德國瀝青路面設(shè)計方法

1、精品資料第七篇德國瀝青路面設(shè)計方法德國高速公路以其歷史久遠(yuǎn)、良好的性能而聞名于世。今年上半年筆者作為國家公派的高級訪問學(xué)者，在德國烏珀塔爾大學(xué)進(jìn)行為期四個月的訪問學(xué)習(xí)。現(xiàn)將德國高速公路瀝青路面的設(shè)計要點以及與我國目前的現(xiàn)狀做一下介紹和比較分析。第一章材料1.1 物集料瀝青路面面層石料在德國瀝青面層礦物集料一般采用輝綠巖。從使用情況來看，輝綠巖具有良好的抗壓、抗擊碎、高溫穩(wěn)定和抗磨耗性能。其主要技術(shù)指標(biāo)如下：密度g/cm 3抗壓強度N/mm 2磨光值PSV抗擊碎強度碎石SD io %石屑/砂礫SZ8/12 %2.752.9518025044607-179-20說明：SD io見德國標(biāo)準(zhǔn) DIN5

2、2115; SZ8/i2見德國標(biāo)準(zhǔn)DIN52115 。 有的高速公路路面面層也使用玄武巖。玄武巖有一個特點，長期處在高溫陽光照射下，具表面會出現(xiàn)斑點和裂紋，最終導(dǎo)致表層剝離。在德國考慮使用玄武巖時，Sonnenbrand 試驗（暫譯為光照剝離試驗）是必須要做的。具方法是將玄武巖做成標(biāo) 準(zhǔn)試塊，放在蒸儲水中在規(guī)定的時間和溫度內(nèi)進(jìn)行煮熬（具體見德國試驗規(guī)程），玄武巖表面可能產(chǎn)生斑點和像頭發(fā)絲樣裂紋。煮熬后玄武巖剝離部分不超過原試塊重量的1%。同時要對玄武巖的碎石和石屑做強度檢驗。對于碎石和石屑在煮熬前后抗擊碎試驗值SDi。、SD8/12兩者之差不超過 5%,對優(yōu)質(zhì)石屑不超過 3%。石料高溫穩(wěn)定性試

3、驗石料在常溫下，其各項技術(shù)性能指標(biāo)能滿足規(guī)定要求，一旦 在高溫條件下，其性能會發(fā)生改變。在德國熱鋪瀝青路面（溫度 大于120 C）中的礦物集料都要做高溫穩(wěn)定性試驗。試驗方法是把砂礫或石屑放在馬弗爐中進(jìn)行高溫加壓，試驗前后的砂礫或石屑剝離部分增量不超過3%。同時還要進(jìn)行抗擊碎強度試驗，在做高溫穩(wěn)定性試驗前后，抗擊碎強度值SZ8/12增加值不大于3%。如果以上兩個指標(biāo)都能滿足要求，就證明集料高溫穩(wěn)定性 達(dá)到要求。1.2 瀝青公路瀝青德國公路瀝青標(biāo)號按溫度在25 C時的針入度劃分，共分 5類，其主要技術(shù)指標(biāo)如下：試驗項目公路瀝青可編輯修改B200B80B65B45B25針 入 度1/ 10 mm16

4、021070100507035502030軟化點C 37444449495454595967弗拉斯脆點c<-15<-10<-8w -6w -2密度g/cm 31.021.031.031.041.04延度 7 ccm一>5一一一13c cm一一>8一一25 c cm一一一>40> 15稀釋瀝青按德國標(biāo)準(zhǔn) DIN1995 用FB500表示。這種瀝青在稀釋劑蒸發(fā)后殘留下來的物質(zhì)針入度通常為500 1/i0mm ,殘留物的最小針入度1001 / 10 mm,軟化點不小于 30 C。乳化瀝青乳化瀝青分為非穩(wěn)定性和穩(wěn)定性兩大類。這里介紹的是非穩(wěn)定性乳化瀝青，也是在

5、高速公路上常用的乳化瀝青。非穩(wěn)定性乳化瀝青按照德國標(biāo)準(zhǔn) DIN1995 分為U60K和U70K兩類。根據(jù) 含水量要求，U60K含水量不超過 45% , U70K 含水量不超過 32% ( 蒸發(fā)后殘留瀝青軟化點在 37 C和49 C之間。冷鋪瀝青按照德國標(biāo)準(zhǔn) DIN1995 冷鋪瀝青用 KB表示。這種瀝青允 許最大溶劑不超過 30% ,冷鋪瀝青在蒸發(fā)后的殘留物軟化點在27C和49 C之間。聚合物改性瀝青德國采用的聚合物改性瀝青分為彈性改性瀝青和熱塑性改性瀝青。用PmB開頭和后面的數(shù)字表示。彈性改性瀝青分為A、 B兩類，熱塑性改性瀝青為C類。聚合物改性瀝青主要技術(shù)B、 指標(biāo)見下表:試驗項目聚合物改

6、性加肯PmB8A0PmB8 10B 65PmBAPmB65BPmB65CPmB45APmB45BPmB45C針入度1/ 10 mm> 120>50>20軟化點c 40-4848-5555-63弗拉斯脆點C< -20<-15<-10延度7 c cm13 C cm25 C cm> 100 A 50一一一一一一一一100>30> 15一一一>40>20> 10彈性恢復(fù)%>50 >50>50>50一50>50一路面表處的聚合物改性瀝青用PmOB表示。分為:品種類型聚合物改性瀝青AA1、A2聚合物改性稀

7、釋瀝青BB聚合物改性乳化瀝青CC1、C2聚合物改性稀釋乳化瀝青DDC、D兩類改性瀝青性能相當(dāng)于非穩(wěn)定性乳化瀝青U60K 和 U70K。路面表處的聚合物改性瀝青主要技術(shù)指標(biāo)見下表。試驗項目路面表處聚合物改性瀝青A1A2BC1 *C2*D*針入度1/ io mm>80>40200一一一軟化點C<9.5>50>25<49.5>50>25弗拉斯脆點C<-15<-10<-20<-15<-10<-20彈性恢復(fù)%>50>50>50>50>50>50注：*表示按照德國標(biāo)準(zhǔn)DINV52041-

8、2乳化瀝青中的殘留物PmOB 冷鋪法施工中的薄面層所使用的聚合物改性瀝青用PmBE-DSK 表示。這種改性瀝青與其它乳化瀝青沒有本質(zhì)區(qū)別。PmBE-DSK 具有陽離子，其含水量必須嚴(yán)格符合 TLPmBE-DSK 要求。乳化聚合物改性瀝青回收后的瀝青軟化點不小于50 C ,弗拉斯脆點不大于-15 C以及彈性恢復(fù)不小于50% 。第二章路面結(jié)構(gòu)德國高速公路瀝青路面部分自下而上（不含基層，底基層）分別為承重層、聯(lián)結(jié)層和面層2.1 承重層承重層由級配的礦物集料與公路瀝青拌和而成。必須具有足夠的穩(wěn)定性和承載能力。按照德國規(guī)范ZTVAsphalt-StB 規(guī)定承重層施工時分為一層和多層，具瀝青混合料共分 5

9、個類型AO、 A、B、C、CS。每層壓實厚度不小于 8cm ,多層厚度大于 16cm 。 承重層除了每層最小碾壓厚度外，層數(shù)和總厚度取決于公路等 級。在高速公路上采用的是多層結(jié)構(gòu)，通常為二層或三層。上面 所指5種瀝青混合料在多層結(jié)構(gòu)中的最下面一層均可使用。AO和A型結(jié)構(gòu)容易壓實成型，因此特別適合于其下面的基層由于路 基承載力和穩(wěn)定性差而難以壓實時使用。對于重交通快車道的公路承重層第一層、第二層均可采用CS型結(jié)構(gòu)；對于I級公路，如果最下面一層采用 AO、A型結(jié)構(gòu)，則其上面一層不能使用B型結(jié)構(gòu)。德國高等級公路承重層的5種結(jié)構(gòu)類型組合見下表:層次等級高速公路I級公路一層CSB、 C、 CS二層CSB

10、1）、C、CS三層B、C、CS（AO、A）2）A、B、C、CS說明：1）如果第三層采用的AO或A型結(jié)構(gòu)，則不采用。2）只適用于上面是瀝青路面。瀝青承重層要分層施工，施工時的空氣溫度不低于-3 C,并且下面的基層要求無雪無霜無冰無水膜。為了保證與基層的粘接力，要求在基層表面噴灑粘結(jié)劑。下面將承重層 5個類型瀝青混合料的級配與一些檢測指標(biāo)列表如下：瀝青混合料口AO°l20/ 32A0/ 20/ 32B0/ 16 *,0/22 , ° / 32C0/16*,0/22 , ° / 32CS0/16*,0/22 , 0/ 32單位粒徑2mm08003535606080608

11、0%粒徑< 0.09mm220420312310310%公稱粒徑> 10>10> 10> 10> 10%取大粒徑篩余量< 20< 10< 10< 10< 10%瀝青含量>3.3>.3>3.9>3.6>3.6%馬氏穩(wěn)定度>2>3>4>5>8KN馬氏流值1.54.01.54.01.54.01.54.01.55.0mm空隙率420414412410510VOL .%壓實度9696979797%B65、B80、(B45)注：*只作為調(diào)平層。（）僅適合于第三層。2.2 瀝青路面聯(lián)

12、接層德國高等級公路的瀝青路面結(jié)構(gòu)中均設(shè)置聯(lián)接層，位于面層下面，類似于我國的中面層。它是由級配礦物集料與公路瀝青拌和而成，必須有良好的穩(wěn)定性和承載力，起到調(diào)平下面承重層和吸收由于交通荷載而引起的水平剪力功能。為了達(dá)到穩(wěn)定性和抗剪切效果，在聯(lián)接層中的用砂要專門加工成優(yōu)質(zhì)軋制砂。在聯(lián)接層中采用聚合物改性瀝青并具有相應(yīng)的粘度是十分有益的。聯(lián)接 層施工方法為熱鋪法，其表面沒有保護(hù)層，不宜長時間跑車聯(lián)接層的施工厚度按德國規(guī)范ZTVAsphalt-StB取決于混厚度（mm）4.0 8.55.0 8.57.0 10.0合料的最大粒徑及碾壓條件等因素。粒徑 （mm ）0/160/16 s0/22 s聯(lián)接層主要技

13、術(shù)指標(biāo)見下表:混合料類型瀝青聯(lián)接層單位礦料優(yōu)質(zhì)石屑，優(yōu)質(zhì)軋制石屑填料（礦粉）優(yōu)質(zhì)石屑，優(yōu)質(zhì)軋 制石屑天然砂，填 料（礦粉）0/22S0/16S0/160/11 1）%< 0.09mm48483939%2.0mm7080707560755070%8.0mm一一一>20%11.2mm一>25>20< 10%16mm>25<10< 10一%22.4mm< 10一一一%軋制砂與天然砂比1:0 2)1:0 2)> 1:1>1:1(B65)、(B65)、B65、B65、B45B45B80B80PmB45PmB45(B45)4.06.4.56

14、.瀝青含量4.05.04.25.505%空隙率（馬5.074.073.03.0VOL.-氏)3).0.07.07.0%壓實度>>>97>%979796 4)注：1)僅作為平整層 ，不適合高速公路及Im級公路。2)在老路改建中，銃刨瀝青的添加材料中天然砂不超過5%。3)在礦物混合料中鐵渣或其它爐渣含量大于20%時，必須用吸水率代替空隙率計算。4)厚度不小于 3cm時。()只有在特殊情況下使用。2.3 瀝青路面面層在德國高等級公路瀝青路面面層通常采用以下三種結(jié)構(gòu):(1 )熱鋪瀝青混凝土由級配礦物與公路瀝青拌和而成。施工鋪筑厚度按規(guī)范ZTVAsphalt-StB中規(guī)定的混合料

15、粒徑以及碾壓條件等因素決 定，一般按下列要求進(jìn)行：厚度2.03.0cm3.04.0cm3.54.5cm4.05.0cm5.06.0cmRStO 一般是 4cm 。如果粒徑0/50/80/110/11s(0/16s)瀝青路面面層厚度按照德國規(guī)范面層3.5cm 改為3.0cm,則下面聯(lián)接層厚度增加0.5cm。比如聯(lián)結(jié)層7.5cm 可以擴(kuò)大到 8.0cm 。熱鋪瀝青混凝土主要技術(shù)指標(biāo)如下:瀝青混凝土0/ 16 S*0/ 11 S0/ 110/80/5礦料優(yōu)質(zhì)石屑，優(yōu)質(zhì)軋制石屑，天然砂，石粉<0.09mm6.010.06.010.07.013.07.013.08.015.0%2.0mm55655

16、060406035603050%5.0mm一一一>15< 10%8.0mm25401530> 15< 10一%11.2mm> 15<10< 10一一%16.0mm< 10一一一一%軋制砂與天然砂比例>1:1>1:1>1:1 1)>1:1 1)一瀝青標(biāo)號5)B65(B80)B65(B80)B80(B65)B80(B65)B80(B200)瀝青含量5.26.55.97.26.27.56.47.76.88.0%空隙率(馬氏)2)3.05.03.55.02.04.0 4)1.03.0 3)2.04.0 4)1.03.0 3)1.0

17、3.0 3)VOVO壓實度>97>97>97>97>96%施工時空隙率< 7.0< 7.0<6.0< 6.0<6.0VO注：*只適用于特殊情況。1）適用于出級公路。2）只適用于曠、V1級和輕交通的公路。3）適用出、IV級公路。4）適用n、出級公路以及在特殊荷載特殊情況下可以使用具有相應(yīng)粘度的聚 合物改性瀝青。熱鋪瀝青 混凝土目前在德國高速公路上作為面層使用不多 見。（2）瀝青瑪?shù)壑槭旌狭下访嫠且环N間斷級配的礦物集料和公路瀝青并加入穩(wěn)定添加 劑拌和而成，熱鋪并壓實。由于碎石含量高，在集料中產(chǎn)生骨架， 其空隙用瀝青瑪硫脂或瀝青砂膠等

18、穩(wěn)定性添加劑填充。這種間斷級配的集料中小于 2mm粒徑的礦料含量較少，礦物集料表面積也相對較少，因此需要較多的瀝青用量，同時要加入穩(wěn)定添加劑（如聚合物、礦物纖維材料等） 。瀝青瑪?shù)壑槭旌狭下访婢?有良好的抗磨耗和穩(wěn)定性能， 因此在德國高等級公路上作為面層 使用很廣。瀝青瑪?shù)壑槭旌狭下访鏀備伜穸劝匆?guī)范 ZTVAsphalt-StB規(guī)定的混合料中的最大粒徑和碾壓條件等因素決定。一般按下面要求進(jìn)行：粒徑厚度0/51.53.00/82.04.0cm0/8s3.04.0cm0/11s3.54.0cm0/8s和0/11s 在高速公路和I、II級公路面層使用十分普遍瀝青瑪?shù)壑槭旌狭下访婕壟浣M成及

19、技術(shù)要求如下：瀝青瑪 帝脂碎 石混合 料路面0/ii S0/ 8 S0/ / 8S0/5 S單位礦料優(yōu)質(zhì)石屑，優(yōu)質(zhì)軋制砂，礦粉優(yōu)質(zhì)石屑，優(yōu)質(zhì)軋 制砂，天然砂，礦粉<0.09m m9131013813813%2.0mm7580758070806070%5.0mm6070>554570< 10%8.0mm>40< 10< 10一%< 10一一一%11.2mm軋制砂1:01:0>1:1>1:1與天然砂比例瀝青標(biāo)B65(PmBB65(PmB4B80B80(B2號45)5)00)瀝青含>6.5>7.0>7.0>7.2%量穩(wěn)定添

20、0.30.31.50.31.0.31.5%加劑1.55馬氏空3.04.03.04.02.04.2.04.0VO隙率0L.-%壓實溫135 ±5135 ±5135 ±5135 士C度5壓實>97>97>97>97%度(3)澆注式瀝青面層由具有很小的空隙率的級配石料和公路瀝青拌和而成。采用熱鋪法。瀝青的含量由集料的空隙決定，具空隙被瀝青完全填滿，并存在少量的多余瀝青。澆注式瀝青面層是一種密實型面層，在 熱狀態(tài)下能夠澆注和涂抹，用普通拌和設(shè)備就能生產(chǎn)。裝運過程 中要裝配電動拌和設(shè)備防止離隙。在200 C250 C溫度下，采用特殊設(shè)備或手工澆注，最

21、后在表面撒布石屑，用壓路機(jī)壓實。為防止氣泡形成，碾壓設(shè)備先用橡膠輪胎進(jìn)行搓揉，然后在撒布 石屑后，再用光輪靜壓整平。具表面形象比喻為在玻璃板上撒上 石屑，一半壓在玻璃板內(nèi)，一半露在玻璃板上面。澆注式瀝青面 層無空隙率，具有很好的防水性能；又因其表面撒布石屑，具有 很好的粗糙度，抗滑性能好；同時由于采用澆注方式，整體性能 和穩(wěn)定性能都很好，所以在德國高速公路上使用最廣。攤鋪厚度（包含撒布的石屑）按照規(guī)范 ZTVAsphalt-StB 中的混合料最大粒徑和攤鋪條件決定。一般要求如下：粒徑厚度0/52.03.00/82.53.5cm0/113.54.0cm0/11s3.54.0cm其中0/11和0/

22、11S 適合高速公路和I、II級公路。澆注式瀝青面層技術(shù)指標(biāo)如下:澆注式瀝青面層0/11S0/11*0/8*0/5*單位礦物材料優(yōu)質(zhì)石屑，優(yōu)質(zhì)軋制砂，天然砂，礦粉< 0.09mm020322322434%> 2.0mm455405354%505> 5.0mm一> 15< 10%> 8.0mm> 15< 10一%> 11.2mm< 1022 3224 34%軋制砂與>1:2一一一天然砂比例B45(BB45(B45(BB45(B25)B65)65)65)瀝青含量6.56.56.57.0%8.08.08.08.5滲透深度試驗1.0 1

23、.01.01.0mm2)3.55.05.05.030min<10.0 1)再增加30min<0.4< 0.6<0.6<0.6mm滲透試驗注：*、（）適用于特殊情況。1）適用于自行車道和人行道。2）滲透深度試驗是針對澆注式瀝青面層的一種試驗方法。第三章 級配設(shè)計一個合理的級配設(shè)計是保證瀝青路面經(jīng)久耐用、穩(wěn)定、耐磨的重要條件。德國高速公路的瀝青路面面層、聯(lián)結(jié)層、承重層根據(jù)不同的路面結(jié)構(gòu)類型都有相應(yīng)的級配設(shè)計程序， 只要將部分粒徑的通過百分率確定下來，并輸入已編好的計算程序中去，其它粒徑的篩余百分率、通過百分率及級配曲線會自動生成。在級配設(shè)計中，02mm 粒徑是級配設(shè)計

24、中的控制粒徑。0 2mm 之間又分為四組粒徑 0 0.09mm , 0.09 0.25mm0.250.71mm , 0.712mm 。這四組粒徑的集料是從0 c2mm 細(xì)粒中進(jìn)行水洗法篩分， 得到每種篩子篩余量， 允許 2mm 篩子上有篩余集料。在做水洗法篩分之前， 用旋轉(zhuǎn)分配儀將一定數(shù)量的 02mm集料（具體數(shù)量由馬歇爾試塊決定）分成 8 等份，從 8 等份中取出一等份用旋轉(zhuǎn)分配儀再分成8 等份，取其中 3 等份做水洗篩分。水洗篩分后，將每一份篩分在00.09mm , 0.09八0.25mm , 0.25 0.71mm , 0.71 2mm 以及 2mm 篩子上的篩余量，填寫到計算機(jī)已編制好

25、的計算程序表中，在以上各篩孔上程序自動生成相應(yīng)的篩余百分率以及通過百分率， 并進(jìn)行累計計算，得出0 2mm（含2mm）各篩孔上最終篩余百分率和通過百分率。再將02 mm（含2mm）篩子上最終通過百分率填入到計算機(jī)中已編制好的程序中去，則大于 2mm粒徑組，例如2c5, 58, 811等都可以由計算機(jī)自動計算出各組孔徑篩子上的通過百分率及級配曲線。這里要介紹一下旋轉(zhuǎn)分配儀的構(gòu)造和工作原理。 旋轉(zhuǎn)分配儀是一個轉(zhuǎn)動軸、 8 個瓶子、進(jìn)料口及支座組成。進(jìn)料口位于最上面， 在進(jìn)料口下面圍繞著轉(zhuǎn)動軸懸掛8 個裝料瓶， 裝料瓶與轉(zhuǎn)動軸一起轉(zhuǎn)動，當(dāng)進(jìn)料口有礦料進(jìn)入時，隨著轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)，會將每一份集料等分成8 等份進(jìn)入裝料瓶中。 旋轉(zhuǎn)分配儀最大優(yōu)點是將細(xì)集料02mm平均均勻分配，防止人工等分造成的離析不均 勻現(xiàn)象。集料越細(xì)越容易離析，并且難以發(fā)覺。第四章 總結(jié)我國高速公路瀝青路面與德國高速公路瀝青路面主要區(qū)別有以下幾個方面：4.1 石料方面我國高速公路瀝青路面面層通常采用玄武巖， 德國一般使用輝綠巖。 玄武巖一個重要試驗(Sonnenbrand) ， 我國目前還