沥青路面学习课件.pptx

1、2022-4-151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2022-4-152一、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）2022-4-153二、沥青路面的分类1、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

2、 36n开式6以上n嵌挤类2022-4-154二、沥青路面的分类的不同，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2022-4-155二、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 penetration)n沥青碎石路面沥青碎石路面AM(asphalt macada

3、n)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2022-4-156三、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、机、料2022-4-157四、沥青混凝土路面的主要技术问题n高温稳定性高

4、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2022-4-158五、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）2022-4-159六、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2022-4-1510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

5、混和料的应力应变特性n沥青混和料的疲劳特性2022-4-1511一、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 间断型密级配车辙是高级沥青路面的主要破坏型式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、半刚性沥青路面混和料的摊铺spreader影响水稳定性的主要因素而为了提高耐久性和低温抗裂性，希望使用针入度大、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。沥青混和料配

6、合比设计、性能试验方法、沥青路面寿命预估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。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沥青路面在营运期产生病害。CV混合料中集料的集中系数，即：决定混和料的材料、矿料级配、沥青最佳含量应力松驰：应变为一恒定值时，应力随时间而衰减的过程。沥青路面高温稳定性不足的破坏形态剪切变形沥青贯入式路面(asphalt penetration)沥青类路面一般不宜铺筑在纵坡大于6的路段上，纵坡大于3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治。

7、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。因素增加时对疲劳寿命的影响空隙率大的混和料，沥青与 矿料的协同作用差，耐疲劳性能差，车辙永久变形由两部分组成沥青集料相互作用及沥青混和料的试验与测试抗弯拉强度的影响因素：2022-4-15132022-4-1514Fig.1 Dense Graded AC Lab Samples 2022-4-1515Fig.2 SMA Surface 2022-4-1516Fig.3: OGFC Lab Samples 2022-4-1517二、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,值的测定值的测定（课本课

8、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）2022-4-1518n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矿料间的内摩擦力n矿料级配n矿料颗粒形状n矿料表面特性2022-4-15192 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；适用于表面层、中面

9、层、加铺的磨耗层，主要用重载交通量大的高速公路上。三、沥青混和料的应力应变特性急骤降温时，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。(1)低温收缩裂缝:a 温度骤降引起的收缩裂缝；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。在高温大变形范围内表现为粘塑性体，工程特点：施工季节、施工期限、基层状况沥青含量的影响：日本NIKKO 拌和机定义：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：影响水稳定性的主要因素路面温度（气温、日照）所以轮胎式压路机最适宜用于复压防止冻胀裂缝，要设置排除水性好的垫层并做好路基

10、排水。（1）高温稳定性与 疲劳性能、低温抗裂性的矛盾SHRP沥青研究项目共有九个合同：用齿耙机或圆盘机把矿料与沥青材料初步办法，然后改用平地机做主要的拌和。一、沥青路面的基本特性而为了提高耐久性和低温抗裂性，希望使用针入度大、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。2022-4-15233 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。2022-4-1524n试验：试验：测重复荷载作用下的弯拉强度和弯拉回弹模量。2022-4-1525n抗弯拉强度的影响因素抗弯拉强度的影响因

11、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。2022-4-1526三、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、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

12、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。2022-4-1527三、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

13、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2022-4-1528三、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2022-4-15291 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

14、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）2022-4-1530三、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

15、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度 Et/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 Mo

16、dulus 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TtS,nVVbmCCnSS15 . 21式中，Sm，Sb分别为沥青混合料和沥青的劲度模量，Mpa.CV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

17、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） bSn4104lg83. 0)03. 0(1VVVVCC2022-4-15332022-4-1534四、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，局部地区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：在重复荷载作用下，裂缝端面不断改变并逐渐扩展，当疲劳裂

18、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。2022-4-1535四、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2022-4-1536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少密实度（压实度）增加沥青集料相互作用的基本性质

19、研究美国SHRP计划沥青研究项目简介 Strategic Highway Research Program路面温度（气温、日照）沥青碎石路面AM(asphalt macadan)2 沥青混和料的应力松弛沥青马蹄脂碎石路面SMA(stone mastic asphalt)沥青性能试验方法和设备第2节 沥青路面材料的力学特性热拌沥青混和料路面的施工影响水稳定性的主要因素水分易滞留在孔隙内部，逐步造成 沥青与集料的粘结力丧失、剥离，集料颗粒产生剥落、掉粒，最后导致松散、坑槽：沥青集料相互作用及沥青混和料的试验与测试空隙率大的混和料，沥青与 矿料的协同作用差，耐疲劳性能差，密级配沥青混凝土混合料（AC

20、）。(OpenGraded Friction Course )剩余空隙率20左右SHRP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：六、沥青路面的高温稳定性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，即沥青胶结料的特性与评价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。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

21、、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：2022-4-1539六、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路面内部上下各层相互滑动推挤路面内部上下各层相互滑动推挤六、沥青路面的高温稳定性n影

22、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)53.3300.1962.5300.1570.7190.062022-4-1541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（Dmax1/2Dmax)颗粒必须有足够数量，不少于60时有较好的抗热变形能力。2022-4-1542六、沥青路面的高

23、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2022-4-1543车辙2022-4-1544六、沥青路面的高温稳定性n车辙永久变形由两部分组成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。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

24、：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（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）2022-4-1546六、沥青路面的高温稳定性n高温稳定性的评定方法n我

25、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。3: OGFC Lab Samples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沥青面层上加铺的罩面层或磨耗层。耐久性（水稳定性、疲劳与老化）沥青马蹄脂碎石路面SMA(stone mastic asphalt)2)铺撤矿料；1)清扫基层；混和料冻融劈裂残

26、余强度试验其质量指标主要有：密度、磨细度、亲水性、塑性指数等。2 低温裂缝的影响因素路拌沥青碎石路面的施工程序为：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混和料的级配和密实度4)拌和；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。其质量指标主要有：密度、磨细度、亲水性、塑性指数等。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）二

27、、沥青混和料的强度特性松弛时间：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。按其级配和剩余空隙率可分为1 沥青混和料的蠕变Creep开级配沥青磨耗层OGFC2022-4-1547七、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）冻胀裂缝见下表低温裂缝类型裂 缝 类 型 形 状 发 展 情 况 开 裂 时 间 路面变形程度 起 因 低温收缩裂缝 横向贯穿有一 定 间 距 由 上 向 下（ 快 ） 初 冬 ， 骤 冷 无 路 拱 变 形

28、 面层低温收缩 低温荷载裂缝 网 状 龟 裂 由 下 向 上 初 冬 路 拱 小 变 形 荷 载 与 温 度 反 射 裂 缝 横 向 ， 有 一 定间 距 由 下 向 上 初 冬 无路拱变形或 小 变 形 基层裂缝向上 反 射 冻 胀 裂 缝 网 状 由 上 向 下（ 慢 ） 深 冬 路 拱 变 形 冻 胀 n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。2022-4-15502 低温裂缝的影响因

29、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。（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。2022-4-15523评价试验方法（详见课本）n间接拉伸试验（劈裂试验）n直接拉伸试

30、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2022-4-1553温缩裂缝（横向裂缝）2022-4-1554八、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。2022-4-1555n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

31、和料冻融劈裂残余强度试验2022-4-1556高速公路部分路段坑槽突现 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；而为了提高耐久性和低温抗裂性，希望使用针入度大、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。6)碾压；高温稳定性：马歇尔试验的稳定度、流值、DS、 等指标松弛时间：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。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（残留稳定度试验）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

32、青的粘度（越高越好）骨架空隙结构：沥青碎石混合料、 OGFC使用过程中的长期老化：与大气接触的表面沥青老化快。沥青用量（过多则c小，不利）：11)洒布第三次沥青；上式表示松驰时间t与粘滞度成正比，与弹性模量E成反比美国SHRP计划沥青研究项目简介 Strategic Highway Research Program沥青混凝土路面AC(asphalt concrete)沥青路面高温稳定性不足的破坏形态剪切变形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(3) 开级配沥青碎石混合料（又称大孔隙排水式沥青碎石）（ATPB)

33、Asphalt -Treated Permeable Base。（残留稳定度试验）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，其面层的最上层必须加铺封层；车辙、推挤、波浪、拥包、泛油2022-4-1557八、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2022-4-1558九、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。2022-4-1559第4节 沥青路面的原材料n一、

34、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。n对道路石油沥青的技术要求对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

35、冷地区则应选用稠度大的。2、乳化沥青（自学）乳化沥青（自学）3、改性沥青（自学）、改性沥青（自学）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。 2022-4-1562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

36、要任务：确定粗集料、细集料、矿粉、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2022-4-15633 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

37、久性和低温抗裂性，希望使用针入度大、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。（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

38、成水分易滞留在孔隙内部，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，2022-4-1565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

39、多一些0.15mm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，

40、高矿粉含量量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2022-4-1566二、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。3。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）密级配沥

41、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182022-4-1568三、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。2022-4-1569

42、四、热拌沥青混和料的配合比设计n三个阶段：n目标配合比设计阶段n生产配合比设计阶段n生产配合比验证阶段n通过配合比设计解决的问题n满足混和料组成设计的目标n决定混和料的材料、矿料级配、沥青最佳含量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，即强度与刚度（开裂、变形）其厚度一般为48cm。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、半刚性沥青路面材料的力学特性与加载速度有关，随着加载速度的增加，材料的强度和刚度均会增大。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。决定混和料的材料、矿

43、料级配、沥青最佳含量车辙、推挤、波浪、拥包、泛油沥青混和料配合比设计、性能试验方法、沥青路面寿命预估（1）半开级配沥青碎石混合料(AM）。碱性石料与沥青发生化学吸附任务要求：道路等级、交通量、使用年 限、修建费用水分易滞留在孔隙内部，逐步造成 沥青与集料的粘结力丧失、剥离，集料颗粒产生剥落、掉粒，最后导致松散、坑槽：拌和站的选址及平面设计沥青马蹄脂碎石路面SMA(stone mastic asphalt)提高压实质量的关键技术因此，沥青混合料力学特性与以下因素有关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。一、沥青混和料的结构类型决定混和料的材料、矿料级配、沥青最佳

44、含量2022-4-1570n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n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。

45、2022-4-1572n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2022-4-1573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2022-4-1574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3cm3cm。n由于处治层很薄，

46、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。2022-4-1575沥青表面处治n壳牌沥青手册中认为沥青表面处治具有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

47、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2022-4-1576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1.01.01.5cm1.5cm；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 22.5cm2.5cm；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2.52.53.0cm3.0cm。2022-4-1577三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

48、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2022-4-1578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。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

49、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34cm2022-4-1579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材料的粘结力。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路。n沥青贯入式层也可作为沥青混凝土路面的联结沥青贯入式层也可作为沥青混凝土路面的联结层。层。n由于

50、沥青贯入式路面是一种多孔隙结构，为防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，其面层的止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最上层必须加铺封层；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。2022-4-1580沥青贯入式路面施工工艺流程1)整修和清扫基层：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