(完整版)《公路养护与管理》第3章沥青路面课件.ppt
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1、第三章第三章 沥青路面沥青路面第一节第一节 概述概述一、沥青路面的基本特性一、沥青路面的基本特性(一)与水泥混凝土路面相比,沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒(一)与水泥混凝土路面相比,沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪音低适、耐磨、振动小、噪音低、施工期短、养护维修简便、适宜于分期修建、施工期短、养护维修简便、适宜于分期修建等优点。等优点。(二)沥青路面属柔性路面,强度与稳定性在很大程度上取决于土基和基(二)沥青路面属柔性路面,强度与稳定性在很大程度上取决于土基和基层的特性层的特性。二、沥青路面的分类二、沥青路面的分类(一)按强度构成原理(一)按强度构成原理 密实类密
2、实类:嵌挤类嵌挤类:层铺法层铺法:分层洒布沥青,分层铺撒矿料和碾压的方法修筑分层洒布沥青,分层铺撒矿料和碾压的方法修筑;路拌法路拌法:在路上用机械将矿料和沥青材料就地拌和摊铺和碾压密实而成的沥在路上用机械将矿料和沥青材料就地拌和摊铺和碾压密实而成的沥青面层青面层;厂拌法厂拌法: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压而成的沥青路面。工地摊铺碾压而成的沥青路面。(二)按施工工艺的不同(二)按施工工艺的不同(三)按沥青路面的技术特性(三)按沥青路面的技术特性沥青表处沥青表处:用沥青和集料按层铺法或拌和法铺筑而成
3、的厚度不超过: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;的沥青路面;沥青贯入:用沥青和集料按层铺法铺筑而成,厚度一般为沥青贯入:用沥青和集料按层铺法铺筑而成,厚度一般为48 cm的沥青路面的沥青路面;热拌沥青碎石:以沥青和嵌挤结构集料热拌铺筑的路面;热拌沥青碎石:以沥青和嵌挤结构集料热拌铺筑的路面;乳化乳化/溶剂沥青碎石:以常温熔融的沥青和嵌挤结构的集料冷拌或热拌,冷铺而成的路溶剂沥青碎石:以常温熔融的沥青和嵌挤结构的集料冷拌或热拌,冷铺而成的路面;面;沥青混凝土:以沥青和密实结构集料热拌铺筑而成的路面;沥青混凝土:以沥青和密实结构集料热拌铺筑而成的路面;沥青封层:液体
4、沥青洒铺或沥青砂(石屑)铺筑而成的防水结构薄层;沥青封层:液体沥青洒铺或沥青砂(石屑)铺筑而成的防水结构薄层;沥青透层沥青透层:液体沥青洒铺而成的,稳定和粘结基层或旧路顶面松散颗粒的结构薄层;:液体沥青洒铺而成的,稳定和粘结基层或旧路顶面松散颗粒的结构薄层;沥青粘层:为使面层与基层或上下面层粘结更好而撒铺的粘结薄层。沥青粘层:为使面层与基层或上下面层粘结更好而撒铺的粘结薄层。第二节第二节 沥青路面材料的力学特性与温度稳定性沥青路面材料的力学特性与温度稳定性 一、沥青混合料的强度特性一、沥青混合料的强度特性 沥青混合料的强度特性随温度变化巨大,高温时,混合料的强度特性接近粒料,沥青混合料的强度特
5、性随温度变化巨大,高温时,混合料的强度特性接近粒料,低温时接近整体性材料。常温下,沥青与矿料之间粘结力(自由沥青和结构沥低温时接近整体性材料。常温下,沥青与矿料之间粘结力(自由沥青和结构沥青)、矿料之间的内摩阻角决定混合料的强度。青)、矿料之间的内摩阻角决定混合料的强度。通常我们关心沥青混合料的抗剪强度和抗拉、抗弯拉强度。通常我们关心沥青混合料的抗剪强度和抗拉、抗弯拉强度。沥青混合料(粗分散系)沥青混合料(粗分散系)分散相分散相粗集料粗集料分散介质分散介质砂浆(细砂浆(细分散系)分散系)分散介质分散介质沥青胶结沥青胶结物(微分散系)物(微分散系)分散相分散相细集料细集料分散相分散相填料填料分散
6、介质分散介质沥青沥青(一)沥青混合料结构组成的胶浆理论(一)沥青混合料结构组成的胶浆理论自由沥青自由沥青结构沥青结构沥青矿粒矿粒沥青混合料是一种弹性粘塑性材料,有时主要呈现为弹性性质,有时沥青混合料是一种弹性粘塑性材料,有时主要呈现为弹性性质,有时则主要呈粘塑性性质。而大多数情况下,几乎同时综合呈现上述性质。则主要呈粘塑性性质。而大多数情况下,几乎同时综合呈现上述性质。呈现何种性质与荷载作用时间和沥青粘滞度(温度)相关。其应力呈现何种性质与荷载作用时间和沥青粘滞度(温度)相关。其应力应变关系要考虑以上两种情况,以劲度模量表征:应变关系要考虑以上两种情况,以劲度模量表征:St Tt T,二、沥青
7、混合料的应力应变特性二、沥青混合料的应力应变特性加荷时间t 破坏点 e 影响沥青混合料疲劳特性的因素:材料的性质(种类、组成等)、环境因影响沥青混合料疲劳特性的因素:材料的性质(种类、组成等)、环境因素(温度、湿度等)、加荷方式、沥青混合料的劲度(矿料级配、沥青种素(温度、湿度等)、加荷方式、沥青混合料的劲度(矿料级配、沥青种类和用量、混合料的压实程度和空隙率、试验的温度、加荷速度和应力级类和用量、混合料的压实程度和空隙率、试验的温度、加荷速度和应力级等)等)三沥青混合料的疲劳特性三沥青混合料的疲劳特性疲劳极限:低温、常温时表现为疲劳断裂,高温时表现为塑性变形累计,疲劳极限:低温、常温时表现为
8、疲劳断裂,高温时表现为塑性变形累计,无明显疲劳极限。无明显疲劳极限。沥青砂胶沥青砂胶沥青混凝土沥青混凝土密级配沥青碎石密级配沥青碎石无级配沥青碎石无级配沥青碎石10-410-310-5104106107105拉应变拉应变作用次数作用次数典型控制应变条件的疲劳曲线典型控制应变条件的疲劳曲线1dfrNc1bfrNa控制应力模式的疲劳方程控制应力模式的疲劳方程控制应变模式的疲劳方程控制应变模式的疲劳方程四、沥青混合料的高温稳定性四、沥青混合料的高温稳定性上海地区的沥青路面年变温和日变温曲线上海地区的沥青路面年变温和日变温曲线温度(温度()平均抗压强度(平均抗压强度(MPa)501.02.0202.5
9、5.008.013.01010.017.03518.030.0沥青混凝土抗压强度随温度的变化沥青混凝土抗压强度随温度的变化影响因素影响因素因素变化因素变化车辙深度车辙深度集料集料表面纹理表面纹理光滑光滑粗糙粗糙减小减小形状形状圆角圆角砾砾减小减小尺寸尺寸最大粒径增加最大粒径增加减小减小结合料结合料劲度劲度增加增加减小减小用量用量增加增加增加增加粘度粘度增加增加减小减小混合料混合料空隙率空隙率增加增加增加增加VMA增加增加增加增加荷载荷载大小大小增加增加增加增加作用次数作用次数增加增加增加增加环境环境条件条件温度温度增加增加增加增加湿度湿度增加增加一般增加一般增加影响高温稳定性的因素影响高温稳定
10、性的因素降温降温 30时时,沥青面层的温度应力沥青面层的温度应力 xttmixtSt TT dT t(),0沥青混合料的温度应力沥青混合料的温度应力五、沥青混合料的低温抗裂性五、沥青混合料的低温抗裂性影响沥青路面低温开裂的因素影响沥青路面低温开裂的因素2.混合料的沥青含量混合料的沥青含量3.混合料的剩余空隙率混合料的剩余空隙率4.混合料的级配与矿料品种混合料的级配与矿料品种1.混合料中沥青的性质混合料中沥青的性质沥青低温延度及针入度越大,其开裂温度就越低,其中低温延度比针入度对沥青低温延度及针入度越大,其开裂温度就越低,其中低温延度比针入度对开裂温度的影响更为显著。开裂温度的影响更为显著。6.
11、基础情况基础情况沥青面层相同情况下,在沙土路基上的沥青路面的裂缝比粘土路基上的沥青沥青面层相同情况下,在沙土路基上的沥青路面的裂缝比粘土路基上的沥青路面的裂缝要密路面的裂缝要密 5.沥青层的厚度沥青层的厚度在马歇尔实验最佳用量在马歇尔实验最佳用量-1%+0.5%范围内,不明显影响路面的横缝产生频率范围内,不明显影响路面的横缝产生频率 剩余空隙率越大,沥青混合料的劲度越小,低温收缩越小剩余空隙率越大,沥青混合料的劲度越小,低温收缩越小连续、密实的级配低温开例较小,矿料品种对低温开例影响不明显连续、密实的级配低温开例较小,矿料品种对低温开例影响不明显较厚的沥青层能限制和约束收缩裂纹的发展较厚的沥青
12、层能限制和约束收缩裂纹的发展6.基层情况基层情况收缩明显的半刚性基层常常使沥青面层产生较多的低温裂缝和反射裂缝收缩明显的半刚性基层常常使沥青面层产生较多的低温裂缝和反射裂缝六、沥青混合料的水稳定性六、沥青混合料的水稳定性(一)表现(一)表现基层翻浆基层翻浆混合料松散混合料松散坑槽坑槽(二)影响水稳定性的因素(二)影响水稳定性的因素1.混合料空隙率混合料空隙率2.混合料中矿料与沥青的黏附性混合料中矿料与沥青的黏附性3.下层排水情况下层排水情况第三节第三节 热拌沥青混合料的设计热拌沥青混合料的设计一、材料要求一、材料要求1.沥青沥青 1)道路石油沥青)道路石油沥青道路石油沥青的性能主要取决于油源道
13、路石油沥青的性能主要取决于油源气气候候沥青沥青沥青路面类型沥青路面类型分分区区种类种类沥青表面处沥青表面处治治沥青贯入式及沥青贯入式及上拌下贯式上拌下贯式沥青碎石沥青碎石沥青混凝土沥青混凝土寒寒区区石油石油沥青沥青A140A180A140A180AH90 AH110AH130 A100AH90 AH110A100温温区区石油石油沥青沥青 A100A140A180A140A180AH90 AH110A100AH70 AH90A60 A100热热区区石油石油沥青沥青 A60A100A140A60A100A140AH50 AH70AH90A100 A60AH50 AH70A60 A100寒冷地区:年
14、度内最低月平均气温(寒冷地区:年度内最低月平均气温()低于)低于10;年内月平均气温;年内月平均气温25的日数(天)少于的日数(天)少于215;温和地区:年度内最低月平均气温(温和地区:年度内最低月平均气温()010;年内月平均气温;年内月平均气温25的日数(天)的日数(天)215270;较热地区:年度内最低月平均气温(较热地区:年度内最低月平均气温()高于)高于0;年内月平均气温;年内月平均气温25的日数的日数 (天)多于(天)多于270。2)煤沥青)煤沥青酸性、潮湿的石料,以及低温季节施工宜选用阳离子乳化沥青;碱性石料酸性、潮湿的石料,以及低温季节施工宜选用阳离子乳化沥青;碱性石料或与掺入
15、的水泥、石灰、粉煤灰共同使用时,宜选用阴离子乳化沥青。或与掺入的水泥、石灰、粉煤灰共同使用时,宜选用阴离子乳化沥青。不宜作沥青面层用,一般仅作为透层沥青使用不宜作沥青面层用,一般仅作为透层沥青使用3)乳化沥青)乳化沥青4)改性沥青)改性沥青 热塑性橡胶类:苯乙烯热塑性橡胶类:苯乙烯-丁二烯丁二烯-苯乙烯苯乙烯(SBS)、苯乙烯、苯乙烯-异戊二烯异戊二烯-苯乙烯苯乙烯(SIS)等等 橡胶类:天然橡胶橡胶类:天然橡胶(NR)、丁苯橡胶、丁苯橡胶(SBR)、氯丁橡胶、氯丁橡胶(CR)、丁二烯橡胶、丁二烯橡胶(BR)等等 树脂类树脂类:乙烯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯、聚乙
16、烯(PE、无规聚丙烯、无规聚丙烯(APP),聚氧乙烯聚氧乙烯(PVC)、聚苯乙烯、聚苯乙烯(PS)等。)等。2.粗集料(大于粗集料(大于2.36mm粒径)粒径)1)沥青路面可用的粗集料有碎石、筛选砾石、破碎砾石、矿渣等)沥青路面可用的粗集料有碎石、筛选砾石、破碎砾石、矿渣等 指标指标高速公路、一级公高速公路、一级公路路其它等级公其它等级公路路石料压碎值石料压碎值 不大于不大于(%)2830洛杉矶磨耗损失洛杉矶磨耗损失 不大于不大于(%)3040视密度视密度 不小于不小于(%)2.502.45吸水率吸水率 不大于不大于(%)2.03.0对沥青的粘附性对沥青的粘附性 不小于不小于4级级3级级坚固性
17、坚固性 不大于不大于(%)12细长扁平颗粒含量细长扁平颗粒含量 不大于不大于(%)15202)粗集料基本技术要求)粗集料基本技术要求3)粗集料应选用基性石料)粗集料应选用基性石料4)粗集料的级配决定混合料的种类)粗集料的级配决定混合料的种类3.细集料细集料 1)沥青面层的细集料可采用天然砂、机制砂及石屑;)沥青面层的细集料可采用天然砂、机制砂及石屑;2)细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质,并有适当的颗粒组成;)细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质,并有适当的颗粒组成;3)热拌沥青混合料的细集料宜采用优质的天然砂或机制砂,在缺砂地区也可以用石屑;)热拌沥青混合料的细集料宜采用优质的天然砂或机制砂,
18、在缺砂地区也可以用石屑;4)与沥青粘结性能很差的天然砂及用花岗岩、石英岩等酸性石料破碎的机制砂或石)与沥青粘结性能很差的天然砂及用花岗岩、石英岩等酸性石料破碎的机制砂或石屑不宜用于高速公路、一级公路沥青面层。屑不宜用于高速公路、一级公路沥青面层。4.填料填料 采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉 指指 标标高速公路、一级公路高速公路、一级公路其它等级公路其它等级公路 视密度视密度 不小于不小于(t/m3)2.502.45 含水量含水量 不大于不大于(%)11 粒度范围粒度范围 0.6mm(%)0.15mm(%)
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