在路面连续再铺设铺装道路的柏油混合物层的方法及用于 该方法的自走车辆系统 技术领域 本发明涉及在路面连续再铺设铺装道路的柏油混合物层的方法及用于该方法的 自走车辆系统。 具体而言， 加热柏油混合物层的表面， 使热渗透至超越柏油混合物层的基层 与表层之间的边界面的深度或相当于该深度的柏油混合物层的深度而进行软化， 并将之翻 松而形成旧柏油混合物， 向该旧柏油混合物添加大粒径的骨材或附着有柏油的骨材， 或者 含有大粒径骨材的粒度分布的柏油混合物中的任意的新材料， 通过将之混合而形成补强柏 油混合物， 之后向翻松柏油混合物层而剩余的剩余层上铺匀补强柏油混合物， 使得含有弹 性系数大于剩余层的弹性系数的大粒径骨材的中间层形成为大粒径补强层， 在该大粒径补 强层之上添加并铺匀用于新表层的柏油混合物而形成新表层， 在蓄热状态下一体压实大粒 径补强层与新表层。
背景技术 铺装道路由于车辆频繁的交通所致的垂直以及水平方向的压缩及拉伸应力的弯 曲， 会发生裂开等裂纹或下沉。鉴于此， 如图 1 所示， 铺装道路通常形成为由路床、 路基以及 柏油混合物层构成的 3 层结构。更加具体而言， 如图 2 所示， 在坚实的路床上设有两层的路 基， 该路基在作为柏油铺设材料的砂子及碎石， 即骨材里添加水泥或石油柏油乳剂等稳定 剂而变得坚实。从强度的观点来看， 下层及上层的厚度每一层约为 10 ～ 35cm， 整体厚度达 到 20 ～ 70cm。在所述路基上， 通常通过层间粘接材料坚实地设置柏油混合物的基层和表 层， 以形成柏油混合物层。
所谓铺装是指由 “路基 + 柏油混合物层” 构成的 4 层结构。柏油混合物层一般是 由基层和表层构成的 2 层结构， 每一层的厚度约为 4 ～ 5cm， 使得耐用于车辆交通。从耐久 性的观点来看， 铺装道路的铺设厚度根据路床的强度 (CBR 值 ) 及交通量 (N 值 ) 而确定。 另外， 路基或柏油混合物层的每一层厚度， 通常设计为各自所含骨材的最大粒径的约 2 ～ 3 倍。即， 当包含在柏油混合物层里的骨材的最大粒径约为 20mm 时， 每一层的厚度设计成约 4 ～ 5cm， 而整体约达到 8 ～ 10cm。
但是， 这也根据所需的性质和状态， 有时将包含在约 4 ～ 5cm 表层的粒度分布的最 大粒径骨材形成在约 13mm 的密粒度层， 将包含在相同厚度的基层的粒度分布的最大粒径 骨材形成在约 20mm 的粗密度层。并且， 基层的厚度对应于交通量的多寡被设定为具有弹 力。为此， 有时把基层的厚度设定为 4 ～ 35cm。详细的将在后叙述， 如图 15(1) 所示的铺装 模型及其断面为典型例。 图 15(1) 是用于多层弹性解析 (GAMCS ： 社团法人土木学会 ) 的、 适 用于日本国内的干线道路 ( 国道、 地方道路 ) 的标准铺装模型。对于铺装结构， 在路床上设 置由 35cm 的下层及 25cm 的上层构成的路基和由 5cm 的表层及 12cm 的基层构成的柏油混 合物层而构成。这属于交通量区分为 C 交通 (1000 ～ 3000 台 / 日、 方向 ) 的情况， 用于表 示路基以及柏油混合物层的每一层的变形抵抗性的弹性系数， 即恢复力 (E) 如同图 15(1) 的表所示。
在此， 说明柏油混合物层的再铺设。
基层及表层由作为粘结剂 ( 结合剂 ) 的柏油、 砂子及碎石等骨材、 作为用于埋设骨 材之间间隙的石灰石粉末的石粉 ( 填充物 ) 构成。通常的构成比例是骨材为 90％左右， 作 为粘结剂的柏油为约 5 ～ 8％， 而剩余的是填充物。
骨材颗粒的大小称作粒度， 将其混合的状态用各种大小的筛子筛选后进行分级的 结果称作粒度分布， 而图 3 示出了其例子。图表中， 横轴表示筛目的大小， 纵轴表示通过各 种大小筛目的材料的重量百分率 ( 通过重量百分率 )。
另外， 作为骨材的粘结剂 ( 结合剂 ) 的柏油包括 ： 生的， 即未改质过的纯沥青 ； 和 为了提高粘度而添加有橡胶、 树脂等改质剂的改质柏油。观察图 4 所示的温度与粘度的 关系可知， 上述两种柏油均在 180℃左右时粘性变小， 在不破坏骨材的情况下， 使得柏油混 合物的骨材分散。即， 骨材以被柏油覆盖的状态变为单粒化。另一方面， 随着温度下降至 100℃， 柏油的粘性会提高， 被柏油覆盖的骨材开始变为团粒化， 在常温时完全被固化。
如图 1 所示， 铺装道路由于长时间承受车辆频繁的交通所致的垂直及水平方向的 压缩以及拉伸应力的弯曲， 而路面受损伤， 而且被暴露在风雨或外部气温下， 典型地会发生 根据柏油、 粘结剂的软化或流动化的 “辙印凹陷” ， 或结冰所致的裂纹等， 路面变得凹凸不平 和劣化。铺装道路的路面再生工法一般采用在构成 2 层结构的柏油混合物层的基层和表层 中， 只针对约 4 ～ 5cm 的表层部分的加热式路面再生工法 (HIR ： Hot In-place Recycling)。 具体而言， 一种是如图 5(1) 所示的再混合 (Re-mixture) 方式。该方式， 通过加热 软化而翻松柏油混合物层的表层部分， 使之成为柏油混合物， 并在该柏油混合物上添加并 混合再生剂及新柏油混合物而使之成为再生柏油混合物， 之后铺平和压实所述再生柏油混 合物， 从而在再生柏油混合物层的表层进行再生。
另一种是如图 5(2) 所示的路面表层再生方式。该方式， 通过加热软化而翻松柏油 混合物层的表层部分， 使之成为柏油混合物， 并在该柏油混合物上只添加并混合再生剂而 进行铺平， 以再生柏油混合物层的表层之后， 在该表层添加新柏油混合物而铺平和压实， 从 而使得柏油混合物层的表层形成为两层。 显然， 再生后的柏油混合物层相比再生之前， 其厚 度增加。 顺便指出， 加热式路面再生工法的优点在于， 在任何情况下也不会破坏包含在柏油 混合物层的骨材， 而通过再利用来再生和强化柏油混合物层。
即便如此， 铺装道路的裂纹或损伤还包括从层间的边界面发生而依次蔓延至上部 的情形， 在不少情况下， 如已经观察到的一样， 裂纹或损伤从路面蔓延至超过约 6 ～ 10cm 的 表层与基层之间的边界面的深度， 或对应于该深度的柏油混合物层的深度。使用于如上所 述的再混合方式或路面表层再生方式等众所周知的路面再生工法的路面加热方法， 在短时 间内不点燃的情况下热能够渗透到的、 距离路面的深度有限制， 因此其适用对象被限定在 表层或其一部分。 从而， 在使用这些路面再生工法时， 柏油混合物层的基层部分的深度或对 应于该深度的、 位于距离路面 6 ～ 10cm 深度的铺装道路的裂纹或损伤被残留一部分的情况 下， 只再生柏油混合物的表层部分。
另外， 在美国专利第 4,534,674 号说明书中记载了如下的方式， 即着眼于修复铺 装道路的裂纹或损伤的、 将再混合方式适用于路面表层再生的方式， 具体而言， 在翻松的柏 油混合物中追加柏油再生剂， 并添加加热状态的新的柏油混合物而进行混合以及铺平， 从 而形成新表层。而即使在此情况下， 能够修复现有的柏油混合物层的深度截止到 5cm 至
6cm， 其深度依然受限制。无论怎样， 再生的铺装道路的寿命只是暂时性的， 针对超越铺装 道路的柏油混合物层的基层与表层之间的边界面的深度或对应于该深度的距离路面 6 ～ 10cm 的深度， 很难在路面上通过连续再生的方式彻底改变寿命， 到目前为止， 这种性质和状 态的铺装道路只能依赖于例如重修 (reconstruct) 工法。
本申请的申请人在日本专利第 4024293 号中已经公开了如下的加热方法和装置， 即， 在移动用于向柏油混合物层的表面喷射 600 ～ 700℃的热风的路面加热装置的同时， 将 路面的表面温度保持在 250℃左右， 在短时间内不点燃柏油的情况下能够使热渗透至超越 柏油混合物层的基层与表层之间的边界面的深度或相当于该深度的柏油混合物的深度， 从 而在路面上连续再生柏油混合物层。本申请人利用这种加热方法及装置， 针对到达至超越 柏油混合物层的基层与表层之间的边界面的深度或相当于该深度的柏油混合物层的深度 的损伤或劣化， 认真检讨了可以大幅改善铺装道路寿命的再铺设工法的实现。
非专利文献 1 ： “铺装再生便览” ( 社团法人日本道路协会 )
专利文献 1 ： 日本专利第 4024293 号公报
专利文献 2 ： 美国专利第 4,534,674 号说明书 发明内容 柏油由颗粒成分的沥青烯 (asphaltene) 和油成分的马青烯 (malthene) 构成。若 铺装被劣化， 则油成分的马青烯减少而硬化， 而浮游在马青烯中的颗粒成分沥青烯的比率 会增加。其结果， 柏油的粘度会下降。在此， 表层与基层具有相同的特性， 只是程度不同而 已。并且， 根据铺装的劣化， 包含在柏油混合物层的骨材会由于磨耗而发生减少或破损。将 作为铺装发生材料的柏油混合物用作旧材料而再利用的对象， 优选地应该是包含表层及基 层的整体的柏油混合物层。
利用上述的加热方法及装置， 即在短时间内， 在不点燃柏油的情况下使热渗透至 超越柏油混合物层的基层与表层之间的边界面的深度或相当于该深度的柏油混合物层的 深度， 从而使热渗透至超越柏油混合物层的基层与表层之间的边界面的深度或与此相当的 约 6 ～ 10cm 的深度而进行软化， 以此如图 6 所示， 向翻松至超越基层与表层之间的边界面 的深度或相当于该深度的柏油混合物， 不仅添加柏油再生剂， 而且还添加大粒径的骨材或 附着有柏油的骨材、 或者含有大粒径骨材的粒度分布的柏油混合物中的某种新材料， 并将 之混合而构成补强柏油混合物后， 在翻松剩余的柏油混合物层的剩余层上， 铺匀补强柏油 混合物， 从而形成弹性系数大于柏油混合物层的剩余层且含有大粒径骨材的中间层。 在此， 含有大粒径骨材的中间层称为 “大粒径补强层” 。接着， 还包含在大粒径补强层上铺匀用于 新表层的柏油混合物而形成新表层， 并将处于蓄热状态的两者压实为一体的步骤， 本发明 的目的在于提供如上所述的再铺设柏油混合物层的方法及用于该方法的自走车辆系统。
上述的课题基于如下的见解以具有后述的技术特征的本发明来实现。即， 通过使 得自走车辆系统自行， 加热柏油混合物层的表面， 使热渗透至超越柏油混合物层的基层与 表层之间的边界面的厚度或相当于该厚度的所述柏油混合物层的厚度而进行软化， 并对直 至超越柏油混合物层的基层与表层之间的边界面的深度或相当于该深度的所述柏油混合 物层的深度为止进行翻松而使之成为旧柏油混合物， 向该柏油混合物添加以不被团粒化的 温度预存储的、 大粒径的骨材或附着有柏油的骨材， 或者含有大粒径骨材的粒度分布的柏
油混合物中的任意第一材料， 并进行混合而形成补强柏油混合物， 向翻松剩余的柏油混合 物层的剩余层上铺匀所述补强柏油混合物， 以形成弹性系数大于剩余层的弹性系数的大粒 径补强层， 再向该大粒径补强层添加以不被团粒化的温度预存储的用于形成新表层的柏油 混合物即第二新材料， 并铺匀该第二新材料而形成新表层， 以蓄热状态一体压实大粒径补 强层与新表层， 据此能够在路面上连续再铺设铺装道路的柏油混合物层。
记载于权利要求 1 的发明是通过使自走车辆系统自行， 将铺装道路的柏油混合物 层连续再铺设于路面的方法， 其特征在于所述方法包括 ： (a) 加热软化步骤， 加热所述柏油 混合物层的表面， 使热渗透至超越所述柏油混合物层的基层与表层之间的边界面的深度或 相当于该深度的所述柏油混合物层的深度而进行软化 ； (b) 翻松步骤， 对超越被加热而软 化的所述柏油混合物的所述边界面的深度或相当于该深度的所述柏油混合物层的深度为 止进行翻松而形成旧柏油混合物 ； (c) 第一添加步骤， 向经过翻松的所述旧柏油混合物， 添 加以不被团粒化的温度预存储在预存装置里的、 大粒径的骨材或附着有柏油的骨材， 或者 含有大粒径骨材的粒度分布的柏油混合物中的任意第一新材料 ； (d) 混合步骤， 对添加有 所述第一新材料的所述旧柏油混合物进行混合， 而形成补强柏油混合物 ； (e) 大粒径补强 层形成步骤， 在所述翻松步骤中被翻松后剩余的所述柏油混合物层的剩余层上， 铺匀所述 补强柏油混合物， 以形成弹性系数大于所述剩余层的弹性系数的大粒径补强层 ； (f) 第二 添加步骤， 在所形成的所述大粒径补强层上， 添加以不被团粒化的温度预存储在预存装置 里的、 用于形成新表层的柏油混合物， 即第二新材料 ； (g) 新表层形成步骤， 铺匀所述第二 新材料而形成新表层， 该步骤与所述的大粒径补强层形成步骤相关联 ； (h) 压实步骤， 在蓄 热状态下， 一体压实形成在所述剩余层上的所述大粒径补强层与所述新表层。 记载于权利要求 2 的发明是在如权利要求 1 所述的发明的特征上追加以下特征的 发明， 即， 其特征在于在所述翻松步骤之前还包括 ： 新材料搬入步骤， 将不同时机从所述自 走车辆系统之外运入的所述第一新材料和所述第二新材料， 在所述不同时机分别搬入预存 装置里。
记载于权利要求 3 的发明是在如权利要求 1 或 2 所述的发明的特征上追加以下特 征的发明， 即， 其特征在于所述第一新材料是相比包含在所述柏油混合物层的最大粒径的 骨材具有更大粒径的骨材或附着有柏油的骨材、 或者含有相比包含在所述柏油混合物层的 最大粒径的骨材粒径更大的骨材的粒度分布的柏油混合物中的任意一种。
记载于权利要求 4 的发明是在如权利要求 1 至 3 中的任意一项所述的发明的特征 上追加以下特征的发明， 即， 其特征在于添加有所述第一新材料的所述补强柏油混合物， 包 含有将相比包含在所述柏油混合物层的最大粒径的骨材具有更大粒径的骨材， 其含量为从 整体上包含约 5％～ 35％。
记载于权利要求 5 的发明是在如权利要求 1 至 4 中的任意一项所述的发明的特征 上追加以下特征的发明， 即， 其特征在于所述混合步骤还包括 ： 再生剂添加步骤， 在对添加 有所述第一新材料的所述旧柏油混合物进行混合时， 添加柏油再生剂。
记载于权利要求 6 的发明是在如权利要求 1 至 5 中的任意一项所述的发明的特征 上追加以下特征的发明， 即， 其特征在于所述第二新材料含有与包含在所述柏油混合物层 的骨材所具有的粒度分布几乎相同的粒度分布的骨材。
记载于权利要求 7 的发明是在如权利要求 1 至 6 中的任意一项所述的发明的特
征上追加以下特征的发明， 即， 其特征在于所述大粒径补强层形成步骤还包括 ： 层间粘接步 骤， 向所述剩余层散布柏油乳剂或用于提高防水性及粘接性的材料， 从而粘接所述剩余层 与所述大粒径补强层。
记载于权利要求 8 的发明是用于将铺装道路的柏油混合物层连续再铺设于路面 的自走车辆系统， 其特征在于包括 ： 预热车辆 (A)， 该预热车辆 (A) 包含加热装置， 该加热装 置加热铺装道路的所述柏油混合物层的表面， 使得热渗透至超越所述柏油混合物层的基层 与表层之间的边界面的深度或相当于该深度的所述柏油混合物层的深度而进行软化 ； 铣刨 车辆 (B)， 该铣刨车辆 (B) 包含 ： 第一容箱， 将大粒径骨材或附着有柏油的骨材， 或者含有大 粒径骨材的粒度分布的柏油混合物中的任意第一材料， 以不被团粒化的温度进行存储 ； 翻 松装置， 直至超越被加热而软化的所述柏油混合物层的所述边界面的深度或相当于该深度 的柏油混合物层的深度为止进行翻松， 从而使之成为旧柏油混合物 ； 第一添加装置， 将从所 述第一容箱排出的、 以不被团粒化的温度所存储的所述第一新材料添加到所述旧柏油混合 物； 搅拌车辆 (C)， 该搅拌车辆 (C) 包括 ： 第二容箱， 以不被团粒化的温度预存储用于形成新 表层的柏油混合物即第二新材料 ； 混合装置， 对添加有所述第一新材料的所述旧柏油混合 物进行接收和混合， 以形成补强柏油混合物 ； 第一熨平机， 向被所述翻松装置翻松后剩余的 所述柏油混合物层的剩余层上， 铺匀所述补强柏油混合物， 以形成弹性系数大于所述剩余 层的弹性系数的大粒径补强层 ； 第二添加装置， 向所形成的所述大粒径补强层上， 添加从所 述第二容箱排出的、 以不被团粒化的温度预存储的所述第二新材料 ； 与第一熨平机相关联 的第二熨平机， 用于铺匀所添加的所述第二新材料， 以形成新表层。
记载于权利要求 9 的发明是在如权利要求 8 所述的发明的特征上追加以下特征的 发明， 即， 其特征在于还包括辗压装置 (D)， 以蓄热的状态一体压实形成在所述剩余层上的 所述大粒径补强层和形成在该大粒径补强层上的所述新表层。
记载于权利要求 10 的发明是在如权利要求 8 或 9 所述的发明的特征上追加以下 特征的发明， 即， 其特征在于所述铣刨车辆 (B) 还包括 ： 一个中间受入排出装置， 接收并排 出在不同时机从所述自走车辆系统之外运入的所述第一新材料和所述第二新材料 ； 包含至 少两个连续的输送路径的新材料搬入装置， 所述输送路径上具有切换装置， 以用于在所述 不同时机分别向所述第一容箱和所述第二容箱搬入从所述中间受入排出装置排出的所述 第一新材料和所述第二新材料 ； 其中， 当把所述第一新材料从所述中间受入排出装置搬入 到所述第一容箱时， 所述切换装置使得所述新材料搬入装置的连续的两个输送路径切断而 形成搬入口， 由所形成的所述搬入口将所述第一新材料搬入到所述第一容箱， 而当把所述 第二新材料从所述中间受入排出装置搬入到所述第二容箱时， 所述切换装置关闭形成在所 述新材料搬入装置的所述搬入口， 从而连接所述两个输送路径而形成一个输送路径， 由此 使得所述第二新材料从所述中间受入排出装置经由所述一个输送路径搬入到所述第二容 箱。
记载于权利要求 11 的发明是在如权利要求 8 至 10 中的任意一项所述的发明的特 征上追加以下特征的发明， 即， 其特征在于所述第一新材料是相比包含在所述柏油混合物 层的最大粒径的骨材具有更大粒径的骨材或附着有柏油的骨材、 或者含有相比包含在所述 柏油混合物层的最大粒径的骨材粒径更大的骨材的粒度分布的柏油混合物中的任意一种。
记载于权利要求 12 的发明是在如权利要求 8 至 11 中的任意一项所述的发明的特征上追加以下特征的发明， 即， 其特征在于添加有所述第一新材料的所述补强柏油混合物， 包含有将相比包含在所述柏油混合物层的最大粒径的骨材具有更大粒径的骨材， 其含量为 从整体上包含约 5％～ 35％。
记载于权利要求 13 的发明是在如权利要求 8 至 12 中的任意一项所述的发明的特 征上追加以下特征的发明， 即， 其特征在于所述第二新材料含有与包含在所述柏油混合物 层的骨材所具有的粒度分布几乎相同的粒度分布的骨材。
记载于权利要求 14 的发明是在如权利要求 8 至 13 中的任意一项所述的发明的特 征上追加以下特征的发明， 即， 其特征在于所述搅拌车辆 (C) 还包括再生剂添加装置， 以用 于向被翻松的所述旧柏油混合物添加所述第一新材料时， 添加柏油再生剂。
记载于权利要求 15 的发明是在如权利要求 8 至 14 中的任意一项所述的发明的特 征上追加以下特征的发明， 即， 其特征在于所述搅拌车辆 (C) 还包括第三容箱， 以用于预存 储用于粘接所述剩余层与所述大粒径补强层的柏油乳剂或用于提高防水性及粘接性的材 料。
记载于权利要求 16 的发明是在如权利要求 8 至 15 中的任意一项所述的发明的特 征上追加以下特征的发明， 即， 其特征在于所述搅拌车辆 (C) 还包括形成在所述混合装置 与所述第一熨平机之间的第一存储空间， 以用于调节向所述剩余层所提供的所述补强柏油 混合物的供给量。 记载于权利要求 17 的发明是在如权利要求 8 至 16 中的任意一项所述的发明的特 征上追加以下特征的发明， 即， 其特征在于所述搅拌车辆 (C) 还包括形成在所述第一熨平 机与所述第二熨平机之间的第二存储空间， 以用于调节向所述大粒径补强层所提供的所述 第二新材料的供给量。
附图说明
图 1 为用于表示重交通带给柏油铺装的影响的模型。 图 2 为一般柏油铺装的断面图。 图 3 为柏油混合物的骨材的粒度分布图。 图 4 为柏油的温度与粘度的关系图。 图 5 为用于表示加热式路面表层再生工法的再混合方式 (1) 以及再生方式 (2) 的图。 图 6 为根据本发明的通过形成用于补强柏油混合物层的大粒径补强层， 以在铺装 道路的路面进行连续再铺设的模型。
图 7 为根据本发明实施例的在路面上连续再铺设铺装道路的柏油混合物层的步 骤图。
图 8 为根据本发明实施例的用于在路面上连续再铺设铺装道路的柏油混合物层 的自走车辆系统的概略图。
图 9 为根据本发明实施例的用于构成自走车辆系统的预热车辆 A 的加热装置本体 100 的概率图。
图 10 为根据本发明实施例的用于构成自走车辆系统的铣刨车辆 B 中形成有第一 新材料的搬入口的装置本体 300 的概略图。
图 11 为根据本发明实施例的用于构成自走车辆系统的铣刨车辆 B 中形成有第二 材料的搬入装置的装置本体 300 的概略图。
图 12 为根据本发明实施例的用于构成自走车辆系统的铣刨车辆 B 中由其他的双 连接车辆构成的装置本体 300 的概略图。
图 13 为根据本发明实施例的用于构成自走车辆系统的搅拌车辆 C 的加热装置本 体 500 的概略图。
图 14 为向表层 ( 厚度为 4cm) 及基层的一部分 ( 厚度为 2cm) 的柏油混合物以 7 比 3 的比例配合 “4 号采石” 新材料的骨材的粒度分布解析结果及粒度分布图。
图 15 为标准铺装模型的铺装结构及多层断层解析结果。
图 16 为将标准铺装模型的铺装结构的表层用具有几乎相同的骨材粒度分布的新 柏油混合物进行再生的铺装结构及多层断层解析结果。
图 17 为将超越标准铺装模型的铺装结构的表层与基层之间的边界面 10cm 深度的 柏油混合物层， 用本发明的方法进行再铺设的铺装结构及多层断层解析结果。
图 18 为用于比较铺装结构的概要图。
图 19 为铺装模型的制作方法的作业顺序图。 图 20 为利用混凝土弯曲试验中所规定的试验机通过 3 等分支点负荷所进行的压 缩变形及拉伸变形的试验概要图。
图 21 为对现有工法的两层模型和含有大粒径补强层的三层模型的铺装结构， 基 于多层断层解析进行比较试验的实测值。
图 22 为示出使用于为了定量评价根据大粒径补强层的铺装补强效果而进行的试 验的、 实物大小的铺装试验体的铺装结构的图。
图 23 为用于示出铺装试验体的质量试验内容的图。
图 24 为示出在计算铺装试验体的疲劳破坏次数时， 用于计算拉伸变形及压缩变 形的位置和疲劳破坏次数的计算式的图。
图 25 为示出铺装试验体的质量试验的结果的图。
图 26 为示出根据 FWD 试验的铺装试验体的铺装表面的位移量的图。
图 27 为示出利用在施工铺装试验体时所使用的材料而制作的试验体进行测定的 柏油混合物的弹性系数的图。
图 28 为示出铺装试验体的拉伸变形及压缩变形的值的图。
图 29 为示出记载于铺装设计施工指南里的计划交通量与疲劳破坏次数之间的关 系， 以及将图 28 所示的拉伸变形及压缩变形的值代入到图 24 所示的计算式里而获得的各 铺装试验体的疲劳破坏次数的图。
具体实施方式
以下， 参照图 7 至图 21 详细说明根据本发明优选实施例的将铺装道路的柏油混合 物层连续再铺设于路面的方法及用于该方法的自走车辆系统。
图 7 示出了根据本发明实施例的将铺装道路的柏油混合物层连续再铺设于路面 的方法的整体步骤。该方法包括 ： 加热软化步骤 ( 以下称为 “加热软化步骤” )， 加热柏油混 合物层的表面， 使热渗透至超越柏油混合物层的基层与表层之间的边界面的深度或相当于该深度的柏油混合物层的深度而进行软化 ； 翻松步骤 ( 以下称为 “翻松步骤” )， 对超越被 加热而软化的柏油混合物的基层与表层之间的边界面的深度或相当于该深度的所述柏油 混合物层的深度为止进行翻松而形成旧柏油混合物 ； 第一添加步骤 ( 以下称为 “第一添加 步骤” )， 向被翻松的旧柏油混合物， 添加以不被团粒化的温度预存储在预存装置里的、 大粒 径的骨材或附着有柏油的骨材、 或者含有大粒径骨材的粒度分布的柏油混合物中的某种作 为第一新材料 ； 混合步骤 ( 以下称为 “混合步骤” )， 对添加有第一新材料的旧柏油混合物 进行混合， 而形成补强柏油混合物 ； 大粒径补强层形成步骤 ( 以下， 称为 “大粒径补强层形 成步骤” )， 在翻松步骤中被翻松剩余的柏油混合物层的剩余层上， 铺匀补强柏油混合物， 以 形成弹性系数大于剩余层的弹性系数的大粒径补强层 ； 第二添加步骤 ( 以下称为 “第二添 加步骤” )， 在所形成的大粒径补强层上， 添加以不被团粒化的温度预存储在预存装置里的、 用于形成新表层的柏油混合物， 即第二新材料 ； 新表层形成步骤 ( 以下称为 “新表层形成步 骤” )， 铺匀第二新材料而形成新表层， 该步骤与大粒径补强层形成步骤相关联 ； 压实步骤 ( 以下称为 “压实步骤” )， 在蓄热状态下， 一体压实形成在剩余层上的大粒径补强层与新表 层。
所述方法还可以包括 ： 翻松步骤之前的新材料搬入步骤 ( 以下称为 “新材料搬入 步骤” )， 将不同时机从自走车辆系统之外运入的第一新材料和第二新材料， 在不同时机分 别搬入预存装置里 ； 再生剂添加步骤 ( 以下称为 “再生剂添加步骤” )， 在对添加有第一新 材料的旧柏油混合物进行混合时， 添加柏油再生剂 ； 层间粘接步骤 ( 以下称为 “层间粘接步 骤” )， 在大粒径补强层形成步骤， 向剩余层散布柏油乳剂或用于提高防水性及粘接性的材 料， 从而粘接剩余层与大粒径补强层。 图 8 示出了用于实施上述各步骤的自走车辆系统的一种实施例。该自走车辆系统 由预热车辆 A、 铣刨 (miller) 车辆 B 以及搅拌车辆 (mixer)C 构成， 必要时， 还可以包括辗压 轮 D。以下， 与车辆的各构成要素及功能一同， 对本实施例的用于在路面上连续再铺设铺装 道路的柏油混合物层的自走车辆系统进行说明。
如图 8 所示， 预热车辆 A 的加热装置在车辆的前后轮胎之间与路面对置而设置， 在此控制着车辆的操纵者操作该加热装置。图 9 示出了对应于车辆移动方向从侧面观察 到的加热装置本体 100， 在此省略详细说明。断面为圆形的管道 (duct)120 的多个喷射孔 130 放射出的高温燃烧气体 ( 实线箭头 ) 是将根据燃烧器 (burner)140 向高温燃烧气体发 生部 110 输送的燃料和空气的混合气体点燃而加热至约 550℃～约 750℃， 优选地加热至约 650℃的高温燃烧气体。通过构成高温燃烧气体的收藏部 150 的一部分的中央管道 160， 以 一定间隔沿移动的长度方向并排设置而构成帘子状的、 作为收藏部 150 的一部分的断面为 圆形的各管道 120 均匀地供给高温燃烧气体。从而在罩体 (hood)170 的开放面 180 与柏油 表面之间的加热区域形成高温燃烧气体层。 接着， 高温燃烧气体进行传热之后， 成为回收燃 烧气体 ( 点画线箭头 )， 根据吸气装置 190 流经帘子状的断面为圆形的各管道 120 的外周所 形成的间隙， 经由罩体 170 的内部而吸入到燃烧气体循环管道 200， 并输送至高温燃烧气体 发生部 110。
进而， 预热车辆 A 以约 2 ～ 5m/ 分的速度前进， 与此同时在铺装道路的表面形成约 550℃～约 750℃的高温燃烧气体层， 并将其表面始终维持在 230 ～ 260℃， 从而在不点燃柏 油的状态下使热渗透至超越柏油混合物层的基层与表层的边界面的深度或相当于该深度
的约 6 ～ 10cm 的深度， 可使最深处的温度达到 50 ～ 60℃。由此实现本发明的加热软化步 骤， 从而使得后述的铣刨车辆 B 的翻松装置 340 在不进行损伤和破坏的情况下翻松柏油混 合物层的骨材而使之成为旧柏油混合物， 以此可以实施翻松步骤。当然， 毋庸置疑， 加热装 置并非局限在上述的形式， 只要是具有同样功能的加热装置， 任何一种都可以采用。
如图 8 所示， 铣刨车辆 B 是控制着该车辆的操纵者进行操作的装置。图 10 示出了 对应于车辆的移动方向从侧面观察到的装置本体 300。铣刨车辆 B 包括 ： 第一容箱 320， 将 从自走车辆系统之外通过大型卡车 400A 运入的大粒径骨材或附着有柏油的骨材、 或者含 有大粒径骨材的粒度分布的柏油混合物中的任意的第一材料 310， 以不被团粒化的温度， 即 约 120 ～ 150℃的温度存储 ； 翻松装置 340， 直至超越被所述加热装置 100 所加热而软化的 柏油混合物层 330 的基层与表层之间的边界面的深度或相当于该深度的柏油混合物层的 深度为止进行翻松， 从而使之成为旧柏油混合物 331 ； 第一添加装置 350， 将从所述第一容 箱 320 排出的、 以不被团粒化的温度即约 120 ～ 150℃的温度所存储的第一新材料 310 添加 到被翻松的柏油混合物 331。
对铣刨车辆 B 的更加具体的构成要素进行说明如下。 如图 10 所示， 大型卡车 400A 所运入的第一新材料 310 用没有图示的设备 (plant) 进行生产， 其所需于一连的再铺设的 量， 在维持 120 ～ 150℃的温度， 即不被团粒化的温度的情况下， 盛放在一个中间受入排出 装置 400。所盛放的第一新材料 310 根据第一传送器 410 输送而搬入到第一容箱 320。在 此， 第一容箱 320 的上部形成有搬入口 420， 第一新材料 310 经由该搬入口 420 从第一容箱 320 的投入口 321 搬入。搬入口 420 可以根据第一传送器 410 与可滑动的第二传送器 430 被关闭。第二传送装置 430 设置为与第三传送装置 440 相联动。进而， 根据搬入口 420 的 关闭， 如后所述， 第一传送装置 410 与第三传送装置 440 通过根据致动器 (actuator) 等可 进行滑动的第二传动装置 430， 构成一个输送装置 450。
接着， 如图 10 所示， 翻松装置 340 具有从铺装道路宽度方向的左右侧向中央 设置为螺旋状的、 前后两组的旋转式翻松器 ( 路面翻松爪 )， 该翻松器为例如两个粉碎 (grinding) 装置 341 及 342， 通常根据以油压为驱动源的至少两个轴相面对设置而进行内 测旋转。据此， 直至超越被加热而软化的柏油混合物层 330 的基层与表层之间的边界面的 深度或相当于该深度的柏油混合物层的深度进行翻松， 在道路中央线上以垄状形成旧柏油 混合物 331。顺便提出， 如图 12 的铣刨车辆 B 的其他实施例所示， 由两个粉碎装置 341、 342 构成的翻松装置 340 可以设置在双联车辆 (B1+B2) 的前方车辆 B1 上。
另外， 优选地在用于预存储第一新材料 310 的第一容箱 320 设置保温装置。被存 储的预热状态的第一新材料 310， 从第一容箱 320 的排出口 322 根据一端设置在其内部的第 一添加装置 350 的第四传输装置 351 进行输送， 并添加到旧柏油混合物 331。
在说明搅拌车辆 C 之前， 参照图 11， 对根据另外的大型卡车 B 向中间受入排出装 置 400 运入后述的第二新材料 510 时的铣刨车辆 B 的各构成要素进行说明如下。第二新材 料 510 用没有图示的设备 (plant) 进行生产， 其所需于一连的再铺设的量， 在维持约 120 ～ 150℃的温度， 即维持不被团粒化的温度的情况下， 盛放在一个中间受入排出装置 400。此 时， 第二传送装置 430 通过滑动关闭搬入口 420。与此同时， 根据第二传送装置 430， 第一传 送装置 410 与第三传送装置 440 相连接而形成一个输送装置 450。 更具体来讲， 将根据大型 卡车 B 运入中间受入排出装置 400 的第二新材料 510 搬入第二容箱 520 时， 铣刨车辆 B 的操纵者通过操作可滑动的第二传送装置 430 的切换装置 460 来关闭搬入口 420， 第一传送装 置 410 通过第二传送装置 420 连接到第三传送装置 440， 从而形成一个输送装置 450。顺便 提出， 优选地在第二容箱 520 也应当设置与第一容箱 320 相同的保温装置。
由此， 第二新材料 510 根据输送装置 450 被输送到搅拌车辆 C 的第二容箱 520。进 而， 如图 10 及图 11 明确示出， 向铣刨车辆 B 的中间受入排出装置 400， 在不同的时机从自走 车辆系统之外运入第一新材料 310 和第二新材料 510， 并在不同的时机向第一容箱 320 和第 二容箱 520 分别搬入第一新材料 310 和第二新材料 510。
如图 8 所示， 搅拌车辆 C 同样是由控制着该车辆的操纵者进行操作的装置。图 13 示出了相对车辆的移动方向从侧面观察到的装置本体 500。如上所述， 搅拌车辆 C 包括 ： 第 二容箱 520， 将根据自走车辆系统之外的大型卡车 400B 运入至中间受入排出装置 400 的第 二新材料 510 的用于新表层的柏油混合物， 以约 120 ～ 150℃的不被团粒化的温度进行存 储； 第五传送装置 530， 提升而输送添加有第一新材料 310 的旧柏油混合物 331 ； 混合装置 550， 对被提升而输送且添加有第一新材料 310 的旧柏油混合物 331 进行接收和混合， 使之 成为补强柏油混合物 540 ； 第一熨平机 (screed)580， 向被翻松装置 340 翻松剩余的柏油混 合物层 330 的剩余层 560 上， 铺平补强柏油混合物 540， 以形成弹性系数大于剩余层 560 的 弹性系数的大粒径补强层 570 ； 第二添加装置 590， 向所形成的大粒径补强层 570 上， 添加从 第二容箱 520 排出的第二新材料 510 ； 与第一熨平机 580 相关联的第二熨平机 610， 将所添 加的第二新材料 510 铺匀于大粒径补强层 570 上， 从而形成新表层 600。
另外， 搅拌车辆 C 还包括 ： 再生剂添加装置 620， 在混合添加有第一新材料 310 的 旧柏油混合物 331 时， 用于添加柏油再生剂 ； 第三容箱 630， 预存储用于粘接剩余层 560 与 大粒径补强层 570 的柏油乳剂或用于提高防水性及粘接性的材料 ； 存储空间 640， 在混合装 置 550 与第一熨平机 580 之间设有两侧壁， 用于调节补强柏油混合物 540 向剩余层 560 的 供给量 ； 存储空间 650， 在第一熨平机 560 与第二熨平机 610 之间设有两侧壁， 用于调节向 大粒径补强层 570 的第二新材料 510 的供给量。
搅拌车辆 C 的第一熨平机 580 及第二熨平机 610， 在分别铺匀补强柏油混合物 540 及第二新材料 520 时， 通常不仅具有铺匀的功能， 而且还具有压实的功能。进而， 如图 8 所 示的辗压轮 D， 可以根据需要用在更加强固地进行压实的情形。
将分别预存储有第一新材料 310 和第二新材料 520 的铣刨车辆 B 及搅拌车辆 C 与 预热车辆 A 相连， 并使之以 2 ～ 5m/ 分的速度一同工作， 同时使热渗透至柏油混合物层 330 的约 6 ～ 10cm 的深度， 使得柏油混合物层的最深处温度达到 50 ～ 60℃， 以此实施本发明的 加热软化步骤， 接着， 翻松装置 340 在不进行损伤和破坏的情况下翻松柏油混合物层 330 的 骨材而使之成为旧柏油混合物 331， 以此可以完成翻松步骤。以下， 接着说明本发明的各步 骤。
在第一添加步骤， 向被翻松的旧柏油混合物添加第一新材料 310。第一新材料 310 应当是相比包含在柏油混合物层 330 的最大粒径的骨材具有更大粒径的骨材或附着有柏 油的骨材、 或者含有相比包含在柏油混合物层 330 的最大粒径的骨材粒径更大的骨材的粒 度分布的柏油混合物中的任意一种。 在接下来的混合步骤中所产生的补强柏油混合物 540， 将相比包含在柏油混合物层 330 的最大粒径的骨材具有更大粒径的骨材， 从整体上包含约 5％～ 35％。这是因为， 当大粒径骨材的含有量为 5％以下时， 不会得到超过基于铺设厚度的补强的强度。另外， 当大粒径骨材的含有量超过 35％时， 会打破柏油混合物的粒度分布 的平衡， 从而很难形成密实的柏油混合物层。据此， 在所继续的大粒径补强层形成步骤中， 向柏油混合物层 330 的剩余层 560 上， 铺匀补强柏油混合物， 从而作为再利用了柏油混合物 层 330 的层， 其厚度虽然会增加， 但如后述， 可以形成弹性系数大于剩余层 560 的弹性系数 的大粒径补强层。在此， 形成了新表层的再铺设结构是为了通过构筑大粒径补强层来强化 铺装结构 (Hot In-place Strengthening)。
对于图 14 省略详细说明， 该图 14 是通过向旧柏油混合物添加新材料而构筑大粒 径补强层， 从而强化铺装结构时的结果。 基于实验数据的关于被强化的铺装结构的数据， 记 录在图 18 ～图 21， 但该结果是对具有最大粒径为 13mm 的骨材粒度分布的厚度为 4cm 的表 层以及具有最大粒径为 20mm 的骨材粒度分布的厚度为 x cm 中的大约 2cm 进行翻松， 从而向 厚度共计为 6cm 的旧柏油混合物以 7 比 3 的比例混合并铺匀作为新材料的由粒径为 20 ～ 30mm 的骨材构成的 “4 号采石” 时， 测量其厚度而得出的结果。在此， 整体厚度达到 8.6cm。 即， 相比被翻松的 6cm 的柏油混合物层， 厚度增加了 2.6cm。
图 15 是将在平成 11 年铺设施工于九州的筑紫野 - 古贺线的适用于日本国内干线 道路 ( 国道、 地方道 ) 的标准铺装模型， 在平成 15 年利用多层弹性解析 (GAMCS ： 社团法人土 木学会 ) 进行评价的结果。铺装结构由路床上以 35cm 的下层及 25cm 的上层构成的路基和 以 5cm 的表层及 12cm 的基层构成的柏油混合物层构成。 这是交通量区分为 C 交通 (1000 ～ 3000 台 / 日、 方向 ) 时的情形， 用于表示路基和柏油混合物层的每一层的变形抵抗性的弹性 系数， 即复原力 (E)， 如图 15 的表所示， 其结果为表层寿命还剩 1 年， 整体的寿命为 5 年。 顺便提出， 表层寿命的预测是在一日、 一方向 3000 台车辆交通量的上述 C 交通量 时， 将柏油混合物的破坏次数 (Nf) 除以 3000( 台 )×365( 日 ) 的值。在此， 柏油混合物破坏 次数 (Nf) 通过以下的疲劳破坏基准式 ( 出处 ： 日本道路协会柏油铺设要领 1992 年 12 月 ) 计算。
( 式 1)
Nf ＝ 8.108×10(M-3)/εt 3.291×E0.854
在此， εt 为柏油混合物层下面的拉伸变形 ； E 为柏油混合物的弹性系数 (kgf/ 2 cm ) ； M 为 柏 油 混 合 物 的 空 隙 率 (VV) 与 柏 油 量 (Vb) 的 函 数， 由 式 M ＝ 4.84×{[Vb/ (VV-Vb)]-0.69} 计算得出的值。
接着， 图 16 是只将上述标准铺装模型的厚度为 5cm 的表层部分， 例如用再混合工 法而再生时的铺装模型， 在同样的交通量区分为 C 交通的条件下， 利用同样的多层弹性解 2 析进行评价的结果。表层的弹性系数从再生前的 24,000kgf/cm 被强化为 35,000kgf/cm2， 但是表层寿命的预测值不过为 2 年。相比图 15 的情形， 寿命不过延长了 1 年。该标准模型 示出了被劣化的状态， 以至于不得不根据重修工法来更换基层及表层。
对应于此， 图 17 表示了关于如下铺装道路的多层弹性解析的结果， 即对于同样的 交通量区分为 C 交通时的铺装结构， 以与图 14 的情形同样的 7 比 3 的比例， 翻松从路面至 超越基层与表层之间的边界面的 10cm 的厚度， 对此添加并混合由粒径为 20 ～ 30mm 的骨材 构成的 “4 号采石” 而构成补强柏油混合物， 由此在翻松后剩余的剩余层上形成厚度为 7cm 的大粒径补强层， 从而在将表层为 5cm、 基层为 5cm 而整体为 10cm 的厚度变更为 14cm 厚度 的柏油混合物层上， 添加第二新材料， 从而根据如此的第二添加步骤形成厚度为 3cm 的新
表层， 而且在蓄热的状态下将大粒径补强层与新表层压实为一体。
对图 15 及图 16 的情形进行对比可知， 两层结构的厚度为 17cm 的柏油混合物层再 铺设于三层结构的厚度为 24cm 的柏油混合物层， 从而增加根据第一新材料的 4cm 的厚度以 及根据第二新材料的 3cm 的厚度， 但是若假设同样的交通量区分为 C 交通的情形， 则根据 最初指出的重交通量的对于纵向及横向的应力弯曲的弹性系数来讲， 粗粒度层的旧基层为 2 24,000kgf/cm ， 而大粒径补强层的弹性系数达到 2 倍以上的 50,000kgf/cm2。图 21 示出的 实测值也证明了这一点。其结果， 可将 5 年至 6 年的表层寿命大幅延长到 11 年。即， 相比 使用以往的根据加热式表层再生工法时的情形， 本发明具有可将寿命延长 5 ～ 6 年的显著 的有益效果。
如图 21 所示， 这些已经被实验数据证明。具体的弯曲强度实验， 根据两点集中载 荷试验， 遵照 “JIS A 1106 混凝土弯曲强度试验法” 执行。弯曲强度， 用弯曲应力作用于试 验体时发生在试验体内部的最大弯曲应力 ( 拉伸应力 ) 来定义， 而假设试验体为弹性体时， 用以下的公式计算。
( 式 2)
σb ＝ M/Z ＝ (Pl/6)/(bd2/6) ＝ Pl/bd2[N/mm2] 在此， M 为产生在试验体的最大弯曲力矩 (moment) ； Z 为断面系数 [mm3] ； p 为最大 负荷 [N] ； l 为下部支点间距 [mm](300mm) ； b 为试验体的断面宽度 [mm]， d 为试验体的断面 高度 [mm](b、 d 分别为 100mm)。
结果确定为， 表示材料特性的数值解析中所使用的弹性系数与从弯曲试验计算出 的弹性系数相似。另外， 观察 “被合成的弹性系数” 可知， 以往工法中的两层模型为 3,395N/ 2 mm 。相对于此， 含有大粒径补强层的 3 层模型的同一弹性系数为 4,796N/mm2， 提高了 1.41 2 倍。此时， 两层模型的弯曲强度为 6.41N/mm ， 相对地， 3 层模型的弯曲强度为 8.1N/mm2。结 果可以确定补强效果约为 1.3 倍。在此， 即便考虑根据铺设厚度的补强强化， 从实测值可以 很容易判断出显著的补强效果。
顺便提出， 实验数据以如下的协议 (protocol) 为基准。其目的是为了通过室内实 验确认根据本发明的工法所构筑的铺装结构的补强效果。 测量将负荷施加于补强前后的各 铺装模型上时的压缩变形以及柏油铺装下面的拉伸变形。
接着， 图 18 示出了所比较的铺装结构概要。
所使用的混合物参照 “铺设施工便览”以及美国国家沥青路面协会 (National Asphalt Pavement Association) 的技术资料 “使用了马歇尔配比设计的大粒径混合物的 试验评价” 中的基准值， 使用满足该基准值的一般配比。以下的表， 示出了基准值的出处。
[ 表 1]
混合物名称 密粒度柏油混合物 (13) 粗粒度柏油混合物 (20)出处 试验施工便览 试验施工便览16101855404 A CN 101855406说混合物名称 大粒径柏油混合物 (30)明书出处 NAPA 参考资料13/15 页
铺装模型的制作方法， 按照图 19 所示的作业顺序进行。
试验方法， 使用在混凝土弯曲试验中规定的试验机， 用三等分支点负荷施加负载， 以测定压缩变形及拉伸变形。( 参照图 20)
测定变形的方法而言， 在试验体的上面和下面贴附多个变形仪器 (gauge) 而采集 数据。
试验次数为各铺装模型各进行 3 次。
通过对柏油铺装体弯曲破裂时的最大负荷进行比较， 对现有工法与根据本发明的 工法进行了比较。
利用产生于柏油铺装体的上端及下端的变形， 根据多层弹性论的逆解析计算出各 层 ( 表层、 大粒径补强层、 基层 ) 的弹性系数， 以此对现有工法与根据本发明的工法的补强 效果之差进行了确认。
其结果如图 21 所示。
另外， 本发明还包括 ： 再生剂添加步骤， 在混合添加有第一新材料的旧柏油混合物 时， 添加柏油再生剂 ； 层间粘接步骤 ( 以下称为 “层间粘接步骤” )， 在大粒径补强层形成步 骤中， 向剩余层散布柏油乳剂或用于提高防水性及粘接性的材料， 从而粘接剩余层与大粒 径补强层。 据此， 对劣化的柏油进行再生， 或即便超越基层与表层之间的边界面的损伤或裂 纹达到更深的剩余层时， 通过在剩余层与大粒径补强层之间设置粘接材料而能够最小限度 地控制住相互的影响。 另外， 所形成的大粒径补强层与新表层， 在蓄热的状态下被压实为一 体， 从而在大粒径补强层与新表层之间无需设置粘接材料， 新表层的底面部分与大粒径补 强层的表面部分能够以含有骨材的啮合状态而形成， 因此根据纵向的应力而容易发生的层 间滑移所导致的错位也不易产生。
图 22 至图 29 示出了利用实物大小的铺装试验体 ( 铺装模型 ) 所进行试验的概要 及结果， 以用于定量评价根据大粒径补强层的铺设补强效果， 即耐久性提升效果。图 22 示 出了实物大小的铺装试验体的铺装结构， 该试验体适用于定量评价根据大粒径补强层的铺 设效果的试验。铺装试验体制作成适用于市区的柏油铺设的铺装结构。在图 22 中， 铺装试 验体 No.1 ～ No.4 具有如下的结构。
No.1 ： 标准铺设结构
No.2 ： 利用旧表层 3cm+ 旧基层上部 3cm 形成了大粒径补强层 8cm 的结构
No.3 ： 对于标准铺装结构将路基厚度减少为 1/2 而降低了支撑力的结构
No.4 ： 将 No.3 的结构根据大粒径补强层 8cm 进行补强的结构
对于这些各铺装试验体进行 FWD(Falling Weight Deflect meter) 试验， 从而检 测发生在各铺装试验体的铺装表面的移位， 并比较铺设补强效果。铺装试验体的设计条件 是交通负荷为 5t 的车轮负荷、 设计交通量为日交通量达到 100 ～ 250 台左右、 路床支撑力 为路床 CBR ＝ 8。图 23 示出了所制作的铺装试验体的质量试验内容。
铺装试验体的铺设补强效果可以根据铺装试验体的疲劳破坏次数 ( 疲劳破坏回
数或允许走行次数 ) 进行评价。铺装试验体的疲劳破坏次数是指在铺装道路上， 向铺装表 面反复施加一定的车轮负荷， 直至在铺装体产生裂纹的次数。如图 24 所示， 疲劳破坏次数， 利用将 5t 的车轮负荷施加到铺装试验体时产生在铺装试验体的柏油混合物下面的拉伸变 形的值和产生在路床上面的压缩变形的值进行计算。图 24 中左上侧的图示出了现有的铺 装体的铺装结构， 右上侧的图示出了含有大粒径补强层的铺装体的铺装结构。图 24 的数学 式是美国国家沥青路面协会 (NAPA) 制定的用于计算疲劳破坏次数的计算式。
图 25 示出了铺装试验体的质量试验结果， 图 26 示出了根据 FWD 试验的重锤下落 正下方 (D0) 的表面位移量。该位移量是根据向柏油铺装板下落重锤而板面向下凹进时所 产生的弯曲， 铺装支撑力越大所述位移量的值越小。如图 25 所示， No.2 铺装试验体的位移 量在所有的检测部位其位移量小于其他的铺装试验体。另外， 从图 26 可以得知以下内容。
(1) 对于 No.1 与 No.2 的铺装结构上的差异而言， No.2 的结构将 No.1 的结构的基 层部的一部分置换为大粒径补强层。 No.2 的位移量小于 No.1 的位移量， 当路床及路基的支 撑力相同时， 根据大粒径补强层改善铺设支撑力。
(2)No.3 及 No.4 是分别将 No.1 及 No.2 的路基厚度变更为一半的铺装结构。这些 铺装试验体， 在同一路床上面为了使铺装体路基深处的支撑力发生变化而设定。如同上述 (1) 的情形， 通过设置大粒径补强层， 使得位移量变小， 改善铺设支撑力。
(3) 对于根据路基厚度的减少而变化的支撑力而言， 当利用根据 Ta 设计法的等值 换算厚度进行评价时， 若路基厚度减少 10cm， 则支撑力特性下降约 20％。
图 27 示出了利用在施工铺装试验体时所使用的材料而制作的试验体进行检测的 柏油混合物的弹性系数。柏油混合物的弹性系数根据 “柏油混合物的弹性模量 (resilient modulus) 试验法” ( 铺设试验法便览别册 ) 进行了检测。试验温度为 25℃。该弹性系数在 计算后述的柏油铺设的疲劳破坏次数时作为输入值所使用。 而且， 根据 “铺装设计施工指南 ( 日本道路协会 )” 的记载， 一般柏油混合物的弹性系数为 600 ～ 12,000(MPa)。
如图 27 所示， 粗粒度柏油混合物或大粒径柏油混合物的弹性系数大于密粒度柏 油混合物。这表示当骨材容积率增加时， 柏油混合物的弹性系数变大。
图 28 示出了通过多层弹性理论解析所计算出的产生在铺装试验体的各柏油混合 物层下面的拉伸变形和产生在路床上面的压缩变形。作为计算程序的输入值， 使用了根据 弹性模量试验检测的柏油混合物的弹性系数 ( 参照图 27) 以及各铺装试验体的层厚。
从图 28 的上侧图， 可以得知以下内容。
(1) 产生于柏油混合物层下面的拉伸变形较大时， 表示柏油混合物层处于容易产 生裂纹破坏的状态。比较 No.1 与 No.2 可知， No.2 通过设置大粒径补强层， 拉伸变形减少 为约 1/2， 相比 No.1 处于裂纹破坏不易产生的状态。
(2) 比较 No.2 与 No.4 可知， 对于 No.2 的 20cm 的路基厚度即便路基的厚度变为一 半， 但拉伸变形的大小几乎与 No.2 相同。由此可知， 即使在路基深处的支撑力多少降低了 的状态 ( 推定为约下降 20％ ) 下， 通过设置大粒径补强层可以获得分散负荷的效果， 对于柏 油混合物的裂纹破坏的抵抗性能够上升。
另外， 从图 28 的下图可以得知以下内容。
(1) 路床上面的压缩变形较大时， 表示根据车轮负荷的施加， 在铺装体容易产生压 缩导致的变形 ( 辙印凹陷 )。通过比较 No.1 和 No.2 可知， No.2 通过设置大粒径补强层变得厚重， 其结果铺装整体的压缩量减少。
(2) 对于 No.1 和 No.4 而言， 铺装整体的厚度 No.1 稍微厚一些。虽然 No.4 的路基 厚度为 10cm 而较小， 但是设有大粒径补强层。路床上面的压缩变形的大小而言， No.4 相比 No.1 略小一些， 从而可以看出大粒径补强层所带来的可以抑制压缩变形的效果。
图 29 示出了记载于铺装设计施工指南里的计划交通量与疲劳破坏次数之间的关 系， 以及将图 28 所示的拉伸变形及压缩变形的值输入到图 24 所示的计算式里而获得的各 铺装试验体的疲劳破坏次数。而且， 图 29 的疲劳破坏次数， 采用了图 24 所示的 Nfa 和 Nfb 中 较少的次数。
从图 29 可以得知以下内容。
(1) 设有大粒径补强层的 No.2 的疲劳破坏次数 ( 约 950,000) 达到 No.1 的 6 陪以 上， 从其结果可以得知， 当设置大粒径补强层时铺装的耐久性会上升。结果， 对 No.2 而言， 计划交通量区分等于 1 等级以上的铺装结构。
(2)No.3 的疲劳破坏次数为约 50,000 次， 而 No.4 为约 250,000 次， 增加了约 5 倍。 从该结果可以得知， 即便在路基厚度变薄而铺装支撑力多少下降的情况下， 只要设置大粒 径补强层， 则可以得到改善耐久性的效果。