沥青路面材料的力学性能、耐久度及质量控制

第十十三三章章沥青青路路面面材材料料的的力力学学性性能能、、耐耐久久度度及及质质量量控控制制主要要内内容容第一一节节概概述述第二二节节沥沥青青路路面面材材料料的的结结构构与与力力学学特特性性第三三节节沥沥青青路路面面的的稳稳定定性性与与耐耐久久性性第四四节节沥沥青青路路面面施施工工与与质质量量控控制制第五五节节沥沥青青路路面面的的材材料料要要求求（（自自学学））第六六节节沥沥青青混混合合料料的的组组成成设设计计(自学学)第一一节节概概述述1）沥沥青青路路面面由沥沥青青作作为为结结合合料料，，粘粘结结矿矿料料修修筑筑面面层层，，并并和和基基层层（（底底基基层层)共同同组组成成的的路路面面结结构构。。2）沥沥青青路路面面结结构构组组合合①松散散粒粒料料做做基基层层（面面层层薄薄时时易易疲疲劳劳破破坏坏，，可可有有效效控控制制松松散散料料下下半半刚刚性性层层裂裂缝缝反反射射））②无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料做做基基层层（易易出出现现基基层层及及面面层层的的收收缩缩裂裂缝缝，，及及基基层层裂裂缝缝的的反反射射裂裂缝缝））③沥沥青青类类材材料料做做基基层层（耐耐久久性性好好，，对对裂裂缝缝的的防防治治效效果果很很好好））④水水泥泥砼砼板板做做基基层层（新新建建水水泥泥路路面面+沥青青面面层层，，易易出出现现反反射射裂裂缝缝，，旧旧路路面面则则旧旧板板的的病病害害很很容容易易反反映映到到面面层层））◆1、沥沥青青路路面面及及结结构构组组合合形形式式第一一节节概概述述根据据不不同同基基层层材材料料结结构构可可组组合合成成三三种种典典型型路路面面结结构构类类型型。。1半刚刚性性基基层层沥沥青青路路面面───半半刚刚性性基基层层或或底底基基层层的的沥沥青青路路面面结结构构。。2柔性性路路面面───各各结结构构层层由由沥沥青青混混合合料料，，或或沥沥青青贯贯入入碎碎石石、、或或冷冷拌拌沥沥青青混混合合料料、、级级配配碎碎石石、、砂砂砾砾等等柔柔性性材材料料组组成成的的结结构构。。3复合合式式路路面面───采采用用贫贫混混凝凝土土、、混混凝凝土土等等刚刚性性基基层层的的沥沥青青路路面面结结构构。。第一一节节概概述述路面面各各结结构构层层的的功功能能第一一节节概概述述2、沥沥青青路路面面的的工工程程特特点点①优优良良的的力力学学性性能能－－变变形形性性能能与与强强度度②②良良好好的的抗抗滑滑性性－－雨雨天天的的行行驶驶安安全全性性③高高度度的的减减震震性性，，行行驶驶迅迅速速、、平平稳稳、、低低噪噪声声④④施施工工方方便便－－强强度度形形成成速速度度，，有有利利于于维维修修、、分分期期修修建建⑤经经济济耐耐久久－－使使用用寿寿命命⑥不不扬扬尘尘、、容容易易清清扫扫和和冲冲洗洗第一一节节概概述述（1）表表面面平平整整无无接接缝缝、、行行车车较较舒舒适适；；（2）结结构构较较柔柔，，振振动动小小，，行行车车稳稳定定性性好好；；（3）车车辆辆与与路路面面的的视视觉觉效效果果好好；；（4）施施工工期期短短、、施施工工成成型型快快，，能够够迅迅速速交交付付使使用用（在在机机场场跑跑道道、、高高速速公公路路上上尤尤其其需需要要））；；（5）易于维维修，可可再利用用；（6）强度和和稳定性性受基层层、土基基影响较较大；（7）沥青混混合料力力学性能能受温度度影响大大；（8）沥青会会老化，，沥青结结构层易易出现老老化破坏坏。◆3、沥青路路面的优优缺点（（与普通通水泥路路面相比比）第一节概概述1）裂缝crackings表观形态态分有：横横裂、纵纵裂、网网裂等◆4、沥青路路面的损损坏类型型及成因因产生原因因：横向裂缝缝：荷载型因拉应力力超过材材料疲劳劳极限引引起，从从下向上上发展；；非荷载型型沥青面层层缩裂因冬季沥沥青材料料收缩产产生的应应力大于于材料强强度引起起，反射裂缝缝因基层收收缩开裂裂向面层层延伸引引起。纵向裂缝缝：路面分幅幅摊铺时时，接缝缝未处理理好；路路基原因因等引起起失稳。。网裂：上述裂缝缝未及时时处理，，水渗入入所致；；结构强强度不足足；沥青青老化等等1）裂缝crackings◆4、沥青路路面的损损坏类型型及成因因第一节概概述第一节概概述纵向裂缝longitudinalcracking1）裂缝缝第一节概概述横向裂缝缝Transversecracking1）裂缝缝第一节概概述块裂及网网裂NetCracking1）裂缝缝2）车辙辙rut定义：路面结构构及路基基在行车车荷载作作用下的的补充压压实，或或结构层层及路基基中材料料的侧向向位移产产生的累积永久久变形。车辙还包包括轮胎胎磨耗引引起的材材料缺省省。车辙是高高级沥青青路面的的主要破破坏型式式，对对于半刚刚性基层层沥青路路面，车车辙主要要发生在在中上面面层或沥沥青层表表。原因：1）沥青青混合料料高温稳定性不不足，塑性变形形累积；；2）路面面结构及及路基材材料的变变形累积积；3）车辆渠化交通通的荷载载磨耗－－磨耗型型车辙。。第一节概概述第一节概概述车辙图片片3）松散散剥落RavellingandStripping定义：沥青从矿矿料表面面脱落，，在荷载载作用下下面层呈呈现的松松散现象象。沥青青层出现现松散剥剥落将会会继而出出现坑槽槽破坏。。原因：1）沥青青与矿料料黏附性性差（沥沥青粘性性差、集集料粘附附等级低低、集料料潮湿、、沥青老老化后性性能下降降、冻融融等）；；2）水的的作用；；3）沥青青在施工工中的过过度加热热老化第一节概概述第一节概概述第一节概概述松散剥落落图片4）表面面抗滑不不足surfaceskidresistance定义：沥青路面面在使用用过程中中，表面面集料被被逐渐磨磨光，或或者出现现沥青层层泛油，，使得沥沥青层表表出现光光滑。原因：1）集料料软弱，，宏观纹纹理和微微观构造造小；2）粗集料抵抵抗磨光光的能力力差（由由磨光值值、棱角角性、压压碎值等等表征））；3）级配配不当，，粗料少少、细料料多；4）用油油量偏大大，或出出现水损损害；5）沥青青稠度太太低；6）车轮磨耗耗太严重重第一节概概述第一节概概述表面抗滑滑不足及及泛油图图片第一节概概述5）其它病病害包括泛油油、坑洞洞、波浪浪、拥包包、啃边边等。高温稳定定性-高温下抵抵抗永久久变形的的能力；；低温抗裂裂性-抵抗低温温抗裂的的能力；；水稳定性性-抵抗水损损害的能能力，密密级配路路面抗渗渗和排水水路面透透水；耐久性—抵抗老化化与荷载载重复作作用的能能力；抗滑能力力—保证不利利情况下下车辆安安全形势势的能力力。◆5、沥青路路面的基基本要求求第一节概概述第一节概概述5、沥青路路面的基基本要求求①强度与与刚度(开裂、变变形)

②稳定性(高、低温温、水稳定性性)

③耐久性(疲劳、老老化)

④平整性(舒适、动动荷)

⑤抗滑性(安全)

⑥少尘性(环保)第一节概概述①分区目目的：全国各地地区气候候条件差差异很大大，对沥沥青提出出的要求求也不尽尽相同，，为保证证沥青路路面对气气候的适适应性，，提出了了沥青及及沥青路路面的气气候分区区。②分区方方法：根据高温-低温-雨量三个主要要因素的的30年气象统统计资料料来划分分。即：：（1）沥青路面面分区：：高、低低温指标标及降雨雨指标（2）沥青及沥青混混合料分分区：高高、低温温及降雨雨指标◆6、沥青路路面使用用性能的的气候分分区第一节概概述高温指标标：最近30年设计周周期的最最热月的的平均日日最高温温度的平平均值。。低温指标标：最近30年的极端端最低气气温的最最小值③分区指指标：降雨指标标：最近30年的年平平均降雨雨量的平平均值第一节概概述第一节概概述气候型型号温度(C)七月平均最高气温年极端最低气温1-11-21-31-4夏炎热，冬寒夏炎热，冬寒夏炎热，冬冷夏炎热，冬温>30<-37-37～-21.5-21.5～-9>-92-12-22-32-4夏热，冬寒夏热，冬寒夏热，冬冷夏热，冬温20～30<-37-37～-21.5-21.5～-9>-93-2夏凉，冬寒<20-37～-21.5沥青路面面气候分分区（P308-309）第一节概概述第一节概概述第一节概概述1）按强度度构成原原理：密实类沥沥青路面面这类沥青青路面的的矿料按按最大密密实原则则设计，，路面的的强度和和稳定性性取决于混合料的的凝聚力和和内摩阻阻力。其面层层结构的的特点是是空隙率率小，细细料含量量多，高高温时易易产生推推挤变形形。常用的类类型有沥青混凝凝土、密密级配沥沥青稳定定碎石混混合料等。◆7、沥青路路面的分分类第一节概概述嵌挤类沥沥青路面面这类沥青青路面的的强度和和稳定性性主要依靠骨料料颗粒间间相互嵌嵌挤产生生的内摩阻力力，凝聚力力仅起次次要作用用。其主主要特点点是热稳稳定性好好。部分分类型的的空隙率率大，易易渗水，，耐久性性较差。。常用的主主要结构构有PorousAsphaltPavement（PA）或OpenGradedAsphaltFrictionCourse（OGFC）、SMA、Superpave、沥青贯入入、沥青青表面处处治等。各自优缺缺点：密实类：：耐久性好，热稳稳定性差差；嵌挤类：：热稳定定性好。第一节概概述层铺法——沥青表处处和沥青青贯入式式分层洒布布沥青，，分层铺铺撒矿料料和碾压压的方法法修筑面面层。优点：工艺设备备简便、、功效较较高、施施工进度度快、造造价较低低；缺点：路面成型型期较长长，需要要经过炎炎热季节节行车碾碾压才能能成型；；路拌法——采用移动动式拌和和机械(或人工)在现场施施工，将将矿料和和沥青材材料就地地拌和，，摊铺并并碾压密密实成型型。可采用热热油冷料料或冷油油冷料拌拌和摊铺铺。优点：沥青材料料分布相相对均匀匀，成型型期短；；缺点：冷料拌和和强度低低厂拌法——沥青碎石石和沥青青混凝土土一定级配配的矿料料和沥青青材料在在工厂用用专用设设备加热热拌和，，送到工工地摊铺铺碾压成成型。分分热拌热热铺、热热拌冷铺铺，区别别在于摊摊铺时混混合料温温度优点：矿料精选选、除水水彻底、、沥青稳稳定、热热拌均匀匀、混合合料质量量高。2）按施工工工艺：：沥青混凝凝土（AsphaltConcrete）热拌沥青青碎石（（AsphaltMacadam）乳化沥青青碎石（（EmulsionAsphaltMacadam)沥青贯入入式沥青表面面处治沥青玛碲碲脂碎石石SMA（StoneMasticAsphalt）排水性沥沥青混凝凝土（PorousAsphaltConcrete）开级配抗抗滑磨耗耗层（OpenGradedFrictionCourse）3）按沥青青路面材材料的技技术特点点：第一节概概述第一节概概述第一节概概述一方面要根据任任务要求求（道路路的等级级、交通通量、使使用年限限、修建建费用、、环境状状况等））和工程程特点（（施工季季节、施施工期限限、路基基及基层层状况等等）；另一方面面还应考虑虑材料供供应情况况、施工工机具、、劳力和和施工技技术条件件等因素素。8、沥青路路面类型型选择1、沥青混混合料的的体积参参数关系系沥青混合合料是一一种由集集料、沥沥青和空空气组成成的三相相空间体体系。第二节沥沥青路路面材料料的结构构与力学学特性第二节沥沥青路路面材料料的结构构与力学学特性1、沥青混混合料的的体积参参数关系系第二节沥沥青路路面材料料的结构构与力学学特性1、沥青混混合料的的体积参参数关系系第二节沥沥青路路面材料料的结构构与力学学特性1、沥青混混合料的的体积参参数关系系第二节沥沥青路路面材料料的结构构与力学学特性1）沥青青混合料料压实度度及其控控制：沥青混合合料的压压实度直直接决定定着其成成型后的的强度，，在一定定范围之之内（没没有出现现过压时时），压压实度越越大越好好。压实度表表征的三三种方式式与实际际控制方方法：（1）理论密密度的压压实度；（2）马歇尔尔密度的的压实度度；（3）试验段段密度的的压实度度。区别：分母不一一样，分分别是：：真密度度、马歇歇尔试件件密度和和试验段段取芯试试件密度度。控制标准准：93%、97%、99%2、沥青混混合料的的压实性性能2）沥青混混合料压压实影响响因素：：压实温度度、压实实速度、、压实应应力（功功）、沥沥青用量量等。第二节沥沥青路路面材料料的结构构与力学学特性沥青混合料压实可行性区域3、沥青混混合料的的结构力力学特性性沥青混合合料是一种由由集料、、沥青和和空气组组成的三三相空间间体系。。强度取决于集集料颗粒粒间的摩擦力和嵌挤力、沥青胶结结料的粘粘结性以及沥青与集集料之间间的粘附附性。影响：集料的类类型、空空间布型型以及胶胶结料的的类型、、用量、、与集料料的粘附附程度影影响着沥沥青混合合料的力力学特性性。类型：：按密实原原则和嵌挤原原则构成的的沥青青混合合料的的典型型结构构类型型有三三种：：密实悬悬浮结结构、、骨架架空隙隙结构构、骨骨架密密实结结构第二节节沥沥青路路面材材料的的结构构与力力学特特性第二节节沥沥青路路面材材料的的结构构与力力学特特性沥青混混合料料力学学参数数试验验——1）三轴试试验（摩尔库库仑理理论））如何求求沥青青混合合料的的粘结结力C和内摩摩擦角角？建立极限平衡条件第二节节沥沥青路路面材材料的的结构构与力力学特特性1）三三轴试试验采用圆圆柱形形试件件，试试件直直径应应大于于矿料料最大大粒径径的4倍，，试件件高与与直径径比大大于2；矿矿料最最大粒粒径小小于25mm时时，试试件直直径10cm，，高20cm；；将一一组试试件分分别在在不同同侧压压力下下以一一定加加载速速度施施加垂垂直压压力到到试件件破坏坏，此此时该该垂直直压力力为最最大主主应力力，侧侧压力力为最最小主主应力力。三轴压压缩试试验原原理2）无侧限限抗压试验验及抗拉强强度（间接接抗拉）试试验采用圆柱形形试件；无无侧限抗压压试验试件件直径应大大于矿料最最大粒径的的4倍，试试件高径比比大于2，，矿料最大大粒径小于于25mm时试件直直径10cm高20cm；劈劈裂试验试试件直径101.60.25mm、高63.51.3mm（马歇尔尔试件），，或轮碾机机成型板块块试件，或或从道路现现场钻取直直径1002或1502.5mm、高为405mm的圆圆柱体试件件。第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性4）直剪试试验确定：：通过不同压压力的直接接剪切试验验确定第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性3）简单拉拉压试验确确定：通过简单抗抗拉强度试试验和间接接抗拉试验验确定1）粘弹性性材料的基基本性质应力应变关关系的曲线性及不可逆性；对加载速度度（时间效效应）和试试验温度（（温度效应应）的依赖性，服从时间间温度换算算法则；具有十分明明显的蠕变变与应力松松弛特性；；线粘弹性材材料服从Boltzmann线性叠加加原理和复复数模量原原理；4、沥青混混合料粘弹弹性性质与与力学模型型＊参考沥青混合料料是一种弹-粘-塑塑性材料，不同外部部（温度与与荷载）条条件下，表表现出不同同的性质:低温小变形形时：线弹性性质质高温大变形形时：粘塑性性质质在过渡范围围内：粘弹性性质质第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性沥青混凝土土常温下加加载并反向向加载的典典型曲线第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性沥青混凝土土温度恒定时间变化、、时间恒定温度变化的的典型曲线线试验温度的的升高相当当于慢速加加载、加载载时间的延延长：时间温度转转化法则第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性①蠕变蠕变是应力力不变，变变形随时间间而增加的的现象。这这一过程在在应力不变变情况下，，取决于其其作用时间间。沥青材材料在不同同应力及时时间下表现现：应力小，时时间短：主要表现为为弹性性质质，在应力施施加后变形形瞬时出现现，应力撤撤除后变形形迅速恢复复。这种变变形叫做纯纯弹性变形形（瞬时弹弹性变形）），在该范范畴内，应应力应变呈呈直线关系系；应力较大，，时间较长长：主要表现为为粘弹性性性质，应力施加加后瞬时出出现变形，，然后变形形仍逐渐增增加，当应应力撤除后后，一部分分变形瞬时时恢复（弹弹性变形部部分），另另一部分变变形随时间间缓慢恢复复，这部分分变形是粘粘弹性变形形（滞后弹弹性变形））。应力大，时时间长：主要表现为为塑性性质质，除包含粘粘弹性性质质外，还有有较大一部部分变形无无法恢复，，称为塑性性变形。注意：沥青青混合料的的实际变形形弹性、粘粘性、塑性性三种都包包含，不过过根据应力力大小和作作用时间不不同而表现现出以上各各种不同性性质为主的的特点。2）蠕变与松松弛特性creepandrelaxation②应力松弛应力松弛是是应变恒定定不变，应应力随时间间减小的现现象。应力力降低到初初始数值（（初始应力力值的1/n）的时间，，称为松弛弛时间。沥青混合料料主要呈现现为弹性或或粘塑性，，与应力作作用时间与与松弛时间间的比值有有关：作用用时间<<松弛时间，，以弹性为主；作作用时时间>>松弛时间，，以粘塑性为主主；作作用时时间与松弛弛时间相近近，为弹-粘-塑性。冬季气温低低，沥青混混合料粘滞滞度高，松松弛时间长长，显示弹弹性性质；；夏季粘滞滞度低，松松弛时间大大大降低，，则为弹、、粘、塑性性，取决于于作用时间间；第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性③综合④沥青路面蠕蠕变规律第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性第一阶段：：迁移期，蠕变（永永久）变形形在瞬间迅迅速增大，，但应变速速率随时间间迅速减小小；第二阶段：：稳定期，蠕变（永永久）变形形呈直线形形稳定增长长，应变速速率保持稳稳定，该过过程占总过过程的主要要部分；第三阶段：：破坏期，蠕变（永永久）变形形和应变速速率均急剧剧增大，直直至破坏。。1）基本流变变模型及其其组合5、沥青混合合料的流变变学模型＊参考沥青混合料料是一种弹-粘-塑性材料，，弹、粘、、塑性是其其力学特性性的基本单单元，需要要用一定的的力学模型型及本构关关系来表达达，并进一一步实现串串联或并联联的组合形形成复杂的的组合模型型来模拟材材料真实的的力学特性性。第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性弹簧、粘壶壶及滑块及及其组合弹簧元件黏性元件塑性元件VanDerPool模型及其蠕变曲线

2）基本力学学元件的组组合通过对基本本元件的串串连或并联联组合，可可形成新的的力学模型型来表征不不同的粘弹弹塑性材料料。元件串串连：总应应力等于各各分应力，，总应变等等于各分应应变之和；；元件并联联：总应力力等于各分分应力之和和，总应变变等于各分分应变。常常用的简单单组合模型型有下列几几种第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性6、沥青混合合料的模量量1）劲度（劲劲度模量））Stiffnessmodulus反映沥青和和沥青混合合料在给定温度和和加荷时间间条件下的应力-应变关系的的参数，称称作劲度S。应力作用时时间、温度度、应力大大小都会对对沥青和沥沥青混合料料的应力应应变特性造造成影响，，因此，劲劲度（模量量）表达式式中必须考考虑这些因因素。C.范德甫（VanderPoel）提出了表表征弹-粘塑材料劲劲度（模量量）的表达达式：—施加的应力力，MPa；—总应变；t—荷载作用时时间，s；T—材料的温度度，℃。问：与弹性性模量的区区别？2）沥青的劲劲度第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性由图中曲线线可以看出出：（1）加荷荷时间短时时，曲线接接近水平，表明材料料处于弹性性性状；加加荷时间很很长时，便便表现为粘粘滞性性状状；处于二二者之间时时则兼有弹弹-粘性性性状。（2）各种种温度下的的S-t关关系曲线具具有相似的的形状，如果将曲曲线作水平平向移动，，则将可将将它们近似似重合在一一起。这意意味着温度度对劲度的的影响同一一定量的加加载时间对对劲度的影影响效果相相当。（3）温度度和加载时时间对劲度度的影响具具有互换性性，是沥青材材料的一个个重要性质质。利用这这一性质，，可以通过过采用变换换试验温度度的方法，，把在有限限时间范围围内得到的的试验结果果扩大到很很长的时段段。第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性2）沥青的的劲度第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性范得保沥青劲度确定诺模图图3）沥青混合合料的劲度度C．范德甫对对一系列密密级配沥青青混合料进进行试验后后确认，沥沥青混合料料的劲度模模量是沥青青的劲度模模量和混合合料中集料料数量的函函数。—沥青混合料的劲度模量，MPa；

—沥青的劲度模量，MPa；

—混合料中集料的集中系数适用于沥青混合料的空隙率等于0.7～0.9的情况，若若空隙率大大于3，修正为：为3，第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性3）沥青混合料料的劲度7、沥青混合料料的强度强度是指材料达达到极限状状态或出现现破坏时所所能承受的的最大荷载载（或应力力）。构成成公路路面面各结构层层的材料，，一般都具具有较高的的抗压强度度，而抗拉拉或抗剪强强度较弱（（这在颗粒粒材料中或或结合料粘粘结力较低低的结构中中尤为突出出）。控制制路面材料料极限破坏坏状态的往往往不是抗抗压强度，，可能出现现的强度破破坏通常为为：（1）因因剪切应力过大而在材材料层内部部出现沿某某一滑动面面的滑移或或相对变位位；（2）因因拉应力或弯拉应力过大而引起起的断裂。。第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性1）抗剪强度度矿料特性酸碱性：（如：石灰灰岩为碱性性，玄武石石为酸性））决定了石石料与沥青青的粘附性性，由差到到好：花岗岗岩、片麻麻岩、玄武武岩、安山山岩、砂岩岩、石英岩岩、石灰岩岩的粘结力力由小到大大。比表面积：：（单位：cm2/g），能与沥沥青相互作作用的面积积，越大则则粘结力越越大。颗粒粒越小，比比表面积越越大，所以以决定于混混合料的矿矿粉含量。。级配、颗粒粒形状：决定内摩阻阻力大小。。沥青特性用油量：决定沥青膜膜厚度及自自由沥青含含量，存在在最佳含量量。粘滞度：越大，粘结结力也越大大。影响沥青混混合料抗剪剪强度的因因素：2）抗拉强强度在气候寒冷冷地区，冬冬季气温下下降，特别别是急骤降降温时，沥沥青混合料料发生收缩缩，如果收收缩受阻，，就会产生生拉应力；；车辆紧急急制动后轮轮下混合料料表面出现现拉应力；；沥青混合合料底面由由于车辆荷荷载、基层层裂缝导致致的拉应力力。当拉应应力超过沥沥青混合料料的抗拉强强度时，路路面就会产产生抗拉不不足开裂。。抗拉强度主主要由混合合料中结合合料的粘结结力提供，，其大小可可采用直接拉伸或或间接拉伸伸试验确定。劈劈裂试验传传递荷载的的两端垫条条，对试件件中的应力力分布和极极限强度有有显著影响响，通常垫垫条宽为12.7mm，大试试件为19mm。第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性直接拉伸间接拉伸试试验2）抗拉强强度沥青混合料料的抗拉强强度同沥青的性性质、沥青青含量、矿矿质混合料料的级配、、测试时的的温度、加加载速度等等因素有关关。试验表表明：1）沥青的的粘滞度大大，或沥青含含量较大，，沥青混合合料具有较较高的抗拉拉强度；2）密级配配混合料的的抗拉强度较开级配混混合料高；；3）随施荷速率增大而增加加，随温度度的增加而而下降；第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性3）影响沥沥青混合料料抗拉强度度的因素4）抗弯拉拉强度沥青路面在在行车重复复荷载作用用下，往往往因路面弯弯曲而产生生开裂破坏坏，必须验验算沥青混混合料的抗抗弯拉强度度；试验方法：：小梁弯曲试试验：梁式试件的的高和宽应应不小于矿矿料最大粒粒径的四倍倍，梁的跨跨径为高的的三倍。最大粒径达达3.5cm的粗粒式沥沥青混合料料、稳定类类材料和水水泥混凝土土的试验：：150×150×550mm的大梁，，跨径为450mm；最大粒径为为2.5cm的稳定类材材料或者中中、细粒式式沥青混合合料：100×100×400mm的中梁，，跨径为300mm；石灰(或水水泥)稳定定土或者砂质沥青混混合料：50×50×240mm的小小梁，跨径径为150mm；第二节沥沥青路面材材料的结构构与力学特特性影响沥青混混合料抗弯弯拉强度的的因素：沥青的性质质、沥青的的用量、矿矿料的性质质、混合料料的均匀性性、荷载重重复次数、、

加载速速度、温度度状况等。。我国《沥青及及沥青混合料料试验规程》》（JTJ053-2000）中标标准弯曲实验验试件为250mm×30mm×35mm的棱棱柱体小梁，，跨径2000.5mm。。试验温度采采用150.5℃，评评价低温拉伸伸性能时，宜宜采用-100.5℃。第二节沥青青路面材料的的结构与力学学特性4）抗弯拉强强度弯曲实验有切口的弯曲实验1、沥青路面面的高温稳定定性高温稳定性不不足：有车辙辙、推移、拥拥包、搓板、、泛油等病害害（1）车辙的的类型失稳性车辙结构性车辙磨耗性车辙（2）车辙的的形成过程初始阶段的压压密过程沥青混合料的的侧向流动集料的重新分分布及集料骨骨架的破坏（3）影响车车辙的主要因因素沥青路面结构构层在车轮荷荷载作用下，，内部材料流动动，产生横向向位移，在轮轮迹处出现变变形路面结构在交交通荷载作用用下产生整体体永久变形主要是由于路路基变形传递递到面层引起起路面结构顶层层材料在车轮轮磨耗和自然然环境因素作用下不断损损失而形成的的永久变形第三节沥青青路面的稳定定性与耐久性性（4）沥青混混合料高温评评价方法①现场试验路试试验：AASHTO试验路，WestTrack环道道试验②大型足尺试验验：室内环道、室室内直道、重重复加载试验验（ALF））、重车加加载试验等；；③室内小型试验验：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：单轴三轴静载重复加载（动载）连续动态加载间歇重复加载静载重复加载（动载）连续动态加载间歇重复加载简单剪切试验：轮辙试验：第三节沥青青路面的稳定定性与耐久性性④轮辙试验模拟实际车轮轮荷载在路面面上行走而形形成车辙的试试验方法，室室内代表性试试验为车辙试试验。车辙试试验是在规定定尺寸的板块块状压实沥青青混合料试件件上，用固定定荷载的橡胶胶轮反复行走走后，测定其其在变形稳定定期每增加变变形1mm的的碾压次数，，即动稳定度度，以次/mm表示。我我国规范规定定，一般情况况下，试验温温度为60℃℃，轮压为0.7MPa；计算动稳稳定度的时间间原则上为试试验开始后45—60min之之间；板试件件尺寸为300mm，宽宽300mm，厚50mm。第三节沥青青路面的稳定定性与耐久性性试验可以三大指标：任意时刻总变形即车辙深度；动稳定度DS；变形速率RD；⑤简单剪切试试验：试件尺寸根据据混合料最大大粒径选定；；试验温度为为4℃，，20℃，，40℃。。第三节沥青青路面的稳定定性与耐久性性（5）沥青路路面高温稳定定性技术标准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第三节沥青青路面的稳定定性与耐久性性第三节沥青青路面的稳定定性与耐久性性轮辙试验动稳稳定度标准第三节沥青青路面的稳定定性与耐久性性i)从集料方面：：集料破碎面多多，石质坚硬硬，具有良好好的表面纹理理和粗糙度；；集集料级配良好好，有足够数数量粗集料形形成空间骨架架结构；配配合比比设计合理，，注重压实；；ii)从沥青方面：：使用黏度高的的改性沥青或或添加纤维；；提提高沥青材材料的粘稠度度；控控制沥青青与矿粉的比比值，严格控控制沥青用量量。（6）提高沥沥青路面高温温稳定性措施施我国沥青路面面一般采用半半刚性基层沥沥青面层，基基层强度高，，因此一般不不会出现结构构性车辙；由由于面层集料料一般采用玄玄武岩，因此此磨耗性车辙辙也少见；所所以一般为失失稳性车辙，，因此必须提提高沥青混合合料的高温稳稳定性，即提提高粘结力和和内摩阻力。。即：第三节沥青青路面的稳定定性与耐久性性第三节沥青青路面的稳定定性与耐久性性2、沥青路面面的低温抗裂裂性沥青路面低温温时强度增大大，但变形能能力降低。急急骤降温产生生温度梯度，，面层受到下下部约束产生生拉应力，降降温也使得沥沥青混合料劲劲度增加，导导致混合料拉拉应力大于抗抗拉强度而开开裂。沥青路路面存在两类类低温开裂形形式：（1）低温缩缩裂：降温时沥青混混合料的体积积收缩，温度度应力超过混混合料极限抗抗拉强度，裂裂缝由上而下下发展；（2）温度疲疲劳裂缝：路面在低于极极限抗拉强度度的温度应力力反复作用下下开裂，发生生在温度频繁繁变化的地区区；第三节沥青青路面的稳定定性与耐久性性把沥青混合料料假设为一根根弹性梁，由由于降温而产产生的累计应应力为：累计温度应力力与极限抗拉拉强度相等时时的温度，即即为开裂温度度。1）低温开裂裂机理第三节沥青青路面的稳定定性与耐久性性2）沥青混合合料低温抗裂裂评价①间接拉伸试验验——低温劈裂试验验：标准马歇歇尔试件（101.60.25mm、高63.51.3mm）），0℃℃或更低，加加载速率1mm/min；②直接拉伸试验验：试件38.1mm×38.1mm××101.6mm，T可可变，缓慢拉拉伸速率；第三节沥青青路面的稳定定性与耐久性性弯曲实验③约束试件应力力试验仪（TSRST））试验：50mm×50mm×250mm试试件，降温速速率10℃℃/h，是是SHRP推推荐的评价沥沥青混合料低低温抗裂性能能的方法④应力松弛试验验：直接应力松弛弛试验；弯曲曲应力松弛试试验等第三节沥青青路面的稳定定性与耐久性性2）沥青混合合料低温抗裂裂评价影响因素：沥青的性质、、气温状况、、沥青老化程程度、路基的的种类和路面面层次的厚度度、面层与基基层的粘结状状况、基层所所用材料的特特性、行车的的状况等可采取的预防防措施：1）使用稠度度较低、温度度敏感性低的的沥青；2）使用含腊腊量低的沥青青，使用应力力松弛性能好好的改性沥青青，掺加纤维维；3）使用较细细的混合料类类型，设置应应力吸收层。。3）沥青路面面低温开裂的的预防措施第三节沥青青路面的稳定定性与耐久性性第三节沥青青路面的稳定定性与耐久性性第三节沥青青路面的稳定定性与耐久性性低温弯曲试验验破坏应变标标准第三节沥青青路面的稳定定性与耐久性性3、沥青路面面的水稳定性性水损害是沥青青路面在水或或冻融循环的的作用下，由由于汽车车轮轮动态荷载的的作用，进入入路面空隙中中的水不断产产生动水压力力或真空负压压抽吸的反复复循环作用，，水份逐渐进进入沥青与集集料界面上，，使沥青粘附附性降低并逐逐渐丧失粘结结力，沥青膜膜从集料表面面剥离，沥青青混合料松散散导致路面松松散、剥落、、坑槽病害。。1）水稳定性性作用机理水降低了沥青青的粘附性、、对沥青形成成冲刷，水进进入沥青与集集料间、隔离离了沥青与集集料的粘结；；粘附理论第三节沥青青路面的稳定定性与耐久性性沥青与集料剥剥离示意图第三节沥青青路面的稳定定性与耐久性性2）沥青路面面水稳定性评评价方法①煮沸试验：评价沥青与粗粗集料的粘附附性；②浸水水马马歇歇尔尔试试验验：：两组组马马歇歇尔尔试试件件，，一一组组在在60℃℃恒恒温温水水槽槽中中保保养养30min～～40min，，另另一一组组在在60℃℃恒恒温温水水槽槽中中保保温温48h，，测测马马歇歇尔尔稳稳定定度度的的比比值值。。③冻融融劈劈裂裂试试验验：：将马马歇歇尔尔试试件件以以标标准准的的饱饱水水试试验验方方法法真真空空饱饱水水，，放放入入塑塑料料袋袋中中加加入入约约10ml水水，，扎扎紧紧袋袋口口，，将将试试件件放放入入-18℃℃的的冰冰箱箱保保持持16h，，后后撤撤去去塑塑料料袋袋，，放放入入60℃℃的的恒恒温温水水槽槽中中保保持持24h，，再再将将试试件件浸浸入入温温度度25℃℃的的恒恒温温水水槽槽中中至至少少2h，，测测试试劈劈裂裂强强度度比比。。（（年年最最低低气气温温低低于于-21.5℃℃的的寒寒冷冷地地区区））④浸水水车车辙辙试试验验：：第三三节节沥沥青青路路面面的的稳稳定定性性与与耐耐久久性性浸水水马马歇歇尔尔试试验验和和冻冻融融劈劈裂裂试试验验的的水水稳稳定定性性标标准准第三三节节沥沥青青路路面面的的稳稳定定性性与与耐耐久久性性轮辙辙板板的的渗渗水水试试验验标标准准第三三节节沥沥青青路路面面的的稳稳定定性性与与耐耐久久性性4、、沥沥青青路路面面的的抗抗疲疲劳劳性性能能沥青青路路面面的的变变形形和和破破坏坏，，不不仅仅与与荷荷载载应应力力的的大大小小有有关关，，而而且且同同荷荷载载作作用用次次数数有有很很大大关关系系。。1））沥沥青青混混合合料料疲疲劳劳力力学学模模型型材料料在在低低于于极极限限抗抗拉拉强强度度下下经经受受重重复复拉拉应应力力或或拉拉应应变变而而最最终终导导致致破破坏坏，，称称为为疲疲劳劳破破坏坏。。导导致致路路面面材材料料最最终终破破坏坏（（即即开开始始疲疲劳劳开开裂裂））的的荷荷载载作作用用次次数数，，称称为为疲疲劳劳寿寿命命。。①现象象学学模模型型：：重复复荷荷载载作作用用下下沥沥青青混混合合料料强强度度衰衰减减累累积积引引起起的的破破坏坏（（传传统统疲疲劳劳理理论论））；；可可建建立立沥沥青青路路面面层层底底拉拉应应力力与与重重复复荷荷载载作作用用次次数数的的关关系系；；②断裂裂力力学学模模型型：：认为为疲疲劳劳是是材材料料初初始始裂裂缝缝在在荷荷载载作作用用下下扩扩展展至至破破坏坏的的过过程程；；研研究究了了材材料料开开裂裂机机理理及及扩扩散散规规律律；；③能耗耗模模型型：：混合合料料在在应应力力应应变变作作用用下下吸吸收收能能量量引引起起的的疲疲劳劳损损伤伤；；可可建建立立能能量量与与重重复复荷荷载载作作用用次次数数的的关关系系；；2））沥沥青青混混合合料料疲疲劳劳试试验验方方法法①现场场疲疲劳劳破破坏坏试试验验：：AASHTO、、WESTTRACK试试验验路路；；②足尺尺结结构构模模拟拟破破坏坏试试验验：：大型型环环道道、、直直道道试试验验；；③试板板试试验验法法：：④室内内小小型型试试件件试试验验：：三分点点小梁梁试验验、中中点加加载小小梁试试验、、悬臂臂梯形形梁试试验等等①应力力控制制：每次对对试件件施加加的荷荷载为为常量量，随随着荷荷载作作用次次数增增多，，试件件不断断受到到损伤伤，劲劲度随随之而而降低低，实实际的的弯曲曲应变变则不不断增增大；；②应变变控制制：测试过过程中中保持持每次次荷载载下应应变值值不变变，则则应力力随施施加荷荷载次次数的的增加加而不不断减减小。第三节节沥沥青路路面的的稳定定性与与耐久久性—取决于沥青混合料组成和特性的系数；

—坡度因素。通常，对大多数沥青混合料=5～6第三节节沥沥青路路面的的稳定定性与与耐久久性3）沥沥青混混合料料疲劳劳方程程英国诺丁汉大学疲劳方程

SHRP疲劳方程

第三节节沥沥青路路面的的稳定定性与与耐久久性沥青混混合料料疲劳劳方程程图4）沥沥青路路面疲疲劳性性能影影响因因素1）加加载条条件：：加载大大小、、加载载方式式、加加载速速度、、加载载间隔隔试件件、加加载波波形；；2）材材料性性质：：影响沥沥青混混合料料劲度度的因因素（（沥青青种类类、用用量，，集料料级配配类型型、性性质）），混混合料料的孔孔隙率率、压压实度度等；；3）环环境温温度：：第三节节沥沥青路路面的的稳定定性与与耐久久性第三节节沥沥青路路面的的稳定定性与与耐久久性5、沥沥青路路面的的耐老老化性性能沥青老老化是是指沥沥青在在储存存、运运输、、加工工、施施工及及使用用过程程中在在空气气、热热、光光照和和碾压压作用用下产产生性性能下下降的的现象象。分施施工中中的短期老老化和使用用中的的长期老老化。。老化原原因：：胶质、、芳香香分和和饱和和分（（挥发发）含含量减减小，，沥青青质含含量增增加；；空气气的氧氧化作作用，，使沥沥青组组分发发生变变化；；沥青青分子子结构构的硬硬化（（聚合合作用用）。。导致致沥青青使用用性能能变坏坏，从从而影影响了了路面面的耐耐久性性。2）沥沥青的的老化化过程程1）主主要影影响因因素沥青性性能、、环境境情况况（光光，氧氧，水水，荷荷载））、混混合料料形态态（空空隙率率等））第三节节沥沥青路路面的的稳定定性与与耐久久性第三节节沥沥青路路面的的稳定定性与与耐久久性3）老老化试试验及及评价价①沥青：：旋转薄薄膜烘烘箱试试验(RTFOT)（（短期期）、、压力力容器器老化化试验验(PAV)（（长期期）②沥青混混合料料短期期老化化：针对松松散混混合料料，采采取烘烘箱老老化法法、延延时拌拌和法法、微微波加加热法法③沥青混混合料料长期期老化化：针对压压实成成型试试件，，采取取加压压氧化化法、、延时时烘箱箱法、、红外外/紫紫外线线处理理第四节节沥沥青路路面施施工与与质量量控制制1）检检查与与清理理基层层：保证基基层坚坚实、、平整整、洁洁净和和干燥燥；2）准准备和和检查查施工工机具具；3）落落实材材料：：施工前前应对对各种种材料料进行行调查查试验验，经经选择择确定定的材材料在在施工工过程程中应应保持持稳定定，不不得随随意变变更；；4）备备齐仪仪器用用具，，制定施施工计计划，，安排排好劳劳动力力，进进行施施工放放样等等各项项工作作。5)确定施工工温度,并进行混合合料组成设计计1、准备工作作第四节沥青青路面施工与与质量控制普通沥青热拌拌混合料的施施工温度第四节沥青青路面施工与与质量控制改性沥青热拌拌混合料的施施工温度第四节沥青青路面施工与与质量控制1）安装路缘缘石：沥青路面的路路缘石可根据据要求和条件件选用沥青混混凝土或水泥泥混凝土预制制块、条石、、砖等。2）清扫基层层：基层必须坚实实、平整、洁洁净和干燥，，对有坑槽、、不平整的路路段应先修补补和整平。整整体强度不足足时，应给以以补强。3）浇洒粘层层或透层沥青青。4）拌合与运运输5）摊铺：沥青混合料可可用人工或机机械摊铺，热热拌沥青混合合料应采用机机械摊铺，摊摊铺必须均匀匀、缓慢、连连续不断地进进行。2、施工程序序第四节沥青青路面施工与与质量控制沥青路面的摊摊铺温度第四节沥青青路面施工与与质量控制6）碾压：沥青混合料的的碾压应按初初压、复压、、终压（包括括成型）三个个阶段进行。。碾压时应将将驱动轮面向向摊铺机。在在整个压实过过程，压路机机应以慢而均均匀的速度碾碾压，压路机机的碾压速度度应符合下表表要求。初压：使混合料初步步稳定成型，，使用较轻型型光轮压路机机；复压：主要压实阶段段，使初步密密实的混合料料逐步压密到到要求的密实实度，一般采采用胶轮压路路机或吨位较较大的压路机机；终压：消除碾压轮迹迹阶段，保证证表面平整，，采用轻型压压路机。*碾压组合各各阶段遍数根根据压实度调调整。2、施工程序序第四节沥青青路面施工与与质量控制沥青路面的碾碾压速度要求求第四节沥青青路面施工与与质量控制7）接缝处理理：沥青路面的各各种施工缝(包括纵缝及及横缝)都必必须密实、平平顺。纵向接缝施工工：摊铺时采用梯梯队作业的纵纵缝应采用热热接缝；半幅幅施工不能采采用热接缝时时，宜加设挡挡板或采用切切刀切齐，铺铺另半幅前必必须将缝边缘缘清扫干净，，并涂洒少量量粘层沥青。。摊铺时应重重叠在已铺层层上5～10cm，碾压压时应下图的的方式进行。。横向接缝的施施工：对高速公路和和一级公路，，中下层的横横向接缝时可可采用斜接缝缝，在上面层层应采用垂直直的平接缝。。其他等级公公路的各层均均可采用斜接接缝。平接缝缝应做到紧密密粘结，充分分压实，连接接平顺。（覆覆盖预热——摊铺碾压）7）开放交通通：热拌沥青混合合料路面应待待摊铺层完全全自然冷却，，混合料表面面温度低于50℃(石油油沥青)或45℃(煤沥沥青)后开放放交通。2、施工程序序第四节沥青青路面施工与与质量控制2）清扫基层层1）安装路缘缘石第四节沥青青路面施工与与质量控制3）浇洒粘层层或透层沥青青第四节沥青青路面施工与与质量控制4）拌合与运运输观看录像第四节沥青青路面施工与与质量控制4）拌合与运运输第四节沥青青路面施工与与质量控制5）沥青混合合料摊铺第四节沥青青路面施工与与质量控制6）碾压：观看录像沥青摊铺机第四节沥青青路面施工与与质量控制第四节沥青青路面施工与与质量控制几种不同类型型的振动式压压路机第四节沥青青路面施工与与质量控制静力作用压实实机械是利用用机械自身重重力产生的静静滚压力作用用，迫使被压压实材料产生生永久性变形形而达到压实实的目的。静力式光面滚滚压路机第四节沥青青路面施工与与质量控制轮胎式压路机机是利用充气气轮胎的特性性来进行压实实的机械。它它除有垂直压压实力外，还还有水平压实实力，这些水水平压实力，，不但沿行驶驶方有压实力力的作用，而而且沿机械的的横向也有压压实力的作用用。由于这些些压实力能沿沿各个方向移移动材料粒子子，所以可得得到最大的密密实度。第四节沥青青路面施工与与质量控制第四节沥青青路面施工与与质量控制碾压的方向和和顺序第四节沥青青路面施工与与质量控制（从动轮面向摊铺机）推力错误作法从动轮摊铺及碾压方向（驱动轮面向摊铺机）转动力驱动轮正确作法摊铺及碾压方向压路机的碾压方向6）碾压：第四节沥青青路面施工与与质量控制已压实路面新铺部分10~15cm已压实路面10~15cm新铺部分(a)（b）纵缝冷接缝的碾压新铺部分已压实路面已压实路面新铺部分斜接缝平接缝

横向接缝的两种型式7）接缝处理理复习思考题1、名词解释释：劲度模量量；结构性破破坏；功能性性破坏；“啃边”；旧沥青路面面材料再生；；“拥包”；蠕变；应力力松驰。2、为什么道道路交叉口处处易出现波浪浪或搓板？在在沥青路面结结构设计中如如何对其进行行考虑？3、试用沥青青混合料的“高温稳定性”解释沥青路面面上重复停车车地段出现的的波浪、推挤挤等现象。4、为什么整整体性材料结结构层的低温温缩裂多呈横横向间隔性裂裂缝，如何区区分路面裂缝缝是沥青层缩缩裂还是反射射裂缝？5、沥青混合合料的疲劳试试验采用何种种试件加载方方式？其控制制应力或应变变指标的选择择取决于什么么？6、如何确定定沥青混合料料的沥青最佳佳用量？7、如何控制制沥青混合料料的耐久性能能？8、为什么沥沥青路面的摩摩擦系数应在在潮湿状态下下测定？课外任务课外任务三：：在进行沥青混混合料试验设设计过程中考考虑了不同气气候区的技术术指标内容的的要求差异，，但在稳定耐耐久性方面并并没有明确的的要求差异，，请问你如何何认识该问题题？第五节沥青青路面的材料料要求－气候分区第五节沥青青路面的材料料要求－气候分区第五节沥青青路面的材料料要求－气候分区第五节沥青青路面的材料料要求－气候分区第五节沥青青路面的材料料要求第五节沥青青路面的材料料要求第五节沥青青路面的材料料要求--江苏标准第五节沥青青路面的材料料要求第五节沥青青路面的材料料要求第五节沥青青路面的材料料要求第五节沥青青路面的材料料要求第五节沥青青路面的材料料要求-江苏标准第五节沥青青路面的材料料要求乳化沥青第五节沥青青路面的材料料要求乳化沥青第五节沥青青路面的材料料要求改性乳化沥青青第五节沥青青路面的材料料要求粗集料第五节沥青青路面的材料料要求粗集料第五节沥青青路面的材料料要求粗集料第五节沥青青路面的材料料要求--江苏标准第五节沥青青路面的材料料要求细集料第五节沥青青路面的材料料要求--江苏标准第五节沥青青路面的材料料要求填料第五节沥青青路面的材料料要求--江苏标准第五节沥青青路面的材料料要求热拌沥青混合合料第五节沥青青路面的材料料要求第六节沥青青混合料的组组成设计工程最大粒径径与厚度的关关系沥青面层集料料的最大粒径径宜从上至下下逐渐增大，，并应与压实实层厚度相匹匹配。对热拌热铺密密级配沥青混混合料，沥青青层一层的压压实厚度不宜宜小于集料公公称最大粒径径的2.5～3倍，对SMA和OGFC等嵌