沥青路面（路基路面工程）课件

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1、第10章沥青路面,2,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,3,10.1.1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,4,2）基本特点： 与水泥混凝土相比：表面平整

2、、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。,10.1沥青路面的特性与分类,5,10.1.2 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，可将其分为两

3、大类： 密实类沥青路面 嵌挤类沥青路面,6,(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。,7,(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，经碾压而形成结构层。 强度和稳定性

4、：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。,8,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。 沥青材料经拌和后在矿料中较均匀地分布，可缩短路

5、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,9,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上摊铺压实摊铺及压实时均需保持一定的温度 热拌冷铺

6、：混合料加热拌和冷却至常温后再摊铺压实,10,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,11,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

7、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,12,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

8、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,13,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%

9、 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,14,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,15,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

10、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,16,10.1.3 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、温区及热区，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

11、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。,17,1）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

12、面类型选择,18,19,10.2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；,20,5）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，以及结构层中材料的侧向位移产

13、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。,21,10.2.2低温抗裂性 1）低温抗裂性：低温时，温度强度劲度抗变形能力 2）

14、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,22,10.2.3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；少较大摩阻系数； 沥青含量严格控制：多集料下沉，沥青溢出

15、，形成光面；少集料易松散。,23,10.2.4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。,24,10.3 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体性； 弹塑性：使结构层具

16、有较好的抗变形能力，还具有吸震、减少冲击和噪音、改善行车条件、延长轮胎使用寿命的作用； 不透水性：可防止地表水通过面层渗透到基层而影响结构层的整体强度； 老化：随着使用时间的延长，在大气因素的长期作用下，沥青组分将发生变化而出现老化，影响路面的使用品质； 感温性：温度稳定性是沥青路面产生病害的一个重要原因，低温季节，沥青材料发硬、变脆，刚度增大，变形性能降低，出现裂缝的机率增大。,25,10.3.2 矿料性质对沥青路面特性的影响 力学性质：石料等级，由强度、抗压碎性、抗磨耗性指标评定矿料的技术性质 物理性质：孔隙率及表面特性（表面致密光滑或表面粗糙有微孔隙） 化学性质：酸性石料（亲水）、碱性石料（亲油） 矿料比表面积的大小：主要取决于矿料粒径的大小。一般碎石的比表面积约为0.53.0m2kg，而矿粉的比表面积可达3002000m2kg，增大比表面积可减薄沥青裹覆矿料的沥青膜厚度从而提高粘结力。,26,10.3.3 沥青与矿料的相互作用,沥青与矿料是两种性质不同的材料，在施工时可通过一定的技术措施将两种材料粘结在一起而形成整体结构层。 其整体结构有可能随条件的变化而发生