1、路面材料设计参数路面材料设计参数小组成员：郑超 柯毅 蒋嘉兴 杨威 郭琪 欧远成核心内容核心内容基本介绍基本介绍无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料沥青混合料沥青混合料水泥混凝土材料水泥混凝土材料级配碎石级配碎石路面材料参数基本介绍 路面材料参数主要包括模量和泊松比。泊松比一般来说是比较稳定的，在路面设计时，一般对特定的材料选用一定的泊松比。路面材料的模量值是表征材料刚独特性的指标，常用当轴压缩实验、直接劈裂实验、弯拉实验等方法进行测试。 由于路面结构材料具有非线性特性，路面结构模量根据计入变形的不同，分为形变模量和回弹模量。形变模量中的变形包括会谈变形和塑性变形，而回弹模量中的变形仅考虑材料
2、的回弹变形。 目前国内外路面设计一般采用回弹模量。根据加载形式（静态加载和动态加载）的不同，材料回弹模量又可以分为静态模量和动态模量。1、无机结合料稳定材料、无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料的无侧限抗压强度试验无机结合料稳定材料的无侧限抗压强度试验按照按照预定干密度和压实度预定干密度和压实度用静力压实法制备试件用静力压实法制备试件(试件高：试件高：直径直径1：1的圆柱体的圆柱体)、养生时间为、养生时间为材料设计龄期材料设计龄期7天天，(整个养生期间的温度应保持整个养生期间的温度应保持202，养生期的最后一，养生期的最后一天，将试件浸泡在水中水的深度应使水面在试件顶上约天，将试件浸泡在水中水
3、的深度应使水面在试件顶上约2.5cm）、）、侧向没有围压侧向没有围压时的单轴抗压强度时的单轴抗压强度。1、无机结合料稳定材料、无机结合料稳定材料 无机结合料稳定材料的无侧限抗压回弹模量试验在养生期的最后一天首先将圆柱形试件的两个端面应用水泥净浆彻底抹平。然后将试件直立桌上，在表面撒少量0.25-0.5mm的细砂，用直径打于试件的平面圆形钢板放在顶面，加压旋转圆钢板，使顶面齐平。最后将端面已经处理平整的试件浸水一昼夜进行养生。加载板上的计算单位压力的选定值：对于无机结合料稳定基层材料，用0.5-0.7MPa；对于无机结合料稳定底基层材料,用0.20.4MPa，实际加载的最大单位压力应略大于选定值
4、。 1、无机结合料稳定材料、无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料劈裂强度试验劈裂强度试验（间接抗拉强度）（间接抗拉强度）试件的制作与无限抗压强度试验的试件制作相同，只是在试验试件的制作与无限抗压强度试验的试件制作相同，只是在试验时在侧向测定试件的最大劈裂强度，计算得到无机结合料稳时在侧向测定试件的最大劈裂强度，计算得到无机结合料稳定材料的定材料的劈裂强度劈裂强度。侧向加压时应放置压条，并将试件横置在压条上，同时在试件侧向加压时应放置压条，并将试件横置在压条上，同时在试件顶面也放一压条（上下压条与试件的接触线必须位于试件直顶面也放一压条（上下压条与试件的接触线必须位于试件直径的
5、两端，并与升降台垂直）。压条采用半径与试件半径相径的两端，并与升降台垂直）。压条采用半径与试件半径相同的弧面压条，其长度应大于试件高度同的弧面压条，其长度应大于试件高度。 劈裂实验劈裂实验示意图示意图1、无机结合料稳定材料、无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料的无机结合料稳定材料的劈裂模量试验劈裂模量试验试件成型和加载要求与无侧限抗压回弹模量试验相同。试件成型和加载要求与无侧限抗压回弹模量试验相同。要求在加载过程中，每到一定荷载，就读记一次形变，在要求在加载过程中，每到一定荷载，就读记一次形变，在试件破坏前应能记录试件破坏前应能记录67次荷载和相应形变。然后将试次荷载和相应形变。然后将试件压至
6、破坏，读记破坏时的荷载和形变。并绘制单位压件压至破坏，读记破坏时的荷载和形变。并绘制单位压力与形变的关系曲线，必要时对曲线进行修正。力与形变的关系曲线，必要时对曲线进行修正。1、无机结合料稳定材料、无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料疲劳强度试验疲劳强度试验通过试件施加重复应力进行试验，可绘出通过试件施加重复应力进行试验，可绘出应力比水平应力比水平与与重重复荷载作用次数复荷载作用次数的关系曲线（疲劳曲线），并可回归出的关系曲线（疲劳曲线），并可回归出疲劳方程：疲劳方程： r/ f = - lgNf。疲劳试验方法疲劳试验方法劈裂疲劳试验（劈裂疲劳试验（我国我国）小梁疲劳试验小梁
7、疲劳试验直接抗拉试验直接抗拉试验二灰砂砾（小梁）应力强度比疲劳寿命曲线二灰砂砾（小梁）应力强度比疲劳寿命曲线1、无机结合料稳定材料、无机结合料稳定材料水泥砂砾（小梁）应力与强度比疲劳寿命曲线水泥砂砾（小梁）应力与强度比疲劳寿命曲线1、无机结合料稳定材料、无机结合料稳定材料1、无机结合料稳定材料、无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料的设计参数无机结合料稳定材料的设计参数-疲劳参数疲劳参数 )lg(lg22TaDsstefkkkRkkbaN未来我国基层疲劳方程未来我国基层疲劳方程1、无机结合料稳定材料、无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料的设计参数无机结合料稳定材料的设计参数-模量参数计算模量参数
8、计算 1、无机结合料稳定材料、无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料的设计参数无机结合料稳定材料的设计参数-模量参数计算模量参数计算 1、无机结合料稳定材料、无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料的设计参数无机结合料稳定材料的设计参数-模量参数建议值模量参数建议值 1、无机结合料稳定材料、无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料的设计参数无机结合料稳定材料的设计参数-动态模量动态模量建议值建议值 无机结合料稳定材料抗压强度和动态回弹模量参数无机结合料稳定材料抗压强度和动态回弹模量参数00*E示意图示意图2、沥青材料、沥青材料沥青混凝土的抗压试验沥青混凝土的抗压试验沥青混合料的弯沉计算时抗压回弹模量的试
9、验温度为沥青混合料的弯沉计算时抗压回弹模量的试验温度为20、弯、弯拉验算时抗压回弹模量的试验温度为拉验算时抗压回弹模量的试验温度为15、劈裂强度的试验温、劈裂强度的试验温度也为度也为15。试验采用圆柱体试件试验采用圆柱体试件，其直径为，其直径为100mm，高为，高为100mm，试验加，试验加载的速率为载的速率为2mm/min。试件成型采用静压法、轮碾法、搓揉。试件成型采用静压法、轮碾法、搓揉法和旋转压实成型法，试件的密度应符合马歇尔标准击实密度法和旋转压实成型法，试件的密度应符合马歇尔标准击实密度100，用于抗压强度试验的试件个数不得少于，用于抗压强度试验的试件个数不得少于3个，用于抗个，用于
10、抗压回弹试验的试件个数不得少于压回弹试验的试件个数不得少于36个。对抗压强度要求以个。对抗压强度要求以2mm/min的加载速率均匀加载直至破坏，由破坏荷载的加载速率均匀加载直至破坏，由破坏荷载P和圆柱和圆柱体试件的面积参数计算得出试件的抗压强度（体试件的面积参数计算得出试件的抗压强度（MPa）。）。2、沥青材料、沥青材料沥青混凝土的劈裂试验沥青混凝土的劈裂试验沥青混凝土的劈裂试验既沥青混凝土的劈裂试验既可以为可以为沥青路面设计提供设计参数，沥青路面设计提供设计参数，也也可以可以评价沥青混凝土的低温特性。当用于评价沥青混凝土的低评价沥青混凝土的低温特性。当用于评价沥青混凝土的低温特性时的试验温度
11、为温特性时的试验温度为-10（试验加载速率为（试验加载速率为1mm/min）。）。我国沥青混凝土路面的设计参试采用静参数，采用的试验温度为我国沥青混凝土路面的设计参试采用静参数，采用的试验温度为15、试验加载速率为、试验加载速率为50mm/min，计算时相应的泊松比采用，计算时相应的泊松比采用0.30。试件马歇尔击实成型的方法、轮碾机成型的板体试件和道路现场试件马歇尔击实成型的方法、轮碾机成型的板体试件和道路现场钻孔试件。采用钻孔试件。采用马歇尔击实成型马歇尔击实成型的试件的尺寸要求为直径的试件的尺寸要求为直径101.6mm，高为，高为63.5mm；轮碾机成型的板体试件轮碾机成型的板体试件和和
12、道路现场道路现场钻孔试件钻孔试件的尺寸要求为直径的尺寸要求为直径100mm或或150mm，高为，高为40mm。2、沥青材料、沥青材料沥青混凝土疲劳强度试验沥青混凝土疲劳强度试验有有控制应力控制应力与与控制应变控制应变两种试验方法；两种试验方法；厚沥青路面厚沥青路面宜采用控制应力的方法；宜采用控制应力的方法；薄沥青路面薄沥青路面宜采用控制应变的方法；宜采用控制应变的方法；一般路面厚度一般路面厚度可采取其中一种方法。可采取其中一种方法。目前一般建议采用目前一般建议采用控制应变的方法控制应变的方法。33. 341. 5024. 041. 5024. 085. 043. 072. 258. 197.
13、311)37. 06 .15(11)(3 . 01)(111032. 6aahhaaTfeeVFAEVFAEkN未来我国基层疲劳方程未来我国基层疲劳方程2、沥青材料、沥青材料沥青混凝土材料的设计参数沥青混凝土材料的设计参数-疲劳参数疲劳参数 2、沥青材料、沥青材料沥青混凝土材料的设计参数沥青混凝土材料的设计参数-静态模量参数静态模量参数2、沥青材料、沥青材料沥青混凝土材料的设计参数沥青混凝土材料的设计参数-动态模量参数动态模量参数常用沥青混合料常用沥青混合料20、10Hz 动态回弹模量参数建议值动态回弹模量参数建议值3、水泥混凝土材料、水泥混凝土材料水泥混凝土抗折强度和水泥混凝土抗折弹性模量水
14、泥混凝土抗折强度和水泥混凝土抗折弹性模量3、水泥混凝土材料、水泥混凝土材料水泥混凝土抗折强度和水泥混凝土抗折弹性模量水泥混凝土抗折强度和水泥混凝土抗折弹性模量水泥混凝土抗折强度试件为直角棱柱体小梁，标准试件尺寸为水泥混凝土抗折强度试件为直角棱柱体小梁，标准试件尺寸为150mm*150mm*550mm，在标准条件下，经养护，在标准条件下，经养护28d后，按三后，按三分点处双点加载分点处双点加载 (图图6-11)测定其抗折强度测定其抗折强度(fcf) 和和抗折弹性模量。抗折弹性模量。疲劳参数疲劳参数3、水泥混凝土材料、水泥混凝土材料 水泥混凝土抗折强度和水泥混凝土抗折弹性模量参数值水泥混凝土抗折强
15、度和水泥混凝土抗折弹性模量参数值水泥混凝土强度和弹性模量经验参考参考值水泥混凝土强度和弹性模量经验参考参考值4 4、级配碎石、级配碎石 级配碎石回弹模量级配碎石回弹模量是沥青路面结构力学响应分析的重要参是沥青路面结构力学响应分析的重要参数之一，他是级配碎石性质、状态（含水率和密实度）和应力状数之一，他是级配碎石性质、状态（含水率和密实度）和应力状况等的函数。况等的函数。 对于处于特定状态（一定含水率和密实度值）的各类级配碎对于处于特定状态（一定含水率和密实度值）的各类级配碎石和路基土来说，石和路基土来说，应力状况应力状况是影响其模量取值得主要因素。是影响其模量取值得主要因素。4、级配碎石、级配
16、碎石 影响因素影响因素影响粒料层模量的因素以及变化趋势影响粒料层模量的因素以及变化趋势影响因素影响因素影响趋势影响趋势粗集料比例粗集料比例比例越大，模量越高比例越大，模量越高密度密度密度越大，模量越高密度越大，模量越高碾压含水率碾压含水率提高到最大值，然后降低提高到最大值，然后降低应力水平应力水平应力水平越大，模量越高应力水平越大，模量越高使用期间含水率使用期间含水率含水率越大，模量越低含水率越大，模量越低龄期龄期模量不变模量不变温度温度模量不变模量不变荷载作用速度荷载作用速度模量不变模量不变4、级配碎石、级配碎石小组讨论小组讨论交通荷载是路面设计的最主要参数，请组成小组，进行路段交通交通荷载
17、是路面设计的最主要参数，请组成小组，进行路段交通量调查，统计分析轴载作用次数。调查时注意：如何获取轴载量调查，统计分析轴载作用次数。调查时注意：如何获取轴载数据和轴载类型，如何进行轴载分类统计。数据和轴载类型，如何进行轴载分类统计。超载是我国道路交通的重要问题，请结合习题超载是我国道路交通的重要问题，请结合习题8 到习题到习题11 分析超分析超载对路面的影响。对矿区重载道路，请说明应该选择沥青混凝载对路面的影响。对矿区重载道路，请说明应该选择沥青混凝土路面还是选择水泥混凝土路面？土路面还是选择水泥混凝土路面？练习与讨论练习与讨论1、为什么要进行车辆类型和轴载类型的分类？路面设计用的交通、为什么
18、要进行车辆类型和轴载类型的分类？路面设计用的交通量和道路等级确定的交通量有何差别？量和道路等级确定的交通量有何差别？2、荷载对路面的作用有哪些？什么情况下用哪种荷载作用方式？、荷载对路面的作用有哪些？什么情况下用哪种荷载作用方式？3、什么是标准轴载？我国用什么做为标准轴载？其他国家为什么、什么是标准轴载？我国用什么做为标准轴载？其他国家为什么用不同的标准轴载？用不同的标准轴载？4、为什么要进行轴载换算？水泥混凝土路面很沥青混凝土路面如、为什么要进行轴载换算？水泥混凝土路面很沥青混凝土路面如何进行轴载换算？何进行轴载换算？5、何谓路面设计累计当量轴次、何谓路面设计累计当量轴次Ne？怎样确定？它在
19、路面设计中？怎样确定？它在路面设计中有何用处？有何用处？6、不同轴载通行次数是按等效原理进行换算的，请说明该、不同轴载通行次数是按等效原理进行换算的，请说明该“等效等效原理原理”的主要依据是什么？的主要依据是什么？7、碎砾石在不同偏应力下抵抗累积变形性能有何不同？、碎砾石在不同偏应力下抵抗累积变形性能有何不同？练习与讨论练习与讨论8、请下表中的车辆类型按沥青路面要求进行轴载换算系数？、请下表中的车辆类型按沥青路面要求进行轴载换算系数？9、假如上表中的汽车载重超载、假如上表中的汽车载重超载10、20、50，请再按沥青，请再按沥青路面要求进行轴载换算系数？路面要求进行轴载换算系数？10、请上表中的
20、车辆类型按按水泥混凝土路面要求进行轴载换算、请上表中的车辆类型按按水泥混凝土路面要求进行轴载换算系数？系数？11、假如上表中的汽车载重超载、假如上表中的汽车载重超载10、20、50，请再按水泥，请再按水泥混凝土路面要求进行轴载换算系数？混凝土路面要求进行轴载换算系数？练习与讨论练习与讨论12、请结合规范分析无机结合料稳定材料路面设计参数的内容及、请结合规范分析无机结合料稳定材料路面设计参数的内容及测试要求。测试要求。13、请结合规范分析沥青混凝土材料路面设计参数的内容及测试、请结合规范分析沥青混凝土材料路面设计参数的内容及测试要求。要求。14、请结合规范分析水泥混凝土材料路面设计参数的内容及测试、请结合规范分析水泥混凝土材料路面设计参数的内容及测试要求。要求。
