第8章-沥青路面设计-第3节课件.ppt

1、第三节第三节 沥青路面使用性能和分区沥青路面使用性能和分区稳定性稳定性高温稳定性高温稳定性低温抗开裂性低温抗开裂性水稳定性水稳定性抗疲劳性能抗疲劳性能抗老化性能抗老化性能耐久性耐久性第三节第三节 沥青路面使用性能和分区沥青路面使用性能和分区高温稳定性不足：有车辙、推移、拥包、搓板、泛油等病害高温稳定性不足：有车辙、推移、拥包、搓板、泛油等病害1、沥青路面的高温稳定性、沥青路面的高温稳定性（1 1）车辙的类型）车辙的类型失稳型车辙结构型车辙磨耗型车辙（2 2）车辙的形成过程）车辙的形成过程初始阶段的压密过程沥青混合料的侧向流动集料的重新分布及集料骨架的破坏（3 3）影响车辙的主要因素）影响车辙的

2、主要因素路面结构顶层材料在车轮磨耗和自然环境路面结构顶层材料在车轮磨耗和自然环境因素作用下不断损失而形成的永久变形因素作用下不断损失而形成的永久变形沥青路面结构层在车轮荷载作用下，内部材料流动，产生横向位移，在轮迹处出现变形路面结构在交通荷载作用下产生整体路面结构在交通荷载作用下产生整体永久变形主要是由于路基变形传递到面层引起永久变形主要是由于路基变形传递到面层引起表处、贯入、路拌等次高级沥青路面的交叉口和边坡路段第三节第三节 沥青路面使用性能和分区沥青路面使用性能和分区1、沥青路面的高温稳定性、沥青路面的高温稳定性评评价价方方法法单轴压缩试验单轴压缩试验马歇尔试验马歇尔试验蠕变试验蠕变试验车

3、辙试验车辙试验简单剪切试验简单剪切试验2060 C=oTTRKR单轴抗压强度软化系数常温单轴抗压强度围压=0、压头摩擦与实际存在一定误差与实际存在一定误差稳定度、流值马歇尔模数试件内部应力分布复杂难以实难以实际应用际应用静态蠕变试验静态蠕变试验动态蠕变试验动态蠕变试验连续动态加载试验连续动态加载试验间歇重复加载试验间歇重复加载试验结果较好结果较好126045(6045)42 (/mm)DSC CDD动稳定度次结果比结果比较合理较合理ooo150mm(50 65)mmmm200mm 75mmmm4 CCC试件尺寸：，最大粒径19，最大粒径38温度：、20、40适合测定试件的回弹模量、适合测定试件

4、的回弹模量、动剪切模量动剪切模量沥青路面容许车辙深度：沥青路面容许车辙深度：第三节第三节 沥青路面使用性能和分区沥青路面使用性能和分区1、沥青路面的高温稳定性、沥青路面的高温稳定性第三节第三节 沥青路面使用性能和分区沥青路面使用性能和分区2、沥青路面的低温抗裂性、沥青路面的低温抗裂性拉应力荷载拉应力荷载拉应力荷载拉应力荷载抗拉强度抗拉强度开裂本质开裂本质温度骤降裂缝温度骤降裂缝抗拉强度抗拉强度温度疲劳裂缝温度疲劳裂缝第三节第三节 沥青路面使用性能和分区沥青路面使用性能和分区2、沥青路面的低温抗裂性、沥青路面的低温抗裂性间接拉伸试验间接拉伸试验直接拉伸试验直接拉伸试验低温低温抗裂抗裂性能性能评价

5、评价方法方法蠕变试验蠕变试验受限试件的温受限试件的温度应力试验度应力试验应力松弛试验应力松弛试验弯曲破坏试验弯曲破坏试验巴西劈裂试验巴西劈裂试验?101.6mm63.5mm环氧树脂粘贴环氧树脂粘贴38.138.1101.6mm温度温度0oC3035250mm降温速率，降温速率，10/h 5050250mm松弛模量松弛模量松弛模量松弛模量 收缩拉应力收缩拉应力2503035mm，跨径，跨径200mm，-10 ，加载速度：，加载速度：50mm/min梁底拉梁底拉应力应力第三节第三节 沥青路面使用性能和分区沥青路面使用性能和分区 低温开裂影响因素低温开裂影响因素：沥青的性质、气温状况、沥青老化程度、

6、路基的种类和路面层次的厚度、面层与基层的粘结状况、基层所用材料的特性、行车的状况等 可采取的预防措施：可采取的预防措施：1 1）使用稠度较低、温度敏感性低的沥青；2 2）使用含腊量低的沥青，使用应力松弛性能好的改性沥青，掺加纤维；3 3）使用较细的混合料类型，设置应力吸收层。2、沥青路面的低温抗裂性、沥青路面的低温抗裂性第三节第三节 沥青路面使用性能和分区沥青路面使用性能和分区1）水稳定性作用机理：）水稳定性作用机理：水降低了沥青的粘附性、对沥青形成冲刷，水进入沥青与集料间、隔离了沥青与集料的粘结；3、沥青路面的水稳定性、沥青路面的水稳定性混合料松散混合料松散坑槽坑槽剥离剥离评评价价方方法法煮

7、沸试验煮沸试验浸水马歇尔试验浸水马歇尔试验浸水轮辙试验浸水轮辙试验冻融台座试验冻融台座试验第三节第三节 沥青路面使用性能和分区沥青路面使用性能和分区3、沥青路面的水稳定性、沥青路面的水稳定性浸水直接拉伸试验浸水直接拉伸试验冻融劈裂试验冻融劈裂试验思想一：思想一：沥青裹覆标准集料，在水中煮沸，观察剥落情况。思想二：思想二：路 面 取 芯（击 实 试验），在浸水条件下进行试验评估。影影响响因因素素混合料空隙率混合料空隙率下层排水情况下层排水情况第三节第三节 沥青路面使用性能和分区沥青路面使用性能和分区3、沥青路面的水稳定性、沥青路面的水稳定性混合料中矿料与混合料中矿料与沥青的黏附性沥青的黏附性控控

8、制制技技术术完善路面结构排完善路面结构排水系统水系统尽量选择碱性集料，尽量选择碱性集料，必要时添加外掺剂必要时添加外掺剂选择高黏度沥青和选择高黏度沥青和表面活性成分高的表面活性成分高的沥青。沥青。施工时保持集料干施工时保持集料干燥，无杂质，摊铺燥，无杂质，摊铺不离析，碾压密实。不离析，碾压密实。第三节第三节 沥青路面使用性能和分区沥青路面使用性能和分区1）概念）概念材料在低于极限抗拉强度低于极限抗拉强度下经受重复拉应力或拉应变而最终导致破坏，称为疲劳破坏疲劳破坏。导致路面材料最终破坏（即开始疲劳开裂）的荷载作用次数，称为疲劳寿命疲劳寿命。2）沥青混合料疲劳力学模型）沥青混合料疲劳力学模型现象学

9、模型：现象学模型：重复荷载作用下沥青混合料强度衰减累积引起的破坏（传统疲劳理论）；可建立沥青路面层底拉应力与重复荷载作用次数的关系；断裂力学模型：断裂力学模型：认为疲劳是材料初始裂缝在荷载作用下扩展至破坏的过程；研究了材料开裂机理及扩散规律；能耗模型：能耗模型：混合料在应力应变作用下吸收能量引起的疲劳损伤；可建立能量与重复荷载作用次数的关系；4、沥青路面的抗疲劳性能、沥青路面的抗疲劳性能3）影响沥青混合料疲劳特性的因素：）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、沥青种类和用量、混合料的压实程度和空隙率、试验的温度

10、、加荷速度和应力级等）第三节第三节 沥青路面使用性能和分区沥青路面使用性能和分区4、沥青路面的抗疲劳性能、沥青路面的抗疲劳性能第三节第三节 沥青路面使用性能和分区沥青路面使用性能和分区4）沥青混合料疲劳试验方法）沥青混合料疲劳试验方法现场疲劳破坏试验：AASHTO、WESTTRACK试验路；足尺结构模拟破坏试验：大型环道、直道试验；试板试验法：室内小型试件试验：三分点小梁试验、中点加载小梁试验、悬臂梯形梁试验等。5）控制方式）控制方式应力控制：每次对试件施加的荷载为常量，随着荷载作用次数增多，试件不断受到损伤，劲度随之而降低，实际的弯曲应变则不断增大；应变控制：测试过程中保持每次荷载下应变值不

11、变，则应力随施加荷载次数的增加而不断减小。4、沥青路面的抗疲劳性能、沥青路面的抗疲劳性能沥青的老化过程图沥青的老化过程图第三节第三节 沥青路面使用性能和分区沥青路面使用性能和分区1）沥青老化）沥青老化沥青老化沥青老化是指沥青在储存、运输、加工、施工及使用过程中在空气、热、光照和碾压作用下产生性能下降的现象。分施工中的短期老化和使用中的长期老化。5、沥青路面的耐老化性能、沥青路面的耐老化性能第三节第三节 沥青路面使用性能和分区沥青路面使用性能和分区2）老化原因：）老化原因：胶质、芳香分和饱和分（挥发）含量减小，沥青质含量增加；空气的氧化作用，使沥青组分发生变化；沥青分子结构的硬化（聚合作用）。导

12、致沥青使用性能变坏，从而影响了路面的耐久性。5、沥青路面的耐老化性能、沥青路面的耐老化性能3）主要影响因素）主要影响因素 沥青性能 环境情况（光，氧，水，荷载）混合料形态（空隙率等）第三节第三节 沥青路面使用性能和分区沥青路面使用性能和分区4）老化试验及评价）老化试验及评价沥青老化沥青老化：旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)（短期）、压力容器老化试验(PAV)（长期）；沥青混合料短期老化沥青混合料短期老化：针对松散混合料，采取烘箱老化法、延时拌和法、微波加热法；沥青混合料长期老化沥青混合料长期老化：针对压实成型试件，采取加压氧化法、延时烘箱法、红外/紫外线处理。5、沥青路面的耐老化性能、沥青路面的

13、耐老化性能第三节第三节 沥青路面使用性能和分区沥青路面使用性能和分区6、沥青路面使用性能的气候分区、沥青路面使用性能的气候分区分区目的：分区目的：全国各地区气候条件差异很大，对沥青提出的要求也不尽相同，为保证沥青路面对气候的适应性，提出了沥青及沥青路面的气候分区。分区方法：分区方法：根据高温-低温-雨量三个主要因素的30年气象统计资料，按照该类大体相等的原则来划分。第三节第三节 沥青路面使用性能和分区沥青路面使用性能和分区分区指标：分区指标：高温指标：最近30年设计周期的最热月平均日最高温度。低温指标：最近30年的极端最低气温的最小值。降雨指标：最近30年平均降雨量平均值。第三节第三节 沥青路面使用性能和分区沥青路面使用性能和分区第三节第三节 沥青路面使用性能和分区沥青路面使用性能和分区