第13章沥青路面-第1节、第2节

第13章沥青路面主要内容第一节概述第二节沥青路面材料的结构与力学特性第三节沥青路面的稳定性与耐久性第四节沥青路面施工与质量控制第五节沥青路面的材料要求第六节沥青混合料的组成设计第一节概述1、沥青路面及结构组合形式

1）沥青路面由沥青作为结合料，粘结矿料修筑面层，并和基层（底基层）、路基（垫层）共同组成的路面结构。

2）沥青路面结构组合①松散粒料做基层（面层薄时易疲劳破坏，可有效控制松散料下半刚性层裂缝反射）②无机结合料稳定材料做基层（易出现基层及面层的收缩裂缝，及基层裂缝的反射裂缝）③沥青类材料做基层（耐久性好，但对裂缝的防治效果很好）④水泥砼板做基层（新建水泥路面+沥青面层，易出现反射裂缝，旧路面则旧板的病害很容易反映到面层）第一节概述根据不同基层材料结构可组合成三种典型路面结构类型。

半刚性基层沥青路面──半刚性基层或底基层的沥青路面结构。

柔性路面──各结构层由沥青混合料，或沥青贯入碎石、或冷拌沥青混合料、级配碎石、砂砾等柔性材料组成的结构。

复合式路面──采用贫混凝土、混凝土等刚性基层的沥青路面结构。第一节概述2、沥青路面的工程特点①优良的力学性能－变形性能与强度②良好的抗滑性－雨天的行驶安全性③施工方便－强度形成速度和维修④经济耐久－使用寿命⑤有利于分期修建第一节概述3、沥青路面的优缺点（与普通水泥路面相比）（1）表面平整无接缝、行车较舒适；（2）结构较柔，振动小，行车稳定性好；（3）车辆与路面的视觉效果好；（4）施工期短、施工成型快，能够迅速交付使用（在机场跑道、高速公路上尤其需要）；（5）易于维修，可再利用；（6）强度和稳定性受基层、土基影响较大；（7）沥青混合料力学性能受温度影响大；（8）沥青会老化，沥青结构层易出现老化破坏。第一节概述4、沥青路面的损坏类型及成因1）裂缝裂纹非荷载型纵向裂纹网状裂纹横向裂纹荷载型温缩裂纹反射裂纹第一节概述产生原因横向裂缝：分荷载型和非荷载型，非荷载型又分为沥青面层缩裂和基层反射裂缝。荷载型因拉应力超过材料疲劳极限引起，从下向上发展；非荷载型沥青面层缩裂因冬季沥青材料收缩产生的应力大于材料强度引起，反射裂缝因基层收缩开裂向面层延伸引起。纵向裂缝：路面分幅摊铺时，接缝未处理好；路基原因等引起失稳。网裂：上述裂缝未及时处理，水渗入所致；结构强度不足；沥青老化等第一节概述纵向裂缝第一节概述横向裂缝第一节概述块裂及网裂第一节概述2）车辙定义：路面结构及路基在行车荷载作用下的补充压实，或结构层及路基中材料的侧向位移产生的累积永久变形。车辙还包括轮胎磨耗引起的材料缺省。车辙是高级沥青路面的主要破坏型式，对于半刚性基层沥青路面，车辙主要发生在中上面层或沥青层表。原因：1）沥青混合料高温稳定性不足，塑性变形累积；2）路面结构及路基材料的变形累积；3）车辆渠化交通的荷载磨耗－磨耗型车辙。第一节概述车辙图片第一节概述3）松散剥落定义：沥青从矿料表面脱落，在荷载作用下面层呈现的松散现象。沥青层出现松散剥落将会继而出现坑槽破坏。原因：1）沥青与矿料黏附性差（沥青粘性差、集料粘附等级低、集料潮湿、沥青老化后性能下降、冻融等）；2）水的作用；3）沥青在施工中的过度加热老化第一节概述4）表面抗滑不足定义：沥青路面在使用过程中，表面集料被逐渐磨光，或者出现沥青层泛油，使得沥青层表出现光滑。原因：1）集料软弱，宏观纹理和微观构造小；2）粗集料抵抗磨光的能力差（由磨光值、棱角性、压碎值等表征）；3）级配不当，粗料少、细料多；4）用油量偏大，或出现水损害；5）沥青稠度太低；6）车轮磨耗太严重第一节概述5）其它病害包括泛油、坑洞、波浪、拥包、啃边等。第一节概述5、沥青路面的基本要求①强度与刚度(开裂、变形)②稳定性(高、低温、水稳定性)③耐久性(疲劳、老化)④平整性(舒适、动荷)⑤抗滑性(安全)⑥少尘性(环保)第一节概述6、沥青路面使用性能的气候分区①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。②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。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、低温及降雨指标第一节概述③分区指标：高温指标：最近30年设计周期的最热月平均日最高温度。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年平均降雨量平均值

第一节概述第一节概述第一节概述7、沥青路面的分类1）按强度构成原理密实类：矿料按照最大密度原则设计（即矿料即有粗集料，也有细集料），其强度和稳定性取决于混合料粘聚力和内摩阻力。嵌挤类：采用颗粒尺寸较为均一矿料；强度和稳定性主要依靠内摩阻力，粘聚力次要；热稳定性好，不宜出现车辙；孔隙率较大，易渗水，耐久性差。第一节概述2）按施工工艺1、层铺法：Ⅰ、定义：用分层洒布沥青，分层铺撒矿料和碾压的方法修筑。Ⅱ、特点：优点：工艺和设备简便、功效较高、施工进度快、造价较低；缺点：路面成型期较长。Ⅲ、路面类型：沥青表面处治和沥青贯入式。2、路拌法：Ⅰ、定义：是在路上用机械将矿料和沥青材料就地拌和摊铺碾压密实而成型的沥青面层。Ⅱ、路面类型：沥青碎石；沥青土第一节概述3、厂拌法：Ⅰ、定义：将规定级配矿料和沥青材料在工厂用专用设备加热拌和，然后到工地摊铺碾压而成的沥青路面。Ⅱ、路面类型：厂拌沥青碎石（没有矿粉）和沥青混凝土。Ⅲ、按铺筑温度分类：按铺筑温度不同分为热拌热铺和热拌冷铺。Ⅳ、特点：优点：采用的是较粘稠的沥青材料，矿料精选，混合料质量高，使用寿命长。缺点：修建费用较高。第一节概述3）按沥青路面材料的技术特点：沥青混凝土（AsphaltConcrete）热拌沥青碎石（AsphaltMacadam）乳化沥青碎石（EmulsionAsphaltMacadam)沥青贯入式沥青表面处治沥青玛碲脂碎石SMA（StoneMasticAsphalt）排水性沥青混凝土（PorousAsphaltConcrete）开级配抗滑磨耗层（OpenGradedFrictionCourse）第一节概述3）按沥青路面材料的技术特点：1、沥青表面处治路面Ⅰ、定义：用沥青和集料按层铺法或拌和法铺筑而成的厚度不超过3cm的沥青路面。Ⅱ、厚度：1.0-3.0cm。Ⅲ、施工方法：层铺法施工，可分为单层、双层、三层。Ⅳ、用途：适用于三级、四级公路面层、旧沥青面层上加铺罩面或抗滑层、磨耗层等。2、沥青贯入式路面Ⅰ、定义：用沥青贯入碎(砾)石作面层的路面。Ⅱ、厚度：4-8cm。Ⅲ、用途：二级及二级以下公路沥青面层。第一节概述3）按沥青路面材料的技术特点：3、沥青碎石路面：用沥青碎石做路面道路；沥青碎石也可用作联结层。4、沥青混凝土路面：单层或双层或三层沥青混合料组成；作高等级公路面层。5、乳化沥青碎石：三级、四级公路的沥青面层、二级公路养护罩面以及各级公路的调平层。第一节概述3）按沥青路面材料的技术特点：6、沥青玛蹄脂碎石路面（SMA）Ⅰ、定义：沥青玛蹄脂碎石混合料(简称SMA)是以间断级配为骨架，用改性沥青、矿粉及木质纤维素组成沥青玛蹄脂为结合料，经拌和、摊铺、压实而形成的一种构造深度较大的抗滑面层。Ⅱ、特点：抗滑耐磨、孔隙率小、抗疲劳、高温抗车辙、低温抗开裂的优点；缺点是造价高。Ⅲ、用途：高速公路、一级公路和其他重要公路表面层。第一节概述第一节概述8、沥青路面类型选择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、环境状况等）和工程特点（施工季节、施工期限、路基及基层状况等）；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。公路等级路面等级面层类型设计年限（年）累计标准轴载作用次数（万次/车道）高速、一级公路高级路面沥青混凝土沥青玛碲脂碎石15>400二级公路高级路面沥青混凝土12>200次高级路面热拌沥青碎石混合料、沥青贯入式10100~200三级公路高级路面乳化沥青碎石混合料、沥青表面处治810~100四级公路中级路面水结碎石、泥结碎石、级配碎（砾）石、半整齐石块路面510低级路面粒料改善土51、沥青混合料的体积参数关系沥青混合料是一种由集料、沥青和空气组成的三相空间体系。第二节沥青路面材料的结构与力学特性2、沥青混合料的压实性能第二节沥青路面材料的结构与力学特性1）沥青混合料压实度及其控制：沥青混合料压实度直接决定着其成型后的强度，在一定范围之内（没有出现过压时），压实度越大越好。2）压实度表征的三种方式与实际控制方法：（1）理论密度的压实度；（2）马歇尔密度的压实度；（3）试验段密度的压实度。区别：分母不一样，分别是：真密度、马歇尔试件密度和试验段取芯试件密度。2、沥青混合料的压实性能第二节沥青路面材料的结构与力学特性真密度（TrueDensity）指材料在绝对密实的状态下单位体积的固体物质的实际质量，即去除内部孔隙或者颗粒间的空隙后的密度（叫真密度）沥青混合料马歇尔实验通过对拌合后的沥青混合料进行击实，对可以测得试件稳定度、流值。再通过对其体积指标（孔隙率、矿料间隙率）最终可以得到沥青混合料的级配和沥青用量是否合适，在此基础上才能进行试验段的铺筑。2、沥青混合料的压实性能第二节沥青路面材料的结构与力学特性3）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。沥青混合料压实可行性区域3、沥青混合料的强度特性（一）沥青混合料结构形态按密实原则和嵌挤原则构成的沥青混合料的典型结构类型有三种：密实悬浮结构、骨架空隙结构、骨架密实结构第二节沥青路面材料的结构与力学特性第二节沥青路面材料的结构与力学特性3、沥青混合料的强度特性1）密实悬浮结构（1）级配：采用连续型密级配。含有大量细集料，而粗颗粒数量较少，且相互之间没有接触，不能形成骨架，粗颗粒犹如“悬浮”在细颗粒中。（2）特点：粘结力高，内摩阻力小。这种混合料修筑路面，稳定性差。第二节沥青路面材料的结构与力学特性3、沥青混合料的强度特性2）骨架空隙结构（1）级配：采用间断开级配。粗集料较多，而细集料少，因此，混合料虽然能形成骨架，但残余空隙很大。（2）特点：内摩阻力较大，粘结力较小。稳定性好，但易透水，耐久性差。3）密实骨架结构（1）级配：是综合以上两种类型组成结构。混合料即有一定数量粗集料形成骨架，又根据残余空隙多少加入细料，从而形成较高密实度。（2）特点：具有较高粘聚力和内摩擦力。强度来源两个方面，沥青胶浆提供粘结力，集料产生摩擦力。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）。沥青混合料的强度特性随温度变化巨大，高温时，混合料的强度特性接近粒料，低温时接近整体性材料。常温下，沥青与矿料之间粘结力（自由沥青和结构沥青）、矿料之间的内摩阻角决定混合料的强度。第二节沥青路面材料的结构与力学特性3、沥青混合料的强度特性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。故通常我们关心沥青混合料的抗剪强度和抗拉、抗弯拉强度。第二节沥青路面材料的结构与力学特性3、沥青混合料的强度特性1）抗剪强度影响沥青混合料抗剪强度的因素（1）矿料特性酸碱性：（如：石灰岩为碱性，玄武石为酸性）决定了石料与沥青的粘附性，由差到好：花岗岩、片麻岩、玄武岩、安山岩、砂岩、石英岩、石灰岩的粘结力由小到大。比表面积：（单位：cm2/g），能与沥青相互作用的面积，越大则粘结力越大。颗粒越小，比表面积越大，所以决定于混合料的矿粉含量。级配、颗粒形状：决定内摩阻力大小。（2）沥青特性用油量：决定沥青膜厚度及自由沥青含量，存在最佳含量。粘滞度：越大，粘结力也越大。第二节沥青路面材料的结构与力学特性3、沥青混合料的强度特性1）抗剪强度第二节沥青路面材料的结构与力学特性3、沥青混合料的强度特性如何求沥青混合料的粘结力C和内摩擦角？建立极限平衡条件1）抗剪强度——三轴实验第二节沥青路面材料的结构与力学特性3、沥青混合料的强度特性

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。三轴压缩试验原理1）抗剪强度——直剪试验第二节沥青路面材料的结构与