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DB13_T1790-2013公路多孔改性水泥混凝土基层沥青路面设计规范.pdf
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1、ICS 93.080 P 66 DB13 河北省地方标准 DB 13/T 17902013 公路多孔改性水泥混凝土基层 沥青路面设计规范 2013-11-04 发布 2013-11-30 实施河北省质量技术监督局 发 布 DB13/T 17902013 I 目 次 前言.II 1 总则.1 2 规范性引用文件.1 3 术语、定义和符号.1 4 设计参数.3 5 结构组合及材料组成设计.4 6 结构层厚度设计.8 7 排水设计.9 附录 A(规范性附录)公路多孔改性水泥混凝土基层沥青路面典型结构.10 附录 B(规范性附录)标准小梁断裂力采集方法.12 附录 C(规范性附录)基层厚度 h 设计表
2、.14 附录 D(规范性附录)基层厚度 h 设计图.15 附录 E(规范性附录)基层厚度设计案例.16 附录 F(规范性附录)改性沥青碎石应力吸收系数试验.18 条文说明.22 DB13/T 17902013 II 前 言 等粒径多孔改性水泥混凝土(简称多孔改性水泥混凝土)是一种透水性大、承载力高、韧性好、施工简便、经济耐久的新型路面基层材料。它适用于新建和改建公路道路及停车场基层。随着研发的深入和实体工程跟踪、监测、分析,对多孔改性水泥混凝土用作路面基层有了一个全面的了解,它的骨架结构特点、结构力学特性、路用性能、路面结构组合及施工技术不同于常规无机结合料或水泥混凝土路面基层的沥青路面。本规
3、范力求设计科学、验证直观,便于采集参数和验证力学性能,确保结构设计的可靠性、安全性、耐久性,同时为减少交通事故、提高路面行车安全性,做到技术先进安全可靠,增强实用性,并力求与相关标准协调一致,在广泛征求意见的基础上,编制了公路多孔改性水泥混凝土基层沥青路面设计规范。请有关单位在执行中,将发现的问题和建议函告邢台路桥建设总公司(地址:河北省邢台市高庄桥路79号,邮编:054001)以便修订时参考。主编单位:邢台路桥建设总公司 参编单位:西安科技大学 主要起草人:李来宾、李晓军、霍玉娴、付智、王中合、石晨英、高磊、石敬辉、王凤彩、郭红军、王栋梁、陈大伟、邢照辉、马焱。DB13/T 17902013
4、 1 公路多孔改性水泥混凝土基层沥青路面设计规范 1 总则 1.1 为了推广使用公路多孔改性水泥混凝土基层沥青路面,满足社会车辆轴载对公路承载力的要求,促进运输节能减排,保证结构工程安全可靠、延长道路结构寿命、降低维护成本、节约资源、提高路面行车的安全性,制定本规范。1.2 本规范适用于新建和改建公路道路及停车场的多孔改性水泥混凝土基层沥青路面设计。1.3 多孔改性水泥混凝土基层沥青路面设计方案应根据公路功能和承载力等级,结合当地气候、水文、地质、材料、建设和养护条件、工程实践经验及环境保护等,通过综合分析确定。1.4 多孔改性水泥混凝土基层沥青路面设计包括设计参数、结构组合及材料组成设计、结
5、构层厚度设计、排水设计等。1.5 多孔改性水泥混凝土基层沥青路面设计除应符合本规范的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的,凡注明日期的引用文件,仅注明日期的版本适用于本文件;凡不注明日期的文件,其最新版本(包括修订版本)适用于本文件。JTG D30 公路路基设计规范 JTG/T D33-2012 公路排水设计规范 JTG D40-2011 公路水泥混凝土路面设计规范 JTG D50 公路沥青路面设计规范 CJJ 37-2012 城市道路工程设计规范 JTG E20-2011 公路工程沥青及沥青混合料试验规程 JTG E30 公路工程水
6、泥及水泥混凝土试验规程 JTG F30 公路水泥混凝土路面施工技术规范 JTG F40 公路沥青路面施工技术规范 DB13/T 1419-2011 公路路面多孔改性水泥混凝土施工技术规程 DB13/T 1506-2012 公路沥青路面防水抗裂层设计施工技术规范 3 术语、定义和符号 3.1 术语和定义 下列术语和定义适用于本规范。3.1.1 DB13/T 17902013 2 标准小梁 断面尺寸为 150 mm150 mm,长为 550 mm 的多孔改性水泥混凝土长方体试件。3.1.2 标准小梁断裂力 采用标准小梁,在支点间距 450 mm,顶面双压头间距 150 mm 施加的极限压力值,kN
7、。3.1.3 设计轮载 是指单条轮胎接地时对基层板体施加的允许极限静压力值,kN。3.1.4 设计轴载 是指单轴双轮组的允许极限荷载重量,kN。3.1.5 承载力等级 是指公路不同承载能力的等级,依设计轴载划分为:一、二、三、四、五,五个等级,并对应着五个不同设计轮载。3.1.6 非标小梁 长为550 mm,宽度和高度相同,断面尺寸大于150 mm的多孔改性水泥混凝土长方体试件。3.1.7 非标小梁断裂力 采用非标小梁在支点间距 450 mm,顶面双压头间距 150 mm 施加的极限压力值,kN。3.1.8 挠度值 采用标准小梁,在支点间距450 mm,顶面双压头间距150 mm施加至极限压力
8、,试件顶面中心处最大垂直位移值,(0.01 mm)。3.1.9 面层排水 是指路面表面层为透水结构,路面水可通过面层结构排出路外。3.1.10 基层排水 是指路面的面层和基层均为透水结构,路面水可通过路面基层结构排出路外。3.1.11 路基渗水 DB13/T 17902013 3 是指路面、基层和路基均为透水结构,路面水可通过路面、基层直接渗透到路基中,再通过路基渗入地下或排出路外。3.1.12 应力吸收层 是指采用单一粒径碎石、改性沥青及掺和料经加热拌合、摊铺、碾压成型的,具有阻断基层裂缝反射功能的沥青混合料结构层。3.2 符号 F1 标准小梁断裂力,kN P 设计轴载,kN Pr 设计轮载
9、,kN F 基层承载力,kN h 基层设计厚度,cm bo 项目所在地十年一遇最低气温下基层裂缝最大宽度,mm H应 应力吸收层厚度,mm K 应力吸收系数。gc 项目所在地十年一遇的最高气温值,dc 项目所在地十年一遇的最低气温值,4 设计参数 4.1 设计年限 路面结构设计年限为40年。4.2 基层承载力 以设计年限内2倍设计轮载作为基层承载力的最低控制标准。见式(1)。F 2Pr(1)式中:Pr设计轮载,kN;F基层承载力,kN。4.3 基层承载力等级划分 依照设计轴载,基层承载力划分为 5 个等级,见表 1。表1 基层承载力等级 基层承载力等级 一 二 三 四 五 设计轴载(kN)30
10、0 250 200 150 100 设计轮载(kN)75 62.5 50 37.5 25 4.4 非标小梁断裂力与标准小梁断裂力关系 非标小梁断裂力与标准小梁断裂力关系公式见式(2):DB13/T 17902013 4 F=2.25e-6F1h2.6(2)式中:F非标小梁断裂力(基层承载力),kN;h非标小梁厚度,cm;F1标准小梁断裂力,kN。5 结构组合及材料组成设计 5.1 一般规定 5.1.1 结构组合设计,应使各个结构层的力学特性及其组成材料性质满足相应的功能要求。5.1.2 应充分考虑各相邻结构层的相互作用、层间结合条件和要求,以及组合结构的协调与平衡。5.1.3 多孔改性水泥混凝
11、土基层沥青路面按排水方式分为四种典型结构:表面排水、面层排水、基层排水和路基渗水,见附录 A。5.1.4 路面各结构层组成材料的原材料品质和技术指标要求,以及混合料组成设计方法,应符合 JTG F40、DB13/T 14192011 和 DB13/T 15062012 中有关条款的规定。5.2 路基 5.2.1 路基应稳定,对路面结构提供均匀的支撑。5.2.2 挖方段路基的处理 岩石路基开挖后,顶面平整度不满足要求时,应采用水泥稳定级配碎石、无砂水泥混凝土填平压实。土路基挖方段,路床顶面以下开挖深度应大于80cm,填前压实后,再分层回填压实。5.2.3 特殊路基处理 a)渗水路基处理 路基为砂
12、砾、炮渣石等岩石材料,且填石厚度大于120cm,当地基渗透性、水稳性较好时,可以采用路基渗水结构。b)寒冷地区的路基处理 当路面设计厚度不能满足冰冻深度要求时,应采用砂砾、炮渣石、碎石等颗粒材料替换路基土。c)其它特殊路基处理 依照JTG D30特殊路基要求设计。5.3 垫层 5.3.1 当路基为渗水结构时,应采用透水的无砂混凝土、多孔水泥稳定级配碎(砾)石等做为垫层,具有相应的抗水浸、抗冻融能力,最小厚度 16 cm。5.3.2 当路基为非渗水结构时,垫层宜为低剂量的石灰稳定土、石灰粉煤灰稳定土、水泥稳定级配碎(砾)石等。7 d 无侧限抗压强度大于 0.5 MPa,最小厚度 18 cm。5.
13、3.3 垫层层顶容许弯沉值不大于 100(0.01 mm)。DB13/T 17902013 5 5.4 防水层 除路基渗水结构外,在垫层与基层之间均应铺设防水层。防水层材料宜采用纤维防水卷材,防水卷材的技术指标及施工工艺满足DB13/T 1419-2011的要求。5.5 路面基层 5.5.1 基层采用多孔改性水泥混凝土,设计厚度小于 36 cm 的一次摊铺成型;设计厚度大于 36 cm 的允许分层摊铺,每层厚度不小于 18 cm。施工工艺应满足DB13/T 1419-2011 的要求。5.5.2 旧路加宽采用多孔改性水泥混凝土路面基层,拼接处应设置应力吸收带。应力吸收带的厚度与多孔改性水泥混凝
14、土基层厚度相同,采用倒梯形槽,上口宽 30 cm50 cm,下口宽 15 cm25 cm,槽内采用改性沥青碎石混合料分层填压。5.5.3 基层材料 5.5.3.1 多孔改性水泥混凝土基层材料,以标准小梁 7d 龄期的断裂力控制。各承载力等级的标准小梁断裂力不小于 15 kN,不大于 30 kN;混合料孔隙率不小于 23%;标准小梁的挠度值大于 65(0.01 mm)。5.5.3.2 严格控制水泥用量、集料规格和改性剂用量。各种材料的技术指标应满足 DB13/T 1419-2011的相关要求。集料、水泥等材料用量范围,见表 2。表2 多孔改性水泥混凝土基层材料用量范围 集料粒径(mm)水泥用量(
15、kgm3)改性剂用量(液体)(kgm3)水用量(kgm3)37.5 最大 360 1215 120130 最小 230 1013 100110 32.5 最大 370 1316 130140 最小 250 1114 105115 27.5 最大 390 1417 135145 最小 270 1215 110120 22.5 最大 400 1518 140150 最小 290 1316 115125 注1:集料粒径为中值,尺寸为2.5 mm。石质应满足强度要求。注2:允许用级粉煤灰等量替代部分水泥,最大代替量不超过 30%,通过试验测定标准小梁断裂力确定粉煤灰用量。注3:通过试验后确定水泥标号、
16、用量。推荐强度等级为 42.5 普通硅酸盐水泥,平均用量为 320 kgm3。5.6 沥青面层 5.6.1 沥青面层应具有平整、抗滑、耐久的品质,并具有高温抗车辙、低温抗开裂以及良好的抗水损害能力。5.6.2 按照排水方式不同,沥青面层分为下列四种组合型式:a)当采用表面排水方式时,表面层沥青混合料采用密级配,表面层与基层之间设置应力吸收层;DB13/T 17902013 6 b)当采用面层排水方式时,路面组合自上而下依次为排水表面层、防水抗裂层、调平嵌实层和应力吸收层;c)当采用基层排水方式时,路面组合自上而下依次为排水表面层、调平嵌实层和应力吸收层。当应力吸收层集料最大粒径小于 19 mm
17、 时,可不设调平嵌实层;d)当采用路基渗水方式时,路面组合自上而下依次为排水表面层、调平嵌实层和应力吸收层。当应力吸收层集料最大粒径小于 19 mm 时,可不设调平嵌实层。5.6.3 沥青表面层优选排水式沥青混合料,沥青混合料孔隙率宜为 20%25%。5.6.4 应力吸收层采用单一粒径的改性沥青稳定碎石。调平嵌实层采用沥青稳定碎石。5.6.5 沥青面层的施工工艺应符合 JTG F40 和 DB13/T 15062012 的要求。5.6.6 材料技术要求 密级配的沥青混合料应符合JTG D50的要求;防水抗裂层沥青混合料应符合DB13/T 1506-2012的要求。5.6.6.1 沥青。应采用聚
18、合物复合改性沥青,其质量技术要求,见表 3。表3 聚合物复合改性沥青质量技术要求 检测项目 质量技术要求 试验方法 应力 吸收层 调平 嵌实层 防水 抗裂层 排水 表面层 针入度(25、5s、100g),0.1mm 3050 3050 2040 2040 JTG E20/T0604-2011 软化点(TR&B),gc+30 gc+25 gc+32 gc+35 JTG E20/T0606-2011 动力粘度(60),Pas 30000 20000 20000 30000 JTG E20/T0620-2000 布氏旋转粘度(135),Pas 2.5 2.5 2.5 2.5 JTG E20/T062
19、5-2011 溶解度,99 99 99 99 JTG E20/T0607-2011 闪点,250 250 250 250 JTG E20/T0611-2011 储存稳定性离析,48h软化点差,2 2 1.5 1.5 JTG E20/T0661-2011 弹性恢复(25),85 85 90 90 JTG E20/T0662-2000 粘韧性(25),Nm 20 10 20 22 JTG E20/T0624-2011 韧性(25),Nm 10 5 10 11 JTG E20/T0624-2011 与粗集料粘附性,级 5 5-5 JTG E20/T0616-2011 低温柔性(dc)无裂纹 无裂纹
20、无裂纹 无裂纹 DB13/T 1506-2012/附录A RTFOT后残留物 质量变化,1 1 1 1 JTG E20/T0609-2011 针入度比(25、5s、100g),70 70 70 70 JTG E20/T0604-2011 DB13/T 17902013 7 5.6.6.2 集料、掺和物应符合 JTG D50、DB13/T 15062012 的要求。表面层集料最大粒径宜为设计厚度的 1/31/2,集料最大粒径一般不超过 20 mm;应力吸收层采用单一粒径碎石,碎石的规格范围为9.5 mm19 mm、19 mm26.5 mm、26.5 mm37.5 mm,其公称最大粒径是设计厚度的
21、 1/31/2,调平嵌实层集料最大粒径宜为应力吸收层所用集料公称最大粒径的 1/31/2。5.6.7 沥青混合料配合比设计 5.6.7.1 表面层排水结构采用排水式沥青混合料,其矿料级配范围满足表 4 的要求,设计厚度小于或等于 40 mm 时,采用 II 型级配;设计厚度大于 40 mm 时,采用 I 型级配。表4 排水式沥青混合料矿料级配范围 级配类型 通过下列筛孔(mm)的质量百分率%19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 I 100 76-100 52-74 30-50 10-28 10-20 10-20 10-17 6-15
22、6-10 6-8 II 100 86-98 56-74 12-28 12-24 10-20 8-18 6-16 6-10 6-8 5.6.7.2 应力吸收层孔隙率宜在 20%35%。5.6.7.3 调平嵌实层级配范围应满足 JTG F40 中 AM-10AM-13AM-16 的要求。5.6.8 沥青面层混合料的质量技术要求,应符合表的要求。表5 沥青面层混合料质量技术要求 5.6.9 沥青混合料配合比设计范围,见表 6。检测项目 技术要求 试验方法 排水 表面层 防水 抗裂层 调平嵌实层 应力 吸收层 孔隙率,%2025 1 820 2035 JTG E20-2011/T0708 劈裂留强度,
23、MPa,0.65 0.6 0.45-JTG E20-2011/T0716 劈裂试验残留强度比,%,90 90-JTG E20-2011/T0729 稳定度 MS,kN,5.0 6 3.5 3.5 JTG E20-2011/T0709 浸水马歇尔试验残留稳定度,%,90 85 85 85 JTG E20-2011/T0709 肯特堡飞散损失,%,20-JTG E20-2011/T0733 动稳定度,次/,3000 1500-JTG E20-2011/T0719 低温抗冲击性(dc)-无裂纹-DB13/T 1506-2012/附录 D DB13/T 17902013 8 表6 沥青混合料配合比设计
24、范围 单位:%项目名称 技术要求 粗集料 细集料 掺合料 沥青用量 排水表面层 7085 1025 510 4.35.0 防水抗裂层-7090 1030 1013 调平嵌实层 4060 3357 37 2.53.0 应力吸收层 9095-510 2.53.0 5.6.10 有条件的情况下,宜开展沥青路面各层沥青混合料专项设计。6 结构层厚度设计 6.1 一般规定 路面基层厚度设计采用查表法或查图法。沥青面层应根据排水方式、层位功能,并结合项目地气候、水文、人文、环境保护等,综合分析设计。6.2 基层厚度设计 6.2.1 应先进行项目地材料调查,按照就地或就近取材的原则,对项目拟使用的材料进行试
25、验,采集标准小梁断裂力(F1)。标准小梁断裂力 F1非整数时,向下取整。标准小梁断裂力采集方法见附录 B。6.2.2 根据项目服务范围,确定基层承载力等级、设计轴载 P 和设计轮载 Pr。6.2.3 依照 2倍设计轮载和拟用材料的标准小梁断裂力F1,采用查表法或查图法确定基层设计厚度 h;基层设计厚度按厘米为单位向上取整,如下所示:a)查表法。在基层厚度设计表(附录 C)中,根据标准小梁断裂力 F1,查找该列不小于且接近两倍设计轮载的数值,其对应的厚度值即为基层设计厚度 h;b)查图法。在基层厚度设计图(附录 D)中,根据标准小梁断裂力 F1对应曲线与 2 倍设计轮载的交点做垂线,与横轴的交点
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