降噪排水沥青路面技术-注册建造师培训课件

排水（降噪）沥青路面技术注册建造师继续教育2013.06.12致谢-本PPT来源于下列文献 uu上海市工程建设规范上海市工程建设规范：道路排水性沥青路面技术规范（道路排水性沥青路面技术规范（PPTPPT）李立寒，同济大学交通运输工程学院，李立寒，同济大学交通运输工程学院，2012.04.252012.04.25；uu排水性沥青路面设计优化及最新设计动态排水性沥青路面设计优化及最新设计动态（PPTPPT）2012.04.252012.04.25；u排水性沥青路面养护技术及养护标准探讨（PPT），上海浦东新区公路管理署 李桥林 副署长 2010年3月18日；u其他相关文献。2主要内容1.排水路面介绍2.主要优点及缺点3.排水性沥青混合料组成设计4.排水性沥青路面结构设计5.排水性沥青路面施工6.施工质量管理与检查验收3 排水性路面或透水性路面是由大空隙率的沥青混凝土面层取代传统的密级配混凝排水性路面或透水性路面是由大空隙率的沥青混凝土面层取代传统的密级配混凝土面层，目前路面工程界对此类高空隙率的沥青混凝土面层有两种名词表示。土面层，目前路面工程界对此类高空隙率的沥青混凝土面层有两种名词表示。美国方面称之为美国方面称之为开级配磨耗层（开级配磨耗层（Open Graded Friction Course，简称，简称OGFC），），一般铺设厚度约为一般铺设厚度约为1.5cm2.5cm，作为功能层使用；，作为功能层使用；欧洲称之为欧洲称之为多孔隙沥青混合料（多孔隙沥青混合料（Porous Asphalt，简称，简称PA）或排水层（）或排水层（Drainage Course）;日本则称之为日本则称之为排水性铺面排水性铺面，一般铺设厚度约为，一般铺设厚度约为45cm，作为结构层使用。，作为结构层使用。在国内，我们往往把在国内，我们往往把OGFC作为排水性路面的简称作为排水性路面的简称。应用的正是作为结构层使用。应用的正是作为结构层使用的排水路面。的排水路面。1.排水路面介绍l 排水性沥青路面是一种典型的骨架孔隙结构。l连通空隙在道路内部形成发达的排水网道，雨水通过网道沿道路横坡在路体内部排出。1.排水路面介绍项目项目开级配磨耗层开级配磨耗层排水性面层排水性面层主要用途主要用途增强雨天时的阻力，防止浸水增强雨天时的阻力，防止浸水的磨耗层（不计入厚度计算）的磨耗层（不计入厚度计算）增强雨天时的阻力，防止浸水，降增强雨天时的阻力，防止浸水，降低噪声的表面层（计入厚度计算）低噪声的表面层（计入厚度计算）施工厚度施工厚度（mmmm）20mm20mm左右左右40-50mm40-50mm结合料结合料2020号、号、3030号硬质沥青等号硬质沥青等高粘度改性沥青高粘度改性沥青集料的最大集料的最大粒径（粒径（mmmm）10101313或者或者2020空隙率空隙率（%）1515左右左右2020左右左右沥青率沥青率（%）6.07.56.07.54.06.04.06.0养护养护不需要专门养护清孔不需要专门养护清孔需要定期养护清孔需要定期养护清孔开级配磨耗层和排水性路面的区别l l雨天路面不积水、无水膜、无水雾、雨天路面不积水、无水膜、无水雾、抗滑性好抗滑性好，视觉效果好。视觉效果好。大大幅度提高了雨天行车的安全性。幅度提高了雨天行车的安全性。普通路面排水性路面2.主要优点-出色的安全性l日本对多孔隙排水降噪沥青路面使用后期的研究表明，该路面对提高安全驾驶，减少由于交通事故造成的财产损失是相当明显的。事故发生数事故发生数年度事故发生数统计表年度事故发生数统计表1 1年前未铺设排水降年前未铺设排水降噪沥青路面噪沥青路面1 1年后铺设了排水降年后铺设了排水降噪沥青路面噪沥青路面事故数下降了事故数下降了85852.主要优点-出色的安全性2.主要优点-减少水雾2.主要优点-抗滑排水路面（左）排水路面（左）与与普通路面（右）普通路面（右）普通路面普通路面与与排水路面排水路面排水性排水性沥沥青路面无眩光青路面无眩光2.主要优点-改善雨天夜改善雨天夜间视觉间视觉效果效果普通路面普通路面reduced38dB排水路面排水路面2.主要优点-出色的降噪性能出色的降噪性能上图为中环路浦东段使用排水路面后路面噪音观测数据，结果显示在相同车速情况下，使用排水降噪路面后产生的路面噪音平均比普通路面低57dB，该效果在低速情况下尤为突出。2.主要优点-出色的降噪性能出色的降噪性能有效降低地面温度有效降低地面温度23 23 2.主要优点-缓缓解城市解城市热岛热岛效效应应同时大孔隙排水降噪路面也存在着一定的缺点。应同时大孔隙排水降噪路面也存在着一定的缺点。应避免避免在以下区域使用在以下区域使用:（1 1）环境质量较差，易于被飘尘或泥土堵塞的路段；）环境质量较差，易于被飘尘或泥土堵塞的路段；（2 2）低速重载路段；）低速重载路段；（3 3）承受高的水平剪切作用的路面，如转弯道等；）承受高的水平剪切作用的路面，如转弯道等；排水沥青路面排水沥青路面 需要专门的清洗车对其进行养护。需要专门的清洗车对其进行养护。随着国内清洗养护车辆的研制成功，完全可应用排水性路面的优点，并随着国内清洗养护车辆的研制成功，完全可应用排水性路面的优点，并将其吸声、降噪、排水、提高行车安全等优势发挥。将其吸声、降噪、排水、提高行车安全等优势发挥。2.主要缺点排水路面机能恢复车作业现场清洗机理示意图173 排水性沥青混合料组成设计u原材料pp 沥青、集料、纤维、抗剥落剂沥青、集料、纤维、抗剥落剂u配合比设计要求pp设计指标设计指标pp级配范围级配范围u目标配合比设计183.1 原材料结合料结合料u排水性沥青混合料生产方式pp预混式预混式高粘度改性沥青高粘度改性沥青pp直投式直投式基质沥青基质沥青+改性剂粒子改性剂粒子 基质沥青质量满足基质沥青质量满足A-70#A-70#道路石油沥青的技术要求道路石油沥青的技术要求 高粘度改性剂品质和掺量应通过试验确定高粘度改性剂品质和掺量应通过试验确定 配制的高粘度改性沥青性能应符合技术要求配制的高粘度改性沥青性能应符合技术要求 混合料的拌合温度与拌合时间需要经过试拌确认混合料的拌合温度与拌合时间需要经过试拌确认193.1 原材料结合料结合料技术指标技术指标单位单位技术要求技术要求JTG F40-2004零剪切粘度（零剪切粘度（60）Pas4000020000（毛细管粘度）（毛细管粘度）针入度（针入度（25）0.1mm4040软化点（环球法）软化点（环球法）8580延度（延度（5）cm2050(10)闪点（闪点（COC）260260薄膜烘箱试验薄膜烘箱试验（163，5h）残留物）残留物质量变化质量变化%0.60.6针入度比针入度比%70高粘度改性沥青的技术要求高粘度改性沥青的技术要求20 术语u高粘度改性沥青(High viscosity modified asphalt)pp6060零剪切粘度显著高于普通改性沥青，适用于排水性零剪切粘度显著高于普通改性沥青，适用于排水性沥青路面的改性沥青。一般要求其沥青路面的改性沥青。一般要求其6060的的零剪切粘度大零剪切粘度大于于40000Pa.s40000Pa.s。u零剪切粘度(Zero shear viscosity)pp采用动态剪切流变仪对沥青进行剪切速率扫描试验，在采用动态剪切流变仪对沥青进行剪切速率扫描试验，在粘度粘度-剪切速率曲线上，与剪切速率曲线上，与第一牛顿区第一牛顿区对应的对应的剪切速率为剪切速率为（0.010.0010.010.001）/s/s的粘度，单位为的粘度，单位为 PasPas。21沥青粘度指标分析国内某公司高粘度改性沥青技术标准-1 指指 标标ABCDE针入度针入度 /0.1mm50+60+70+40+80+软化点软化点 /8080808080延度延度5 /cm15+30+50+20+40+粘度粘度60 104Pa.s3+3+3+3+3+一般地区一般地区重交通道路重交通道路积雪寒冷地区积雪寒冷地区小粒径多孔性小粒径多孔性钢桥面铺装钢桥面铺装22沥青粘度指标分析国内某公司高粘度改性沥青技术标准-2u问题：p毛细管法测定粘度存在的问题毛细管法测定粘度存在的问题p粘度指标与技术要求粘度指标与技术要求23 指指 标标GN-AGN-BGN-CGN-D针入度针入度 25/0.1mm5770608040607090软化点软化点/85858585延度延度5/cm20402040粘度粘度60/104Pa.s22222222适用性适用性一般地区一般地区积雪寒冷积雪寒冷地区地区重交通道路；重交通道路；小粒径多孔性小粒径多孔性钢桥面钢桥面铺装铺装沥青粘度指标分析毛细管粘度与零剪切粘度的对比uu零剪切粘度一般小零剪切粘度一般小于毛细管粘度于毛细管粘度uu当粘度大于当粘度大于 10000 10000 Pa.sPa.s时，毛细管粘时，毛细管粘度明显大于零剪切度明显大于零剪切粘度粘度uu原因？原因？24沥青粘度指标分析沥青粘度与剪切速率的关系pp剪切速率增加，沥青粘度降低，反之亦然剪切速率增加，沥青粘度降低，反之亦然25沥青粘度指标分析沥青粘度与剪切速率的关系u沥青路面结构受力 分析表明pp在行车荷载作用下，在行车荷载作用下，沥青路面上面层中沥沥青路面上面层中沥青材料的剪切速率分青材料的剪切速率分布范围：布范围：(1.3810(1.3810-3-34.64)/s4.64)/spp9 9种沥青在第一牛顿种沥青在第一牛顿区范围的剪切速率的区范围的剪切速率的共同范围共同范围(10(10-3-31010-2-2)/s)/s零剪切粘度零剪切粘度粘度与剪应变速率的关系26沥青粘度指标分析毛细管粘度对应的剪切速率p 所所测试的高粘度的高粘度沥青的毛青的毛细管粘管粘度度对应的剪切速率多低于的剪切速率多低于10-5/sp 毛毛细管粘度与管粘度与飞散散损失的相关性失的相关性不不显著著27沥青青品种品种零剪切粘零剪切粘度度0（Pas）毛毛细管粘度管粘度试验飞散散损失失毛毛细管粘度管粘度c（Pas）对应剪切剪切速率速率（1/s）10#4936019806610-68.611#4163051852910-710.012#738809107210-59.9p 规定采用定采用动态剪切剪切试验测定的高定的高粘度改性粘度改性沥青零剪切粘度，不再采青零剪切粘度，不再采用毛用毛细管粘度，以避免毛管粘度，以避免毛细管法所管法所测粘度的虚高粘度的虚高现象。象。沥青粘度指标分析零剪切粘度与软化点相关性p沥青的零剪切粘度采用青的零剪切粘度采用动态剪切流剪切流变仪DSR设备进行行测定定p当工地当工地现场不具不具备DSR时，施工，施工过程控制可以采程控制可以采用用软化点指化点指标控制高粘度控制高粘度改性改性沥青的青的质量。量。28沥青粘度指标分析沥青粘度与混合料性能的关系u沥青混合料技青混合料技术要求要求pp动稳定度动稳定度40004000次次/mm/mmpp飞散损失飞散损失15%15%29高粘度改性高粘度改性沥青：青：p 零剪切粘度不零剪切粘度不应低于低于 40000 Pa.sp 软化点指化点指标不不应低于低于 85 3.1 原材料集料与矿粉n粗集料：坚硬、洁净n细集料：洁净u矿粉：保证细度303.1 原材料集料与矿粉技术指标技术指标单位单位技术要求技术要求JTG F40-2004石料压碎值石料压碎值%1826高温压碎值高温压碎值（190，1h）%20矿粉粒度范围矿粉粒度范围0.6mm%1001000.15mm%90100901000.075mm%8510075100粗集料和矿粉的部分技术要求313.1 原材料集料与矿粉我国部分地区粗集料我国部分地区粗集料压压碎碎值试验结值试验结果果序号序号品种品种原原产地地压碎碎值测定定值(%)压碎碎值平均平均值(%)1辉绿岩岩北京北京怀柔柔15.6、14.715.22石灰岩石灰岩北京昌平北京昌平14.6、13.514.13石灰岩石灰岩内蒙赤峰内蒙赤峰19.0、18.018.54玄武岩玄武岩北京密云北京密云9.0、8.68.85玄武岩玄武岩河北河北兴隆隆9.5、9.29.36辉绿岩岩上海地区上海地区10323.1 原材料其他材料其他材料u纤维pp避免施工过程中的沥青流淌现象，保证沥青膜厚避免施工过程中的沥青流淌现象，保证沥青膜厚度以增强耐久性度以增强耐久性pp由于排水性沥青混合料经常受高压水流冲刷，不由于排水性沥青混合料经常受高压水流冲刷，不建议采用木质素纤维材料建议采用木质素纤维材料u抗剥落剂pp当集料与沥青的粘附性等级低于当集料与沥青的粘附性等级低于5 5级，需要在混合级，需要在混合料中掺加抗剥离剂，掺量为沥青质量的料中掺加抗剥离剂，掺量为沥青质量的0.4%0.4%左右，左右，品种与掺量应通过试验确定品种与掺量应通过试验确定pp建议采用石灰等增加水稳定性建议采用石灰等增加水稳定性333.2 排水性沥青混合料配合比设计要求u设计指标与技术要求u设计级配范围343.2 排水性沥青混合料配合比设计要求设计指标与技术要求技术指标技术指标单位单位技术要求技术要求JTG F40-2004配合比配合比设计设计指标指标试件击实次数试件击实次数次次两面各两面各50两面各两面各50空隙空隙%18231825马歇尔稳定度马歇尔稳定度kN5.03.5配合比配合比验证验证指标指标沥青膜厚度沥青膜厚度 m1314谢伦堡沥青析漏量谢伦堡沥青析漏量%0.30.3肯塔堡飞散损失肯塔堡飞散损失%1520动稳定度动稳定度 次次/mm 4000 1500(一般交通路段一般交通路段)3000(重交通量路段重交通量路段)残留稳定度残留稳定度%85冻融劈裂强度比冻融劈裂强度比%8580353.2 排水性沥青混合料配合比设计要求沥青膜厚度与混合料飞散损失u当沥青膜厚度大于13 m时，时，飞散损失小于15%363.2 排水性沥青混合料配合比设计要求设计级配范围级配级配类型类型通过下列筛孔（通过下列筛孔（mm）的质量百分率（）的质量百分率（）191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075DA-161009010070904570123010226184153123826DA-13100100901006080123010226184153123826DA-1010010010090100507010226184153123826373.3 排水性沥青混合料目标配合比设计u设计原则pp采用马歇尔体积法进行设计采用马歇尔体积法进行设计pp以空隙率作为配合比设计的控制指标以空隙率作为配合比设计的控制指标u配合比设计要点pp矿质混合料配合比的确定矿质混合料配合比的确定满足空隙率要求满足空隙率要求pp计算沥青用量计算沥青用量沥青膜厚度宜为沥青膜厚度宜为(13 14)m13 14)mpp关键性指标（析漏、飞散、关键性指标（析漏、飞散、DSDS、冻融劈裂抗拉、冻融劈裂抗拉强度比强度比TSRTSR）检验）检验383.3 排水性沥青混合料目标配合比设计矿料配合比的确定pp初选混合料配比宜以粒径初选混合料配比宜以粒径2.36mm2.36mm通过百分率处于通过百分率处于设计级配范围中值、中值设计级配范围中值、中值3%3%左右进行控制左右进行控制pp级配级配2 2成型试件空隙率为成型试件空隙率为20.3%20.3%，符合，符合201201（%）要求，确定级配要求，确定级配2 2为目标级配为目标级配混合料混合料编号号沥青膜厚青膜厚度度(m)2.36mm通通过率率(%)沥青用青用量量(%)毛体毛体积相相对密度密度最大理最大理论相相对密度密度空隙率空隙率(%)级配配11318.24.52.0992.55017.7级配配21315.64.42.0352.55320.3级配配31310.64.01.9852.56822.7394 排水性沥青路面结构设计u选用原则p宜优先选用排水性沥青路面宜优先选用排水性沥青路面年平均降雨量大于年平均降雨量大于800mm的地区的地区城市快速路、主干路、高架道路城市快速路、主干路、高架道路p不宜采用排水性沥青路面不宜采用排水性沥青路面重载交通道路、容易污染的道路、交叉口及公交停靠站。重载交通道路、容易污染的道路、交叉口及公交停靠站。u设计内容p结构组合设计结构组合设计p结构层厚度设计结构层厚度设计p防水层设计防水层设计p排水系统设计排水系统设计404 排水性沥青路面结构设计u结构组合与结构厚度pp沥青面层沥青面层pp防水层防水层 稀浆封层稀浆封层 热沥青、改性乳化沥青碎石封层热沥青、改性乳化沥青碎石封层 热沥青、改性乳化沥青粘层热沥青、改性乳化沥青粘层pp密实式中（下）面层、基层密实式中（下）面层、基层沥青混合料青混合料类型型符号符号 面面层厚度厚度（mm）排水性排水性沥青混合料青混合料DA-103040DA-134050DA-165060414 排水性沥青路面结构设计u边缘排水系统上海世博园区排水性沥青路面边缘排水系统425 排水性沥青路面施工u施工温度工序工序预混式混式直投式直投式沥青加青加热温度温度165175（高粘度改性（高粘度改性沥青）青）155165（基（基质沥青）青）矿料加料加热温度温度190-200混合料出料温度混合料出料温度170185混合料混合料贮料料仓贮存温度存温度贮料料过程中温度下降不超程中温度下降不超过10混合料混合料废弃温度弃温度195或者或者155摊铺温度温度160初初压温度温度150碾碾压终了的表面温度了的表面温度60435 排水性沥青路面施工拌合时间u采用预混法施工pp拌和时间不宜少于拌和时间不宜少于50s50s（干拌时间不少于（干拌时间不少于5s5s）u采用直投式施工pp拌和时间不宜少于拌和时间不宜少于60s60s（干拌时间不少于（干拌时间不少于10s10s）445 排水性沥青路面施工摊铺u松铺厚度pp1 1.051.15.051.15u摊铺机行走速度pp不大于不大于3m/min3m/min455 排水性沥青路面施工压实pp静压、不得振动静压、不得振动pp压路机紧跟摊铺机、慢压、速度均匀压路机紧跟摊铺机、慢压、速度均匀pp压实度代表达到实验室标准密度的压实度代表达到实验室标准密度的98%98%初压复压终压日本8t12t钢轮压路机，静压2遍，碾压速度2km/h，碾压温度1501658t12t钢轮压路机，静压35遍，碾压速度3km/h8t15t胶轮式压路机，碾压速度2km/h，碾压温度7090上海浦东路桥11t钢轮压路机，静压1遍，碾压温度150碾压温度90 150下，11t钢轮压路机，静压2遍；碾压温度7090下；16t胶轮式压路机，碾压1遍双钢轮压路机，碾压至受光轮迹，碾压温度5065江苏省11t钢轮压路机，静压1遍，碾压速度23km/h，碾压温度15013t双钢轮压路机，静压1遍，碾压速度2.55km/h，碾压温度13013t双钢轮压路机，静压2遍，碾压速度2.55km/h，碾压温度100466 施工质量管理与检查验收u施工过程质量控制p符合符合JTG F40-2004的质量管理和检查验收要求的质量管理和检查验收要求u交工验收阶段p压实度和渗水系数压实度和渗水系数p符合符合JTG F40-2004的质量管理和检查验收要求的质量管理和检查验收要求47排水性沥青混合料设计要点u规定采用动态剪切试验测定的高粘度改性沥青零剪切粘度，不再采用毛细管粘度，以避免毛细管法所测粘度的虚高现象。u规定高粘度改性沥青60零剪切粘度应大于40000Pa.s。u增加了粗集料高温压碎值的指标，要求20，以考虑高温拌和对集料性能的影响。u规定排水性沥青混合料的动稳定度应大于4000次/mm、飞散损失应小于15%。u混合料配合比设计要求保证集料表面有足够的沥青膜厚度，要求沥青膜厚度大于13m。48