C13沥青路面培训课件

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1、2020/7/12,第13章沥青路面,2020/7/12,2020/7/12,13.1 沥青路面的基本特性,1、定义： 由沥青作为结合料，粘结矿料修筑面层，并和基层、垫层共同组成的 路面结构。 2、优缺点： 优点：1）足够的力学强度，能承受车辆荷载施加在路面上的作用力； 2）一定的弹性和塑性变形能力，能承受应变而不破坏； 3）与汽车轮胎较好的附着力，可保证行车安全； 4）高度的减振性，可保证汽车行驶的快速、平稳和低噪声； 5）不扬尘，容易清扫和冲洗； 6）维修简单方便，沥青路面还可再生利用； 缺点： 1）强度和稳定性受基层、土基影响较大； 2）沥青混合料力学性能受温度影响大； 3）造价高,20

2、20/7/12,13.2 沥青路面的损坏类型,2020/7/12,2020/7/12,2、变形类 车辙（Rutting）定义：路面结构及土基在行车荷载作用下的不断压实，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。,2020/7/12,3、表面损坏类： 松散剥落：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。,2020/7/12,泛油推移： 沥青路面在

3、使用过程中，集料表面被逐渐磨光，同时伴随沥青泛出。 原因：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；沥青稠度大低等。,2020/7/12,13.3 对沥青路面的基本要求,高温稳定性：确保高温时仍足够的强度和刚度 低温抗裂性：确保低温时具有较低的劲度和较大的抗变形能力 耐久性：具有抵抗稳定、阳光、空气、水等各种气候因素作用的能力 抗滑能力：路面潮湿情况下仍能高速安全行驶 防渗能力：空隙率越大，抗渗能力越差,2020/7/12,2020/7/12,2020/7/12,2020/7/12,2020/7/12,2020/7/12,13.4 沥青路面使用性能的气候分区,高温指

4、标：30年设计周期的七月平均最高温度： 低温指标：30年的极端最低气温的最小值： 沥青路面分区：高低温指标；,夏炎热区（30) 夏热区（2030) 夏凉区（20),高温指标,冬严寒区（-9),低温指标,2020/7/12,沥青及沥青混合料分区：高低温及降雨指标,潮湿区（1000mm) 湿润区（5001000mm) 半干区（250500mm) 干旱区（250mm）,雨量指标,夏炎热区（30) 夏热区（2030) 夏凉区（20),高温指标,冬严寒区（-9),低温指标,2020/7/12,13.5 沥青路面的分类,1、按强度构成原理分： 密实类 (dense grading） 按最大密实原则设计矿料

5、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 (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,2020/7/12,2、按施工工艺分： 层铺法 沥青表处和沥青贯入式 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 优点：

6、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。,2020/7/12,3、按沥青路面技术特点分： 沥青混凝土（ Asphalt concrete） 热拌沥青碎石（ Asphalt macadam ） 乳化沥青碎石（ Emulsion asphalt macadam) 沥青贯入式 （b

7、ituminous penetration) 沥青表面处治 (Asphalt surfacing ) 沥青玛碲脂碎石 SMA （Stone mastic asphalt）等。,2020/7/12,13.6 沥青表面处治,主要用于三、四级公路面层或旧沥青路面抗滑、磨耗层等。 单层：1015mm，一油一石 双层：1525mm，二油二石 三层：2530mm，三油三石 一般采用层铺法施工，也可采用拌和法施工。,2020/7/12,2020/7/12,13.7 沥青贯入式,主要用于二、三级公路面层和高级沥青路面联结层、基层。 浅贯： 4050mm， 可采用三石二油 深贯： 6080mm， 四石三油 上拌

8、下贯：70100mm（拌和3040mm）,2020/7/12,2020/7/12,2020/7/12,13.8 沥青碎石,沥青碎石:厂拌沥青碎石可用做高速公路、一级、二级公路的面层;路拌沥青碎石用做二级、三级公路的面层,沥青碎石有时也用作连结层。 乳化沥青碎石混合料适用于做三级、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。国外也用作为柔性基层。 沥青玛蹄脂碎石路面适用于高速公路、一级公路和其他重要公路的表面层。 沥青稳定碎石ATB, AM；排水式沥青碎石ATPB、OGFC,2020/7/12,13.9 热拌沥青混合料,2020/7/12,2020/7/12,13.10 透层、粘层

9、、封层,2020/7/12,微表处主要用于高速公路及一级公路的预防性养护以及填补轻度车辙，也适用于新建公路的抗滑磨耗层。 稀浆封层一般用于二级及二级以下公路的预防性养护，也适用于新建公路的下封层。 稀浆封层和微表处必须使用专用的摊铺机进行摊铺。单层微表处适用于旧路面车辙深度不大于15mm的情况，超过15mm的必须分两层铺筑，或先用V字形车辙摊铺箱摊铺，深度大于40mm时不适宜微表处处理。 微表处必须采用改性乳化沥青，稀浆封层可采用普通乳化沥青或改性乳化沥青。,2020/7/12,2020/7/12,2020/7/12,2020/7/12,13.11 沥青路面类型的选择,2020/7/12,13

10、.12 沥青路面材料的结构,沥青混合料是一种由集料、沥青和空气组成具有空间网络结构的三相体系。沥青混合料的无量纲参数：,油石比 沥青用量,2020/7/12,表征沥青混合料压实程度的指标：孔隙比、空隙率、剩余空隙率、沥青饱和度、压实度。 视容重： 钻芯实测 真容重： 通过组成材料的配合比用量 和重度求得 压实度：,2020/7/12,沥青混合料的结构形态：密实悬浮结构：连续型密级配 骨架空隙结构：连续开级配 密实骨架结构：间断级配,2020/7/12,沥青路面材料的力学特性 13.13 强度特性,抗剪强度 抗压强度 抗拉强度 抗弯拉强度,2020/7/12,沥青混合料的强度主要取决于： 沥青与

11、矿料相互作用而产生的粘结力， 集料在沥青混合料中相互嵌挤而产生的内摩阻角。 c和可通过三轴试验、简单拉压试验、直剪试验获得。 三轴试验： 拉压试验： 直剪试验：库仑直线,2020/7/12,13.14 应力应变特性,沥青混合料是一种弹性、粘性、塑性综合材料。 1、粘弹性材料的基本性质 1) 应力应变关系的曲线性及其不可逆性； 2) 对加载速度（时间效应）和试验温度（温度效应）的依赖性； 3）具有十分明显的蠕变与应力松弛特性； 4）对于线粘弹性材料服从Boltzmann线性叠加原理和复数模量原理,弹性区域 粘弹性区域 粘塑性区域,2020/7/12,时间温度效应：当试验温度一定，达到相同的应变水

12、平时，应力随加载速度的加快或加载时间的缩短而增大；当加载速度一定时，则相同时间内达到同样的应变水平时，应力随温度的升高而降低，这种时间和温度对粘弹性材料的响应的影响称为时间温度效应。,2020/7/12,蠕 变：在不变的应力作用下，材料变形随时间而增大的现象。 应力松弛：在保持不变的应变时，材料应力随时间而减小的现象。 蠕变及应力松弛规律 沥青混合料的应力松弛服从幂指数衰减函数，而蠕变的变化规律按蠕变现象分为蠕变迁移、蠕变稳定、蠕变破坏三个阶段，蠕变稳定的应变函数为一直线。,2020/7/12,流变特性： 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，

13、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。 常用模型： 麦克斯韦尔（Maxwell）模型 开尔文（Kelvin）模型 泽纳模型 弹塑性模型,2020/7/12,沥青混合料常用的力学模型 Burgers模型 修正Burgers模型 DelftXahu模型,2020/7/12,沥青混合料的模量 蠕变柔量： 松弛模量： 劲度模量：,2020/7/12,13.15 沥青路面的温度稳定性,沥青混合料的强度随温度而变化，温度降低时强度提高，温度升高时强度降低。 稳定性高温稳定性和低温抗裂性 高温稳

14、定性不足：车辙、推移、拥包、搓板、泛油等病害 低温抗裂性不足：缩裂、疲劳裂缝,2020/7/12,13.16 高温稳定性,1、沥青路面的高温稳定性 车辙是高级沥青路面的主要破坏型式。沥青混凝土的热稳性主要表现在夏季路面是否在车辆荷载的作用下逐渐形成车辙。 1）车辙的类型： 失稳性车辙 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 结构性车辙 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 磨耗性车辙 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,2020/7/12,我国沥青路面一般采用半刚性基层沥青路面，

15、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。,2020/7/12,沥青路面高温稳定性标准： 1、车辙深度标准 2、抗永久变形标准（应力、劲度模量） 3、动稳定度标准,2020/7/12,评价方法： 现场试验路试验：AASHTO试验路 室内小型试验：单轴压缩试验 马歇尔试验 蠕变试验 剪切试验,2020/7/12,13.17 低温抗裂性,沥青路面的低温缩裂，大致可分为两类： 一类是温度下降而造成沥青混合料的体积收缩而开裂，这种裂缝是由表面开始发裂而逐渐发展成为裂缝； 另一类是属于路基或基层收缩与冰冻共同作用而产生的裂缝，这类裂缝是从基层开始逐渐反映到沥青面层开裂。 评价方法：间