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1、1,路面技术应用,2,一、路面结构 二、路面病害 三、材料,3,一、路面结构,沥青上面层 沥青中面层 沥青下面层 基层 底基层 路基,4,路面结构形式有：刚性路面（半刚性基层+水泥混凝土面层）、柔性路面（半刚性基层+沥青混凝土面层）、复合式路面（水泥混凝土面层+沥青混凝土面层）。 1.路基 填方路基、挖方路基、石方路基、土石混填路基（填挖交界处容易出现横向裂缝） 2.底基层（4%水泥稳定级配碎石） 压实层厚20cm；一般使用平地机施工（易离析，平整度不好。 ），最佳含水量一般在5%-7%左右，施工含水量比最佳含水量大1.0%-2.0%。,5,3.基层（5%水泥稳定级配碎石） 压实层厚20cm，
2、摊铺机施工，最佳含水量一般在5%-7%左右，施工含水量比最佳含水量大1.0%-2.0%。不易离析，平整度好。沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）要求基层的平整度为：一级、高速公路2.4mm，其他为3.5mm。4.沥青混凝土面层设计的层厚不小于公称最大粒径的2.5-3倍，SMA的设计层厚不小于公称最大粒径的2-2.5倍。 （1）密级配沥青混合料AC AC又分为C型和F型：C型为粗型、F型为细型。,6,粗型和细型密级配沥青混凝土的关键性筛孔通过率,7,（2）间断级配混合料SMA SMA-沥青玛蹄脂碎石混合料（骨架-密实结构）。 悬浮-密实型结构（密级配，有AC和ATB） 骨架-空隙型结
3、构（开级配，粗集料嵌挤组成，细集料少，空隙率18%；AM半开级配，适当比例的粗、细集料及填料组成，空隙率6-12%。） 骨架-密实型结构（SMA-由沥青结合料、少量纤维、细集料和较多量的填料（矿粉）组成的沥青玛蹄脂填充于间断级配的粗集料骨架的空隙组成的沥青混合料） 以SMA-16为例：4.75mm以上粗集料高达70-80%，其中9.5mm以上的占一半；矿粉用量8-13%；0.075mm通过率高达10%；粉胶比超过通常的1.2限制值。,8,骨架-空隙 骨架-密实 悬浮-密实,9,1.沥青混凝土路面基层强度 有资料显示，通过对半刚性基层顶面不同厚度的沥青层的弯沉对比检测结果分析，证明沥青面层只起功
4、能性作用，而其厚度对半刚性基层路面的承载能力无影响，即半刚性基层提供了全部的承载能力。 由于沥青路面的特点，基层的强度和厚度是保证沥青混凝土路面耐久性的关键所在，我国目前的沥青路面设计方法就是以行车荷载作用下表面产生的垂直回弹弯沉确定基层的强度和厚度，现行规范中的基层无侧限强度已有要求，高速公路、一级公路底基层1.5-2.5Mpa，基层3-5Mpa；二级及以下底基层1.5-2.0Mpa，基层2.5-3Mpa。,二、路面病害,10,2.半刚性基层沥青路面早期破坏形式及产生机理 开裂是半刚性基层沥青路面的主要破坏形式之一，分为龟裂、块裂、单根裂缝及边缘裂缝，并将单根裂缝分为横向裂缝、纵向裂缝、接头
5、裂缝、施工裂缝、水泥板结缝的反射裂缝等。按其成因将沥青路面裂缝分为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝三种类型。横向裂缝是指垂直于路线方向的裂缝。根据其产生的原因将横向裂缝分为荷载裂缝和非荷载裂缝：1.荷载型裂缝在中、低级公路及一些超载严重的高等级公路的轮迹处常见。这种裂缝最先发生在路面的底面，接着在车辆荷载的反复作用下裂缝逐渐向上扩展至表面。从调查结果可知，这种裂缝并不多见，原因是这种裂缝的产生往往由于结构层强度不足造成的，然而我国大多数高等级公路采用半刚性基层，这种结构层恰恰具有高强度的优势。,11,2.非荷载型裂缝分两种情况:一种是沥青路面的温缩裂缝，它与沥青及沥青混合料的性质密切相关；另一种是
6、半刚性基层的反射裂缝。,沥青路面的温缩裂缝,12,a.沥青材料在较高温度条件下，具有良好的应力松驰性能。温度升降产生的变形不致于产生过高的温度应力。但在冬季气温骤降时，沥青混合料的应力松驰赶不上温度应力的增长，同时劲度急剧增大，超过混合料的极限强度和极限拉伸应变，便会产生裂缝。另一种情况是温度反复升降导致温度应力疲劳使混合料的极限拉伸应力变小，又加上沥青老化使沥青劲度增高，应力松弛性能降低，故可能在比一次性降温开裂温度更高的温度下开裂，同时裂缝是随着路龄的不断增加而不断增加，这一类温度裂缝是实际上包含了温度应力疲劳的因素在内，因而也叫温度疲劳裂缝。这些温缩裂缝是横向裂缝的主要形式。,13,b.
7、半刚性基层反射裂缝的反射源主要包括水泥混凝土路面接缝、旧路面的原有裂缝以及半刚性基层材料的收缩裂缝。这类裂缝在交通荷载或温度作用下，由下层逐渐反射到表面，它既可能是由于裂缝处应力集中使裂缝逐步发展至表面，而大多数表现为从表面首先产生，向下延伸，也可能是由于车轮荷载使下层开裂处产生过大的弯沉，引起面层应力超过路面强度而成为裂缝的发展源； 3.纵向裂缝主要是因路面设计不周或施工原因、结构层本身强度不足、不适应日益增长的交通量和轴载作用而产生的开裂。最初表现为纵向开裂，然后发展为网裂。,14,4.网状裂缝是由于路面整体强度不足或沥青面层老化造成的。由于路面结构设计不合理，路基路面压实度不够，路面材料
8、配合比不当或拌和不均匀等都可能产生网裂。,沥青路面的网裂,15,综上所述，可以看出：沥青结合料性质是影响沥青路面温度开裂的最主要原因。沥青混合料的组成对沥青路面的开裂影响也很重要。基层对沥青面层的耐久性也有很大影响。 5.基层裂缝一般以横裂为主，随着时间的推移，这类裂缝都会通裂，当横缝较密时（例如每5m一道），还会伴随出现纵向裂缝，这与成板理论有关：一般基层的宽度在11m左右，当出现每5m一道的横缝后，这块基层板就变成了横向的狭长板，长宽比失当，在这块狭长板的中间附近会继续开裂出纵缝，以维持这块板的长宽比例。,16,7.材料对半刚性基层裂缝的影响 a.水泥 早强水泥在前期提供了过高过快的强度发
9、展指标使基层过早塑化，同样的由于基层施工的宽度、厚度、长度都达到了一个很极端的状态，内部应力过大，导致开裂因素之一；水泥的用量增加除了使强度增加而贡献裂缝之外，过多的水泥也会增加化学收缩、自生收缩发生的趋势；水泥的初终凝时间更为重要，但这也有两面性：初终凝时间不够，会直接影响施工质量，但时间过长，水份散逸，水化热不能充分进行，未充分水化的水泥则成了开裂的诱因。,17,b.石粉 石粉在基层配合比设计中占有重要位置，0.075mm以下的比例很难保证在5%7%以下；含泥量也偏大,塑性指数偏大（JTJ 034-2000公路路面基层施工技术规范要求小于12）。使用几乎没有0.075mm以下的石粉，施工中
10、发现混合料的板结不好，发糙，没粘性，碾压成型的基层表面松散，但基层施工一个月后进行裂缝调查发现该项目的基层裂缝很少。 c.通常人们认为采用石粉可以减少裂缝，采用河砂会增加裂缝，但实际情况表明细料中对裂缝产生主要作用的是0.075mm左右的材料，这与其有较大的线形膨胀系数有关，由于这类细料比表面积大，遇水膨胀，失水后收缩变形大，是造成裂缝的关键之一。 因此，采用较粗的石粉有利于改善基层的抗裂性。,18,8.养生 目前基层采用养生方法通常是薄膜覆盖，但薄膜覆盖到第三天时，基层中的水份基本上丧失了（虽然掀开薄膜时看起来基层表面还是潮湿的），一部分与水泥进行了水化反应，一部分被下承层吸附，还有一部分在
11、空隙中散失，这时的强度尚未完全形成，所以薄膜养生效果在三天前作用最大；单纯洒水养生效果较差。特别是天气炎热时，洒水养生很难达到养生要求。 互相弥补的方法是在前三天采用薄膜覆盖的方式，第四天开始起膜洒水直到养生期结束。 9.透层和下封层（防水层） a.沥青混凝土结构与水泥稳定碎石半刚性基层的结合质量，是影响沥青混凝土路面使用寿命的重要因素之一，若两者之间结合质量不好，通车后易发生月牙形推挤裂纹，在荷载及遇水的作用下，造成路面破坏。,19,有专家认为，透层油渗入到基层一定深度，会改善基层的抗水冲刷能力，减少渗透水对基层的破坏。 多年的施工经验表明，无论是水泥混凝土、沥青混凝土的半刚性基层表面都应在
12、散布透层油的基础上增加一层沥青下封层（防水层）。 b.高渗透力乳化沥青为透层油，这一新技术的开发利用，对于基层十分重要，完成基层施工需开放交通段落，采用可渗透到基层10mm的透层油能很好地保护基层不受破坏。（破乳时间一般1-2d） c.透层油的采用可增强基层的抗水冲刷能力，使基层和沥青面层的结合更牢固，可以最大限度的保护基层开放交通后的质量。下封层（防水层）对于封闭基层裂缝有明显作用，而对于防止路面水渗入基层更是有显著功效。,20,10.沥青路面的水损害 随着高速公路的建设，车辆实行分道行驶，再加上超载车、重车的大量增加，近年我们对车辙的问题有了较深的认识，在沥青面层结构组合和沥青混合料的配合
13、比设计方面也采取了许多措施，取得了很好的效果。同时，我们又发现了新有问题：由于要求防止车辙，所选择的坚硬的优质石材，采取较粗的粒径，适当减少沥青用量等措施，又带来了某种新的隐患，即沥青路面的水稳性不足。水损坏是高等级半刚性基层沥青路面破损的主要原因，水份的侵入往往导致翻浆的产生，而翻浆是由于水份形成的细料泥浆在荷载作用下上升到路面的现象。当路面开裂或面层空隙率比较大时路面积水很容易渗入基层，由于交通荷载的作用在基层产生动水压力，稳定细粒土材料本身抗冲刷能力较差，因此将引起半刚性基层的松散，随着车轮 的反复作用基层泥浆向上发展形成翻浆。,21,此外，当沥青面层下局部半刚性基层由于结合料太少或水分
14、不足而形成的结合不良，一旦雨水从面层侵入，在大量行车作用下，形成局部冲刷翻浆，导致沥青面层形成局部低洼甚至空洞。,沥青路面的唧浆,22,沥青路面在唧浆后出现的坑槽,23,预防水损害的方法： a.防止或减少水分进入沥青混合料的内部，不致侵入到沥青与集料的界面中去。这样一来，沥青混合料的级配是最主要的因素，尤其是减小空隙率（减小空隙率是有限度的：普通的密级配混凝土，空隙率小于极限空隙率2%-4%时，沥青在夏季受热膨胀时无适当的空隙可去，便容易上浮，造成泛油，混合料产生推拥、车辙等流动变形）。沥青路面最合理的空隙率是4%。因此，更加突出SMA结构的优点（骨架-密实型结构）。,24,b.提高沥青与集料
15、的粘附性，提高集料之间的粘结力。沥青路面对集料的要求很高，在通常情况下，石灰岩等碱性石料，与沥青粘附性很好，但耐磨性很差，不能适应沥青路面表面层抗滑和耐磨耗的需要。相反，花岗岩、砂岩、石英岩等酸性石料，石质坚硬、致密、耐磨性强，但与沥青的粘附性能不好，容易在水分作用下造成沥青膜脱落，很快导致沥青路面掉粒、松散、坑槽等水损害破坏。采取抗剥离措施：用干燥的磨细消石灰或水泥作填料的一部分，其用量宜为矿粉总量的1%-2%；在沥青中掺加抗剥落剂；将粗集料用石灰浆处理后再使用。,25,11.车辙 车辙对沥青路面的危害最为突出。它除了影响行车的舒适性外，还对交通安全有直接影响（例如：变换国道时操作困难、车辙
16、内积水及产生高速行车水漂或结冰，在气候条件恶劣时制动距离不足等）。车辙有三种类型： a.由于荷载作用超过路面各层的强度，发生的沥青面层以下包括路基在内各结构层的永久变形，叫结构性车辙。这种车辙宽度较大，两侧没有隆起现象，横断面成V字形（凹形）。b.沥青混凝土的侧向流动变形。在高温条件下，车轮碾压的反复作用，荷载应力超过沥青混合料的稳定度极限，使流动变形不断累加形成车辙，叫做沥青混合料的流动性车辙或失稳性车辙。一方面是车轮作用部位下凹，另一方面车轮作用甚少的车道两侧反而向上隆起，在弯道处还明显对外推挤，车道线及停车线因此可能成为变形的曲线，成W型。产生在上坡、交叉路口。,26,c.由沥青面层本身的压密造成的，非正常车辙。 因为施工时沥青混合料没有充分压实，或过追求平整度，在降低温度后碾压，造成压实度不够。致使通车后第一个高温季节混合料继续压密，在交通车辆的反复碾压作用下，空隙率不断减小，达到极限的残余空隙率后才趋于稳定。它一方面产生压密变形，同时平整度迅速下降，甚至形成明显的车辙。这种车辙两侧没有隆起，只有下凹，成V型或W型，多表现在车道线附近，即车轮作用次数少的部位变形很小或保持原状。,
