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1、,结构设计抗裂设计沥青混合料选择,主要内容,旧水泥砼板改造设计流程,几点思考,旧水泥砼板改造设计,概 述,设计案例已有工程介绍,江苏省交通科学研究院JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE,旧水泥混凝土路面沥青加铺层改造研究 1999年，江苏省交通厅公路局、江苏省交通科学研究院联合开展了“旧水泥混凝土路面沥青加铺层改造研究”，针对不破碎板处理方式提出了多种路面结构和防止反射裂缝的措施。沥青稳定碎石在旧路改造中的应用研究 20012002 年,宁连公路管理处,江苏省交通科学研究院联合开展了“沥青稳定碎石在旧路改造中的应用研究”，针对沥青稳定碎石优良的抗裂
2、性能提出了加铺层结构。,1 概述,1 概 述,目前使用的结构(沥青砼加铺层)沥青砼路面+中间夹层(土工织物）+处理后的水泥板沥青砼路面+中间夹层(土工织物、应力吸收层）+处理后的水泥板橡胶沥青砼路面+中间夹层(应力吸收层)+处理后的水泥板沥青砼路面+裂缝缓解层(沥青稳定碎石）+处理后的水泥板,1 概述,目前使用的结构(沥青砼加铺层+半刚性基层)沥青砼路面+土工织物+半刚性基层（二灰碎石、水泥稳定碎石）+处理后的水泥板沥青砼路面+半刚性基层（二灰碎石、水泥稳定碎石）+土工织物+处理后的水泥板沥青砼路面+半刚性基层（二灰碎石、水泥稳定碎石）+处理后的水泥板(板块破碎),1.设计方法(国外),结构设
3、计方法,ARE(Austin Research Engineers)法美国沥青协会（AI）法AASHTO罩面设计方法美国工程兵和联邦航空局（FAA）法,水泥混凝土路面设计规范（JTG D40-2002）公路沥青路面设计规范平均弯沉值弯沉差,经验法实体工程实践经验,结构设计方法,1.设计方法(国内),反射裂缝产生,交通荷载,温度应力,抗裂设计,厚加铺层,设置夹层,裂缝缓解层,抗裂设计,锯缝,破碎固定,目前在水泥稳定碎石基层抗裂设计中得到应用,设置夹层,抗裂设计,玻纤格栅 是一种物理化学性能很稳定的材料。它具有强度大、模量高、化学稳定性好、耐腐蚀等特点。研究结果表明，防反效果有好有坏，一般来说其对
4、于垂直和水平位移较大(超载、温缩严重)的情况效果不大，其防反效果可能较短暂（23年）。,橡胶沥青应力吸收层（SAMI）是一种预防沥青路面反射裂缝的技术措施。SAMI 是由橡胶沥青和一定级配的碎石材料分层撒布而成的一种柔性防裂层，厚度为1cm 左右。SAMI 具有良好的抗变形性能，可以吸收水泥路面接缝处竖向或横向位移，减少裂缝处沥青面层的受力，从而减少或消除沥青路面反射裂缝（水泥板块横向滑动没有稳定的路段不适用）。,STRATA应力吸收系统 科氏Strata反射裂缝应力吸收层系统具有高弹性和柔韧性的特殊性质，可以将向上传递的应力（水泥砼板裂缝处产生的集中应力）分散在较大的面积，以防止、延缓路面基
5、层反射裂缝的产生。当沥青加铺层的厚度小于12cm时，沥青面层车辙问题严重.,抗裂设计,聚脂改性沥青油毡贴缝 改性沥青油毡广泛应用于建筑防水领域，如各种面层、地下室、水池、水库、厕浴间、桥梁遂道等，但应用于旧水泥砼板上加铺沥青面层改造的工程实践较少。旧水泥路面加铺改造工程中，为了防止雨水下渗到基层中，毁坏基层，采用改性沥青油毡对旧水泥板进行贴缝处理。改性沥青油毡有SBS、APP、APR改性沥青系列。该产品主要采用玻纤毡、聚酯毡做胎基体，其厚度主要有2mm、3mm、4mm、5mm等。贴缝宽度为50cm，起到中间夹层的作用,土工织物夹层 当沥青罩面层由于旧水泥砼板位移产生的拉应力超过沥青罩面层的抗拉
6、强度时，沥青罩面层自然会开裂，由于沥青罩面层开裂，在自然环境因素条件下（雨水、粉尘、砂石等），导致沥青面层剥离，再现坑洞，降低道路的使用品质。在沥青罩面层与旧水泥砼路面之间设置土工布中间夹层，可起到应力吸收层的作用，是防止反射裂缝的一种有效措施。包括聚丙烯、聚乙烯或聚脂织物和聚脂无纺织物。,设置夹层,抗裂设计,设置夹层,裂缝缓解层,抗裂设计,沥青稳定碎石（LSM-25）沥青稳定碎石（LSM-25）空隙率在36之间，具有良好的抗水损害、抗车辙性能，而且采用沥青稳定碎石（LSM-25）基层不会像半刚性基层那样产生反射裂缝，从而能显著延长沥青路面使用寿命。2001 年，在宁连宁通公路水泥路面改造工程
7、中应用了沥青碎石基层，至今路面性能良好。大粒径沥青碎石的造价比水稳碎石基层略高。,沥青碎石AM AM 属于半开级配，级配较粗，粉料少，沥青用量较少，空隙率较大，其高温性能、水稳定性、力学性能均比LSM 混合料差。从无侧限抗压强度及回弹模量来看，AM 的力学性能均要比LSM 的力学性能差。从劈裂试验结果来看，AM 的间接抗拉强度、劈裂劲度模量都要远小于LSM，其抗拉能力要比LSM 混合料差。,抗裂设计,级配碎石 级配碎石（Graded Aggregate Base）结构层主要承受由上部沥青层传来的车辆荷载的垂向力，并扩散到下面的土基中，起到扩散路面荷载、减小路面的变形、防止和减缓路面病害的出现的
8、作用，可以有效地延长路面的使用寿命。为此，该结构层应均匀，具有高密度、高强度、良好的透水性及良好的抗永久变形性能。,半刚性基层 半刚性基层如水泥稳定碎石、二灰碎石，该基层有良好的整体性，但是由于本身的反射裂缝比较多，且抵抗下部反射裂缝的裂缝能力相对较差，但是由于其经济性突出得到广泛的应用，也在旧路改造工程中体现良好的使用性能。抗裂性能比较：水泥稳定碎石优于二灰稳定碎石。,裂缝缓解层,破碎固定,抗裂设计,碎石化处理（JPCP,JRCP,CRCP）,破碎稳压处理,MHB（碎石化）,共振碎,破裂固定(JPCP),断裂固定(JRCP),破碎稳压处理,国外称作CracK Seat，这种工艺将水泥板先破碎
9、成条状板块，再稳固到基层上的施工方法，即断裂固定(break and seat，BS)和破裂固定(crack and seat，CS)方法。施工工艺一是先采用Guillotine Hammer、Heavy Roller、Pile hammer等设备破碎混凝土板，之后采用压路机碾压稳定，破碎和固定分两步进行；二是冲击压实（impact roller），即一种非圆形、大功率、连续滚动轮冲击压实，在击碎旧板的同时将其夯实稳固到基层上，如南非蓝派冲击压实。,抗裂设计,破碎稳压处理,设备与工艺冲击镐凿碎压稳工艺 RoadMiner开路王系列破碎工艺门板式震裂压稳工艺冲击压稳工艺,抗裂设计,破碎稳压处理,
10、设备与工艺冲击镐凿碎压稳工艺 RoadMiner开路王系列破碎工艺门板式震裂压稳工艺冲击压稳工艺,抗裂设计,碎石化处理,国外称作Rubblization，美国沥青学会将碎石化定义为“一种将波特兰水泥混凝土路面破碎成为小碎块的加工过程”。混凝土板破碎成38英寸（7.5cm20cm）的小碎块，细颗粒集中在路面上部，粗颗粒集中在路面下部。破碎时要求混凝土沿其剪切面破裂，即成45度角，可获得比垂直破裂更大的模量。同时不能破坏路基的轮廓和路基材料，再用大吨位胶轮压路机碾压至稳定。,抗裂设计,MHB（碎石化）,抗裂设计,混合料选择,上面层,SMA13,SUP13,AC13,混合料设计,混合料选择,中下面层
11、,AC20/AC25,SUP20/SUP25,混合料设计,混合料选择,橡胶沥青砼,改性材料,混合料设计,聚脂纤维,橡胶沥青是轮胎橡胶粉粒在充分拌合的高温条件下(180以上)与基质沥青充分熔胀反应形成的改性沥青胶结材料。它具有优异的低温性能、较强的高温稳定性、突出的抗老化、抗裂以及降噪性能（据调查，可降低路面行车噪音36个分贝，相当于减少80的行车量）等特性。,改性沥青,调查分析,加铺层结构设计,抗裂设计,、改造设计案例,调查（检测）,、改造设计案例,（1）、调查（检测）,旧路面结构类型和厚度调查旧路面取芯调查旧路面弯沉检测（板中、板角）旧路面错台调查（比较困难）旧路面病害调查旧路面平整度检测（
12、可选）,、设计案例,（）、调查分析,路面状况指数PCI：评价为优断板率DBL：大部分在5%以内，评价为优良板角弯沉总体判断：14占70%以上板中弯沉总体判断：普遍较好平整度评价：评价为良平均错台量：较小（从平整度可以看出）,、设计案例,（）、抗裂设计,不破碎板处理PCI评价为优良、DBL低于10%，且维修费用经济性较优时（约40%），采用直接加铺沥青混凝土罩面；破碎板处理断板率低于10%时，可采取打裂压稳技术直接加铺沥青混凝土罩面;断板率介于1015%的水泥路面，在打裂压稳之后铺设防反射裂缝材料后加铺沥青混凝土罩面层；断板率超过15%且有明显结构性破坏的水泥路面（或相邻板的位移(沉降差)大于4
13、mm【美国AI的标准为3mm】就需要将板打碎处理）。,重庆交通学院和交通部公路科学研究所，而目前我们企业尚无建立这样的一个设计方案决策标准,、设计案例,（）加铺层结构设计,水泥混凝土加铺层,沥青混凝土加铺层,、加铺层类型选择,沥青混凝土加铺层结构能吸收两种材料的优点：即旧水泥混凝土提供了稳定、坚实的基层，沥青混凝土路面提供了一个摩阻系数较高、平整度好的面层，大大改善了路面的使用性能。,、设计案例,（）、加铺层结构设计,、累计当量轴次计算,旧路水泥混凝土路面的设计基准期为30年，已建成通车10年。本次路面设计交通量年平均增长率取5%。临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.22。剩余设计基准期内设
14、计车道标准轴载累计作用次数为8.71106次。交通分级为重。,、设计案例,（）、加铺层结构设计,、结构厚度设计,美国沥青协会（AI）弯沉法,、设计案例,（）、加铺层结构设计,美国工程兵团和联邦航空局法（FAA法）,、设计案例,AASHTO罩面设计方法,（）、加铺层结构设计,、设计案例,水泥混凝土路面设计规范一级公路最小厚度10cm,（）、加铺层结构设计,ARE法 11.4cm,、设计案例,ARE法 11.4cm美国沥青协会（AI）法 10cmAASHTO罩面设计方法 16.37cm美国工程兵团和联邦航空局法（FAA法）14.8-17.8cm规范法 10cm,10-1cm,（）、加铺层结构设计,、结构厚度设计,、设计案例,（）、加铺层结构设计,、加铺层结构比选,已建工程介绍,已建工程介绍,已建工程介绍,已建工程介绍,已建工程介绍,、几点思考,(1)、水泥板块处理 单点弯沉指标、检测方法水泥板压浆工艺的改进破碎板工艺()、加铺设计方法()、加铺层材料、结构改进(4)、全寿命周期成本,谢 谢!,
