路基路面工程课件第10章 沥青路面

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1、第10章 沥青路面 1 沥青路面是目前最常用的高级路面之一，本章主要介绍 沥青路面的特性、类型、沥青混合料的技术性能等内容，为 沥青路面结构设计做好准备。 10.1 沥青路面的特性与分类 10.2 沥青混合料的技术性能 10.3 沥青路面的基本特征 10.4 沥青混合料的组成结构 本章内容 2 10.1.1 沥青路面的基本特性 1）沥青路面：用沥青材料作结合料粘结矿料修筑面层与 各类基层和垫层所组成的路面结构。 从力学性能上分类，沥青路面属于柔性路面，刚度较 小，并具有较好的变形性能；但其强度和稳定性在很大程度上 取决于基层和土基的特性。 10.1 沥青路面的特性与分类 3 2）基本特点： 与

2、水泥混凝土相比：表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨 、振动小、噪音低 、施工期短、养护维修简便、适宜分期修 建抗滑性不够，强度与稳定性不如水泥混凝土； 柔性路面强度与稳定性土基和基层压实度与软基处 理 低温抗变形能力低低温开裂，设置防冻层； 透水性小土基和基层内的水分难以排出基层水稳性好 尽可能采用结合料处治的整体性基层； 抗弯拉和抗疲劳开裂能力低设置联结层提高抗弯拉和 抗疲劳开裂能力； 采用较薄的沥青面层或旧路面上加铺加强面层与基层之 间的粘结防止水平力作用剥落、推挤、拥包等破坏。 4 10.1.2 沥青路面分类 沥青路面分类方式很多: 1） 按强度构成原则分类 按沥青路面强度构成原则，可将其

3、分为两大 类： 密实类沥青路面 嵌挤类沥青路面 5 (1) 密实类沥青路面 要求：矿料的级配按最大密实原则设计级配碎石 ； 强度和稳定性：主要取决于混合料的粘聚力和内摩阻 力。 特点：面层结构的空隙率小，细料含量多，高温时易 产生推挤变形 类型：按其空隙率的大小，有两种不同的结构组成: 开式，空隙率6，混合料中小于0.5mm 的矿料颗料含量较少热稳定性较好 闭式，空隙率6，0.5mm和0.074mm 的矿料颗粒含量较多混合料致密耐久热稳定性 较差 主要结构类型：沥青混凝土、沥青碎石混合料等。 6 (2)嵌挤类沥青路面 定义：这类沥青路面使用同一粒径的矿料为主骨料， 分层撒铺嵌缝料，经碾压而形成

4、结构层。 强度和稳定性：骨料颗粒间相互嵌挤产生的内摩阻力 起主要作用，凝聚力起次要作用。 特点：热稳定性好，但空隙率大，易渗水，耐久性较 差。主要结构：沥青贯入式、沥青表面处治等。 7 按施工工艺的不同，沥青路面又可分为层铺法、路拌 法和厂拌法三类。 层铺法，采用分层洒布沥青，分层撒铺矿料和碾压方 法修筑的面层结构。 工艺设备简单，施工进度快，造价低 结构层强度形成期较长，需炎热季节行车碾压后方能成 型。 主要结构：沥青表面处治路面与沥青贯入式路面。 路拌法，采用移动式拌和机械(或人工)在现场施工， 将矿料和沥青材料就地拌和，摊铺并碾压密实成型。可采用热 油冷料或冷油冷料拌和摊铺。 沥青材料经

5、拌和后在矿料中较均匀地分布，可缩短路面 结构的成型期。 矿料为冷料，需使用粘稠度较低的沥青材料，混合料的 强度较低 主要结构：路拌沥青碎石、路拌沥青稳定土。 2）按施工工艺分类 8 厂拌法，采用具有一定级配的矿料和沥青材料，经工厂 专用设备加热拌和后，运送至工地摊铺碾压成形。 特点：拌和均匀性好，使用较粘稠的沥青和较高强度的 石料，强度高耐久性好，使用寿命长，但初期投资较高。 按矿料分类： 沥青碎石混合料：不含或少含矿粉，混合料为开级配， 空隙率可达10以上； 沥青混凝土：矿料中含有矿粉，混合料按最佳级配原则 配制。 按混合料铺筑时温度分： 热拌热铺：混合料在专用设备加热拌和后立即趁热运 到路

6、上摊铺压实摊铺及压实时均需保持一定的温度 热拌冷铺：混合料加热拌和冷却至常温后再摊铺压实 9 根据沥青路面的技术特性，沥青面层可分为沥青混凝 土、热拌沥青碎石、乳化沥青碎石混合料、沥青贯入式、沥青 表面处治五种类型。 此外，沥青玛蹄脂碎石近年在许多国家也得到广泛应 用。 3）按沥青路面的技术特性 10 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的沥青路面先铺沥青，再铺集料。 沥青表面处治的厚度一般为1.53.0cm。层铺法可分为 单层(1.01.5cm)、双层(1.52.5cm) 、三层 (2.53.0cm) 特点： 表面处治，特别是单层表面处治，因层厚较薄，对路面结 构的

7、整体强度和刚度提高不多，在结构分析时不计入； 强度形成：嵌挤原则(集料尺寸均匀；沥青一定稠度 防止集料松散) 施工完毕后有一“成型”阶段； 作用：防水层、磨耗层、防滑层、低级路面改善路用品 质 适用：沥青表面处治适用于三级、四级公路的面层、旧 沥青面层上加铺罩面或抗滑层、磨耗层等。 A）沥青表面处治 11 定义：用沥青贯入碎/砾石作面层的路面。即先铺一层均 匀尺寸的集料适当碾压，贯入沥青一层均匀尺寸集料适 当碾压，贯入沥青碾压形成一层类似于表面处治的结构 。 深贯入：68cm； 浅贯入：45cm； 上拌下贯：沥青贯入式的上部加铺拌和的沥青混合料 拌和层34cm，总厚度710cm。 特点： 强度

8、形成：嵌挤原则，沥青-粘结碎石，稳定碎石位置； 强度取决于摩阻力，温度稳定性好； 施工简单，对碎石质量与施工经验有较高要求； 适用：二级及二级以下公路的沥青面层，也可做其它沥 青面层下的基层，消除缓和反射裂缝的影响。 B）沥青贯入式与表面处治区别 12 定义：碎石同沥青相拌和后构成的一种沥青面层或基层 ；因目前大多数采用具有一定级配的碎石，又称沥青碎石混合 料。 分类：粗粒式，中粒式，细粒式（25，1613， 1013） 特点： 细料少，空隙大，属嵌挤型结构热稳定性好，低温下有 一定塑性，不易开裂基层消除缓和反射裂缝； 沥青用量少，石料要求范围宽； 透水性大，强度与耐久性不够； 适用：基层、联

9、结层，一般道路上双层式沥青混凝土路 面的下层。 与沥青混凝土的区别： 空隙大：1015% 细料含量少：不掺或少掺矿粉，混合料为开级配。 C）沥青碎石路面 13 定义：由掺入矿粉，具有良好级配的集料同沥青均匀拌 和后铺筑而成的一种密实型结构层作面层的路面。单层/双层/ 三层 特点： 粘结力大，构成强度主体温度稳定性差； 结构强度高； 空隙率小，受水、空气侵蚀作用小，寿命长。 适用：高等级公路面层。 D）沥青混凝土路面 14 定义：通过机械搅拌与化学稳定的方法，将两种不相溶 的物质-水与沥青混合，将沥青扩散到水中液化成常温下粘度很 低、流动性好的道路建筑材料，将其与碎石混合。 特点： 储存稳定 流

10、动性好，粘度低，常温使用，使用方便； 可与冷的潮湿石料一起使用，施工方便； 避免高温操作与有害排放，方便、安全、环保； 煤油、汽油含量少(02%与50%)，节能； 水份排除还原为连续沥青-破乳凝固强度。 适用：主要用于道路的升级与养护。 独特应用：冷拌料，稀浆封层。 E）乳化沥青碎石混合料 15 10.1.3 沥青路面施工技术分区 沥青路面施工时，应根据道路所在地的气候特点进行 施工组织设计，选择沥青强度等级及沥青混合料类型。 根据气温的不同，我国沥青路面气候分区分为寒区(0) ，同一省区的气候条 件不一致时，可按最低月平均气温确定气候分区。 对于沥青路面的水稳定性、抗滑性能等与路面潮湿情 况

11、有关的技术要求，应根据道路所在地的降雨量及降雨天 数确定。 年降雨量1000mm，多雨潮湿地区 年降雨量500mm，少雨干旱地区 年降雨量5001000mm，路面潮湿情况视年降雨天数 确定。 16 1）依据： 任务要求：道路的等级、交通量、使用年限、修建费用等 ； 工程特点：施工季节、施工期限、基层状况等； 材料供应情况、施工机具、劳力和施工技术条件等； 2）路面类型的选择：见下表 3）注意事项： 施工季节：温暖干燥的气候条件下施工； 热拌热铺类：气候对其影响较小，仅要求在晴朗天气和气 温不低于5C时施工； 施工气温较低：应选用热拌冷铺法施工； 沥青类路面一般不宜铺筑在纵坡大于6%的路段上（抗

12、滑 性） 纵坡大于3%的路段，宜采用粗粒式的沥青碎石或粗粒式 的沥青表面处治（抗滑性）。 10.1.4 沥青路面类型选择 17 公路等 级 路面等 级 面层类型 设计 年 限 (年) 设计年限 内累计 标准轴 次 (万次/一 车道) 高速公 路一 级公 路 高级路 面 沥青混凝土 沥青玛蹄脂碎 石 20400 二级公 路 高级路 面 沥青混凝土15200 次高级 路面 热拌沥青碎石 混合料、沥 青贯入式 10100200 三级公 路 次高级 路面 乳化沥青碎石 混合料、沥 青表面处治 1010100 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 10 10

13、 低级路 面 粒料改善土10 18 10.2沥青混合料的技术性能 10.2.1 高温稳定性 1）温度对沥青混合料的影响：强度与抗变形能力随温度 变化 2）破坏型式： 裂缝：剪切变形，水平力 松散剥落：面层薄或面层基层粘结力差 车辙：面层厚或面层基层粘结力强 表面磨光 3）影响因素：沥青和矿料的性质，其相互作用的特性， 矿料的级配组成； 4）提高高温稳定性措施： 提高内摩阻力：增加粗矿料含量，或限制剩余空隙率 提高粘结力：提高沥青材料粘稠度；控制沥青与矿粉 的比值；严格控制沥青用量；采用活性矿粉；采用改性沥青 ； 19 5）动稳定度： A）车辙：路面结构及土基在行车荷载作用下的补充压实 ，以及结

14、构层中材料的侧向位移产生的累积永久变形高级 沥青路面的主要破坏型式； B）影响因素：沥青的软化点、60的粘度、沥青混合 料的动稳定度； C）车辙试验与动稳定度： 车辙试验：在规定尺寸的板块状压实沥青混合料试件上 ，用固定荷载（标准轴载）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，用“ 次/mm”表示。 试件大小：30030050mm/ 30015050(现场切 割) 试验温度：60/45 ，轮压：0.7MPa， 时间原则：试验开始后4560min之间。 特点：密级配开级配；沥青用量动稳定度；试验温 度动稳定度。 20 10.2.2 低温抗裂性 1）低温抗裂性

15、：低温时，温度强度劲度抗变形能力 2）破坏型式： 温度降低 温度梯度路面表面开裂裂缝； 路基或基层收缩与冰冻共同作用裂缝基层面层 ； 收缩主轴为纵向产生横向裂 缝。 3）影响因素： 沥青的性质、当地的气温状况、沥青老化程度、路基 的种类、路面层次的厚度、面层与基层的粘着状况、基层所 用材料的特性、行车的状况等。 4）措施： 使用稠度较低、温度敏感性低的沥青； 增加沥青面层的厚度减少/延缓不能根除； 应力吸收层提高抗拉强度，减少温度影响；防止反射 开裂 21 10.2.3 抗滑性 1）抗滑性：抗滑能力行车安全性 2）措施： 表面粗糙，坚硬耐磨的集料； 粗集料的含量：多摩阻系数随车速下降慢；少较大

16、 摩阻系数； 沥青含量严格控制：多集料下沉，沥青溢出，形成光 面；少集料易松散。 22 10.2.4 耐久性 1）耐久性：沥青混合料抵抗风化和磨耗的能力。 2）病害表现： 沥青加工/使用过程中出现的老化/硬化性质变脆易 开裂 集料在轮载作用下被压碎，或冻融作用下崩解出现磨 损或级配退化； 在水的作用下，沥青同集料间的粘结力降低剥落。 3）措施： 选择耐久性好的沥青和集料； 控制混合料拌和温度； 减少混合料的空隙，使之不透水/汽/水汽； 添加外掺剂，改善沥青同集料的粘结性。 23 10.3 沥青路面的基本特征 10.3.1 沥青材料的性能对沥青路面特征的影响 较高的粘性：能把具有一定级配的松散矿料粘结成整体 ，提高了路面结构层的整