(guī)則裂紋四較壞無(wú)明顯變形，有較多縱橫向裂紋或局部網(wǎng)裂五壞連片嚴(yán)重龜裂或伴有車轍、沉陷路面結(jié)構(gòu)性破損狀況評(píng)價(jià)方法與分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)研究PSCI法 1.單一類型結(jié)構(gòu)性

56、破損的破損率計(jì)算方法研究1）橫向裂縫破損率計(jì)算方法裂縫類破損不適合采用面積計(jì)量。采用橫向裂縫間距（不連續(xù)結(jié)構(gòu)面數(shù)量的另一表示方式）和裂縫寬度表示道路結(jié)構(gòu)的整體性，便于實(shí)際操作，同時(shí)符合結(jié)構(gòu)理論。因此，采用裂縫間距指標(biāo)建立橫向裂縫對(duì)道路結(jié)構(gòu)性能影響的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并按照裂縫寬度區(qū)分裂縫的輕重程度（裂縫寬度3mm輕微裂縫，裂縫寬度3mm為重度裂縫）。 按現(xiàn)行評(píng)價(jià)方法PCI對(duì)應(yīng)各單一破損數(shù)量評(píng)價(jià)等級(jí)PCIDR（%）橫向裂縫縱向裂縫條數(shù)長(zhǎng)度（m）嚴(yán)重輕微嚴(yán)重輕微優(yōu)1000.0 0 0 0 0 950.1 3 6 13 22 900.4 19 31 70 117 良851 50 83 188 313 802

57、 101 168 377 628 中753 173 288 648 1080 705 269 448 1008 1681 次658 391 652 1466 2443 6011 541 901 2027 3379 按現(xiàn)行評(píng)價(jià)方法PCI對(duì)應(yīng)各單一破損數(shù)量評(píng)價(jià)等級(jí)PCIDR（%）橫向裂縫縱向裂縫條數(shù)長(zhǎng)度（m）嚴(yán)重輕微嚴(yán)重輕微差5514 720 1199 2698 4497 5019 929 1549 3484 5807 4523 1171 1952 4391 7319 4029 1446 2411 5424 9040 3535 1757 2928 6587 10978 3042 2103 3504

58、 7885 13142 2550 2486 4143 9322 15537 2058 2908 4846 10903 18172 1567 3368 5614 12632 21053 1077 3870 6450 14512 24186 588 4412 7354 16547 27578 0100 4997 8329 18740 31234 對(duì)應(yīng)于第四級(jí)外觀等級(jí)描述，選取PCI=80時(shí)橫向裂縫數(shù)量作為路面結(jié)構(gòu)處于臨界狀態(tài)時(shí)的破損數(shù)量，從實(shí)際工況考慮此數(shù)值較為合理，不做調(diào)整。取處于臨界狀態(tài)時(shí)重度橫向裂縫條數(shù)為101條、平均間距為9.9m；處于臨界狀態(tài)時(shí)輕微橫向裂縫條數(shù)為168條、平均間距為6.0

59、m。當(dāng)然，建立通用的分級(jí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，尚需進(jìn)行大樣本統(tǒng)計(jì)分析。建立任意長(zhǎng)度路段橫向裂縫破損率評(píng)價(jià)計(jì)算式如下：式中：DR橫縫評(píng)價(jià)路段橫向裂縫破損率；n1重、n1輕評(píng)價(jià)路段重度橫向裂縫、輕微橫向裂縫條數(shù)；L評(píng)價(jià)路段長(zhǎng)度。2）縱向裂縫破損率計(jì)算方法3）輪跡帶處縱向疲勞裂縫、嚴(yán)重車轍 破損率計(jì)算方法4）重復(fù)修補(bǔ)（或稱修補(bǔ)損壞）破損率計(jì)算方法5）龜裂、坑槽、沉陷破損率計(jì)算方法 從略 路面結(jié)構(gòu)性破損狀狀況指數(shù)PSCI分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)研究式中：PSCI路面結(jié)構(gòu)狀況指數(shù)；DRt 分別為評(píng)價(jià)路段內(nèi)橫向裂縫、縱向裂縫、輪跡帶處縱向疲勞裂縫、中等以上車轍、重復(fù)修補(bǔ)、龜裂、坑槽、沉陷破損率。優(yōu)點(diǎn)：充分考慮了單項(xiàng)破損對(duì)路面結(jié)構(gòu)

60、的影響，任一單項(xiàng)破損達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，即可判定路面結(jié)構(gòu)整體處于臨界狀態(tài)；若單一破損尚未達(dá)到臨界狀態(tài)，則按照多項(xiàng)破損累加結(jié)果判定路面結(jié)構(gòu)狀態(tài)。 路面結(jié)構(gòu)狀況指數(shù)PSCI分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)等級(jí)好中差PSCI數(shù)值8070 8070按承載力標(biāo)準(zhǔn)劃分路面狀況等級(jí)方法研究標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)良中次差公路等級(jí)高速公路一級(jí)公路高速公路一級(jí)公路高速公路一級(jí)公路高速公路一級(jí)公路高速公路一級(jí)公路結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)SSI0.950.800.950.690.800.610.690.61現(xiàn)行方法:公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)中以設(shè)計(jì)彎沉為標(biāo)準(zhǔn)，用路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)SSI=ld/ls評(píng)價(jià)瀝青路面結(jié)構(gòu)承載能力；根據(jù)SSI計(jì)算出路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)PSSI（百分制