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路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)的變化與試驗(yàn)方法

發(fā)布時(shí)間：2020-05-26 瀏覽次數(shù)：13636 來(lái)源：歐美大地

01 力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法應(yīng)用推廣

我國(guó)的新版公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范，自2017年9月起正式實(shí)施。這本規(guī)范的發(fā)布標(biāo)志著我國(guó)的瀝青路面設(shè)計(jì)方法正式進(jìn)入多指標(biāo)體系的力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)實(shí)踐階段。

與2006年版設(shè)計(jì)規(guī)范相比，2017版規(guī)范帶來(lái)了這些變化：

路面損壞由單一指標(biāo)控制向多指標(biāo)控制轉(zhuǎn)變；
路面結(jié)構(gòu)由單一結(jié)構(gòu)組合向多元化結(jié)構(gòu)組合轉(zhuǎn)變；
路面材料參數(shù)由靜態(tài)參數(shù)向動(dòng)態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)變；
設(shè)計(jì)參數(shù)輸入由單一水平向多水平轉(zhuǎn)變；
設(shè)計(jì)理念由僅考慮建設(shè)期向全生命期經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析轉(zhuǎn)變。

02 路面設(shè)計(jì)的流程

03 路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)的變化

瀝青面層的設(shè)計(jì)參數(shù)：

靜態(tài)單軸抗壓回彈模量→單軸壓縮動(dòng)態(tài)模量

無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基層的設(shè)計(jì)參數(shù)：

單軸壓縮彈性模量（頂面位移→中段位移）

粒料類材料底基層/路基的設(shè)計(jì)參數(shù)：

查表→三軸壓縮回彈模量

01 瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量

加載波形：半正弦波軸向加載

試驗(yàn)頻率：0.1-25Hz

試驗(yàn)溫度：-10℃, 5℃, 20℃, 35℃, 50℃

位移測(cè)量：3個(gè)LVDT測(cè)量中段變形

試驗(yàn)儀器：UTM | AMPT | AST

試驗(yàn)規(guī)范：JTG E20 T0738/AASHTO T378

02 無(wú)機(jī)結(jié)合料彈性模量

加載波形：1mm/min軸向加載至破壞

試驗(yàn)頻率：/

試驗(yàn)溫度：正常室溫/未特殊要求

位移測(cè)量：3個(gè)LVDT測(cè)量中段變形

試驗(yàn)儀器：600kN壓力試驗(yàn)機(jī)

試驗(yàn)規(guī)范：JTG D50-2017 附錄E

03 粒料類材料回彈模量

加載波形：半正弦波軸向加載，徑向階梯圍壓

試驗(yàn)頻率：0.1s加載，0.9s卸載

試驗(yàn)溫度：正常室溫/未特殊要求

位移測(cè)量：2個(gè)LVDT測(cè)量頂面變形/側(cè)面變形

試驗(yàn)儀器：UTM | 土三軸儀

試驗(yàn)規(guī)范：JTG D50-2017 附錄D

04 瀝青混合料試驗(yàn)的配套輔助工具

完成瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)的一個(gè)重要前提條件是制備形狀規(guī)則，密度分布均勻的試件，從而在加載過(guò)程中可以使得試件可以均勻受力，得到理想的試驗(yàn)結(jié)果。

旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀

01 馬歇爾試件與旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試件對(duì)比

試件類型	馬歇爾試件	旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試件
級(jí)配類型	AC-13C	AC-13C
面空隙率最大值%	12.60	12.19
面空隙率最小值%	1.98	2.85
面空隙率平均值%	4.53	4.42
標(biāo)準(zhǔn)差%	1.72	1.46
變異系數(shù)	0.38	0.33

取芯機(jī)

02 核心應(yīng)用：從旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型試件中鉆取標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)模量芯樣

擴(kuò)展應(yīng)用：從路面芯樣中鉆取小直徑（直徑38/50mm）動(dòng)態(tài)模量和疲勞試件

切割鋸

	AASHTO TP131間接拉伸動(dòng)態(tài)模量 EN 12697-24E IDT 間接拉伸疲勞 EN 12697-26C IDT 間接拉伸模量
	ASTM D8044 SCB路易斯安那 AASHTO TP105 SCB明尼蘇達(dá) AASHTO TP124 SCB伊利諾伊 EN 12697-44 SCB
	AASHTO T342 AASHTO T378 JTG E20 T0738-2011 EN 12697-25A&B 公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范附錄F 單軸貫入
	EN 12697-24D/ASTM D7460 AASHTO T321/EN 12697-26B JTG E20 T0739-2011 4PT JTG E20 T0715-2011 3PT JTG E20 T0728-2011 Bending Creep
	Tex-248-F Overlay ASTM WK26816 Overlay
	EN 12697-24A & 26A 2PT 法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)

05 瀝青面層疲勞驗(yàn)算

在眾多的疲勞試驗(yàn)方法中，我國(guó)的規(guī)范選擇的是棱柱體四點(diǎn)小梁彎曲的試驗(yàn)方法，試驗(yàn)方法為JTG E20-T0739。

疲勞方程：

試驗(yàn)結(jié)果示例（模量下降50%）

方案：四點(diǎn)小梁彎曲疲勞試驗(yàn)

方案一

獨(dú)立式四點(diǎn)小梁系統(tǒng)+溫控箱| UTM

外接空壓機(jī)動(dòng)力

5kN-底部加載

方案二

四點(diǎn)彎曲夾具+ASTQube

電動(dòng)作動(dòng)器加載

15kN-底部加載

方案三

四點(diǎn)彎曲夾具+UTM30 | UTM130

液壓作動(dòng)器加載

30kN/100kN-頂部加載

06 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞驗(yàn)算

無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層的疲勞試驗(yàn)與瀝青混合料層的方法類似，都是使用三分點(diǎn)加載的四點(diǎn)梁彎曲疲勞試驗(yàn)方法，參考的規(guī)范是JTG E51-T0856標(biāo)準(zhǔn)。

疲勞方程：

實(shí)驗(yàn)方案

通用四點(diǎn)彎曲夾具+UTM30 | UTM130

液壓作動(dòng)器加載

30kN/100kN-頂部動(dòng)態(tài)加載

07 永久變形驗(yàn)算

考慮到試驗(yàn)需要簡(jiǎn)單易用，與現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期觀測(cè)指標(biāo)相關(guān)性好以及設(shè)備易于推廣的前提，新規(guī)范仍然選用車(chē)轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)作為標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。

瀝青混合料層永久變形量驗(yàn)算公式：

基層類型	瀝青混合料層容許永久變形量
基層類型	高速一級(jí)公路	二級(jí) 三級(jí)公路
無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基層水泥混凝土基層底基層為無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料的瀝青混合料基層	15mm	20mm
其他基層	10mm	15mm

08 瀝青面層低溫開(kāi)裂指數(shù)驗(yàn)算

采用經(jīng)驗(yàn)法，對(duì)瀝青混合料層的開(kāi)裂狀況調(diào)查，并對(duì)瀝青的性質(zhì)（勁度模量），路面結(jié)構(gòu)（瀝青混合料層厚度）和路基土類型進(jìn)行了測(cè)試。

瀝青面層低溫開(kāi)裂指數(shù)：

St為在路面低溫設(shè)計(jì)溫度加10℃試驗(yàn)溫度條件下，表面層瀝青彎曲梁流變?cè)囼?yàn)加載180秒時(shí)的蠕變勁度（MPa），因此為了進(jìn)行瀝青面層的低溫開(kāi)裂指數(shù)驗(yàn)算，我們必須要增加低溫彎曲梁流變?cè)囼?yàn)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JTG E20-T0627。