【導(dǎo)讀】山區(qū)高速公路所處地形復(fù)雜，經(jīng)常要面臨長(zhǎng)大爬坡路段的情況。在爬坡車道上，貨車車。速較慢，對(duì)瀝青路面施加更長(zhǎng)時(shí)間的荷載，從而可能會(huì)導(dǎo)致瀝青混凝土面層過(guò)大的流變變形；雜的剪切應(yīng)力，導(dǎo)致瀝青面層內(nèi)部出現(xiàn)剪切破壞，而產(chǎn)生過(guò)大的變形。高速公路爬坡車道的瀝青路面設(shè)計(jì)必須要進(jìn)行專門(mén)研究。道路運(yùn)營(yíng)安全性的要求。采用更加合理的結(jié)構(gòu)組合類型，從而可以最大程度地滿足爬坡路段荷載的作用要求?；旌狭系呐浜显O(shè)計(jì)和高溫性能研究。

　　

【正文】 料中瀝青用量是否適合。瀝青用量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致路面的泛油和車轍等，瀝青用量過(guò)小，瀝青路面的耐久性不足。 壓實(shí)后 SMA 混合料的空隙率 VV對(duì)瀝青路面的使用性能和耐久性有著較大的影響。由于 SMA混合料的粗級(jí)配及高瀝青用量特征，較低的空隙率將導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)油斑，泛油或發(fā)生車轍，而空隙率過(guò)大會(huì)降低 SMA 混合料的耐久性。目前世界各國(guó)對(duì) SMA 空隙率的控制值不盡相同，如德國(guó) 2%4%、匈牙利 %%、意大利 1%4%、荷蘭 4%5%，、美國(guó) 3%4%。我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范《公路工程瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTJ01497）中建議： SMA混合料的空隙率 VV 宜控制在 3%4%，在實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)氣溫和荷載情況綜合確定。 瀝青飽和度 VFA 的大小反映瀝青混合料中瀝青用量是否適合。瀝青用量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致路面的泛油和車轍等，瀝青用量過(guò)小，瀝青路面的耐久性不足。 由于馬歇爾試驗(yàn)的局限性，在相同的試驗(yàn)條件下，與密集配 AC 型混合料相比， SMA混合料通常表現(xiàn)為馬歇爾穩(wěn)定度低，而流值高，試驗(yàn)結(jié)果與這兩種混合料在實(shí)際路面中的表現(xiàn)不相符，所以馬歇爾試驗(yàn)的穩(wěn)定度和流值不是 SMA 混合料配合比設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)。馬歇爾試驗(yàn)的目標(biāo)是檢測(cè)試件的各項(xiàng)體 積結(jié)構(gòu)參數(shù)，以確定 SMA 混合料的礦料級(jí)配。采用浸水試件的殘留穩(wěn)定度評(píng)價(jià) SMA 混合料的水穩(wěn)定性。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 14 頁(yè) 共 24 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ SMA混合料的配合比設(shè)計(jì)方法 SMA 混合料的配合比設(shè)計(jì)原則體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是粗集料顆?；ハ嗲稊D組成高穩(wěn)定性的“石 石骨架”結(jié)構(gòu)；二是由細(xì)集料，瀝青混合料和穩(wěn)定添加劑組成的瀝青瑪?shù)壑畛洹肮羌堋遍g隙，并將“骨架”膠結(jié)在一起，瀝青瑪?shù)壑瑧?yīng)略有富余，以使混合料獲得較好的柔韌性和耐久性。 SMA 混合料配合比設(shè)計(jì)包括目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)和生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)，目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)流程見(jiàn)圖 325。 確定 SMA混合 料的初級(jí)級(jí)配 調(diào)整各種集料用量比例設(shè)計(jì) 3組不同的初級(jí)級(jí)配， 3組級(jí)配在 （如果是 SMA10，則為 ，以下相同）篩的通過(guò)率應(yīng)分別為設(shè)計(jì)級(jí)配范圍的中值177。 3%左右。 3組級(jí)配的礦粉數(shù)量最好相等，使 10%左右，在其它篩孔上， 3個(gè)級(jí)配必須符合所選擇的級(jí)配范圍的要求。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 15 頁(yè) 共 24 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 試驗(yàn)檢測(cè) (1)測(cè)試粗集料骨架間隙率 VCADRC 將 3組初試級(jí)配混合料中小于 ，分別測(cè)定 積密度，并按照各檔集料比例計(jì)算粗集料的平均毛體積密度。 用搗實(shí) 法測(cè)定 以上粗集料的裝填密度，計(jì)算各組初試級(jí)配在搗實(shí)狀態(tài)下粗集料骨架間隙率 VCADRC (2)制作馬歇爾試件 馬歇爾試件擊實(shí)次數(shù)為：雙面各擊 50次。按照初試油石比和礦料制作馬歇爾試件。 (3)試件體積參數(shù)的測(cè)試 采用表干法測(cè)試 SMA混合料試件的毛體積密度。最好采用實(shí)測(cè)法測(cè)定 SMA混合料試件的最大毛體積密度，當(dāng)使用改性瀝青時(shí)用溶劑法測(cè)試，使用非改性瀝青時(shí)也可以采用填空法測(cè)定。若采用實(shí)測(cè)法有困難或難以得到準(zhǔn)確結(jié)果時(shí)，也可以采用 SMA混合料的理論最大密度代替實(shí)測(cè)最大毛體積密度。 確定 SMA混 合料的設(shè)計(jì)級(jí)配 從 3組初試級(jí)配結(jié)果中選擇滿足 VCAmix≤ VCADRC和 VMA＞ %要求的級(jí)配作為設(shè)計(jì)級(jí)配。當(dāng)有 1組以上的級(jí)配同時(shí)滿足要求時(shí)，以 ，且 VMA較大的級(jí)配為設(shè)計(jì)級(jí)配為設(shè)計(jì)級(jí)配。 確定 SMA混合料的瀝青用量 根據(jù)所選擇的設(shè)計(jì)級(jí)配和初試級(jí)配和初試油石比的空隙率結(jié)果，以 %%為間隔，調(diào)整 3個(gè)不同的油石比，再次制作馬歇爾試件。然后測(cè)試密度，并計(jì)算試件空隙率等各項(xiàng)體積參數(shù)指標(biāo)。繪制各項(xiàng)體積指標(biāo)與油石比的關(guān)系曲線，根據(jù)要求的設(shè)計(jì)空隙率確定最佳油石比。 在炎熱地 區(qū)可選擇表 330規(guī)定的空隙率上限值，在寒冷地區(qū)可選擇靠近空隙率中，下限值。 SMA混合料的性能檢驗(yàn) SMA混合料的配合比確定后，應(yīng)對(duì)混合料進(jìn)行謝倫堡瀝青析漏試驗(yàn)，肯塔堡飛散試驗(yàn)。 SMA混合料必須進(jìn)行車轍試驗(yàn)，驗(yàn)證混合料的高溫抗車轍能力。 SMA混合料的水穩(wěn)定性檢驗(yàn)。 采用輪輾法成型 SMA混合料試件，進(jìn)行表面的滲水系數(shù)和構(gòu)造深度檢驗(yàn)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 16 頁(yè) 共 24 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 配合比設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)初試級(jí)配 按礦料篩分進(jìn)行組配，以 為關(guān)鍵篩孔，設(shè)計(jì) 3個(gè)不同粗細(xì)的初試級(jí)配，各檔礦料的摻配比例如表 8。 初試級(jí)配礦料 摻配比例 表 8 材料規(guī)格 (mm) 10～ 20 5～ 10 0～ 5 礦粉 級(jí)配 1 59 15 17 9 級(jí)配 2 62 13 16 9 級(jí)配 3 66 15 10 9 確定設(shè)計(jì)級(jí)配 采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)的方法成型 150mm100mm 的圓柱體試件，集料加熱溫度 185℃ ，改性瀝青加熱溫度 170℃ ，混合料拌和溫度 185℃ ，試模預(yù)熱溫度 120℃ ，壓實(shí)溫度 165℃ ，旋轉(zhuǎn)100次。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以油石比 %為初試油石比，初試級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 9。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，按 VCAmix＜ VCADRC及 VMA≥% 的要求，當(dāng)有 1 組以上的級(jí)配同時(shí)符合要求時(shí)，以粗集料骨架分界集料通過(guò)率大且 VMA較大的級(jí)配為設(shè)計(jì)級(jí)配，因此確定級(jí)配 3為設(shè)計(jì)級(jí)配。 初試級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果 表 9 級(jí)配 油石比 （ %） 毛體積 相對(duì)密度 最大理論相對(duì)密度 空隙率 （ %） 間隙率 （ %） VCAmix VCADRC 級(jí)配 1 級(jí)配 2 級(jí)配 3 根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果選擇的級(jí)配組成如下表。 SMA20級(jí)配合 表 10 通過(guò)百分率 SMA20 合成級(jí)配 篩孔尺寸 20～ 30 10～ 20 5～ 10 0～ 5 礦粉 上限 下限 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 19 100 100 100 100 90 16 100 100 100 92 72 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 17 頁(yè) 共 24 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 100 100 100 82 62 100 100 100 55 40 100 30 18 100 22 13 100 20 12 100 16 10 100 14 9 13 8 12 8 比例（ %） 圖 1 SMA20級(jí)配 確定最佳油石比 （方案一） %抗車轍劑 +普通瀝青 +%纖維 （方案二）改性瀝青 +%纖維 （方案三）改性瀝青 +%纖維 根據(jù)確定的設(shè)計(jì)級(jí)配和初試油石 比試驗(yàn)結(jié)果，以 %為間隔，按 5個(gè)油石比 %、 %、%、 %、 %，制作試件，按期望的設(shè)計(jì)空隙率 %， 最終確定了上面層 SMA20三種方案的最佳油石比。每種方案對(duì)應(yīng)的最佳油石比如下。 最佳油石比 試驗(yàn)結(jié)果 表 11 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 18 頁(yè) 共 24 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 方案 最佳油石 比（ %） 毛體積相 對(duì)密度 最大理論相對(duì)密度 空隙率（ %） 間隙率（ %） 飽和度（ %） 1 2 3 技術(shù)要求 ≥ % 70～ 80 4 高溫性能研究 瀝青路面高溫性能 高溫天氣對(duì)車轍形成 具有 影響極大。在連續(xù)高溫作用下瀝青軟化、體積膨脹，瀝青就容易上泛，瀝青混凝土的穩(wěn)定度隨溫度的升高而急劇下降，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度急劇下降。近幾年夏季高溫的情況似乎比以前更嚴(yán)重，經(jīng)常遇到幾十年一遇的高溫天氣，且持續(xù)時(shí)間特別長(zhǎng)。通過(guò)調(diào)查，路面的溫度比空氣的溫度高 24℃；當(dāng)空氣溫度答道 40℃左右時(shí)，其地面溫度達(dá)到 60℃以上，最高溫度甚至 到 71～ 72℃。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，高速公路的車轍發(fā)生在夏季高溫季節(jié)，又是僅僅發(fā)生在最高氣溫的幾天里，而低于某個(gè)溫度，路面幾乎不會(huì)發(fā)生流動(dòng)變形。溫度越高，瀝青混合料的勁度模量越低，抗車轍能力越小，這是最普通的機(jī)理分析。氣溫低于 30℃一般不會(huì)有大的車轍，甚至氣溫低于 35℃，即路表溫度低于 55℃情況下，車轍能夠限制在幾毫米的范圍內(nèi)，而氣溫超過(guò) 38℃，車轍就會(huì)很快增長(zhǎng)，如果氣溫連續(xù)超過(guò) 40℃，幾天就會(huì)使路面發(fā)生嚴(yán)重的車轍損壞。 關(guān)于溫度與瀝青混合料的勁度模量目前已有大量的研究。根據(jù)檢測(cè)，路面內(nèi)的溫度是隨路面深度逐漸降低的， 按照各層的平均溫度，可以計(jì)算得出各層瀝青混合料的勁度模量，隨著溫度下降，勁度模量從 600～ 1000MPa下降到不足 200MPa，幾乎下降 5倍。我國(guó)已經(jīng)進(jìn)行了大量的不同溫度瀝青混合料的車轍試驗(yàn)，瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度是溫度升高而以冪指數(shù)關(guān)系下降的，瀝青質(zhì)量越好，下降的速度越緩。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 19 頁(yè) 共 24 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊