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  公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用  
  日期:2010-12-20    来源:  
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——2009年国家科学技术进步奖二等奖

 

半刚性路面基层损毁严重。

改进材料组成后,路面状况良好。

  改进材料组成 路面更长寿

  公路损毁与半刚性基层息息相关

  公路是国家重要的交通基础设施。半刚性基层作为公路路面中的主要承重结构层,决定着路面使用寿命的长短。半刚性基层是由砂石材料或工业废料与水泥、石灰等无机结合料按一定比例加水拌和,并经摊铺、压实、养生而成。由于原材料来源广、承载力高,我国各级公路基层用量的85%以上都是半刚性基层。

  已有的工程实践表明,我国公路路面各种破坏现象中,相当部分是由于半刚性基层抗裂、抗冲刷能力不足所致。但长期以来,该问题在国内外一直未得到解决。半刚性基层的损坏会导致公路路面破坏,使用寿命缩短,且修复极为困难,每年给国家造成巨额经济损失,社会反映强烈,因而成为公路交通行业亟待解决的焦点问题。

  为半刚性基层抗裂、抗冲刷控制提供依据

  长安大学长期开展半刚性基层理论和应用研究,发现半刚性基层性能改善的经济、有效途径在于改进材料的组成设计。

  创新点一 :揭示了半刚性基层材料强度、收缩和冲刷性能的控制原理,提出了半刚性基层材料结构类型的概念、试验检验方法以及混合料组分计算方法,突破了以往半刚性基层材料理论的认识水平,为基层材料综合性能的控制与改善提供了理论基础及指导。

  创新点二:研制了上压上振式室内道路材料振动压实机,揭示了路面基层材料振动压实的过程与规律,提出了相应的试验方法,成功解决了半刚性基层材料室内外压实工况不一致、集料破碎、压实困难的成型难题。为控制和指导实现合理压实状态提供了有效的技术手段。

  创新点三:构建了道路建筑材料收缩系数测定系统,研制了道路材料冲刷试验机,制定了相应的试验方法。解决了半刚性基层材料收缩系数测定的不稳定性难题,填补了国内冲刷性能试验的空白,为半刚性基层材料抗裂、抗冲刷性能的评价和控制提供了有效的技术手段。

  创新点四:提出了综合应用强度、收缩以及冲刷多指标的半刚性基层材料设计方法,解决了高强、抗裂、抗冲刷的半刚性基层材料设计与应用问题,使我国半刚性基层材料设计水平居国际先进行列,显著提高了路面修筑质量,延长了路面使用寿命。

  研究成果被纳入交通部颁布的《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》和《公路工程无机结合料稳定材料试验规程 JTG E51-2009》中,在全国范围实施执行;研究期间,申请专利18项,目前已获得6项发明专利和6项实用新型专利授权,两项计算机软件著作权,取得了系统自主知识产权;公开发表论文35篇,其中15篇被EI收录,有力地促进了行业技术进步。

  项目成果已在陕西、河南、天津、安徽、山东、云南、浙江等地的13条高速公路上得到大规模应用。采用新方法设计的半刚性基层抗裂效果显著,以前裂缝间距 15到20 米,现在裂缝间距达到200米以上,甚至更长;应用该方法设计的半刚性基层抗冲刷能力显著,以前发生冲刷几率较高,现基本消除;应用该方法设计的水泥稳定碎石基层在保证强度的情况下降低水泥剂量,平均节约30%。因此,应用本项目研究成果显著提高了路面修筑质量,延长了路面使用寿命,社会、经济效益巨大。  

 

(转自2010年1月15日《中国交通报》) 

  
 
 
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