路基路面工程+沥青路面

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1、第十三章 沥青路面沥青路面Asphalt Pavement8/25/20241第1节 概述一、沥青路面的基本特性n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。n属柔性路面，其强度和稳定性在很大程度上取决于土基和基层的特性。n沥青路面的工程特点 表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、施工期短、养护维修简便、适宜分期修建8/25/20242一、沥青路面的基本特性n沥青路面的使用功能要求n强度与刚度（开裂、变形）n稳定性（高低温、水稳定性）n耐久性（疲劳、老化）n平整性（舒适、动荷）n抗滑性（安全）n少尘性（环保）8/25/20243二、沥青路面的分类1、

2、按强度构成原理分类n密实类 按剩余空隙率的大小细分为n闭式 36n开式6以上n嵌挤类8/25/20244二、沥青路面的分类2、按施工工艺的不同，沥青路面可分为层铺法、路拌法、厂拌法三类n层铺法:沥青表面处治、沥青贯入式n路拌法：路拌沥青碎（砾）石 路拌沥青稳定土n厂拌法：n厂拌沥青碎石：开级配、剩余空隙率1015n沥青混凝土：密级配、剩余空隙率10以下8/25/20245二、沥青路面的分类3、根据沥青路面的技术特性分类：根据沥青路面的技术特性分类：n沥青表面处治路面沥青表面处治路面(asphalt surface treatment)n沥青贯入式路面沥青贯入式路面(asphalt penetr

3、ation)n沥青碎石路面沥青碎石路面AM(asphalt macadam)n沥青混凝土路面沥青混凝土路面AC(asphalt concrete)n乳化沥青碎石路面乳化沥青碎石路面emulsified asphaltn沥青马蹄脂碎石路面沥青马蹄脂碎石路面SMA(stone mastic asphalt)n开级配沥青磨耗层开级配沥青磨耗层OGFC (OpenGraded Friction Course )剩余空隙率剩余空隙率2020左右左右8/25/20246三、沥青路面类型的选择n选择原则n任务要求：道路等级、交通量、使用年 限、修建费用n工程特点：施工季节、施工期限、基层状况n施工技术：人、

4、机、料沥青类路面一般不宜铺筑在纵坡大于沥青类路面一般不宜铺筑在纵坡大于6 6的路段上的路段上( (出于安全原因出于安全原因) )，纵坡大于，纵坡大于3 3的路段，考虑抗滑的路段，考虑抗滑的要求宜采用粗粒式沥青碎石或粗粒式沥青表面处的要求宜采用粗粒式沥青碎石或粗粒式沥青表面处治。治。8/25/20247四、沥青混凝土路面的主要技术问题n高温稳定性高温稳定性n低温抗裂性低温抗裂性n耐久性（水稳定性、疲劳与老化）耐久性（水稳定性、疲劳与老化）n表面抗滑性表面抗滑性8/25/20248五、沥青路面的气候分区n分区依据：最高气温、最低气温和降雨量n方法：先按30年最热月平均最高气温和30年一遇极端最低气

5、温划分沥青路面气候分区（见P308表13-1），再按雨量资料细分出沥青及沥青混合料气候分区见P308表13-2）8/25/20249六、沥青混凝土路面的主要矛盾六、沥青混凝土路面的主要矛盾n高温稳定性与低温抗裂性、抗疲劳性能n表面服务功能与耐久性8/25/202410第2节 沥青路面材料的力学特性n沥青混和料的结构类型n沥青混和料的强度特性n沥青混和料的应力应变特性n沥青混和料的疲劳特性8/25/202411一、沥青混和料的结构类型n按结构特点分为三类：n悬浮密实结构：沥青混凝土 连续型密级配n骨架空隙结构：沥青碎石混合料、 OGFC 连续型开级配n骨架密实结构: SMA 间断型密级配8/25

6、/2024128/25/2024138/25/202414Fig.1 Dense Graded AC Lab Samples 8/25/202415Fig.2 SMA Surface 8/25/202416Fig.3: OGFC Lab Samples 8/25/202417二、沥青混和料的强度特性n1 抗剪强度抗剪强度n强度构成强度构成 c,n材料材料c,值值的的测测定定（课本课本P316、317中的中的公式实为极限平衡关公式实为极限平衡关系式）系式）8/25/202418n影响沥青混和料抗剪强度的因素n沥青与矿料间的粘结力n沥青的粘滞度n沥青含量n矿粉含量n沥青与矿料间的粘附性n矿料间的内

7、摩擦力n矿料级配n矿料颗粒形状n矿料表面特性碱性石料与沥青发生化学吸附酸性石料与沥青不会发生化学吸附8/25/2024192 抗拉强度n急骤降温时，沥青混和料发生收缩，如果收缩受阻，会产生拉应力，当超过材料的抗拉强度时，路面产生开裂。n沥青混和料的抗拉强度可用直接拉伸试验或间接拉伸试验劈裂试验测定n影响因素n沥青性质、沥青含量n矿料级配n测试时的温度n加荷速率8/25/2024208/25/2024218/25/2024228/25/2024233 抗弯拉强度抗弯拉强度n在行车荷载反复作用在行车荷载反复作用下，路面弯曲而产生下，路面弯曲而产生开裂破坏。开裂破坏。8/25/202424n试验：试

8、验：测重复荷载作用下的弯拉强度和弯拉回弹模量。8/25/202425n抗弯拉强度的影响因素抗弯拉强度的影响因素： 沥青性质及用量，矿料性质及级配，加载速率沥青性质及用量，矿料性质及级配，加载速率及重复加载次数，试件温度。及重复加载次数，试件温度。8/25/202426三、沥青混和料的应力应变特三、沥青混和料的应力应变特性性n沥青混合料以粘弹塑性为其基本力学特征，其沥青混合料以粘弹塑性为其基本力学特征，其应力应变特性与应力应变特性与荷载大小和作用时间、材料荷载大小和作用时间、材料温度温度有关。有关。n沥青混和料的粘弹塑性特征沥青混和料的粘弹塑性特征n沥青混和料是一种典型的沥青混和料是一种典型的弹

9、、粘、塑性综合体弹、粘、塑性综合体，n在在低温小变形范围内接近弹性体低温小变形范围内接近弹性体，n在高温大变形范围内表现为粘塑性体在高温大变形范围内表现为粘塑性体，n而在通常温度的过渡范围内则为一般粘弹性体。而在通常温度的过渡范围内则为一般粘弹性体。8/25/202427三、沥青混和料的应力应变特三、沥青混和料的应力应变特性性n沥青混和料的粘弹塑性特征主要表现在以下三沥青混和料的粘弹塑性特征主要表现在以下三个方面：个方面：n材料的力学特性与材料的力学特性与加载速度加载速度有关，随着加载速度的有关，随着加载速度的增加，材料的强度和刚度均会增大。增加，材料的强度和刚度均会增大。n材料的力学特性对材

10、料的力学特性对温度温度十分敏感，随着温度的升高，十分敏感，随着温度的升高，材料的物理特征表现为变软，强度与刚度变小。材料的物理特征表现为变软，强度与刚度变小。n材料具有十分明显的蠕变材料具有十分明显的蠕变creep和应力松弛和应力松弛looseness现象。现象。 具有对具有对时间时间的敏感性的敏感性8/25/202428三、沥青混和料的应力应变特三、沥青混和料的应力应变特性性n沥青混和料的蠕变与松弛特性沥青混和料的蠕变与松弛特性n蠕变蠕变 :当应力为一恒定值时，应变随时间逐当应力为一恒定值时，应变随时间逐渐增加的现象。（渐增加的现象。（下图中横坐标为加荷历时）应变蠕变阶段应变蠕变阶段8/25

11、/2024291 沥青混和料的蠕变Creepn作用应力较小（低于屈服点），作用时间较短作用应力较小（低于屈服点），作用时间较短时，表现有：时，表现有：n瞬时弹性变形纯弹性瞬时弹性变形纯弹性（加荷瞬时产生，卸荷瞬时恢复）n滞后弹性变形粘弹性（滞后弹性变形粘弹性（荷载作用下缓慢增长，卸荷后又缓慢恢复）n作用应力较大（高于屈服点），作用时间较长作用应力较大（高于屈服点），作用时间较长时，表现有：时，表现有：n瞬时弹性变形纯弹性瞬时弹性变形纯弹性n滞后弹性变形粘弹性滞后弹性变形粘弹性n塑性流动变形塑性（残余变形）塑性流动变形塑性（残余变形）8/25/202430三、沥青混和料的应力应变特性三、沥青混和

12、料的应力应变特性2 沥青混和料的应力松弛沥青混和料的应力松弛n应力松驰：应变为一恒定值时，应力随时间而衰减的过应力松驰：应变为一恒定值时，应力随时间而衰减的过程。程。n松弛时间：为使物体保持既得变形所需的力越来越小，松弛时间：为使物体保持既得变形所需的力越来越小，当应力下降到初始值的那段时间。（当应力下降到初始值的那段时间。（它与沥青粘滞度和弹性模量有关，见下式）上式表示松驰时间t与粘滞度成正比，与弹性模量E成反比 因此，沥青混合料力学特性与以下因素有关因此，沥青混合料力学特性与以下因素有关n荷载大小荷载大小n荷载作用时间与应力松弛时间的比值荷载作用时间与应力松弛时间的比值n材料的温度材料的温

13、度 8/25/202431三、沥青混和料的应力应变特性三、沥青混和料的应力应变特性n劲度模量劲度模量Stiffness Modulus 荷载作用时间和材料温度对沥青混和料的影响荷载作用时间和材料温度对沥青混和料的影响用劲度模量用劲度模量Stiffness Modulus来表征。来表征。 沥青混合料的劲度模量由沥青混合料的劲度模量由Van der Peol 提出：提出：定义：定义：材料在给定的荷载作用时间和温度条件下应材料在给定的荷载作用时间和温度条件下应力与总应变的比值，即：力与总应变的比值，即：计算公式计算公式8/25/202432式中，Sm，Sb分别为沥青混合料和沥青的劲度模量，Mpa.C

14、V混合料中集料的集中系数，即：CV=集料体积/（集料体积+沥青体积）上式当沥青混合料的空隙率VV为3%时适用，若VV大于3%，则CV需修正，即沥青的劲度模量与沥青的软化点与沥青温度之差、针入度和荷载作用时间有关，可按Van der Poel 诺谟图查出（建材中已讲）8/25/2024338/25/202434四、沥青混和料的疲劳特性n疲劳破坏、疲劳寿命n沥青混和料疲劳破坏的发展过程n疲劳裂缝：沥青混和料由于材料表面和内部存在异质和瑕疵等缺陷，如尘粒、水泡、孔隙以及表面形状不规则等使应力传递不均匀而引起应力集中，局部区域的应力经过一定的荷载重复作用次数后就开始形成疲劳裂缝。n疲劳断裂破坏：在重复

15、荷载作用下，裂缝端面不断改变并逐渐扩展，当疲劳裂缝扩展到临界裂缝尺寸，裂缝就产生由稳定扩展到不稳定扩展的转化而导致沥青混和料的疲劳断裂破坏。8/25/202435四、沥青混和料的疲劳特性n室内大型疲劳试验法：采用梁式试件，进行反复加载弯曲试验，也可采用反复加荷间接拉伸试验（劈裂试验）。n疲劳试验通常采用两种方式控制加荷：n控制应力n控制应变8/25/202436沥青混和料的疲劳特性的影响因素 因素因素增加时对疲劳寿命的影响因素因素增加时对疲劳寿命的影响控制应力控制应变控制应力控制应变沥青粘度增加减少集料增加减少沥青含量直至 最佳值增加增加温度减少增加超过最佳值减少增加加载率增加减少空隙率减少减

16、少密实度（压实度）增加8/25/202437五、沥青路面的温度状况n气温气温n太阳辐射太阳辐射n路面结构内的温度梯度路面结构内的温度梯度n路面内部温度分布状况路面内部温度分布状况统计分析方法统计分析方法8/25/202438六、沥青路面的高温稳定性n沥青路面高温稳定性不足的破坏形态剪切变形车辙、推挤、波浪、拥包、泛油温度+50+200-10-35抗压强度（Mpa)122.558131017 1830温度+50+45 +40 +35+30+25+20S(Mpa)75109 142 176232288344E(Mpa)223361 516 683790895999沥青混凝土的蠕变模量(即蠕变试验中

17、测得的劲度模量)和回弹模量与温度的关系：沥青混凝土强度与温度的关系：8/25/202439六、沥青路面的高温稳定性n沥青路面在高温下产生的剪切变形形态沥青路面在高温下产生的剪切变形形态n面层沿基层滑动面层沿基层滑动n面层内部上下各层相互滑动推挤面层内部上下各层相互滑动推挤8/25/202440六、沥青路面的高温稳定性n影响沥青混合料高温稳定性的因素n沥青 为了使沥青混和料冬季不会发脆，沥青就不应太稠，同时为了沥青混和料具有必要的耐高温变形能力，需采用软化点较高的沥青 沥青含量的影响：沥青含量残余孔隙率内摩擦角粘结力（）（体积）(0)（Mpa)53.3300.1962.5300.1570.719

18、0.068/25/202441影响沥青混合料高温稳定性的因素n沥青沥青：适当提高其粘度，严格控制沥青用量。n矿料矿料：碱性矿料与沥青粘附性好n矿料级配：矿料级配：粗料含量提高至形成骨架，如起骨架作用的碎石（Dmax0.5Dmax)颗粒必须有足够数量，不少于60时有较好的抗高温变形能力。8/25/202442六、沥青路面的高温稳定性n车辙n是路面结构及土基在行车荷载作用下的补充压实，以及结构中材料的侧向位移产生的累积永久变形。n出现在行车轮带处，即形成路面的纵向带状凹陷。n车辙是高级沥青路面的主要破坏型式8/25/202443车辙8/25/202444六、沥青路面的高温稳定性n车辙永久变形由两部

19、分组成n一部分由沥青面层在荷载反复作用下进一步压密产生压密形变n另一部分是因沥青混和料在高温时的强度不足以抵抗重轮荷载的反复作用，轮下的部分沥青混和料产生剪切变形逐渐被挤压到两侧，使两侧的沥青面层鼓起产生所谓的侧向流动。8/25/202445影响车辙深度的主要因素 沥青混和料交通和气候结构设计内摩擦力粘结力1.矿料的最大粒径5mm以上的碎石含量；2.碎石的纹理深度（表面粗糙度）和颗粒形状；3.沥青含量；4.沥青混和料的级配和密实度。1.沥青标号和高温粘度；2.沥青的感温性；3.沥青与矿料的粘结力；4.沥青矿粉比（小则沥青与矿粉相互作用越充分，结构沥青越多，粘结力越大）和矿粉的种类；5.沥青用量

20、（过多则c小，不利）；6.混和料的级配和密实度。1.行车荷载（轴重、轮胎压力）；2.交通量和渠化程度；3.荷载作用时间和水平力（交叉口）；4.路面温度（气温、日照）1.沥青面层厚度（如果是合格的半刚性基层，则车辙为沥青面层所致，面层越厚，车辙越深）2.结构类型（柔性路面或半刚性路面）。8/25/202446六、沥青路面的高温稳定性n高温稳定性的评定方法n我国“八五”科技攻关专题提出：n车辙试验n以辙槽深度RD和动稳定度DS（每产生1mm辙槽所需的碾压次数）来评价沥青混和料的抗车辙能力。n高速公路DS800次/mm,一级公路DS600次/mmn静载压缩蠕变试验n美国SHRP计划提出用旋转压实仪成

21、型试件，用剪切试验仪测定沥青混和料的剪切和劲度特性评估高温稳定性。8/25/202447七、沥青路面的低温抗裂性1 低温下缩裂的类型(1)低温收缩裂缝:a 温度骤降引起的收缩裂缝； b 长期温度升降循环引起面层疲劳开裂， 称为温缩疲劳开裂。（2）低温荷载裂缝（3）反射裂缝（4）冻胀裂缝见下表8/25/202448低温裂缝类型8/25/202449n要减少低温荷载裂缝，应提高沥青混合料的低温变形能力和低温抗拉强度。n防止冻胀裂缝，要设置排除水性好的垫层并做好路基排水。n防止反射裂缝，主要改善基层性能及基层与面层的衔接，增加面层厚度，提高面层抗裂性能。n低温缩裂，主要与沥青面层低温抗裂性有关。8/

22、25/2024502 低温裂缝的影响因素（1）材料性质沥青性质。粘度小，延度大的沥青好。矿料。低吸水率的好。吸水性大的集料低温强度低，并且会吸收较多的沥青，使集料间起粘结作用的沥青减少，降低混合料的低温变形能力。空隙率。越小越好。8/25/202451（2）环境因素气温。越低越易开裂。降温速度。路面老化程度。（3）路面结构尺寸面层厚度。某试验表明，其他条件不变，面层从10cm增至25cm厚，可少50%的裂缝。面层与基层的联结强度。基层上铺沥青罩面后，再铺沥青混凝土面层，可减少低温裂缝。施工裂缝。高温时用钢轮碾压低劲度的沥青混合料可能会引起裂缝，低温时这些裂缝容易扩展。8/25/2024523评

23、价试验方法（详见课本）n间接拉伸试验（劈裂试验）n直接拉伸试验n蠕变试验n受限试件的温度应力试验n应力松驰试验8/25/202453温缩裂缝（横向裂缝）8/25/202454八、沥青路面的水稳定性n水稳定性不足的破坏型式n剥离、松散、坑槽等n影响水稳定性的主要因素n沥青与矿料的粘附性：矿料的化学成分（氧化钙含量高的碱性石料比氧化硅含量高的好），沥青的化学成分（与油源有关）、沥青的粘度（越高越好）n混和料的空隙率。越小越好。n施工条件与施工质量。低温、湿度大甚至降水时铺筑，因沥青与矿料不能形成完美的粘结，易造成水损剥离。压实度不够，或混合料离析造成局部空隙偏大，会加剧水损害。8/25/20245

24、5n评价试验方法n浸水马歇尔试验 n沥青与矿料粘附性试验n混和料冻融劈裂残余强度试验8/25/202456高速公路部分路段坑槽突现 8/25/202457八、沥青路面的水稳定性表面层中下面层基层底基层路基排水式路面透水式路面密水式路面8/25/202458九、沥青路面的耐老化性能n施工过程中的短期老化：主要是在拌和及混合料的运输过程中，沥青裹覆在矿料表面呈薄膜状态，在高温作用下老化明显。n使用过程中的长期老化：与大气接触的表面沥青老化快。空隙率是影响老化的重要因素。8/25/202459第4节 沥青路面的原材料n一、沥青材料沥青材料1 道路石油沥青n按针入度分7个标号。每一标号的沥青从优到劣分

25、A、B、C 三个等级。A级可用于任何等级公路的任何路面层次；B级可用于高速、一级公路的下面层，二级及以下公路的任何层次；C级只能用于三级及以下公路的各个层次。8/25/202460n对对道路石油沥青的技术要求道路石油沥青的技术要求主要技术指标：针入度，软化点，延度针入度，软化点，延度（这是衡量沥青路用性能的三大指标），以及含蜡量，闪点，溶解度等（详见课本P345表13-1）n石油沥青标号与等级的选择石油沥青标号与等级的选择o 应考虑：气候区划、公路等级、路面类型、结构层次等因素。o一般夏季气温高，高温持续时间长的地区应选用稠度大的沥青；寒冷地区则应选用稠度大的。2、乳化沥青（自学）乳化沥青（自

26、学）3、改性沥青（自学）、改性沥青（自学）8/25/202461二、粗集料（4.75mm或2.36mm的颗粒） 碎石、破碎砾石等。 要求石质坚硬耐磨、无风化、碱性，洁净，不含泥土，表面粗糙，形状接近立方体。符合级配要求。三、细集料（ 4.75mm或2.36mm的颗粒） 天然砂、机制砂、石屑 要求坚硬，洁净，无风化，无泥土，有一定级配。四、填料（ 0.075mm) 矿粉。必须是碱性憎水石料（如石灰岩）磨细而成。其质量指标主要有：密度、磨细度、亲水性、塑性指数等。 8/25/202462第5节 沥青混和料的组成设计一、概述一、概述1 组成设计的主要任务组成设计的主要任务：确定粗集料、细集料、矿粉、

27、沥青相互配合的最佳组成比例，以满足技术和经济要求。2 组成设计的目标：组成设计的目标：n高温稳定性：马歇尔试验的稳定度、流值、高温稳定性：马歇尔试验的稳定度、流值、DSDS、 等指标等指标n低温抗裂性低温抗裂性n耐久性耐久性n抗滑性抗滑性n施工和易性施工和易性8/25/2024633 组成设计目标的矛盾性（1）高温稳定性与）高温稳定性与 疲劳性能、低温抗裂性的矛疲劳性能、低温抗裂性的矛盾盾n为了提高高温抗车辙能力，希望尽量采用开级配，增大集料粒径，增加集料数量，减少用油量，但这样的混和料低温劲度大、发脆，很容易开裂，疲劳性能差，而且施工性能也差。n而为了提高耐久性和低温抗裂性，希望使用针入度大

28、、用量较多的沥青，用较细的、空隙率小的混和料，但这样的混和料到了夏天很容易出现软化、泛油、车辙。8/25/202464（2）高温稳定性与）高温稳定性与 疲劳性能、低温抗裂性的矛盾疲劳性能、低温抗裂性的矛盾（3）路面表面特性与耐久性的矛盾）路面表面特性与耐久性的矛盾n高速公路对表面特性的要求高，要求抗滑性能好，不溅水、水雾小、噪音低。为达到这个目的，必须提高表面粗糙度，采用构造深度大的开级配或半开级配沥青混和料。但这样的混和料空隙率必然大，而空隙率大的混和料耐久性差，因为：n空隙率大，沥青与空气的接触面大，老化快。空隙率大，沥青与空气的接触面大，老化快。n水分易滞留在孔隙内部，逐步造成水分易滞留

29、在孔隙内部，逐步造成 沥青与集料的粘沥青与集料的粘结力丧失、剥离，集料颗粒产生剥落、掉粒，最后结力丧失、剥离，集料颗粒产生剥落、掉粒，最后导致松散、坑槽：导致松散、坑槽：n空隙率大的混和料，沥青与空隙率大的混和料，沥青与 矿料的协同作用差，耐矿料的协同作用差，耐疲劳性能疲劳性能差，8/25/202465美国资料根据期望的性质对混和料的组成要求期望性质期望性质病害类型病害类型 对混和料组成要求对混和料组成要求沥青沥青矿料矿料混和料组成混和料组成稳定度稳定度车辙推移车辙推移高粘滞度高粘滞度粗糙有棱粗糙有棱角接近立角接近立方体方体低沥青含量，低空隙率，低沥青含量，低空隙率，含有多一些含有多一些0.1

30、5mm的颗粒的颗粒抗疲劳抗疲劳弯挠破裂弯挠破裂面层厚度面层厚度15cm用稠沥青，用稠沥青，5cm用低粘滞度沥青用低粘滞度沥青不易剥落不易剥落沥青用量多一些沥青用量多一些低温抗裂低温抗裂拉伸破裂拉伸破裂低粘滞度低粘滞度高沥青含量，低空隙率高沥青含量，低空隙率抗老化抗老化松散松散低粘滞度，抗老化低粘滞度，抗老化 不易剥落不易剥落高沥青含量，低空隙率高沥青含量，低空隙率抗松散和抗松散和剥离剥离松散松散适宜的表面粘附性适宜的表面粘附性 不易剥落不易剥落高沥青含量高沥青含量不透水和不透水和空气空气基层软化基层软化或面层松或面层松散不稳定散不稳定不易剥落不易剥落高沥青含量，高矿粉含高沥青含量，高矿粉含量量

31、抗滑抗滑光面光面抗磨光，抗磨光，不易剥落不易剥落低沥青含量低沥青含量8/25/202466二、沥青混合料的分类二、沥青混合料的分类n按其级配和剩余空隙率可分为1。密级配沥青混凝土混合料（AC）。设计空隙率36。可用于各级公路的任何结构层次。2。沥青玛碲脂碎石混合料（SMA）。适用于表面层、中面层、加铺的磨耗层，主要用重载交通量大的高速公路上。8/25/2024673。沥青碎石混合料（Asphalt-treated permeable base 沥青稳定透水基层）。按矿料最大粒径、颗粒级配等分为： （1）半开级配沥青碎石混合料(AM）。（即原规范中的沥 青碎石）。设计空隙率6%12（AM） （2

32、）密级配沥青碎石混合料（ATB）Asphalt Treated Base. 计空隙率36, 用作柔性基层。 (3) 开级配沥青碎石混合料（又称大孔隙排水式沥青碎石）（ATPB) Asphalt -Treated Permeable Base。设计空隙率大于18. 用于排水式基层。 (4) 开级配排水式表面层混合料（又称大孔隙排水式沥青磨耗层）（OGFC）Open-graded Friction Course. 设计空隙率大于188/25/202468三、沥青混和料的选择n应根据公路等级，交通量能交通组成，当地气候，路基状况，建设经验等经技术经济比较后确定。具体选择原则可参照课本。8/25/20

33、2469四、热拌沥青混和料的配合比设计n三个阶段：(参见下页的间歇式拌和站图)1、目标配合比设计阶段目标配合比设计阶段:试验室进行矿料级配设计和最佳沥青用量确定。供拌试验室进行矿料级配设计和最佳沥青用量确定。供拌和机确定各冷料仓的供料比例、进料速度及试拌使用和机确定各冷料仓的供料比例、进料速度及试拌使用 2、生产配合比设计阶段生产配合比设计阶段:从二次从二次筛筛分后分后进进入各入各热热料料仓仓的材料取的材料取样进样进行行筛筛分，以确定各分，以确定各热热料料仓仓的材料比例，供拌和机控制室使用。同的材料比例，供拌和机控制室使用。同时时反反复复调调整冷料整冷料仓进仓进料比例以达到供料均衡，并取目料比

34、例以达到供料均衡，并取目标标配合比配合比设计设计的最佳的最佳沥沥青用量、最佳青用量、最佳沥沥青用量青用量0.3%等三个沥青用量进行功能性试验（通等三个沥青用量进行功能性试验（通常为马歇尔试验），确定生产配合比的最佳沥青用量。常为马歇尔试验），确定生产配合比的最佳沥青用量。3、生产配合比验证阶段生产配合比验证阶段:拌和机采用生产配合比进行试拌、铺筑试拌和机采用生产配合比进行试拌、铺筑试验段，并用拌和的沥青混合料及路上钻取的芯样进行马歇尔试验检验，验段，并用拌和的沥青混合料及路上钻取的芯样进行马歇尔试验检验，由此确定生产用的标准配合比。由此确定生产用的标准配合比。检验混合料的施工性能检验混合料的施

35、工性能,确定施工工艺确定施工工艺,检检验路面质量验路面质量.8/25/2024708/25/202471n矿料配合比设计n确定沥青混和料的类型n确定矿质混和料的级配范围n矿质混和料配合比的选择、计算、调整8/25/202472n沥青最佳含量的确定n按前述矿料级配，称相同数量的矿料，根据规范推荐的沥青用量，按每0.5的变量制备不少于56组不同沥青含量的马歇尔试件，每组试件不少于4个，并按规定的马歇尔试验方法测定试件的密度、稳定度、流值，并计算其空隙率、沥青饱和度。n绘制各项技术指标与沥青用量之间的关系曲线。n由以上曲线，根据规范要求的技术标准分别找出符合技术指标的沥青用量范围。n综合以上结果，求

36、出满足所有技术标准要求的沥青用量范围，并结合路面使用要求及经济参考，全面权衡，最后确定最佳沥青用量。8/25/202473n矿料配合比设计n沥青最佳含量的确定n水稳定性检验浸水马歇尔试验 （残留稳定度试验）n高温稳定性检验抗车辙能力检验8/25/202474第第6节节 沥青路面施工与质量控沥青路面施工与质量控制制n洒铺法沥青路面面层的施工洒铺法沥青路面面层的施工n沥青表面处治沥青表面处治n沥青贯入式沥青贯入式n路拌沥青碎石路面的施工路拌沥青碎石路面的施工n热拌沥青混和料路面的施工热拌沥青混和料路面的施工8/25/202475沥青表面处治n沥青表面处治是用沥青和细粒矿料铺筑的一种沥青表面处治是用

37、沥青和细粒矿料铺筑的一种薄层面层，其厚度不超过薄层面层，其厚度不超过3 3cmcm。n由于处治层很薄，一般不起提高强度作用，其由于处治层很薄，一般不起提高强度作用，其主要作用是抵抗行车的磨耗，增强防水性，提主要作用是抵抗行车的磨耗，增强防水性，提高平整度，改善路面的行车条件。高平整度，改善路面的行车条件。n适用于三级及三级以下的公路、城市道路的支适用于三级及三级以下的公路、城市道路的支路、县镇道路、各级公路的施工便道以及在旧路、县镇道路、各级公路的施工便道以及在旧沥青面层上加铺的罩面层或磨耗层沥青面层上加铺的罩面层或磨耗层。8/25/202476沥青表面处治n壳牌沥青手册中认为沥青表面处治具有

38、壳牌沥青手册中认为沥青表面处治具有三个主要作用：三个主要作用：n提供耐久抗滑的道路表面；提供耐久抗滑的道路表面；n封闭道路表面以防止水侵入；封闭道路表面以防止水侵入；n抑制道路表面的崩解抑制道路表面的崩解8/25/202477沥青表面处治沥青表面处治n单层式：洒布一次沥青，铺撤一次矿料，单层式：洒布一次沥青，铺撤一次矿料，厚度为厚度为1.01.01.51.5cmcm；n双层式双层式: :洒布二次沥青，铺撒二次矿料，洒布二次沥青，铺撒二次矿料，厚度为厚度为2 22.52.5cmcm；n三层式：洒布三次沥青，铺撤三次矿料，三层式：洒布三次沥青，铺撤三次矿料， 厚度为厚度为2.52.53.03.0c

39、mcm。8/25/202478三层式沥青表面处治的施工工艺流程 清扫基层清扫基层 洒透层或粘层洒透层或粘层沥青沥青 洒第一层沥青洒第一层沥青 洒第一层集料洒第一层集料 碾压碾压洒第二层沥青洒第二层沥青洒第二层集料洒第二层集料 碾压碾压洒第三层沥青洒第三层沥青洒第三层集料洒第三层集料 碾压碾压 初期养护初期养护 沥青撒布机沥青撒布机8/25/202479沥青贯入式路面n沥青贯入式路面在初步碾压的矿料层上洒布沥青贯入式路面在初步碾压的矿料层上洒布沥青，再分层铺撒嵌缝料、洒布沥青和碾压，沥青，再分层铺撒嵌缝料、洒布沥青和碾压， 并借行车压实而成。并借行车压实而成。n其厚度一般为其厚度一般为48cm。

40、n乳化沥青贯入式路面的厚度不宜超过乳化沥青贯入式路面的厚度不宜超过5cm；n当贯人式层上部加铺拌和的沥青混合料面层时，当贯人式层上部加铺拌和的沥青混合料面层时，路面总厚度为路面总厚度为710cm，其中拌和层的厚度其中拌和层的厚度宜为宜为34cm8/25/202480沥青贯入式路面n 沥青贯入式路面具有较高的强度和稳定性，其沥青贯入式路面具有较高的强度和稳定性，其强度的构成，主要依靠矿料的嵌挤作用和沥青材强度的构成，主要依靠矿料的嵌挤作用和沥青材料的粘结力料的粘结力。n沥青贯入式路面适用于二级及二级以下的公路、沥青贯入式路面适用于二级及二级以下的公路、城市道路的次干道及支路。城市道路的次干道及支

41、路。n沥青贯入式层也可作为沥青混凝土路面的联结层。沥青贯入式层也可作为沥青混凝土路面的联结层。n由于沥青贯入式路面是一种多孔隙结构，为防止由于沥青贯入式路面是一种多孔隙结构，为防止水的浸入和增强路面的水稳定性，其面层的最上水的浸入和增强路面的水稳定性，其面层的最上层必须加铺封层层必须加铺封层；n沥青贯入式路面宜在干燥和较热的季节施工，并宜在雨沥青贯入式路面宜在干燥和较热的季节施工，并宜在雨季及日最高温度低于季及日最高温度低于1515到来以前半个月结束，使贯入到来以前半个月结束，使贯入式结构层通过开放交通碾压成型式结构层通过开放交通碾压成型。8/25/202481沥青贯入式路面施工工艺流程1)整

42、修和清扫基层：整修和清扫基层：2)浇洒透层或粘层沥青浇洒透层或粘层沥青3)铺撤主层矿料；铺撤主层矿料；4)第第次碾压；次碾压；5)洒布第一次沥青；洒布第一次沥青；6)铺撤第一次嵌缝料铺撤第一次嵌缝料7)第二次碾压；第二次碾压；8)洒布第二次沥青；洒布第二次沥青；9)铺撤第二次嵌缝料铺撤第二次嵌缝料10)第三次碾压；第三次碾压；11)洒布第三次沥青；洒布第三次沥青；12)铺撤封面矿料；铺撤封面矿料；13)最后碾压；最后碾压；14)初期养护初期养护8/25/202482路拌沥青碎石路面的施工n路拌沥青碎石路面是在路上用机械将热的或冷的沥青路拌沥青碎石路面是在路上用机械将热的或冷的沥青材料与冷的矿料

43、拌和，并摊铺、压实而成。材料与冷的矿料拌和，并摊铺、压实而成。n路拌沥青碎石路面的施工程序为：路拌沥青碎石路面的施工程序为： 1)清扫基层；清扫基层； 2)铺撤矿料；铺撤矿料； 3)洒布沥青材料；洒布沥青材料； 4)拌和；拌和； 5)整形；整形； 6)碾压；碾压； 7)初期养护；初期养护； 8)封层。封层。用齿耙机或圆盘机把矿料与沥用齿耙机或圆盘机把矿料与沥青材料初步办法，然后改用平青材料初步办法，然后改用平地机做主要的拌和。地机做主要的拌和。8/25/202483热拌沥青混和料HMA路面的施工技术配合比设计配合比设计 拌和 运输运输 摊铺摊铺 拌和机拌和机 自卸汽车自卸汽车 摊铺机摊铺机马歇

44、尔试验马歇尔试验 碾压碾压 压路机压路机施施工工主主要要流流程程8/25/2024848/25/2024851、热拌沥青混和料 生产配合比的确定n目标配合比设计目标配合比设计n生产配合比设计生产配合比设计n生产配合比验证生产配合比验证8/25/2024862、沥青混和料的拌制n拌和站的选址及平面设计拌和站的选址及平面设计n机械的选型与配套机械的选型与配套n拌和机设备安装拌和机设备安装n试拌试拌n生产生产8/25/202487拌和站的选址及平面设计asphalt mixing plant8/25/202488日本NIKKO 拌和机8/25/202489意大利MARINI玛连尼拌和机8/25/20

45、24908/25/2024918/25/2024928/25/2024938/25/2024948/25/2024953.混和料运输n车辆数车辆数n保温保温8/25/2024964.混和料的摊铺spreader8/25/2024978/25/2024988/25/2024998/25/20241008/25/20241018/25/20241028/25/2024103 浮动基准梁8/25/20241048/25/2024105ABG TITAN 423摊铺机 8/25/20241068/25/2024107Figure 5: Placing SMA at Hilo Harbor8/25/20

46、24108德国VOGELE沥青混凝土摊铺机8/25/20241095.碾压rollingn沥青混合料碾压过程分为沥青混合料碾压过程分为初压、复压和终压初压、复压和终压三个阶段三个阶段n初压初压 初压用初压用6080kN双轮压路机以双轮压路机以1. 52.0km/h的速度先的速度先 碾压碾压2遍，使混合料得以初步稳定。遍，使混合料得以初步稳定。n复压复压n随即用随即用100200KN三轮压路机或轮胎式压路机复压三轮压路机或轮胎式压路机复压46遍。遍。n碾压速度：三轮压路机为碾压速度：三轮压路机为3km/h,轮胎式压路机为轮胎式压路机为5km/h。n复压阶段碾压至稳定无显著轮迹为止。复压阶段碾压至

47、稳定无显著轮迹为止。n复压是碾压过程最重要的阶段，混合料能否达到规定的密实度，关键复压是碾压过程最重要的阶段，混合料能否达到规定的密实度，关键全在于这阶段的碾压。全在于这阶段的碾压。n终压终压n终压是在复压之后用终压是在复压之后用6080kN双轮压路机以双轮压路机以3km/h的碾压速度碾压的碾压速度碾压24遍，以消除碾压过程中产生的轮迹，并确保路面表面的平整。遍，以消除碾压过程中产生的轮迹，并确保路面表面的平整。8/25/2024110碾压基本原则n 碾压时压路机开行的方向应平行于路中心线，碾压时压路机开行的方向应平行于路中心线，并由一侧路边缘压向路中。并由一侧路边缘压向路中。n用三轮压路机碾

48、压时，每次应重叠后轮宽的用三轮压路机碾压时，每次应重叠后轮宽的12；双轮压路机则每次重叠；双轮压路机则每次重叠30cm；轮胎式压路轮胎式压路机亦应重叠碾压。机亦应重叠碾压。n由于轮胎式压路机能调整轮胎的内压，可以得到由于轮胎式压路机能调整轮胎的内压，可以得到所需的接触地面压力使骨料相互嵌挤咬合，易所需的接触地面压力使骨料相互嵌挤咬合，易于获得均一的密实度，而且密实度可以提高于获得均一的密实度，而且密实度可以提高23。所以轮胎式压路机最适宜用于复压。所以轮胎式压路机最适宜用于复压 阶段的碾压。阶段的碾压。8/25/2024111压实机械规定n热拌沥青混合料的压实机械应符合下列规定热拌沥青混合料的

49、压实机械应符合下列规定 双轧钢筒式压路机为双轧钢筒式压路机为68t； 三轮钢筒式压路机为三轮钢筒式压路机为812t或或1215t； 轮胎压路机为轮胎压路机为1220t或或2025t8/25/2024112提高压实质量的关键技术n合理确定碾压温度合理确定碾压温度n沥青混和料的沥青混和料的最佳碾压温度最佳碾压温度：材料允许的温度范围内，：材料允许的温度范围内，沥青混和料能够支承压路机而不产生水平推移、表面沥青混和料能够支承压路机而不产生水平推移、表面无开裂情况且压实阻力较小的温度。此时，可用较少无开裂情况且压实阻力较小的温度。此时，可用较少的碾压遍数，获得较高的密实度和较好的压实效果。的碾压遍数，

50、获得较高的密实度和较好的压实效果。n过高及过低的危害：过高时沥青易老化且碾压时易推过高及过低的危害：过高时沥青易老化且碾压时易推移，过低混合料不易碾压密实，剩余空隙率过大易使移，过低混合料不易碾压密实，剩余空隙率过大易使沥青路面在营运期产生病害。沥青路面在营运期产生病害。n选择合理的振频（选择合理的振频（40405050HzHz）和振幅（和振幅（0.40.40.80.8mm)mm)n碾压的遍数和速度碾压的遍数和速度n针对混和料不同的特性采取相应的对策针对混和料不同的特性采取相应的对策8/25/20241138/25/2024114面层施工的试验检测n施工中施工中 矿料级配验证、沥青含量试验、马

51、歇尔试验矿料级配验证、沥青含量试验、马歇尔试验n路面成型后路面成型后 压实度、厚度、平整度、粗糙度（构造深度）压实度、厚度、平整度、粗糙度（构造深度）、表面层的表面弯沉、表面层的表面弯沉8/25/2024115n沥青路面施工质量管理和检查沥青路面施工质量管理和检查n沥青路面交工质量检查与验收沥青路面交工质量检查与验收n工程施工总结工程施工总结8/25/2024116 END欢迎同志们提出问题、相互交流8/25/2024117美国SHRP计划沥青研究项目简介 Strategic Highway Research Program n美国SHRP计划沥青研究项目，其研究经费占整个SHRP研究经费的三

52、分之一，约五千万美元。n该研究项目的主要任务是制定一个以路面性能为基础的沥青材料规范和沥青混和料规范，以及配套的沥青混和料设计方法。n其基本思路是将沥青的化学性质和物理性质分别同路用性能的研究联系起来n整个研究项目由一个实验设计、协调与材料控制的合同组织起来，朝着经济上、技术上可行的方向发展。8/25/2024118美国SHRP计划沥青研究项目简介 Strategic Highway Research ProgramnSHRP沥青研究项目共有九个合同：n实验设计、协调与材料控制n沥青胶结料的特性与评价n研究沥青胶结料的新方法n沥青核磁共振研究n沥青集料相互作用及沥青混和料的试验与测试n沥青集料

53、相互作用的基本性质研究n沥青改性和改性剂n性能模型和试结果验证n沥青混和料性能规范8/25/2024119美国SHRP计划沥青研究项目简介 Strategic Highway Research ProgramnSHRP沥青项目研究成果共22项，其中规范2个，试验方法18个，软件/手册2个，可归纳为六个方面：1.沥青与沥青混和料路用性能规范2.沥青性能试验方法和设备3.沥青混和料配合比设计、性能试验方法、沥青路面寿命预估4.沥青混和料的水敏感性及其它路用性能预测5.沥青样品准备与条件6.沥青炼制指南及沥青成分分析技术除第六项外，这些成果集中体现在SUPERPAVE的设计体系中8/25/20241

54、20 在第三个时期，除普遍都在重新审视沥青及沥青混和料的标准、技术指标外，其研究还集中在以下几个方面：1.研究沥青的性质及其与矿料之间的相互作用机理，借以改善沥青性能，提高沥青混和料的强度和稳定性。2.裂缝和车辙的形成规律及其预测与防治方法是近年来以及今后一个时期研究的重要课题。3.以提高耐久性为目的的沥青路面结构类型的研究是近年来重点研究的课题之一。 传统的密级配沥青混凝土路面层、德国的浇筑式沥青混凝土路面、英国的碾压式沥青路面、沥青马蹄脂碎石混和料路面、半刚性沥青路面8/25/2024121在第三个时期，除普遍都在重新审视沥青及沥青混和料的标准、技术指标外，其研究还集中在以下几个方面：4.

55、平整度及粗糙度是沥青路面的两项主要的表面特性，也是这个时期的重要研究课题。5.沥青及沥青混和料性能改善的研究。采用橡胶类、热塑性橡胶类和树脂类等各种聚合物改善沥青性能已成为当今的一个热门话题。6.许多国家都力图建立沥青路面的数学力学模型，同时大力开展沥青混和料流变性能和动力性能的研究，以建立一套完整的沥青路面设计方法及设计参数体系。7.沥青路面的再生利用研究。8/25/2024122沥青及沥青混和料研究展望n进一步验证与完善沥青及沥青混和料的性能指进一步验证与完善沥青及沥青混和料的性能指标，使其与路面的使用性能相适应。标，使其与路面的使用性能相适应。n进一步研究改善沥青及沥青混和料性能的新型进一步研究改善沥青及沥青混和料性能的新型改性剂及改性工艺，以期提高在不同条件下沥改性剂及改性工艺，以期提高在不同条件下沥青路面使用品质。青路面使用品质。n研究新型沥青路面结构与铺筑工艺，以提高路研究新型沥青路面结构与铺筑工艺，以提高路面的使用品质，延长使用寿命。面的使用品质，延长使用寿命。n改进和完善沥青混和料的设计方法，以满足不改进和完善沥青混和料的设计方法，以满足不同环境下沥青路面的使用要求。同环境下沥青路面的使用要求。n研究沥青路面使用性能的评价与预测方法研究沥青路面使用性能的评价与预测方法。8/25/2024123