沥青类路面的施工工艺及质量控制

1、沥青类路面的施工工艺及质量控制沥青类路面基本特性及分类等沥青混合料的力学性质沥青路面的稳定性与耐久性沥青类路面对材料的基本要求沥青混合料技术性质与组成设计沥青类路面的施工工艺及质量控制第一节 概 述 一、沥青路面（Asphlat pavement）基本特性 定义：通过各种方式将沥青材料用作矿料的结合料，经铺筑后形成路面面层并与其他各类基层和垫层共同组成的路面结构。 优缺点（与普通水泥混凝土路面相比）： 平整无接缝；结构柔，振动小；噪音低、行车较舒适；施工、成型快、周期 短；维修方便。 强度和稳定性受基层、土基影响较大；沥青混合料力学性能受温度影响大； 二、沥青路面的损坏类型及成因1、裂缝纵向裂

2、缝 longitudinal cracking二、沥青路面的损坏类型及成因2、车辙定义：路面结构及土基在行车荷载作用下的补充压实，以及结构层中材料的侧向位移产生的累积永久变形。车辙是高级沥青路面的主要破坏型式。原因：渠化交通；沥青混合料高温塑性变形累积；结构层材料的变形累积。对于半刚性基层沥青路面，车辙主要发生在面层内。3、松散剥落定义：沥青从矿料表面脱落，荷载作用下面层呈现松散现象，继而将出现坑槽破坏。原因：沥青与矿料黏附性差（沥青粘性差、石料潮湿等）；沥青在施工中过度加热老化；水的作用。4、表面磨光定义：沥青路面在使用过程中，集料表面被逐渐磨光，同时伴随沥青泛出，使得沥青面层表面光滑。原因

3、：集料软弱，宏观纹理和微观构造小；级配不当，粗料少，细料多；用油量偏大；沥青稠度太低等。拥包、表面推移纵横向裂缝坑洞沉陷表面泛油表面离析 5、沥青路面的基本要求高温稳定性-高温下抵抗永久变形的能力；低温抗裂性-抵抗低温抗裂的能力；水稳定性-抵抗水损害的能力，密级配路面抗渗和排水路面透水；耐久性抵抗老化与荷载重复作用的能力；抗滑能力保证不利情况下车辆安全形势的能力。 6、沥青路面使用性能的气候分区分区目的： 全国各地区气候条件差异很大，对沥青提出的要求也不尽相同，为保证沥青路面对气候的适应性，提出了沥青及沥青路面的气候分区。分区方法： 根据高温-低温-雨量三个主要因素的30年气象统计资料来划分。

4、即： （1）沥青路面分区：高、低温指标及降雨指标 （2）沥青及沥青混合料分区：高、低温及降雨指标分区指标：高温指标： 最近30年设计周期的最热月的平均日最高温度的平均值。低温指标：最近30年的极端最低气温的最小值 降雨指标：最近30年的年平均降雨量的平均值 五、沥青路面分类1、按强度构成原理 分：密实类 (dense grading)(grading) 按最大密实原则设计矿料级配，其强度和稳定性主要取决于粘聚力和内摩阻 力，按空隙率大小，分闭式（ 6%），主要区别是 0.5 和0.074 mm 之间颗粒含量不同，闭式多而开式少。 前者热稳定性比后者稍差，但水稳性好、耐久性好。 嵌挤类 (int

5、erlock)(interlock) 采用粒径较单一的矿料，强度主要来源是内摩阻力，粘聚力次要。 各自优点 密实类：耐久性好，热稳定性差； 嵌挤类：热稳定性好，孔隙率大、耐久性差； 2、按施工工艺分：层铺法 沥青表处和沥青贯入式 分层洒布沥青，分层铺撒矿料和碾压的方法修筑面层。 优点：工艺设备简便、功效较高、施工进度快、造价较低； 缺点：路面成型期较长，需要经过炎热季节行车碾压才能成型； 路拌法 路拌沥青碎石和路拌沥青稳定土 在路上用机械将矿料和沥青材料就地拌和摊铺和碾压密实而成的沥青面层。 优点：沥青材料分布相对均匀，成型期缩短； 缺点：冷料拌和，强度低； 厂拌法 沥青碎石和沥青混凝土 一定

6、级配的矿料和沥青材料在工厂用专用设备加热拌和，然后送到工 地摊铺碾压而成的沥青路面。分热拌热铺、热拌冷铺，区别在于摊铺 时的混合料温度。 优点：矿料精选、高性能沥青、热拌均匀、混合料质量高。 价格上从低到高，性能上从低到高，成型时间上从长到短，沥青粘稠 度上从低到高。 3、按沥青路面技术特点分：沥青混凝土（ Asphalt concrete concrete）热拌沥青碎石（ Asphalt macadam macadam）乳化沥青碎石（ Emulsion asphalt macadam)沥青贯入式沥青表面处治 (Asphalt surfacing )沥青玛碲脂碎石 SMA （Stone mas

7、tic asphalt asphalt）等。沥青路面类型选择沥青路面的类型，一方面要根据任务要求（道路的等级、交通量、使用年限、修建费用等）和工程特点（施工季节、施工期限、基层状况等），另一方面还应考虑材料供应情况、施工机具、劳力和施工技术条件等因素。沥青路面的选择与应用 表面层应具有良好的表面功能、密水、耐久、抗车辙、抗裂，潮湿区和湿润区（尤其纵坡较大路段）的上面层应符合抗滑要求，在寒冷地区的表面层应考虑低温抗裂性能的要求。 三层式面层的中面层或双层式面层的下面层应重点满足混合料的高温抗车辙性能。下面层应在满足高温抗车辙性能的基础上，重点考虑抗疲劳性能及抗裂性能的要求。 除排水式沥青混合料外

8、，每一层都应该考虑密水性，当上层属渗水性结构层时，层间或下层应采取防渗水或排水措施。 沥青面层集料的最大粒径宜从上至下逐渐增大，并应与设计厚度相匹配。除人行道路外，沥青层的压实厚度不宜小于集料最大粒径的2倍。对于高速公路和一级公路，密级配沥青混合料的层厚不宜小于公称最大粒径的3倍，SMA等嵌挤型混合料的层厚不宜小于公称最大粒径的2.5倍，以减少离析，便于施工和压实。第二节 沥青路面材料的结构与力学特性一、沥青混合料的结构 沥青混合料是一种由集料、沥青和空气组成的三相空间网络体系。 视容重：真容重：沥青混合料压实影响因素： 压实温度、压实速度、压实应力（功）、沥青用量等。施工时的视密度 a可钻孔

9、取芯试验实测，真密度c可计算：二、沥青混合料的力学特性 沥青混合料是一种由集料、沥青和空气组成的三相空间网络体系。其强度取决于集料颗粒间的摩擦力和嵌挤力、沥青胶结料的粘结性以及沥青与集料之间的粘附性。 因此，集料的类型、空间布型以及胶结料的类型、用量、与集料的粘附程度影响着沥青混合料的力学特性。分为：密实类沥青混合料、嵌挤类沥青混合料Suspending-denseSkeleton-voidSkeleton-dense沥青混合料的组成结构 密实悬浮结构 骨架空隙结构 密实骨架结构沥青混合料强度构成原理摩尔库仑理论（Mohr-Coulomb theory）主要参数：粘结力C（cohesion）和

10、内摩擦角（inner friction angle）如何求沥青混合料的粘结力C和内摩擦角？三轴试验： 采用圆柱形试件，试件直径应大于矿料最大粒径的4倍，试件高与直径比大于2；矿料最大粒径小于25mm时，试件直径10cm，高20cm；将一组试件分别在不同侧压力下以一定加载速度施加垂直压力到试件破坏，此时该垂直压力为最大主应力，侧压力为最小主应力。无侧限抗压试验及抗拉强度（间接抗拉）试验换算： 采用圆柱形试件；无侧限抗压试验试件直径应大于矿料最大粒径的4倍，试件高与直径比大于2，矿料最大粒径小于25mm时，试件直径10cm，高20cm；劈裂试验试件直径101.60.25mm、高63.5 1.3mm

11、（马歇尔试件），或从轮碾机成型的板块试件，或从道路现场钻取直径1002或1502.5mm，高为405mm的圆柱体试件。无侧限抗压试验及抗拉强度试验换算：直剪试验确定：三、沥青混合料粘弹性性质与力学模型 沥青混合料是一种弹粘塑性材料，不同外部条件下，表现出不同的性质。低温小变形时：线弹性性质高温大变形时：粘塑性性质过渡范围内：粘弹性性质1、粘弹性材料的基本性质应力应变关系的曲线性及不可逆性；对加载速度（时间效应）和试验温度（温度效应）的依赖性，服从时间温度换算法则；具有十分明显的蠕变与应力松弛特性；线粘弹性材料服从Boltzmann线性叠加原理和复数模量原理；蠕变 定义： 材料在固定应力作用下，

12、变形随时间而发展的过程。这一过程在应力不变 情况下，取决于其作用时间。 应力小，时间短 主要表现为弹性性质，在应力施加后，变形瞬时出现，应力撤除后，变形迅速恢 复。这种变形叫做纯弹性变形（瞬时弹性变形），在该范畴内，应力应变呈直线关系； 应力较大，时间较短 主要表现为粘弹性性质，应力施加后，瞬时出现变形，然后变形仍逐渐增加，当 应力撤除后，一部分变形瞬时恢复（弹性变形部分），另一部分变形随时间缓慢 恢复，这部分变形是粘弹性变形（滞后弹性变形）； 应力大，时间长 主要表现为塑性性质，除包含粘弹性性质外，还有较大一部分变形无法恢复，称 为塑性变形。 注意： 沥青混合料实际变形都包含弹粘塑性三种，根

13、据应力大小和作用时间 不同而表现出以各种性质为主的特点。 应力松弛 定义：变形物体在保持恒定应变情况下，所需施加的应力随时间而减小的现象。应力降低到初始数值（初始应力值的 1/n ）的时间，称为松弛时间。 t (松弛时间） =（粘滞度）/E（弹性模量）沥青混合料呈现的主要是弹性或粘塑性，与应力作用时间与松弛时间的比值有关。作用时间松弛时间，粘塑性为主；作用时间松弛时间，弹、粘、塑性。 冬季气温低，沥青混合料粘滞度高，松弛时间长，显示弹性性质；夏季粘滞度低，松弛时间大大降低，则为弹、粘、塑性，取决于作用时间.蠕变及应力松弛规律蠕变稳定的应变函数为一直线，可以用下式表示，是蠕变总过程的主要部分。沥

14、青混合料材料的应力松弛服从幂指数衰减函数，即：2、流变模型简介 基本力学元件，分别表征弹性单元、粘性单元以及塑性单元。通过对基本元件的串连和并联组合，可形成新的力学模型来表征不同的粘弹塑性材料。元件串连：总应力等于各分应力，总应变等于各分应变之和；元件并联：总应力等于各分应力之和，总应变等于各分应变.常用的简单组合模型：麦克斯韦尔（Maxwell）模型开尔文（Kelvin）模型泽纳（Zener）模型弹塑性模型3、沥青混合料的力学模型Burgers模型修正Burgers模型DelftXahu模型四、沥青混合料的模量劲度（劲度模量） 反映沥青和沥青混合料在给定温度和加荷时间条件下的应力-应变关系的

15、参数，称作劲度S。应力作用时间、温度、应力大小都会对沥青和沥青混合料的应力应变特性造成影响。因此，劲度（模量）表达式中必须考虑这些因素。C.范德甫（Vander Poel）提出了表征弹粘塑材料劲度（模量）的表达式：施加的应力，MPa；总应变；t荷载作用时间，s；T材料的温度，。1、沥青的劲度由图中曲线看出：（1）加荷时间短时，曲线接近水平，表明材料处于弹性性状；加荷时间很长时，便表现为粘滞性性状；处于二者之间时则兼有弹-粘性性状。（2）各种温度下的S-t关系曲线具有相似的形状，如果将曲线作水平向移动，则可将它们近似重合在一起。这意味着温度对劲度的影响同一定量的加载时间对劲度的影响效果相当。（温

16、度和加载时间对劲度影响的互换性，是沥青材料的一个重要性质。利用这一性质，可以通过采用变换试验温度的方法，把在有限时间范围内得到的试验结果扩大到很长的时段）。Vander Poel对47种不同流变类型的沥青材料在较宽的加载时间和温度范围内做了大量试验，得出了能预估不同加荷时间和温度下沥青劲度的诺谟图。此诺谟图根据影响沥青劲度的三项参数查用：1、加荷时间t；2、温度T同沥青材料软化点SP的差值，即温差SP-T；3、针入度指数PI，表明沥青对温度的敏感性，按25时的针入度P和软化点SP确定：沥青劲度模量诺谟图2、沥青混合料的劲度C范德甫对一系列密级配沥青混合料进行试验后确认，沥青混合料的劲度模量是沥

17、青的劲度模量和混合料中集料数量的函数。Sm 沥青混合料的劲度模量，MPa；Sb 沥青的劲度模量，MPa；CV 混合料中集料的集料系数适用于沥青混合料的空隙率VV为3%， CV等于0.70.9的情况，若空隙率大于3%， CV修正为： 另：沥青混合料的劲度可通过三轴压缩、梯形悬臂弯曲、小梁弯曲或旋转弯曲试验，在控制温度和加荷时间条件下，测定应力和相应的应变值后，计算确定；对各种混合料在不同加荷时间和温度条件下测得相应的劲度值后，可绘出该混合料的劲度曲线图。五、沥青混合料的强度 强度是指材料达到极限状态或出现破坏时所能承受的最大荷载(或应力)。构成公路路面各结构层的材料，一般都具有较高的抗压强度，而

18、抗拉或抗剪强度较弱（这在颗粒材料中或结合料粘结力较低的结构中尤为突出）。 控制路面材料极限破坏状态的往往不是抗压强度，可能出现的强度破坏通常为：(1) 因剪切应力过大而在材料层内部出现沿某一滑动面的滑移或相对变位；(2) 因拉应力或弯拉应力过大而引起的断裂。Mohr-Coulumb强度理论 沥青混合料的抗剪强度同粒料的级配组成、形状和表面特性、沥青的粘结力和用量有关。粘结力： 沥青的粘度 沥青用量存在最佳沥青用量，使粘结力最大。 温度和剪切速率随温度的升高和剪切速率的下降，混合料的粘结力下降。 细料含量，棱角，矿粉同沥青的吸附性。内摩阻角： 沥青含量越高，内摩阻角值下降得越多。而集料级配良好，

19、富有棱角时，有助于提高摩阻角。1、抗剪强度2、抗拉强度 在气候寒冷地区，冬季气温下降，特别是急骤降温时，沥青混合料发生收缩，如果收缩受阻，就会产生拉应力；车辆紧急制动后轮混合料表面出现拉应力；沥青混合料底面由于车辆荷载、基层裂缝导致的拉应力；拉应力超过沥青混合料的抗拉强度，路面就会产生开裂。抗拉强度主要由混合料中结合料的粘结力提供，其大小可采用直接拉伸或间接拉伸试验确定。影响沥青混合料抗拉强度的因素： 沥青混合料的抗拉强度同沥青的性质、沥青含量、矿质混合料的级配、测试时的温度、加载速度等因素有关。 试验表明：沥青的粘滞度大，或沥青含量较大，沥青混合料具有较高的抗拉强度；密级配混合料的抗拉强度较

20、开级配混合料高；随施荷速率增大而增加，随温度的增加而下降。3、抗弯拉强度 沥青路面在行车重复荷载作用下，往往因路面弯曲而产生开裂破坏，必须验算沥青混合料的抗弯拉强度； 试验方法： 小梁弯曲试验：梁式试件的高和宽应不小于矿料最大粒径的四倍，梁的跨径为高的三倍。最大粒径达3.5cm的粗粒式沥青混合料、稳定类材料和水泥混凝土的试验：150150550mm的大梁，跨径为450mm；最大粒径为2.5cm的稳定类材料或者中、细粒式沥青混合料：100100400mm的中梁，跨径为300mm；石灰(或水泥)稳定土或者砂质沥青混合料：5050240mm的小梁，跨径为150mm； 三分点加载，梁中部处于纯弯拉状态

21、，其拉应力公式： 我国沥青及沥青混合料试验规程（JTJ053-2000）中标准弯曲实验试件为250mm30mm35mm的棱柱体小梁，跨径2000.5mm。试验温度采用150.5，评价低温拉伸性能时，宜采用-100.5。 影响沥青混合料抗弯拉强度的因素：沥青的性质、沥青的用量、矿料的性质、混合料的均匀性、荷载重复次数、加载速度、温度状况等。第三节 沥青路面的稳定性与耐久性稳定性高温稳定性和低温抗裂性；耐久性水稳定性、抗疲劳性能、抗老化性能。一、沥青路面的高温稳定性高温稳定性不足：车辙、推移、拥包、搓板、泛油等病害；（1）车辙的类型失稳性车辙结构性车辙磨耗性车辙（2）车辙的形成过程初始阶段的压密过

22、程沥青混合料的侧向流动集料的重新分布及集料骨架的破坏（3）影响车辙的主要因素:沥青路面结构层在车轮荷载作用下，内部材料流动，产生横向位移，在轮迹处出现变形路面结构在交通荷载作用下产生整体永久变形主要是由于路基变形传递到面层引起路面结构顶层材料在车轮磨耗和自然环境因素作用下不断损失而形成的永久变形高温稳定性破坏（4）沥青混合料高温稳定性评价方法现场试验路试验：AASHTO试验路，WestTrack环道试验；大型足尺试验：室内环道、室内直道、重复加载试验（ALF）、重车加载试验等；室内小型试验： 单轴压缩试验：测定高温抗压强度及软化系数； 马歇尔试验：马歇尔稳定度、流值；蠕变试验：单轴三轴静载重复

23、加载（动载）静载重复加载（动载）连续动态加载间歇重复加载连续动态加载间歇重复加载轮辙试验：模拟实际车轮荷载在路面上行走而形成车辙的试验方法，室内代表性试验为车辙试验。 车辙试验是在规定尺寸的板块状压实沥青混合料试件上，用固定荷载的橡胶轮反复行走后，测定其在变形稳定期每增加变形1mm的碾压次数，即动稳定度，以次/mm表示。 我国规范规定，一般情况下，试验温度为60，轮压为0.7MPa；计算动稳定度的时间原则上为试验开始后4560min之间；板试件尺寸为300mm，宽300mm，厚50mm。三大指标：任意时刻总变形即车辙深度；动稳定度DS；变形速率RD；简单剪切试验：试件尺寸根据混合料最大粒径选定

24、；试验温度为4 ，20 ，40。（5）沥青路面高温稳定性技术标准沥青路面容许车辙深度：发展历程： 路基顶面容许竖向压应变 沥青层容许永久变形 路面容许车辙深度沥青混合料抗永久变形指标：这些参数可以用于对沥青混合料高温性能进行验证和评价，也可作为车辙预估的输入参数。车辙试验指标（动稳定度）：P333（6）提高沥青路面高温稳定性措施 我国沥青路面一般采用半刚性基层沥青路面，基层强度高，因此一般不会出现结构性车辙；由于面层集料一般采用玄武岩，因此磨耗性车辙也少见；一般为失稳性车辙，因此必须提高沥青混合料的高温稳定性，即提高粘结力和内摩阻力。1、从集料方面：石料破碎面多，石质坚硬，具有良好的表面纹理和

25、粗糙度； 级配良好，有足够数量粗集料形成空间骨架结构，具有足够活性矿粉； 2 、从沥青方面：使用改性沥青或添加纤维；提高沥青材料的粘稠度，控制沥青与矿粉的比值，严格控制沥青用量。二、沥青路面的低温抗裂性 沥青路面低温时强度增大，但变形能力降低。急骤降温产生温度梯度，面层受到下部约束产生拉应力，降温也使得沥青混合料劲度增加，导致混合料拉应力大于抗拉强度而开裂；两类： 低温缩裂：降温时沥青混合料的体积收缩，温度应力超过混合料极限抗拉强度，裂缝由上而下发展； 温度疲劳裂缝：路面在低于极限抗拉强度的温度应力反复作用下开裂，发生在温度频繁变化的地区；低温开裂机理把沥青混合料假设为一根弹性梁，由于降温而产

26、生的累计应力为：累计温度应力与极限抗拉强度相等时的温度，即为开裂温度。沥青混合料低温抗裂评价间接拉伸试验低温劈裂试验：标准马歇尔试件（101.60.25mm、高63.5 1.3mm），0 或更低，加载速率1mm/min；直接拉伸试验：试件38.1mm38.1mm101.6mm，温度可变，缓慢拉伸速率；蠕变试验：试件尺寸30mm35mm250mm，0 ，弯曲蠕变试验，荷载为破坏荷载的10；受限试件的温度应力试验：试件尺寸：50mm50mm250mm，降温速率，10 /h，SHRP推荐的评价沥青混合料低温抗裂性能的方法。应力松弛试验：直接应力松弛试验；弯曲应力松弛试验等；（参考沥青路面工程手册人民

27、交通出版社，张登良著）沥青路面低温开裂的预防措施 影响因素：沥青的性质、气温状况、沥青老化程度、路基的种类和路面层次的厚度、面层与基层的粘结状况、基层所用材料的特性、行车的状况等； 可用措施： 1、使用稠度较低、温度敏感性低的沥青； 2、使用含腊量低的沥青，使用应力松弛性能好的改性沥青，掺加纤维；三、沥青路面的水稳定性 水损害是沥青路面在水或冻融循环的作用下，由于汽车车轮动态荷载的作用，进入路面空隙中的水不断产生动水压力作用，水份逐渐进入沥青与集料界面上，使沥青粘附性降低并逐渐丧失粘结力，沥青膜从集料表面剥离，沥青混合料松散导致路面松散、剥落、坑槽病害。水稳性作用机理粘附理论 过程：水降低了沥

28、青的粘附性、对沥青形成冲刷水进入沥青与集料间、隔离了沥青与集料的粘结；沥青路面水稳性评价方法煮沸试验：评价沥青与粗集料的粘附性；浸水马歇尔试验：两组马歇尔试件，一组在60恒温水槽中保养30min40min，另一组在，60恒温水槽中保温48h，测马歇尔稳定度的比值。冻融劈裂试验：将马歇尔试件以标准的饱水试验方法真空饱水，放入塑料袋中加入约10ml水，扎紧袋口，将试件放入-18的冰箱保持16h，后撤去塑料袋，放入60的恒温水槽中保持24h，再将试件浸入温度25的恒温水槽中至少2h，测试劈裂强度比。（年最低气温低于-21.5的寒冷地区）提高沥青路面水稳定性技术措施 1、完善路面结构排水系统。 2、沥

29、青材料选择应考虑选取粘度大的沥青和表面活性成分含量高的沥青。 3、集料选择。 4、施工时保持集料干燥、无杂质，拌合充分，摊铺时不产生离析，碾压时保证达到压实要求等。四、沥青路面的抗疲劳性能沥青路面的变形和破坏，不仅与荷载应力的大小有关，而且同荷载作用次数有很大关系。沥青混合料疲劳力学模型：现象学模型：重复荷载作用下沥青混合料强度衰减累积引起的破坏（传统疲劳理论）；可建立沥青路面层底拉应力与重复荷载作用次数的关系；断裂力学模型：认为疲劳是材料初始裂缝在荷载作用下扩展至破坏的过程；研究了材料开裂机理及扩散规律；能耗模型：混合料在应力应变作用下吸收能量引起的疲劳损伤；可建立能量与重复荷载作用次数的关

30、系； 现象学中：材料在低于极限抗拉强度下经受重复拉应力或拉应变而最终导致破坏，称为疲劳破坏。导致路面材料最终破坏（即开始疲劳开裂）的荷载作用次数，称为疲劳寿命。沥青混合料疲劳试验方法：实际路面在真实汽车荷载作用下的疲劳破坏试验：AASHTO、WESTTRACK试验路；足尺路面结构在模拟汽车荷载作用下的疲劳试验：大型环道、直道试验；试板试验法：室内小型试件的疲劳试验：三分点小梁试验、中点加载小梁试验、悬臂梯形梁试验等应力控制：每次对试件施加的荷载为常量，随着荷载作用次数增多，试件不断受到损伤，劲度随之而降低，实际的弯曲应变则不断增大；应变控制：测试过程中保持每次荷载下应变值不变，则应力随施加荷载

31、次数的增加而不断减小。K值表示疲劳曲线线位的高低，值越大说明混合料耐疲劳性能越好。n值表示疲劳曲线斜率的陡缓程度，n值越大，混合料的疲劳寿命对应力水平变化越敏感。 提高路面的抗疲劳性能应注意从两方面入手：一方面是合理的材料设计；另一方面是合理的结构设计。影响沥青路面疲劳的因素1、加载条件：加载大小、加载方式、加载速度、加载间隔试件、加载波形；2、材料性质：影响沥青混合料劲度的因素（沥青种类、沥青用量、级配类型、集料性质、孔隙率、压实度等；3、环境温度：沥青混合料疲劳寿命预估：1、诺丁汉大学法：2、壳牌法：3、地沥青协会法：五、沥青路面的耐老化性能1、主要影响因素：沥青性能、环境性能（光，氧，水

32、，荷载）、混合料性能；2、沥青的老化过程： 沥青老化是指沥青在储存、运输、加工、施工及使用过程中在空气、热、光照和碾压作用下产生性能下降的现象。老化原因：胶质、芳香分和饱和分（挥发）含量减小，沥青质含量增加；空气的氧化作用，使沥青组分发生变化；沥青分子结构的硬化（聚合作用）。导致沥青使用性能变坏，从而影响了路面的耐久性。短期老化：（主要热老化和氧老化）运输和储存过程的老化拌和过程的老化施工期老化长期老化：（主要氧老化及压力老化）3、老化试验和评价沥青：旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)（短期）、 压力容器老化试验(PAV)（长期）沥青混合料短期老化：针对松散混合料烘箱老化法、延时拌和法、微波加热法

33、沥青混合料长期老化：针对压实成型试件加压氧化法、延时烘箱法、红外/紫外线处理第四节 沥青路面的原材料一、沥青材料道路石油沥青：以针入度为指标，分7个标号；针入度是在规定温度25条件下，以规定100 g的标准针，在规定时间5s 内贯入试样中的深度（1/10mm为1度）表示；每一标号沥青分A、B、C三级；选用标准：根据路面的类型、施工条件、地区气候条件、施工季节和矿料性质与尺寸等因素而定。乳化石油沥青：乳化沥青就是将沥青热融、经过机械的作用，以细小的微滴状态分散于含有乳化剂的水溶液之中，形成水包油状的乳液。1、根据沥青微粒所带电荷的不同，可分为阳离子乳化沥青、阴离子乳化沥青和非离子乳化沥青；2、根

34、据是否掺加改性剂分为普通乳化沥青和改性乳化沥青；3、根据乳化沥青的分解破乳速度可以分为快、中、慢裂型；4、根据施工用途可分为喷洒型乳化沥青和拌和型乳化沥青。应用优点： 1、提高道路质量 2、扩大沥青使用范围 3、节约能源 4、节省材料 5、延长施工季节 6、减少环境污染，改善施工条件改性沥青非聚合物改性： 改性剂可分为填料(如硫磺、炭黑、软木灰等)、天然沥青(如湖沥青、海底沥青、岩石沥青)、矿物纤维(如石棉纤维、玻璃纤维等)、抗剥离剂(如有机胺类、金属皂类)；聚合物改性剂： 热塑性橡胶类：SBS 橡胶类：SBR 热塑性树脂类：EVA，PE二、粗集料碎石：由坚硬岩石轧制，强度最高，使用范围最广；

35、 筛选砾石：由自然风化的天然砾石筛选得到，强度不均匀，用于低等级、小 交通量道路的路面下层、基层或联结层； 破碎砾石：由砾石破碎后筛选得到，破裂面比筛选砾石多，强度相对较高， 除筛选砾石应用场合外，可作为贯入式沥青面层； 对碎石质量的一般要求：匀质、洁净、坚硬、无风化， 0.075mm以下颗粒含量1；主要指标：压碎值；洛杉矶磨耗；针片状含量； 0.075mm以下含量；粘附性三、细集料种类：天然砂、机制砂、石屑；（机制砂和石屑不宜采用酸性石料作为生产原料，石屑质量较差，高等级公路上不宜采用）一般要求：洁净、干燥、无风化、无杂质；主要指标：含泥量、砂当量；四、填料填料宜采用石灰岩或岩浆岩等憎水性石

36、料磨制的矿粉。一般要求：干燥、洁净。第五节 沥青混合料组成设计一 、沥青混合料分类 :按集料公称最大粒径、矿料级配、空隙率大小分为：P3521、AC2、SMA3、AM4、ATB5、ATPB6、OGFC二、 沥青混合料的选用 根据公路等级、交通负荷大小、当地气候特征、路基状况及环境条件，充分考虑本地区的工程建设经验，通过技术经济论证后确定。 热拌沥青混合料的配合比设计包括目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段及生产配合比验证阶段。 目的：通过配合比设计决定沥青混合料的材料品种、矿料级配及最佳沥青用量。 我国公路沥青路面施工技术规范（JTG F402004）规定，沥青混合料的配合比设计采用马歇尔试

37、验设计方法，并对设计的沥青混合料进行浸水马歇尔试验、水稳定性检验及车辙试验进行抗车辙能力检验。三 、沥青混合料配合比设计密级配沥青混合料目标配合比设计流程图不合格合格不合格合格计算VV、VMA、VFA等体积指标与马歇尔设计标准比较综合分析确定1组设计级配及最佳沥青用量按规定进行性能试验，检验配合比设计是否合理完成配合比设计，提交材料品种、配比、矿料级配、最佳沥青用量确定设计级配范围材料选择、取样材料试验其他材料，外掺剂等粗集料、细集料、矿粉沥青结合料在设计级配范围内优选矿料级配确定试验温度对优选的设计级配，初选5组沥青用量，拌和混合料，分别制作马歇尔试件测定试件毛体积相对密度，进行马歇尔试验真

38、空法测定理论最大相对密度目标配合比设计 1、确定沥青路面沥青混合料类型：混合料类型由矿料公称最大粒径确定，矿料最大粒径影响沥青混合料路用性能、施工和易性、可压实性；确定矿料最大粒径后，根据混合料所在层位、气候环境、材料来源、施工条件等确定沥青混合料类型。2、确定该沥青混合料的级配范围，计算级配中值：根据公路等级、工程性质、气候条件、交通条件、材料供应条件等确定混合料工程设计级配范围（在规范级配范围内）。 对于高温、重载路段，宜采用粗型密级配（AC-C型），并取较高的设计空隙率；对于冬季气温较低或重载交通较少的路段，宜选用细型密级配（AC-F型），并取较小的设计空隙率。 取中等或偏高的设计空隙率

39、。 应考虑混合料所在路面层位的功能要求。 根据公路等级和施工设备的控制水平确定的级配范围应比规范级配范围窄，（4.75mm和2.36mm通过率）。 沥青混合料的配合比设计应充分考虑施工性能，使沥青混合料容易摊铺和压实，避免造成严重的离析现象。 3、根据选定的粗、细集料及矿粉，进行筛分，以级配中值为目标，进行试配，确定各种料的用量：根据原材料特性对沥青混合料路用性能的影响情况，结合当地材料供应等条件，按技术、经济合理的原则，通过相关试验选择质量符合要求的原材料品种。 4、按一定级差（一般 0.5），确定不同的沥青用量； 5、制作马歇尔试件（拌和、击实）：以预估的沥青用量（根据以往工程经验结合工程

40、实际情况确定）为中值，按一定间隔（密级配沥青混合料可为0.5%，沥青碎石混合料可为0.3%）取5个或5个以上不同的沥青用量分别制成马歇尔试件（对粒径较大的沥青混合料应增加试件数量）。 6、进行马歇尔试验：测定马歇尔击实试件的毛体积相对密度、吸水率。计算沥青混合料试件的空隙率、矿料间隙率、有效沥青的饱和度等体积指标，进行体积组成分析。进行马歇尔试验，测定马歇尔稳定度和流值。 7、作出不同沥青用量条件下，上述参数的变化曲线； 8、确定最佳沥青用量(OAC)：密度最大值对应的沥青用量 a1稳定度最大值对应的沥青用量 a23规定空隙率中值（或目标空隙率）对应的沥青用量a3最佳沥青用量初始值 OAC1=

41、(a1+a2+a3)/3确定符合表 13-10的用油量范围OACminOACmax确定 OAC2=(OACmin+ OACmax)/2 根据 OAC1和OAC2综合确定最佳沥青用量：OAC=(OAC1 + OAC2)/2 最佳沥青用量的调整 调查当地各项条件接近的工程的沥青用量及使用效果，论证适宜的最佳沥青用量。若相差甚远应查明原因，必要时重新调整级配，再进行配合比设计。 对炎热地区公路以及高速公路及一级公路的重载交通路段，山区公路的长大坡度路段，预计可能产生较大车辙时，宜在空隙率符合要求的范围内将计算的最佳沥青用量减小0.1%0.5%作为设计沥青用量。采用重型轮胎压路机和振动压路机组合等方式

42、加强碾压，以使施工后路面的空隙率达到未调整前的最佳沥青用量时的水平，且渗水系数符合要求。 对寒区公路、旅游区公路、交通量较小的公路，最佳沥青用量可以在前述计算OAC的基础上增加0.1%0.3%，以适当减小空隙率，但不降低压实标准。配合比设计检验性能检验 用于高速公路及一级公路的密级配沥青混合料，需在上述配合比设计的基础上进行各种使用性能的检验，不符合要求的沥青混合料，必须更换材料或重新进行配合比设计。检验项目包括高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性能、渗水系数。配合比设计报告 沥青混合料配合比设计报告内容包括工程设计级配范围选择说明、材料品种选择与原材料质量试验结果、矿料级配、最佳沥青用量，以及各

43、项体积指标、配合比设计检验结果等。生产配合比设计 目的：将目标配合比设计成果应用在混合料生产过程中。取样进入热料仓的二次筛分材料进行筛分，验证其级配是否符合目标配合比设计阶段确定的材料比例，不符合则调整控制室相关设备参数，再筛分验证。反复调整，直到最接近目标配合比设计阶段成果。按目标配合比设计阶段确定的最佳用油量0.3，再进行马歇尔试验，确定最佳用油量。生产配合比验证 验证按生产配合比生产的混合料，经实际摊铺、碾压过程后的情况，确定标准配合 比，是生产控制和质量检验的标准。 试件来源：按生产配合比试拌、试铺的试验段上，取芯。 试验内容：抽提试验（分离沥青和矿 料），确定芯样的用油量、级配组成状

44、况。 1. 原材料选择、取样1）沥青结合料满足沥青马蹄脂的需要，有较高的粘度。2）矿料粗集料必须具有良好抗滑性能、低压碎值、坚韧性好，同时颗粒接近立方体、表面粗糙、棱角丰富，扁平颗粒含量少。由于SMA混合料通常选用改性沥青，质地坚硬的花岗岩、石英岩、砂岩均可使用。SMA混合料中细集料用量通常少于10%，宜采用具有丰富棱角和嵌挤性能的机制砂，有利于提高混合料高温稳定性。SMA混合料中矿粉与沥青用量之比可达到1.82.0，大于密级配沥青混合料。通常选用磨细的石灰石粉。3）纤维稳定剂生产SMA混合料必须采用纤维稳定剂。可以使用的纤维包括矿物纤维、木质素纤维、聚合物有机纤维等。SMA混合料配合比设计S

45、MA是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量的细集料组成的沥青马蹄脂填充于间断级配的粗集料骨架空隙中所形成的沥青混合料。SMA是一种骨架嵌挤密实结构。“三多一少”：粗集料多、矿粉多、沥青结合料多、细集料少。2矿料级配确定1）设计初试级配粗集料骨架的分界筛孔：D9.5mm2.36mm，D13.2mm4.75mm。 在工程设计级配范围内，设计3组粗细不同的初试级配。2）选择沥青用量，测定VMA、VCAmix计算初试级配矿料的合成毛体积相对密度、合成表观密度和有效密度。用捣实法测定粗集料骨架的松方毛体积相对密度，计算粗集料骨架混合料的平均毛体积相对密度，并计算各组初试级配在捣实状态下的粗集料松装间隙率

46、VCADRC。预估SMA混合料适宜的沥青用量作为马歇尔试验的初试沥青用量。并以此沥青用量和选定的矿料级配制作马歇尔试件，测定试件的毛体积相对密度，马歇尔标准击实次数为双面50次，一组马歇尔试验试件数目不少于46个。3）变化沥青用量，测定空隙率，确定最佳沥青用量计算在不同沥青用量下SMA混合料的最大理论相对密度。计算马歇尔试件中的粗集料骨架间隙率、空隙率VV、集料间隙率VMA、沥青饱和度VFA。按照VCAMIXVCADRC 及VMA16.5%的要求，从3组初试级配的试验结果中选择设计配合比，当有1组以上的级配符合上述要求时，以粗集料骨架分界集料通过率大且VMA较大的级配为设计级配。3确定设计沥青

47、用量根据所选择的矿料设计级配和初试沥青用量试验的空隙率结果，以0.2%0.4%为间隔，调整3个不同的沥青用量，制作马歇尔试件，计算空隙率等指标。进行马歇尔稳定度试验，检验稳定度、流值是否符合规定技术标准。根据期望的设计空隙率确定最佳沥青用量OAC。4. 目标配合比设计检验根据确定的设计矿料级配、最佳沥青用量，按规定方法进行车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验、渗水试验，检验SMA混合料的高温稳定性、低温抗裂性能、密水性能、水稳定性。 此外，为检验SMA混合料中有无多余的自由沥青或沥青马蹄脂，需进行谢伦堡沥青析漏试验。SMA混合料路面的构造深度大、粗集料外露，空隙中经常有水，在交通荷载反复作用

48、下，由于集料与沥青的粘结力不足而容易引起集料脱落、掉粒、飞散，进而形成坑槽，为了防止出现这种破坏，在SMA混合料配合比设计时，需进行肯塔堡飞散试验的混合料损失或浸水飞散试验。以上两个试验可控制SMA混合料沥青用量不能过多，也不能过少。试验结果可作为确定最佳沥青用量的依据之一。第六节 沥青路面施工与质量控制热拌沥青混合料路面的施工质量管理和检查洒铺法沥青表面处治沥青贯入式路面拌和法乳化沥青碎石混合料路面热拌沥青混合料路面沥青表面处治沥青表面处治(Suface coating)是用沥青裹覆矿料，铺筑厚度小于3cm的一种薄层路面面层。其主要作用是防水、抗磨耗、防滑和改善碎（砾）石路面的使用品质，改善

49、行车条件。在计算路面厚度时，不作为单独受力结构层。表面处治层是按嵌挤原则构成强度的，为了保证矿料间有良好的嵌挤作用，同一层的矿料颗粒尺寸应力求均匀，其最大粒径应与表面处治单层厚度相当。 沥青表面处治可采用道路石油沥青或乳化沥青。沥青表面处治可采用拌和法或层铺法施工。层铺法工序：1清理下承层2洒布沥青 3铺撒矿料 4碾压 5重复2、3、4步工艺（双层式或三层式）6初期养护沥青贯入式 沥青贯入式（Asphalt penetration surfacing）路面具有较高的强度和稳定性，其强度构成主要依靠矿料的嵌挤作用和沥青材料的粘结力，适用于二级及二级以下的公路，城市道路的次干道及支路，也可作为沥青

50、混凝土路面的联结层。 沥青贯入式路面所用的集料应选择有棱角、嵌挤性好的坚硬石料，结合料可采用石油沥青、煤沥青或乳化沥青。施工工序：1.整修和清扫基层 2.浇洒透层或粘层沥青 3.铺撒主层矿料 4.碾压5.浇洒第一层沥青 6.铺撒第一次嵌缝料 7.碾压 8.浇洒第二层沥青，撒布嵌缝料，然后碾压，浇洒第三层沥青，重复该过程，直到达到要求 9.铺撒封层料 10.最后碾压 11.初期养护乳化沥青碎石混合料路面乳化沥青碎石混合料（Emulsified asphalt mixtures）适用于三级及三级以下公路的沥青面层、二级公路的养护罩面以及各级公路沥青路面的联结层或整平层。乳化沥青碎石混石料的矿料级配

51、应满足规范要求，并根据已有道路的成功经验试拌确定配合比。其乳液用量应根据当地实践经验以及交通量、气候、石料情况、沥青标号、施工机械等条件确定，也可按热拌沥青碎石混合料的沥青用量折算。实际的沥青用量宜较同规格热拌沥青混合料的沥青用量减少15%20%。乳化沥青碎石混合料应采用拌和机拌和，在条件限制时也可在现场用人工拌制。适宜拌和时间根据施工现场使用的集料级配情况、乳液裂解速度、拌和机械性能、施工时的气候等具体条件通过试拌确定。已拌好的混合料应立即运至现场进行摊铺。拌和与摊铺过程中已破乳的混合料，应予废弃。拌制的混合料应用沥青摊铺机摊铺。若采用人工摊铺，应防止混合料离析。松铺系数可通过试验确定。热拌

52、沥青混合料路面热拌沥青混合料路面的施工可分为沥青混合料的拌制、运输、铺筑及碾压成型等几个阶段。搅拌站建设与搅拌设备混合料的拌制混合料运输混合料摊铺混合料压实与成型接缝处理开放交通搅拌站建设与搅拌设备拌和站的位置选择。间歇式拌和机或连续式拌和机。拌和过程中能逐盘采集并打印各传感器测定的材料用量和沥青混合料拌和量、拌和温度等各种参数。动态质量控制 间歇式 连续式混合料的拌制在拌制沥青混合料之前，应根据确定的配合比进行试拌。为保证沥青混合料的质量，需要控制拌制温度、运输温度、摊铺温度及碾压温度。沥青混合料拌和的时间根据具体情况经试拌确定，以沥青均匀裹覆集料为度，间歇式搅拌系统每盘的生产周期不宜少于4

53、5s（其中干拌时间不少于510s）。改性沥青和SMA混合料的拌和时间应适当延长。经拌和后的沥青混合料应均匀一致，无花白料，无结团成块或严重的粗细料分离现象。普通沥青混合料的贮存时间不得超过72h；改性沥青混合料贮存时间不宜超过24h；SMA混合料只限当天使用；OGFC混合料宜随拌随用。生产添加纤维的沥青混合料时，必须将纤维充分分散到混合料中，搅拌均匀。拌和机应具有同步添加投料设备，松散的絮状纤维可在喷入沥青的同时或稍后采用风送设备喷入拌和机，搅拌时间延长5s以上。颗粒纤维在粗集料投入的同时自动加入，经510s的干拌后，再投入矿粉。混合料的运输热拌沥青混合料应采用较大吨位的自卸汽车运输，车厢应清扫干净。为防止沥青与车厢板粘结，车厢侧板和底板可涂一薄层油水混合液（柴油与水的比例可为1:3），但不得有余液积聚在车厢底部。沥青混合料运输车的运力应较拌和能力或摊铺能力有所富余，施工过程中摊铺机前方应有运料车在等候卸料。从贮料斗向运输车辆卸料时，应多次挪动车辆位置，平衡装料，以减少混合料离析。运输车应有保温、防雨、防污染措施。有条件时可将混合料卸入转运车经二次拌和后再向摊铺机连续均