沥青路面讲义word版.doc

沥青路面第1.1节 沥青路面特点及分类沥青路面指用沥青材料作结合料铺筑面层的路面的总称。它适用于各种交通量的道 路，由于用沥青作为结合料修筑的路面呈黑色，故以称黑色路面。 1.1.1 沥青路面特点 1由于使用粘结力较强的沥青材料作为结合料，使矿料之间的粘结力得到加强，从而提高了混合料的强度和稳定性，使路面的使用质量和耐久性都得到提高。同时，可以根据路面使用需求，可调整路面结构组成和沥青混合料的配合比，从而调整沥青路面的强度，以适应不同交通量的要求。 2沥青面层的透水性小，特别是密实沥青混凝面层的透水性很小，能大大防止地表水进入路面基层和路基，从而使路面的强度稳定，但同时使得土基和基层内的水分难以排如，在潮湿路段如果路面结构处理不当易发生基和基层变软，导致路面破坏。 3沥青路面表面平整、坚实、无接缝、行车平稳、舒适、噪音小，能适应高速行车对舒适度的需求。沥青路面晴天无尘土，雨天不泥泞，在烈日照射下不反光，便于行车。4沥青面层适宜于用机械化施工，沥青混合料的生产可以工厂化，质量较易得到保证，施工进度快。 5沥青路面有利于分期修建和方便修补、开放交通快。 6由于沥青路面面层抗弯拉强度低，对基层的强度和稳定性要求高， 故沥青路面注重于路面组合设计。 7沥青面层的温度稳定性较差，高温时表现为材料变软，强度下降， 易出现车辙、推移、波浪等破坏；低温时表现为材料变脆，易出现路面开裂。 8沥青路面施工受季节和气候的影响较大，在低温季节和雨季，除乳化沥青外，不能施工。 9. 沥青路面属于柔性路面体系，面层刚度较水泥路面低得多，履带式车辆不能在沥青路面上行驶。1.1.2 常用沥青路面结构类型 根据沥青路面的材料组成和施工工艺的不同，沥青路面主要有4种类型， 即沥青表面处治、沥青贯入式、沥青碎石和沥青混凝土。随着科学技术的 发展，近年来，各种新型沥青防滑磨耗层，如排水性磨耗层、SMA等也 在我国道路和机场工程中得到了大量应用。 1沥青表面处治（bituminous surface treatment) 沥青表面处治路面是用沥青和细集料铺筑的一种薄层面层，厚度不大于3cm。除了传统的层铺法表面处治工艺外，还有稀浆封层、微表处、雾状封层、薄沥青罩面等表面处治形式。 沥青表面处治，特别是单层式表面处治厚度较薄，对路面结构整体强度和刚度提高不多，在结构分析时往往不计入路面体系内。其主要作用是抵抗行车磨耗，增强防水性，提高平整度，改善路面行车条件；特点是表面摩擦系数大，表面构造深度大，有利于高速车辆行驶安全。它还具有良好的抗温度裂缝性能。沥青表面处治可用于轻交通道路沥青面层或磨耗层，也可用于对旧沥青面层的养护维修或加铺罩面等。2沥青贯入式（bituminous penetration pavement） 沥青贯入式是在初步压实的碎石(或破碎砾石)上分层浇洒沥青、撒布嵌缝料,经压实并借助行车压实而形成的一种较厚的面层。贯人式沥青路面采用粘稠沥青铺筑时，其厚度通常为48cm，采用乳化沥青时，其厚度不宜超过5cm。当贯入式层上部加铺拌和沥青混合料面层时，路面总厚度宜为6-10cm。沥青贯入式面层依靠集料颗粒的锁结作用及沥青的粘结作用获得强度的，有着较大的荷载分布能力。在沥青路面的整体结构中，它起着较为重要前作用。 由于沥青贯入式碎石面层的沥青用量较高，且下部的集料粒径较大，对于延缓半刚性基层引起的反射裂缝较为有用，通常可作为半刚性基本沥青路面的联结层。沥青贯入式面层是一种多空隙的结构，尤其是下部粗碎石空隙更大，当其作为路面的最上层时，应撒布封层料或加铺拌和层，以改善路表的渗水情况， 提高贯入式面层本身的耐用性。如果是在半刚性基层上铺筑乳化沥青贯入式面层，由于其成型慢、孔隙较大、渗水严重，应铺筑下封层。3 沥青碎石（bituminous macadam pavement） 沥青碎石路面是由适当比例的粗集料、细集料及少量填料(或不加填料)组成，压实后剩余空隙率较大。沥青碎石路面的强度主要依靠粗集料颗粒的嵌锁作用，受沥青感温性影响较小，因此热稳性较好。沥青碎石混合料的沥青用量较沥青贯入式碎石少，工程造价较低。沥青碎石混合料可以采用集中厂拌生产，质量容易保证，均匀性和稳定性优于沥青贯入式碎石。沥青碎石的主要缺点是空隙率较大，空气和路表水易透入，路面的耐久性较差。由于沥青碎石混合料中细集料和矿粉含量较低、空隙率大，其抗疲劳性较沥青混凝土差目前在我国高等级道路沥青面层中已较少采用沥青碎石结构层，仅将其作为柔性基层的上基层或整平层使用。4沥青混凝土（bituminous concrete pavement) 沥青混凝土路面是采用粘稠沥青与连续级配的矿质集料拌和而成的混合料，经压实成型的路面结构。沥青混凝土具有强度高、整体性好、抵抗行车和自然因素破坏作用能力强等优点。它的强度和密实度是各种沥青面层结构中最高的，适用于各种等级道路的沥青路面面层。 高速公路、一级公路和城市快速路、主干路的沥青面层的上、中、下面层都应采用沥青混凝土铺筑，其它等级道路的沥青路面的上面层也宜采用沥青混凝土铺筑。 5抗滑表层或磨耗层 抗滑表层或磨耗层的功能主要是提高路表平整度，改善路面的行车条件，特点是表面摩擦系数大，表面构造深度大，有利于高速车辆行驶安全。除了所述表面处治结构外，目前国内外用作抗滑表层或磨耗层的沥青混凝土有以下几种类型： (1) 抗滑表层混合料AK。其矿料级配及压实后混合料剩余空隙率与型沥青混凝土接近，对矿料的磨光值、磨耗值及压碎值有较高的要求。 (2) 多孔隙沥青混凝土OGFC。它采用单一粒径或开级配集料与沥青拌制，细集料及沥青用量较少，铺筑厚度3.54.0cm。压实后空隙率较高，通常在20以上，雨水可以在其内部空隙流通、排走，减少路表溅水和喷射现象，并具有吸音效果。由于空隙率较大，水分和空气的自由进出对沥青混合料的性能影响较大，为了提高沥青混合料的强度和耐久性，应采用高性能沥青。这种混合料也可用于排水基层。 (3) 沥青玛蹄脂碎石SMA。它是由沥青玛蹄脂填充碎石骨架组成的嵌挤密实结构的混合料，SMA混合料的特点主要包括两个方面：一是大尺寸集料颗粒互相嵌挤组成高稳定性（高抗变形能力）的石-石骨架结构；二是细集料沥青结合料和稳定添加剂组成的沥青玛蹄脂填充“骨架”间隙，并将“骨架”胶结在一起，沥青玛蹄脂略有富余，使混合料获得较好的柔性和耐久性。SMA混合料主要应用于高等级道路沥青路表层。（4）机场道面与桥面铺装 考虑到沥青道面的优异使用性能和便于养护改建的特点，我国机场道面不仅大量采用沥青混凝土加铺层来改建已有水泥混凝土道面，而且修建了新的沥青混凝土道面。由于桥面沥青混凝土铺装层与桥梁上部结构在刚度、强度、变形性能等方面的差异，桥面铺装沥青混凝土与路段 沥青混凝土路面相比，在对材料的技术要求、施工工艺和构造等方面有较大差别。特别是大跨度钢桥桥面铺装仍是目前存在的技术难题之一。1.1.3 沥青路面的分类 1按路面使用质量，承载力大小以及使用修理期的长短，可分为高级路面和次高级路面。 高级路面包括热拌热铺的沥青混凝土和沥青碎石，这类路面的使用修理闻隔时间长，一般可使用1520年左右，承载能力较大，可承受5000辆d以上的交通量，或者在设计使用年限内可承受标准轴载的累汁作用次数达200104轴次以上。 次高级沥青路面包括贯入式、上拌下贯式、路拌(冷拌)沥青碎(砾)石以及沥青表面处治等结构类型。此类路面的使用年限为812年，承载能力较小，可承受3005000辆d的交通量，或在设计使用年限内可承受标准轴载的累计作用次数为10104200104轴次不等，其造价比高级路路面低。2按强度形成原理沥青路面可划分为两大类：嵌挤类和密实类。 按嵌挤原则修筑的沥青路面要求矿料尺寸均一。路面的强度和稳定性主要取决于骨料的相互嵌挤所产生的内摩阻力，而粘结力则起着次要作用。按嵌挤原则修筑的沥青路面，其热稳定性较好，但因空隙率较大、易渗水，因而耐久性较差。为保证嵌挤作用长期有效，要求 矿料有高的强度，否则施工碾压与使用过程中，会逐步碾碎面而向密实类转化。典型的嵌挤类沥青路面有表面处治、贯入式等。 按密实原则修建的沥青路面要求矿料符合要求的级配组成，路面的强度和稳定性取决于集料和沥青粘结料之间的粘结力，集料之间可能构成骨架作用。按密实原则修筑的沥青路面，热稳定性较差，空隙率较小，平整度较好。典型的密实类沥青路面有沥青混凝土。3按施工工艺沥青路面可分为三类：层铺法、路拌法和厂拌法。 （1）层铺法指用分层洒布沥青，分层铺撒矿料和碾压的方法修筑，按这种方法重复几次做成一定厚度的层次。其主要优点是施工工艺和设备简便、 工效高、进度快、造价低。其缺点是路面成型期长，需要一个炎热季节行车碾压反油期，路面才能成型。用此方法修筑的沥青路面有沥青表面处治和沥青贯入式两种。（2）路拌法指施工现场以不同的方式（人工或机械的，牵引式或半固定式的机械等）将冷料热油，或冷料冷油拌和，摊铺和碾压。通过拌和，沥青分布比层铺法均匀，可以缩短路面成型期，但因矿料是冷的，要求沥青稠度比较低，故混合料强度较低。路拌法有利于就地取材，路拌沥青碎石（砾石）混合料和拌和式沥青表面处治即按此法施工。（3）厂拌法指集中设置拌和基地，采用专用设备，将具有一定级配的矿料和沥青加热拌和，然后将混合料运至工地热铺热压或冷铺冷压，碾压终了即可开放交通。此法可使用粘稠沥青和精选矿料，因此，混合料质量高，路面使用寿命长，但一次性投资的建筑费用较高，采用厂拌法施工的沥青路面有沥青混凝土和厂拌沥青碎石。1.2.1 路面的结构层次划分与作用行车荷载和自然因素对路面的影响是随深度而逐渐减弱的，因此，对路面材料的强度，刚度和稳定性等要求也可随深度而逐渐降低。所以通常路面结构根据使用要求、受力状况，可在土基上采用不同规格和要求的材料分成多层来铺筑，以发挥各种路面材料的功能，节约工程造价。路面结构层一般分为面层、基层和垫层。第1.2节 沥青路面对路基及基层的要求1面层(surface course)面层是路面结构层最上面的一个层次，直接承受车辆荷载及自然因素的影响，并将车辆荷载传递到基层。因此，它要求比基层有更好的强度和刚度，能安全的把荷载传递到下层，还要求表面平整、有良好的抗滑性能，使车辆能顺利的通过。它必须能抵抗车轮的磨耗，对气候作用有充分抵抗的能力，稳定性好，不透水，以防止雨水渗透进入下层。面层的主要材料沥青混凝土，沥青碎石等。根据使用条件不同，面层有时分为两层或三层修筑，称上面层，中面层和下面层。如沥青混凝土作为上面层，沥青碎石作为下面层。为加强面层与基层共同作用或减少基层裂缝对面层的影响，在基层上加铺联结层（一般采用沥青碎石或沥青贯入），它也是面层的组成部分，应参加路面厚度计算。用作封闭表面空隙，防止水份面层的封层厚度不超过2cm的磨耗层和抗滑层不能作为一个独立的层次，不参加路面厚度计算，但仍应看作面层的一部分。2基层(base course)基层是面层以下的结构层。它主要承受由面层传递的车辆荷载垂直力，并将它分摊到土基或垫层上。因此，它应有足够的强度和刚度，并具有良好的扩散应力的性能。因此，基层也应有足够的强度和刚度，并具有良好的扩散应力性能。基层同时也要有平整的表面，以保证面层厚度均匀。它还可能受到地表水或地下水的侵入，故应有足够的水稳稳定性，以防湿软变形过大而影响路面结构的强度。沥青路面的基层材料主要有各种结合料（水泥、沥青）稳定碎（砾）石或工业废渣组成的混合料，贫水泥混凝土等。以沥青为稳定碎砾石的柔性基层已在工程实践中获得大量应用。当基层较厚，基层采用二种以上混合料时，基层也可分为两层或三层修筑。称为上基层、中基层和底基层，随着基层层位越靠土基，所受应用也越小，对材料强度的要求也较低，一般底基层采用当地地材修筑。3垫层 (bed course)为了隔水、排水，防冻或改善基层和土基的工作条件，可以在基层与基之间修筑垫层，如在地下水位较高的路基上，可能发生冻胀翻浆的路基上，以及土质不良的路基或冻深较大的路基上都应设置垫层。垫层材料强度要求不高，但水稳定性或隔热性能要求好，常用的垫层 材料有砂砾、工业废渣、片（圆）石组成的透水性垫层和石灰土等组成的稳定性材料。实际路面结构层次不一定如上述那样完备，如水温状况良好的路段不设垫层；有时一种层次可起二个层次的作用，如碎石路面铺在土基上，则这层碎石路面既是面层也是基层；有时层次的功能发生改变，如旧的碎石 路面上铺沥青路面，碎石路面由面层变为新路面的基层。为了保护路面面层的边缘，一般公路的基层宽度也应比基层每边至少宽出25cm，垫层的宽度应比基层每边至少宽出25cm，或与路基同宽，以利于排水和施工方便。 位于路面外缘至路基边缘的部分称为路肩。为了保持行车道的功能，路肩可以偶然承受车辆的作用和作为临时停车使用，路肩可全部或部分修筑成硬路肩。硬路肩的加固方法可根据公路等级、路面类型及混合交通等情况结合当地经验进行。路肩横坡度一般应略大予路面的横坡度，土路肩横坡度应较路面横坡度大121、对路拱横坡取值问题的解释2、尽量不采用横坡的解释3、平均坡对抛物线路拱，圆曲线路拱对直线坡段插入圆曲线的结构。 对路拱横坡的要求路面面层表面应具有一定横向坡度，以利排大气降水。除超高路段外，路面横断面通常做成中间拱起的形状，称为路拱。1.2.2 沥青路面对路基及基层的要求沥青路面属柔性路面，其力学强度和稳定性很大程度上取决于土基与基层的特性。因此对路基和基层有下述要求。1沥青路面对路基的要求（1) 路基要有尽可能高的强度。（2) 路基要有尽可能高的稳定性。为了保证路基的强度和稳定性，首先要尽可能减少或防止自由水进入路基。其次是分层填筑路堤，按重型压实标准加强路基压实，特别是增加路基上部的压实度，是提高路基强度和稳定性的既经济又有效的措施。2沥青路面对基层的要求（1) 具有足够的强度和适宜的刚度基层在预期行率荷载的反复作用下，不会产生超过允许的残余变形，更不允许产生剪切破坏(粒料基层)和弯拉破坏(半刚性基层)。在沥青面层下，应优先选用强度大、承载能力高的半刚性基层，以适应较薄的沥青面层，或适当减薄沥青面层。近年来更是提倡使用柔性基层，以防止半刚性基层的反射裂缝。在重交通道路、一级公路和高速公路上，基层材料还应该有高的抗疲劳破坏的能力。（2)具有良好的稳定性沥青面层，特别是嵌挤原则修筑的路面，在使用初期透水性一般较大。雨季表面水有可能透过沥青面层而进入基层或底基层。路表面水也有可能从两侧路肩或路面与路肩的结合处渗入路面结构层中。如沥青面层上产生了裂缝，表面水将经裂缝渗入路面结构内部。已进入路面结构内部的水分要从路面结构层和土基中蒸发出来却比渗透进去困难得多。进入路面结构层的水份能使细料含量较多，且塑性指数较大的基层材料强度大大降低。因此，必须采用水稳定性良好的材料作为沥青路面基层。在潮湿多雨地区以及在士基可能受地下水影响的地段，尤须重视。在寒冷地区及季冻地区基层还应具有一定抗冻性和较好的抗低温开裂的性能。（3) 表面必须平整、密实，拱度与面层一致薄沥青面层的平整度，路拱度取决予基层的平整度和拱 度，用沥青面层来调整基层的平整度和拱度是不经济、 不合理的。因此，保持基层平整度、拱度是保持薄沥青 面层的厚度均匀一致以及面层表面的平整度和拱度的先 决条件。（4) 与面层结合良好基层与面层结合良好，可减少面层底都的拉应力和拉应 变，以防止薄沥青面层发生滑动、推移等破坏。为此， 基层表面应该稳定并且具有一定的粗糙度，表面还应该 结构均匀，无忪散颗粒。在铺筑沥青面层前，表面还应 该干燥无尘。为使面层与基层结合良好，可采取设置联 结层或浇洒粘层沥青等措施。沥青路面类型的选择，应根据道路等级，交通量、使用年限、气候与土壤地质条件、基层状况、当地材料供应情况、施工机具、施工季节、施工技术条件、施工期限、沥青材料供应条件和工程投资费用等因素来确定。这些条件中的每一项都对路面类型的选择有一定影响。可参考表1-1选定。第1.3节 沥青路面类型的选择 交通密度愈大、道路上行驶的车辆轴载愈大，路面就应当愈坚固，使用品质也应愈高，相应地应选择较高级的路面。路面类型与道路等级和交通强度相适应是选择沥青路面类类型的重要原则。但在某些特殊情况下，虽然交通量小，但为了与周围环境相适应，或是出于其它方面的考虑，为减少维修和养护工作量，也需选用较高级的路面类型，较厚的路面厚度。如如国防或名胜游览区道路等。 自然气候条件在选择沥青路面类型、材料组成时，也要加以考虑。水是沥青路面之大敌”。故在潮湿多雨地区宜采用结构较密实、渗水较小的沥青类路面。 施工季节对选择沥青路面类型影响极大，一般来讲，沥青类路面都要求在温暖干燥的气候条件下施工。此时，所用沥青材料在施工时具有较大的流动性，便于路面摊铺和压实成型，因而，施工时的气温以不低于15为宜。热拌热铺类的沥青碎石或沥青混凝土面层，气候对其影响较小，春季施工开始时，气温应不低于5，秋季施工结束时，气温不应低于10，若施工气温较低，则应选用热拌冷铺或冷拌冷铺施工工艺为宜。 施工工期对沥青路面类型选择的影响，若施工工期较紧，采用厂拌施工最好。 路线纵坡对沥青路面类型选择的影响，在纵坡大于3%的路段，考虑抗滑要求，宜采用粗粒式的沥青碎石或粗粒式的沥青表面处治，在纵坡大于6%路段，一般一宜使用沥青类路面。第三章 沥青路面设计第3.1节 设计理论及设计标准 总体思路1、求出沥青路面在累计标准轴载作用下内部任意点的应力、应变值2、根据荷载作用下的应力、应变要求寻找合适的沥青混合料材料配合比组成3、根据沥青混合料强度要求，寻找合适的施工工艺4、根据自然条件和沥青路面耐久性、稳定性、使用品质要求，寻找合适的养护维修决策3.1.1沥青路面设计理论1、计算模型应用弹性层状体系的弹性力学方法求解弹性层状体系的应力、变形和位移等分量 计算模型基本假定：各层是连续的、完全弹性的、均匀的、各向同性的，以及位移和形变是微小的；最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，其上各层厚度为有限、水平方向为无限大；各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力、形变和位移为零；层间接触情况:连续体系-位移完全连续滑动体系-层间仅有竖向力和竖向位移没有摩阻力不计自重;3.1.2 沥青路面的破坏状态及设计标准一、沉陷1、现象-指路面在车轮作用下表面产生较大的凹陷，有时凹陷两侧拌有隆起现象。当沉陷严重时，超过了结构的变形能力，在结构的受拉区产生开裂而形成纵裂。并可能发展为网裂。 2、控制标准为控制路基土的压缩引起路面沉陷，选取路基土垂直压应力垂直压应变作为设计标准。二、车辙 1、现象在渠化交通的作用下，路面的结构层及土基在行车重复作用下的补充压实，以及结构层材料的侧向位移产生的累积变形，这种变形出现在行车轮带处，形成路面纵向带状凹陷。2、车辙的设计标准 以路面残余总变形为控制指标，即路面各结构层包括土基的残余变形总和为控制指标。 三、疲劳开裂1、现象路面在正常使用情况下，由行车荷载多次反复作用引起，其特点是，路面无显著的永久变形，开裂开始大都是形成细而短的横向裂缝，继而逐渐扩展成网状，开裂的宽度和范围不断扩大。2、设计标准以疲劳开裂为设计标准时，其指标为结构层底面的拉应力或拉应变不超过相应的容许值。四、 推移1、现象当路面受到较大的车轮水平荷载作用时，路表面可能出现推移和拥起。造成这种破坏的原因是，车轮荷载引起的垂直力和水平力的共同作用下，结构层中的剪应力超过材料的抗剪强度。此现象可能发生在上，下坡，停车线，停车场等经常有起，制动的地点。2、设计控制指标采用路面面层抗剪强度标准为设计控制标准五、 低温缩裂1、路面结构整体性材料层在负温时，材料收缩受限制而产生的拉应力超过材料的抗拉强度而产生的裂缝，因路面的纵向远比横向尺度为大，故收缩裂缝一般为较为规则的横向裂缝。使用无机结合料稳定的基层和沥青面层，才可能在冬季出现这种裂缝。2、控制设计指标低温时结构层材料收缩受约束而产生的温度应力不大于该温度时材料的容许抗拉应力。六、目前沥青路面的设计标准 1、路面弯沉设计指标 指的是路基路面在车辆荷载的作用下产生的垂直变形，其值反映了路基和路面各结构层的总体强度和刚度。 路面弯沉的实测方法 目前路面弯沉使用杠杆式弯沉仪（贝克曼梁法）或落锤式弯沉仪法测定. 各级公路沥青路面设计中，都必须使用弯沉作为设计指标2、各整体性材料结构层层底弯拉应力 高速一级二级公路，除使用弯沉指标进行设计之外，还应对整体性材料层（如半刚性基层验算其层底弯拉应力3、剪切应力指标 对城市道路沥青路面设计，除和公路路面设计用路面弯沉指标设计，用层底弯拉应力验算之外，对停车场，交叉口路段，还应当进行层底剪切应力和材料抗剪强度验算。第3.2节 沥青路面结构组合设计1路面等级、面层类型应与公路等级、交通量相适应路面等级、面层类型的选择应根据公路等级、设计年限内标准轴载的累计当量轴次、筑路材料、地区特点和施工机械设备等因素按下表确定。 基层材料强度与稳定性要求也应随公路等级的提高和交通量的增加而提高。高等级公路应采用优质材料，而对于较低等级的公路，应尽量利用当地材料，以降低造价。2、适应行车荷载作用的要求 强度安排 从应力分布和工程经济角度考虑，各结构层强度和刚度。随面层位置自上而下，强度由大至小递减安排。厚度应从上到下由薄到厚。 各层次厚度问题 基层、底基层设计应贯彻就地取材的原则，基层可选用无机结合料稳定集料类或沥青混合料、粒料、贫混凝土等材料，底基层应充分利用沿线地方材料，可采用无机结合料稳定细粒土类或粒料类等。基层、底基层厚度应根据交通量大小、材料性能，充分发挥压实机具的功能，以及考虑有利于施工等因素选择各结构层的厚度。各结构层压实最小厚度与适宜应符合表7-1-5的要求。并不得设计小于150mm厚的半刚性材料薄层 确定最小厚度与最大厚度理由 最小厚度问题:路面各结构层最小厚度应满足构成强度所需的最小厚度要求 最大厚度问题:路面各结构层最大厚度应满足施工机械所能达到的最大压实深度要求。 沥青路面层间模量比问题: 沥青路面相邻结构层材料的模量比对路面结构的应力分布有显著影响，是合理确定结构层层数，选定适宜结构层材料的重要考虑因素。对半刚性基层沥青路面的结构层组合设计，基层与沥青面层的模量比宜在1.53之间；基层与底基层的模量比不宜大于3.0，底基层与土基模量模量比宜在2.512.5之间。 比较教材提法:强度组合:根据分析和经验，基层和面层模量比应不小于0.3，土基与基层或底基层的模量比为0.080.44、在各种自然因素作用下稳定性好的要求 沥青路面在长期使用过程中，不可避免地经受自然环境因素一水、温度的考验。路面结构设计时应保证沥青路面在各种自然因素作用下，保持良好的稳定性。 水的影响途径 应采取的结构措施 面层应选用密实防水材料，底基层封闭，基层选用水稳性好的材料。面层选用大空隙透水沥青混合料，下面层选用密实材料，基层选用水稳性好的材料作为排水层，在横断面上增设排水设施，如纵向排水管。 冰冻作用下的稳定性要求 季节性冰冻气候影响途径应采取的结构措施，尽量避免使用易冻胀土填筑路基； 减少水分侵入路基；增设吸收冻胀空间的多孔隙垫层；保证防冻层厚度，避免路基内出现聚冰带。 高温条件下的稳定性要求 高温对沥青路面的影响 高温条件采取的措施-应选用温度稳定性较好的按嵌挤型原则构成强度的沥青混合料类型 低温条件下的稳定性要求 低温对沥青路面的影响 低温条件采取的措施-应选用密级配型沥青混合料，特别是提高沥青混合料的抗拉强度 增设粒料类型的拉应力吸收层；增设抗拉强度高的优质沥青混合料层；适应加厚沥青路面面层厚度。5、注意各结构层结构构成特点 路面各结构层通常是用密实级配、嵌挤锁结以及形成板体等方式构成的，各结构层具有各自特点，为使组合而成的路面总体结构能共同协同受力工作，在结构组合中还应注意以下因素。 1）从吸收拉应力出发沥青面层不得直接铺筑在整体性材料，有收缩裂缝的结构层上。而应铺设能吸取裂缝的过渡结构，如碎石层材料或抗弯能力强的土工布材料。 2）从面层平整度要求出发 面层不应铺在可能会松动的松散性结构层上，如直接铺筑在铺砌片石基层上，应增加能扩散应力的碎石过渡层。 3）从层间结合抗剪考虑 保证上下二层结合性能，加铺粘层油，以增强层间抗剪强度。 4）从保证面层沥青混合料强度出发 为使沥青层主层油不被下层非沥青层吸收，需铺洒透层油 5）从路基强度保证和路基水稳定性出发 为使多雨地区路面降水不下渗到土基而铺设的下封层，并保证路基排水通畅。 6）从土基强度均匀性出发 片石层材料不能直接铺筑在软弱地基上，而应在软弱地基上先铺筑粒料层，以扩大应力分布。 7)从各层材料不受污染出发 当沥青面层由几层组成且不能连续施工时，应在重新施工期前清洗路面并设粘层沥青。当非沥青层和沥青层间断施工后，洒封闭沥青，重新施工前应清洗并洒粘层油。3.3.1、弹性层状体系理论概述 弹性层状体系是由若干个弹性层组成，上面各层具有一定的厚度，最下一层为弹性半空间体 应用弹性力学的方法求解弹性层状体系的应力、应变和位移，计算中引入以下假定：1、各层是连续的，完全弹性的、均质的，各向同性的，位移和变形是微小的：2、最下一层在水平方向和垂直方向为无限大，其上各层厚度为有限，水平方向为无限大：3、各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力、应变和位移为零；4、层间接触情况，或者位移完全连续（称连续体系）或者层间仅竖向应力和位移连续，而无水平方向摩阻力（称滑动体系）5、在求解时，不考虑各层的自重3.3.3、路面容许弯沉和设计弯沉 1、 路面外观等级描述 路面的外观与路表面的弯沉值有对应关系，路面外观越好，路表的弯沉值越小，反之，路面外观越差，路表的弯沉值越大。 沥青路面外观等级描述外观等级外观状况路表外观特征一好坚实、平整、无裂纹、无变形二较好平整、无变形、少量发裂三中平整、无变形、有少量纵向或不规则裂纹四较坏无明显变形，有较多纵、横向或局部网裂五坏连片严重龟裂、网裂，或伴有沉陷、车辙 2、 路表面外观临界标准我国根据国民经济发展水平，以第四外观作为路面设计的临界外观，则第四外观下的路表弯沉，即为路面容许弯沉值。3、 路表外观(累计交通轴载)与容许弯沉值的关系 第四级路表外观的弯沉值，为容许弯沉值，此弯沉值应为设计年限末年的弯沉值。 路面产生第四级外观，与路面上所受的交通轴载作用次数有关4、路面设计弯沉值 设计弯沉定义: 路面设计弯沉值是根据设计年限内每个车道通过的累计当量标准轴载、公路等级、面层和基层的类型而确定的，相当于路面竣工后第一年不利季节，路面温度20，在标准轴载作用下，峻工验收测得的最大回弹弯沉值。 根据设计弯沉定义，沥青路面的设计弯沉和路面竣工的弯沉验收指标是一致的。由于随累计轴载增加，路面强度降低，则逐年的路面弯沉值将是增加的。3、以弯沉为指标及沥青层层底拉应力验算时 凡轴载大于25KN的各级轴载（包括车辆的前、后轴）的作用次数，均应换算为标准轴载。 换算公式为 见教材P2374、当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50KN的各级轴载（包括车辆的前、后轴）的作用次数，均按下层换算为标准轴载的当量作用次数，换算公式为见教材P2375、累计轴载作用次数 按等比级数求和公式计算累计轴载作用次数 由于沥青路面设计是对一条车道的计数，故应考虑车道分布系数，按照表316选用。公路无分隔时，车道窄宜选高值，车道宽宜选低值。 6、沥青路面交通等级 沥青路面宜根据2006年规范表3.1.8规定划分为四个等级。设计时可根据累计当量轴次（标准轴次（d车道）或每车道、每日平均大型客车及中型以上的各种货车交通量辆（d车道），选择一个较高的交通等级作为设计交通等级。 第四章 沥青路面组成材料及混合料生产第4.1节 沥青路面结构类型一、按沥青混合料强度构成原理划分沥青混合料按强度构成原则不同，可分为嵌挤原则构成的结构和按密实级配原则构成的结构两类。以嵌挤原则构成的沥青混合料结构强度，由矿质颗粒之间的嵌挤力和内摩阻力为主，沥青结合料的粘结作用为辅而构成。这些结构以较粗的、颗料尺寸均匀的构成骨架，沥青结合料填充其空隙，沥青结合料的主要功能是将粘结成一个相对稳定的整体。此类结构受温度影响较小。以密实级配原则构成的沥青混合料的结构强度，是以沥青与之间的粘聚力为主，矿质颗粒的嵌挤力和内摩 阻 力为辅而构成。由于沥青材料的感温性，此类沥青混合料的结构强度受温度的影响较大二、按路面压实后形成的残留空隙率，通常分为4级类型残留空隙率透水性温度稳定性密实式5%基本不透水受温度影响大半密实式5%，10%半开式10%，15%开式15%透水受温度影响小三、沥青混合料结构形成特点划分1、悬浮密实结构为采用连续密级配矿质混合料与沥青组成的沥青混合料，矿质材料 由大到小形成连续型密实混合料。因较大颗粒都被小一级颗粒挤开，因此大颗粒以悬浮状态处于较小颗粒之中，连续密级配沥青混合料都属于此类型 ，其使用性能受沥青性能和用量的影响较大，温度稳定性较差。压实后剩余空隙率小于10%的沥青混合料。I型剩余空隙率3%6%(行人道路为2%6%)型剩余空隙率6%10%2、骨架空隙(骨架骨架)结构 为连续开级配矿质混合料与沥青组成的沥青混合料，矿质集料主骨料较多，彼此紧密相接形成骨架，而细集料数量较小，不足以填充骨架空隙，形成骨架空隙结构，沥青碎石混合料多属于此类型，强度主要由内摩阻构成，粘聚力较低，温度稳定性较高。开级配沥青混合料压实后空隙率大于15。3、密实骨架结构 当采用间断级配矿质混合料与沥青组成的沥青混合料时，综合以上两种方式组成的结构。即有一定量的粗集料形成骨架，又根据粗集料空隙的数量加以适量细集料，使之填满骨架空隙，形成较高密实度的结构，此类结构兼具以上两类结构特点，内摩阻力和粘聚力都较高。沥青混合料的材料组成沥青集料填料外加剂一、沥青1、道路石油沥青定义用石油经各种炼制工艺加工而得到的产品，常温下呈黑色或黑褐色粘稠液体，半固体或固体。2、沥青材料组分与性质根据沥青材料对不同溶剂的溶合性，将沥青分离成几个化学，再分和特理性质相似的部分，并称之为组分，沥青中各组分的含量和性质对沥青的粘滞性、感温性、粘附性等化学性质有直接联系。1）沥青质深褐色至黑色无定形物质，又称沥青烯。含 量一般为5%25%，其含量多少对沥青的流变特性有很大影响。沥青中沥青质含量增加时，沥青稠度提高，软化点上升，所以优质沥青必须含一定数量的沥青质。2）胶质半固体或液体状的黄色至褪色的粘稠状特质，有很强的极性，这一特性使胶质有很好的粘结力。含量一般为15%30%。胶质赋于沥青材料的可塑性，流动性和粘结性，对沥青的延性，粘结力有很大影响。3）芳香分是胶溶沥青质的分散介质。深棕色粘稠液体，在沥青中占40%65%。4）饱和分非极性稠状油类，在沥青中占5%20%含 量，饱和分对温度较为敏感。芳香分和饱和分都作为油分，在沥青中起润滑和柔软作用，油分含量愈多，沥青的软化点越低，针入度愈大，稠度降低。5）蜡分有石蜡和地蜡之分，常温下，蜡都以固体形式存在，对沥青的性能有较大的影响。低温下，蜡结晶体使沥青脆性增大，从而导致沥青的低温稳定性和粘性降低。高温下，蜡的熔融使沥青的粘度降低，从而影响沥青混合料高温稳定性蜡会降低沥青对石料界面的粘附蜡会集中在沥青表面使沥青失去光泽，从而影响沥青路面的摩阻性能。3、 道路石油沥青的使用1）道路石油沥青适用于各类沥青面层。2）高速公路、一级公路铺筑沥青路面时，应采用符合规范要求的“重交通道路石油沥青技术要求”规定的沥青。其他等级公路可采用符合规范路石油沥青技术要求规定3）沥青面层所用的沥青标号，宜根据地区气候条件、施工季节气温、路面类型、施工方法等按下表选用表中符号含义AH重交通道路沥青间隔为20（0.1mm)，最大针入度为140(0.1mm)A普通道路沥青间隔为40(0.1mm)，最大针入度为300，0.1mm) 表明了重交通道路应采用较粘稠沥青材料寒区年内月平均最低气温10度， 平均25度气温天少于215天温区年内最低月平均气温010度，平均气温25度215270天.较热区年内月平均气温高于0度，且25度的天数大于270天. 4、 煤沥青1）道路用煤沥青适用于透层、粘层，也中用于三级及三级以下的公路铺筑沥青面层，但热拌沥青混合料路面的表面层不宜采用煤沥青。根据用途的不同，煤沥青的标号可按规范要求选用。2）道路用煤沥青的规格应符合规范要求“道路用煤沥青技术要求”的规定。3）煤沥青使用期间在贮油池或沥青罐中贮存的温度宜为090，并应避免长期贮存。经较长时间存存放的煤沥青在使用前应抽样检验，质量不符合要求者不得使用。5、乳化沥青乳化沥青的组成材料1）沥青各种沥青均能乳化，一般讲来，相同油源、相同生产工艺的沥青，针入度较大者易形成乳液。针入度一般100200之间，沥青在乳化沥青中占55%70%。2）水1L水中的氧化钙含量不超过80mg，并不含有其它杂质。3）乳化剂对生产、贮存和施工起关分健作用。4）稳定剂改善沥青乳液均匀性，减缓沥青微粒料之间凝聚速度，增强与石料的粘附能力，降低乳化剂使用剂量。沥青乳化剂的分类乳化剂离子型非离子型阴离子型阳离子型两性离子型阴离子乳化剂原料易得，生产工艺简单，最早应用，但阴离子乳化沥青微粒表面带有负电荷，与湿润集料表面普遍带有相同的负电荷，由于同性相斥，使沥青不能尽快粘附到集料表面，从而影响路面早期成型，延迟开放交通时间。属于中裂，慢裂型，用于稀浆封层，表面处治和沥青贯入。阳离子乳化剂稍迟发展的乳化剂，能克服阴离子乳化剂的缺点，近年发展迅速。两性离子型沥青乳化剂高档乳化剂，成本较高，其电荷能随着使用环境的变化而变化，如溶液的PH值的不同变化而变化。可以使用在各种不同环境中。注意：阴离子和阳离子混合时会产生沉淀，所以不能混用。非离子型乳化剂在水中不会电离出离子，无电荷，当形成沥青乳液时，与集料的结合力较弱，在水分蒸发后，沥青才能附着在集料表面。故单独使用不多，主要功能为：加入非离子型乳化剂可以延长乳液破乳时间，改善混合料和易性。乳化石油沥青应用1）乳化石油沥青的质量应符合“道路用乳化石油沥青技术要求”的规定。2）乳化沥青适用于沥青表面处治、沥青贯入式路面、常温沥青混合料路面，以及透层、粘层与封层。3）乳化沥青的类型应根据使用目的、矿料种类、气候条件选用。对酸性石料，或当石料处于潮湿状态或在低温下施工时，宜采用阳离子乳化沥青；对碱性石料（石料处于干燥状态）或与水泥、石灰、粉煤灰共同使用时，宜采用阴离子乳化沥青。4）乳化沥青可利用胶体磨等乳化机械在沥青拌的厂现场制备，乳化剂用量（按有效含量计）宜为沥青质量的0.3%0.8%。制备现场乳化沥青的温度应通过试验确定，乳化剂溶液的温度宜为070，石油沥青宜加热至120160，乳化沥青制成后应及时使用，存放期以不离析、不冻结、不破乳为度。经较长时间存放的乳化沥青在使用前应抽样检验，质量不符合要求者不得使用。6、液体石油沥青1）液体石油沥青适用于透层、粘层及拌制常温沥青混合料。根据使用目的的与场所，可选用快凝、中凝、慢凝的液体石油沥青。2）液体石油沥青的规格应符合规范中“液体石油沥青技术要求”的规定，使用前应由试验确定掺配比例。3）液体石油沥青可用于三级及三级以下公路和城市次干道路面铺筑，但热拌沥青混合料路面的表面不宜使用煤沥青。7、改性沥青定义：所谓改性沥青，指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂（改性剂），或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料。改性剂：指在沥青或沥青混合料中加入的天然或人工的有机的或无机的材料，可熔融、分散在沥青中，改善或提高沥青路面性能的材料。第4.2节 沥青路面对沥青、集料及填料的要求（集料）二、集料1、岩石的工程分类天然石料变质岩沉积岩火成岩火成岩：岩浆在流向地球表面时泠却而成沉积岩：已有岩石崩解的不溶性残留物沉积而成，或由海洋动物的无机剩余物沉积而成。变质岩：火成岩或沉积岩受很大的热和压力，足以改变其矿物结构，形成的与其原生岩石不同的岩石。公路工程石料试验规程（JTJ 054 M 020194）规定：石料按岩性分为四类：岩浆岩类：石灰岩类：砂岩和片岩类：砾石岩类。岩浆岩类花岗、正长、辉长岩、辉绿岩、闪长岩、安山岩、玄武岩石灰岩类石灰岩、白云岩、泥灰岩、凝灰岩砂岩和片岩类石英岩、砂片麻岩、石英片麻岩等砾石岩类各岩石组按物理力学性质分为四个等级（试验项目饱水抗压强度、磨耗率）级最坚强岩石级坚强岩石级中等强度的岩石级较软岩石2、集料生产1）石料的破碎方式圆锥式破碎利用动锥的偏心运动将石料压碎，可用于大块石料的粗碎作业，和中、细碎作业辊式破碎靠石块和辊的摩擦力将石块咬入辊子中，石块受劈裂和挤压而破碎。用于中等硬度的石料的中碎和细碎。冲击破碎用于硬度较低的石料粗碎和细碎。鄂式破碎利用二板间间隙来压碎物料，故针片状含量较大，规范规定只能用作一级破碎，即将较大的物料破碎为大块物料，而不得用作二级破碎，以防针片状含量过大影响到沥青混合料的性能。石料的筛分辅助筛分预先筛分（细料直接进入下级筛孔）和检查筛分（剔除不合格石料或先进行破碎后再进入筛分）选择筛分对产品按粒度大小的分级，选择筛分一般分为三种类型。由细到粗筛分 2）由粗到细筛分 3）混合筛分3、集料的化学特性讨论原因沥青胶结料必须湿润集料表面并粘附集料，并在有水存在的情况下抵抗沥青膜的剥落，因此集料颗粒表面化学性质在混合料中的性能也起重要作用。必须讨论集料表面化学特性。 沥青与集料的粘附及沥青膜被水置换是复杂的物理化学现象，虽已提出多种理论，但至今还没有一种理论能完全解释并获得学界认同。但集料的矿物及化学组成对剥落的重要影响是不容置疑的。亲水性集料某些集料对水比对沥青胶结料具有更大的亲合力，且在遇水后这些集料颗粒上的沥青膜能被分离或剥落，且本质上趋于酸性。憎水性集料与沥青胶结料具有亲合力的集料，本质上趋于碱性。 规范要求测定矿料和沥青的粘附性，通常用的是水煮法和水浸法评价矿料与沥青的粘附等级。4、 粗集料1）用于沥青面层的粗集料包括碎石、破碎砾石、筛选砾石、矿渣等。粗集料应由具有生产许可证的采石场生产。2）粗集料应该洁净、干燥、无风化、无杂质，具有足够的强度、耐磨耗性。粗集料应符合规范“沥青面层用粗集料质量技术要求”的规定。3）粗集料的粒径规格应满足级配要求，颗粒形状应接近于立方体并有多棱角，细长扁平条含量要控制，用于道路沥青面层的碎石不宜采用颚式破碎机加工。（沥青面层的石料图片）4）路面抗滑表层粗集料应选用坚硬、耐磨、抗冲击性好的碎石或破碎砾石，不得使用筛选砾石、矿渣及软质集料。用于高速公路、一级公路沥青路面表面层及各类公路抗滑表层的粗集料应符合规范中关于石料磨光值的要求，但允许掺加粗集料比例总量不超过40%的普通集料作为中等或较小粒径的粗集料。5）应优先选用碱性石料，粘附性可用水煮法测定。6) 经检验属于酸性岩石的石料，用于高速公路、一级公路时，宜使用针入度较小的沥青。并采用下列抗剥离措施：（1）用干燥的磨细消石灰或生石灰粉、水泥作为填料的一部分，其用量宜为矿料总量的1%2%。（2） 在沥青中掺加抗剥离剂。（3）将粗集料用石灰浆处理后使用。7）用于轧制破碎的砾石必须采用粒径大于50mm的颗粒，破碎砾石中4.75mm（圆孔筛5mm）及其以上颗粒的破碎面积应符合规范的要求。8）筛选砾石仅适用于三级及三级以下公路的沥青表面处治或拌和法施工的沥青表面层的下面层，不得用于贯入式路面及拌和法施工的沥青面层的中、上面层。9）三级及三级以下公路可采用钢渣作为粗集料。钢渣应在破碎后有6个月以上的存放期，以消除活性。按规范附录B的方法对钢渣活性进行检验，检验不合格者不得使用。钢渣沥青混合料的沥青用量必须经配合比设计确定。沥青混合料的粗、细集料划标准1、对于沥青混合料粗细集料的分界点一直是学术界讨论的一个问题，我国现行的J TJ 05822000公路工程集料试验规程中规定 ，在沥青混合料中，粒径大于 2.36 mm的颗粒为粗集料，粒径小于2.36 mm的颗粒为细集料。将集料划分为粗集料和细集料，既有利于质量控制，又有利于对混合料的结构进行分析。2、问题不同路面结构层厚，粗细粒径集料划分显然不一样，用一个指标来包含各种路面结构厚度的粗细粒径划分是不合理的。3、解决思路以颗粒能否形成骨架作用为评判标准三、 细集料1、粗细集料通常以2.36为分界。沥青面层的细集料可采用天然砂、机制砂及石屑，其规格应分别符合规范“沥青面层用