第十三章 瀝青路面

1、第十三章 瀝青路面 §13-1 概述一、瀝青路面及結(jié)構(gòu)組合形式1、瀝青路面：由瀝青作為結(jié)合料，粘結(jié)礦料修筑面層與各類基層和墊層所組成的路面結(jié)構(gòu)。2、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合 ①松散粒料做基層（面層薄時易疲勞破壞，可有效控制松散料下半剛性層反射裂縫） ②無機結(jié)合料穩(wěn)定材料做基層（易出現(xiàn)基層及面層收縮裂縫，及基層裂縫反射裂縫） ③瀝青類材料做基層（耐久性好，對裂縫防治效果好） ④水泥砼板

2、做基層（新建水泥路面+瀝青面層，易出現(xiàn)反射裂縫，舊路面則舊板的病害很容易反映到面層）,根據(jù)不同基層材料結(jié)構(gòu)瀝青路面可組合成三種典型路面結(jié)構(gòu)類型。1）半剛性基層瀝青路面──半剛性基層或底基層瀝青路面結(jié)構(gòu)。2）柔性路面──各結(jié)構(gòu)層由瀝青混合料，或瀝青貫入碎石、或冷拌瀝青混合料、級配碎石、砂礫等柔性材料組成的結(jié)構(gòu)。3）復(fù)合式路面──采用貧混凝土、混凝土等剛性基層的瀝青路面結(jié)構(gòu)。,路面各結(jié)構(gòu)層的功能,二、瀝青路面的工程特點①優(yōu)良的力學(xué)性

3、能－變形性能與強度；②良好的抗滑性－雨天行駛安全性；③施工方便－強度形成速度快和便于維修；④經(jīng)濟耐久－使用壽命；⑤有利于分期修建；,三、瀝青路面的優(yōu)缺點（與普通水泥路面相比）（1）表面平整無接縫、行車較舒適；（2）結(jié)構(gòu)較柔，振動小，行車穩(wěn)定性好；（3）路面視覺效果好；（4）施工期短、施工成型快，能夠迅速交付使用（在機場跑道、高速公路上尤其需要） ；（5）易于維修，可再利用；（6）強度和穩(wěn)定性受基層、土基影響較大；（

4、7）瀝青混合料力學(xué)性能受溫度影響大；（8）瀝青會老化，瀝青結(jié)構(gòu)層易出現(xiàn)老化破壞。,1）裂縫,四、瀝青路面損壞類型及成因,橫向裂縫：荷載型和非荷載型兩類，非荷載型又分為瀝青面層縮裂和基層反射裂縫。荷載型因拉應(yīng)力超過材料疲勞極限引起，從下向上發(fā)展；非荷載型瀝青面層縮裂因冬季瀝青材料收縮產(chǎn)生的應(yīng)力大于材料強度引起，反射裂縫因基層收縮開裂向面層延伸引起?？v向裂縫：路面分幅攤鋪時，接縫未處理好；路基原因等引起失穩(wěn)。網(wǎng)裂：上述裂縫未及時處理，

5、水滲入所致；結(jié)構(gòu)強度不足；瀝青老化等。,縱向裂縫 longitudinal cracking,縱向裂縫圖,,縱向裂縫龜裂,橫向裂縫Transverse cracking,橫向裂縫,塊裂及網(wǎng)裂Net Cracking,龜裂,2）車轍 rut,定義：路面結(jié)構(gòu)及路基在行車荷載作用下的補充壓實，或結(jié)構(gòu)層及路基中材料的側(cè)向位移產(chǎn)生的累積永久變形。車轍還包括輪胎磨耗引起材料缺省。車轍是高級瀝青路面主要破壞型式 ，對于半剛性基層瀝青路面，車轍主要發(fā)生

6、在中上面層或瀝青表層。原因：1）瀝青混合料高溫穩(wěn)定性不足，塑性變形累積；2）路面結(jié)構(gòu)及路基材料變形累積；3）車輛渠化交通輪胎磨耗－磨耗型車轍。,危害：當(dāng)車轍達到一定深度后，轍槽積水，影響行車安全，易導(dǎo)致交通事故；轍槽位置處會出現(xiàn)微裂縫，隨著轍槽發(fā)展裂縫會越來越大，并向下發(fā)展。,車轍圖片,車轍圖片,3）松散剝落定義：瀝青從礦料表面脫落，在荷載作用下面層呈現(xiàn)松散現(xiàn)象。瀝青層出現(xiàn)松散剝落將會繼而出現(xiàn)坑槽破壞。原因： 1）瀝青與

7、礦料黏附性差（瀝青粘性差、集料粘附等級低、集料潮濕、瀝青老化后性能下降、凍融等）； 2）水的作用； 3）瀝青在施工中過度加熱老化。,松散剝落圖片,4）表面抗滑不足定義：瀝青路面在使用過程中，表面集料被逐漸磨光，或者出現(xiàn)瀝青層泛油，使瀝青層表現(xiàn)出光滑。原因： 1）集料軟弱，宏觀紋理和微觀構(gòu)造??； 2）粗集料抵抗磨光的能力差； 3）級配不當(dāng)，粗料少、細料多； 4）用油量偏大，或出現(xiàn)水損害； 5）瀝青稠度太低；

8、 6）車輪磨耗太嚴(yán)重。,表面抗滑不足及泛油圖片,5）其它病害包括泛油、坑洞、波浪、擁包、啃邊等。,五、瀝青路面的基本要求1、高溫穩(wěn)定性：保證瀝青路面高溫季節(jié)在行車荷載反復(fù)作用下不致產(chǎn)生諸如波浪、推移、車轍、泛油、粘輪等病害，確保高溫期有足夠強度與剛度。2、低溫抗裂性：低溫時瀝青路面變形能力差。所以要求瀝青路面在低溫時勁度模量低，抗變性能力好。3、耐久性：抵抗溫度、陽光、空氣和水的作用。4、抗滑性能：保證道路行車安全。5、

9、防滲能力：會影響瀝青與集料的粘附性，影響基層甚至土基強度與穩(wěn)定性，滲透性與空隙率有關(guān)。,六、瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)①分區(qū)目的：全國各地區(qū)氣候條件差異很大，對瀝青提出的要求也不盡相同，為保證瀝青路面對氣候的適應(yīng)性，提出了瀝青及瀝青路面的氣候分區(qū)。②分區(qū)方法：根據(jù)高溫-低溫-雨量三個主要因素30年氣象統(tǒng)計資料來劃分。即： （1）瀝青路面分區(qū)：高、低溫指標(biāo)及降雨指標(biāo)。 （2）瀝青及瀝青混合料分區(qū)：高、低溫及降雨指標(biāo)。,高溫指標(biāo)：最

10、近30年設(shè)計周期的最熱月平均日最高溫度平均值。,低溫指標(biāo)：最近30年的極端最低氣溫的最小值,③分區(qū)指標(biāo)：,降雨指標(biāo)：最近30年平均降雨量平均值,瀝青路面氣候分區(qū)（P308-309）,七、瀝青路面的分類（一）按強度構(gòu)成原理1、密實類：礦料按照最大密度原則設(shè)計（即礦料即有粗集料，也有細集料），其強度和穩(wěn)定性取決于混合料粘聚力和內(nèi)摩阻力。2、嵌擠類：采用顆粒尺寸較為均一礦料；強度和穩(wěn)定性主要依靠內(nèi)摩阻力，粘聚力次要；熱穩(wěn)定性好，不

11、宜出現(xiàn)車轍；孔隙率較大，易滲水，耐久性差。,（二）按施工工藝1、層鋪法：Ⅰ、定義：用分層灑布瀝青，分層鋪撒礦料和碾壓的方法修筑。Ⅱ、特點：優(yōu)點：工藝和設(shè)備簡便、功效較高、施工進度快、造價較低；缺點：路面成型期較長。Ⅲ、路面類型：瀝青表面處治和瀝青貫入式。2、路拌法：Ⅰ、定義：是在路上用機械將礦料和瀝青材料就地拌和攤鋪碾壓密實而成型的瀝青面層。Ⅱ、路面類型：瀝青碎石；瀝青土3、廠拌法：Ⅰ、定義：將規(guī)定級配礦料和瀝青材料

12、在工廠用專用設(shè)備加熱拌和，然后到工地攤鋪碾壓而成的瀝青路面。,Ⅱ、路面類型：廠拌瀝青碎石（沒有礦粉）和瀝青混凝土。Ⅲ、按鋪筑溫度分類：按鋪筑溫度不同分為熱拌熱鋪和熱拌冷鋪。Ⅳ、特點：優(yōu)點：采用的是較粘稠的瀝青材料，礦料精選，混合料質(zhì)量高，使用壽命長。缺點：修建費用較高。（三）按瀝青路面技術(shù)特性1、瀝青表面處治路面Ⅰ、定義：用瀝青和集料按層鋪法或拌和法鋪筑而成的厚度不超過3cm的瀝青路面。Ⅱ、厚度：1.0-3.0cm。Ⅲ

13、、施工方法：層鋪法施工，可分為單層、雙層、三層。,Ⅳ、用途：適用于三級、四級公路面層、舊瀝青面層上加鋪罩面或抗滑層、磨耗層等。2、瀝青貫入式路面Ⅰ、定義：用瀝青貫入碎(礫)石作面層的路面。Ⅱ、厚度：4-8cm。Ⅲ、用途：二級及二級以下公路瀝青面層。3、瀝青碎石路面：用瀝青碎石做路面道路；瀝青碎石也可用作聯(lián)結(jié)層。4、瀝青混凝土路面：單層或雙層或三層瀝青混合料組成；作高等級公路面層。5、乳化瀝青碎石：三級、四級公路的瀝青面層、

14、二級公路養(yǎng)護罩面以及各級公路的調(diào)平層。,6、瀝青瑪蹄脂碎石路面（SMA）Ⅰ、定義：瀝青瑪蹄脂碎石混合料(簡稱SMA)是以間斷級配為骨架，用改性瀝青、礦粉及木質(zhì)纖維素組成瀝青瑪蹄脂為結(jié)合料，經(jīng)拌和、攤鋪、壓實而形成的一種構(gòu)造深度較大的抗滑面層。Ⅱ、特點：抗滑耐磨、孔隙率小、抗疲勞、高溫抗車轍、低溫抗開裂的優(yōu)點；缺點是造價高。Ⅲ、用途：高速公路、一級公路和其他重要公路表面層。,八、瀝青路面類型選擇 一方面要根據(jù)任務(wù)要求（道路等級、

15、交通量、使用年限、修建費用、環(huán)境狀況）和工程特點（施工季節(jié)、施工期限、路基及基層狀況）；另一方面應(yīng)考慮材料供應(yīng)情況、施工機具、勞力和施工技術(shù)條件等因素。,§13-2 瀝青路面材料的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性一、三項體系與壓實功能1、瀝青混合料的體積參數(shù)關(guān)系,2、瀝青混合料的壓實性能1）瀝青混合料壓實度及其控制：瀝青混合料壓實度直接決定著其成型后的強度，在一定范圍之內(nèi)（沒有出現(xiàn)過壓時），壓實度越大越好。2）壓實度表征的三種方式與

16、實際控制方法：（1）理論密度的壓實度；（2）馬歇爾密度的壓實度；（3）試驗段密度的壓實度。區(qū)別：分母不一樣，分別是：真密度、馬歇爾試件密度和試驗段取芯試件密度。,3）瀝青混合料壓實影響因素：壓實溫度、壓實速度、壓實應(yīng)力（功）、瀝青用量等。,瀝青混合料壓實可行性區(qū)域,,二、瀝青混合料力學(xué)特性（一）瀝青混合料結(jié)構(gòu)形態(tài)1、密實懸浮結(jié)構(gòu)（1）級配：采用連續(xù)型密級配。含有大量細集料，而粗顆粒數(shù)量較少，且相互之間沒有接觸，不能形成骨架

17、，粗顆粒猶如“懸浮”在細顆粒中。（2）特點：粘結(jié)力高，內(nèi)摩阻力小。這種混合料修筑路面，穩(wěn)定性差。,2、骨架空隙結(jié)構(gòu)（1）級配：采用間斷開級配。粗集料較多，而細集料少，因此，混合料雖然能形成骨架，但殘余空隙很大。（2）特點：內(nèi)摩阻力較大，粘結(jié)力較小。穩(wěn)定性好，但易透水，耐久性差。3、密實骨架結(jié)構(gòu)（1）級配：是綜合以上兩種類型組成結(jié)構(gòu)?；旌狭霞从幸欢〝?shù)量粗集料形成骨架，又根據(jù)殘余空隙多少加入細料，從而形成較高密實度。（2）特點：

18、具有較高粘聚力和內(nèi)摩擦力。強度來源兩個方面，瀝青膠漿提供粘結(jié)力，集料產(chǎn)生摩擦力。,（二）瀝青混合料力學(xué)參數(shù)試驗1）三軸試驗（摩爾庫侖理論）,如何求瀝青混合料的粘結(jié)力C和內(nèi)摩擦角？,建立極限平衡條件,采用圓柱形試件，試件直徑應(yīng)大于礦料最大粒徑的4倍，試件高與直徑比大于2；礦料最大粒徑小于25mm時，試件直徑10cm，高20cm；將一組試件分別在不同側(cè)壓力下以一定加載速度施加垂直壓力到試件破壞，此時該垂直壓力為最大主應(yīng)力，側(cè)壓力為最小主應(yīng)

19、力。,三軸壓縮試驗原理,,3）直剪試驗確定：通過測定不同正壓力下的抗剪強度確定,2）簡單拉壓試驗確定：通過簡單抗拉強度試驗和間接抗拉試驗確定,三、瀝青混合料的粘彈性性質(zhì)與力學(xué)模型1、粘彈性材料的基本性質(zhì):（1）應(yīng)力-應(yīng)變曲線性及其不可逆性；（2）對加載速度和試驗溫度的依賴性；（3）具有十分明顯的蠕變和應(yīng)力松弛特性；（4）服從線性疊加原理和復(fù)數(shù)模量原理。 常溫下的應(yīng)力應(yīng)變曲線如下圖所示。2、蠕變與松弛特性（1）蠕

20、變：當(dāng)應(yīng)力為一恒定值，應(yīng)變隨時間逐漸增加的現(xiàn)象，如下圖所示。（2）應(yīng)力松弛：當(dāng)應(yīng)變?yōu)橐缓愣ㄖ担瑧?yīng)力隨時間而衰減的過程，如下圖所示。,常溫下的應(yīng)力應(yīng)變曲線,應(yīng)力蠕變與應(yīng)力恢復(fù)圖,應(yīng)力松弛與應(yīng)力消除圖,四、瀝青與瀝青混合料的勁度模量 瀝青與瀝青混合料兼有虎克彈性與牛頓粘性的雙重性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)均應(yīng)作為溫度與時間函數(shù)。1、瀝青勁度模量,,,,,,勁度模量是一定時間和溫度下，應(yīng)力與總應(yīng)變的比值?？倯?yīng)變包括彈性應(yīng)變、延遲彈性應(yīng)變與殘余應(yīng)變

21、。在施加荷載的瞬間，產(chǎn)生彈性應(yīng)變，隨時間增長，延遲彈性變形與粘塑性變形增大，變形速率逐漸趨于穩(wěn)定。卸載后，彈性變形瞬間恢復(fù)，延遲彈性變形逐漸恢復(fù)。 瀝青勁度是溫度與時間函數(shù)。當(dāng)溫度降低，荷載作用下，勁度模量趨于彈性模量；長期荷載作用時，勁度隨時間急劇下降。隨著溫度上升，瀝青稠度降低，勁度模量隨之減小。2、瀝青混合料的勁度模量：研究表明，瀝青中隨著集料摻入，瀝青混合料勁度模量不斷增大。,,五、瀝青混合料的強度 強度是指材料達

22、到極限狀態(tài)或出現(xiàn)破壞時所能承受的最大荷載（或應(yīng)力）。構(gòu)成公路路面各結(jié)構(gòu)層的材料，一般都具有較高的抗壓強度，而抗拉或抗剪強度較弱（這在顆粒材料中或結(jié)合料粘結(jié)力較低的結(jié)構(gòu)中尤為突出）。控制路面材料極限破壞狀態(tài)的往往不是抗壓強度，可能出現(xiàn)的強度破壞通常為：（1）因剪切應(yīng)力過大而在材料層內(nèi)部出現(xiàn)沿某一滑動面的滑移或相對變位；（2）因拉應(yīng)力或彎拉應(yīng)力過大而引起的斷裂。,,1）抗剪強度－影響瀝青混合料抗剪強度的因素：礦料特性酸堿性：決定了石

23、料與瀝青的粘附性，由差到好：花崗巖、片麻巖、玄武巖、安山巖、砂巖、石英巖、石灰?guī)r的粘結(jié)力由小到大。比表面積：能與瀝青相互作用面積越大則粘結(jié)力越大。顆粒越小，比表面積越大，所以決定于混合料的礦粉含量。級配、顆粒形狀：決定內(nèi)摩阻力大小。瀝青特性用油量：決定瀝青膜厚度及自由瀝青含量，存在最佳含量。粘滯度：越大，粘結(jié)力也越大。,,,2）抗拉強度：在氣候寒冷地區(qū)，冬季氣溫下降，特別是急驟降溫時，瀝青混合料發(fā)生收縮，如果收縮受阻，就會產(chǎn)

24、生拉應(yīng)力；車輛緊急制動后輪下混合料表面出現(xiàn)拉應(yīng)力；瀝青混合料底面由于車輛荷載、基層裂縫導(dǎo)致的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過瀝青混合料抗拉強度時，路面就會產(chǎn)生抗拉不足開裂。 抗拉強度主要由混合料中結(jié)合料粘結(jié)力提供，其大小可采用直接拉伸或間接拉伸試驗確定。劈裂試驗傳遞荷載的兩端墊條，對試件中的應(yīng)力分布和極限強度有顯著影響，通常墊條寬為12.7mm，大試件為19mm。,直接拉伸,間接拉伸試驗,3）影響瀝青混合料抗拉強度因素瀝青混合料的抗拉強度

25、同瀝青的性質(zhì)、瀝青含量、礦質(zhì)混合料級配、測試時的溫度、加載速度等因素有關(guān)。試驗表明：1）瀝青的粘滯度大，或瀝青含量較大，瀝青混合料具有較高的抗拉強度；2）密級配混合料抗拉強度較開級配混合料高；3）隨施荷速率增大而增加，隨溫度增加而下降；,,,4）抗彎拉強度試驗方法－小梁彎曲試驗：梁式試件的高和寬應(yīng)不小于礦料最大粒徑的四倍，梁的跨徑為高的三倍。最大粒徑達3.5cm的粗粒式瀝青混合料、穩(wěn)定類材料和水泥混凝土的試驗：150×

26、;150×550mm的大梁，跨徑為450mm；最大粒徑為2.5cm的穩(wěn)定類材料或者中、細粒式瀝青混合料：100×100×400mm的中梁，跨徑為300mm；石灰(或水泥)穩(wěn)定土或者砂質(zhì)瀝青混合料：50×50×240mm的小梁，跨徑為150mm；,,影響瀝青混合料抗彎拉強度的因素：瀝青的性質(zhì)、瀝青用量、礦料性質(zhì)、混合料均勻性、荷載重復(fù)次數(shù)、加載速度、溫度狀況等。,4）抗彎拉強度：《瀝青及

27、瀝青混合料試驗規(guī)程》JTJ053-2000標(biāo)準(zhǔn)彎曲實驗試件為250mm×30mm×35mm棱柱體小梁，跨徑200?0.5mm。試驗溫度采用15?0.5℃，評價低溫拉伸性能時，宜采用-10?0.5℃。,,彎曲實驗,有切口的彎曲實驗,,1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性,高溫穩(wěn)定性不足有車轍、推移、擁包、搓板、泛油等病害,（1）車轍的類型,失穩(wěn)性車轍結(jié)構(gòu)性車轍磨耗性車轍,（2）車轍的形成過程,初始階段的壓密過程瀝青混合料的側(cè)

28、向流動集料的重新分布及集料骨架的破壞,（3）影響車轍的主要因素,瀝青路面結(jié)構(gòu)層在車輪荷載作用下，內(nèi)部材料流動，產(chǎn)生橫向位移，在輪跡處出現(xiàn)變形,路面結(jié)構(gòu)在交通荷載作用下產(chǎn)生整體永久變形主要是由于路基變形傳遞到面層引起,路面結(jié)構(gòu)頂層材料在車輪磨耗和自然環(huán)境因素作用下不斷損失而形成的永久變形,,,§13-3 瀝青路面的穩(wěn)定性與耐久性,（4）瀝青混合料高溫評價方法①現(xiàn)場試驗路試驗：AASHTO試驗路，WestTrack環(huán)道

29、試驗②大型足尺試驗：室內(nèi)環(huán)道、室內(nèi)直道、重復(fù)加載試驗（ALF）、重車加載試驗等；③室內(nèi)小型試驗：單軸壓縮試驗－測定高溫抗壓強度及軟化系數(shù)；馬歇爾試驗：馬歇爾穩(wěn)定度、流值；,④輪轍試驗：模擬實際車輪荷載在路面上行走而形成車轍的試驗方法，室內(nèi)代表性試驗為車轍試驗。車轍試驗是在規(guī)定尺寸的板塊狀壓實瀝青混合料試件上，用固定荷載的橡膠輪反復(fù)行走后，測定其在變形穩(wěn)定期每增加變形1mm的碾壓次數(shù)，即動穩(wěn)定度，以次/mm表示。我國規(guī)范規(guī)定，一般情況

30、下，試驗溫度為60℃，輪壓為0.7MPa；計算動穩(wěn)定度的時間原則上為試驗開始后45—60min之間；板試件尺寸為300mm，寬300mm，厚50mm。試驗可以三大指標(biāo)：任意時刻總變形即車轍深度；動穩(wěn)定度DS；變形速率RD；,,,⑤簡單剪切試驗：試件尺寸根據(jù)混合料最大粒徑選定；試驗溫度為4 ℃ ，20 ℃ ，40℃。,（5）高溫穩(wěn)定性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),1）瀝青路面容許車轍深度,2）輪轍試驗動穩(wěn)定度標(biāo)準(zhǔn),（6）提高瀝青路面高溫穩(wěn)定性措施我國一般采

31、用半剛性基層瀝青面層，基層強度高，一般不出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性車轍；面層集料一般采用玄武巖，因此磨耗性車轍也少見；所以一般為失穩(wěn)性車轍，因此必須提高瀝青混合料高溫穩(wěn)定性，即提高粘結(jié)力和內(nèi)摩阻力。i)集料：集料破碎面多，石質(zhì)堅硬，具有良好的表面紋理和粗糙度；集料級配良好，有足夠數(shù)量粗集料形成空間骨架結(jié)構(gòu)；配合比設(shè)計合理，注重壓實；ii)瀝青：用高黏度改性瀝青或添加纖維提高瀝青材料粘稠度；控制瀝青與礦粉的比值，嚴(yán)格控制瀝青用量。,2、瀝青路面低溫抗

32、裂性 瀝青路面低溫時強度增大，但變形能力降低。急驟降溫產(chǎn)生溫度梯度，面層受到下部約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，降溫也使得瀝青混合料勁度增加，導(dǎo)致混合料拉應(yīng)力大于抗拉強度而開裂。瀝青路面存在兩類低溫開裂形式：（1）低溫縮裂：降溫時瀝青混合料體積收縮，溫度應(yīng)力超過混合料極限抗拉強度，裂縫由上而下發(fā)展；（2）溫度疲勞裂縫：路面在低于極限抗拉強度溫度應(yīng)力反復(fù)作用下開裂，發(fā)生在溫度頻繁變化的地區(qū)；,1）低溫開裂機理 把瀝青混合料假設(shè)為一根彈

33、性梁，由于降溫而產(chǎn)生的累計應(yīng)力為：累計溫度應(yīng)力與極限抗拉強度相等時溫度，為開裂溫度。,,,2）瀝青混合料低溫抗裂評價①間接拉伸試驗－低溫劈裂試驗：試件（ ? 101.6?0.25mm、高63.5 ? 1.3mm），0 ℃或更低，加載速率1mm/min。②直接拉伸試驗：試件38.1mm×38.1mm×101.6mm，T可變，緩慢拉伸速率；,彎曲實驗,③約束試件應(yīng)力試驗儀TSRST試驗：50mm×50mm

34、×250mm試件，降溫速率10 ℃ /h，是SHRP推薦的評價瀝青混合料低溫抗裂性能方法。 ④應(yīng)力松弛試驗：直接應(yīng)力松弛試驗；彎曲應(yīng)力松弛試驗等。,3）瀝青路面低溫開裂的預(yù)防措施 影響因素：瀝青的性質(zhì)、氣溫狀況、瀝青老化程度、路基的種類和路面層次的厚度、面層與基層的粘結(jié)狀況、基層所用材料的特性、行車的狀況等 可采取的預(yù)防措施：1）使用稠度較低、溫度敏感性低的瀝青；2）使用含臘量低應(yīng)力松弛性能好的改性瀝青；

35、3）摻加纖維；4）使用較細混合料類型，設(shè)置應(yīng)力吸收層。,,3、瀝青路面水穩(wěn)定性 水損害是瀝青路面在水或凍融循環(huán)作用下，由于汽車車輪動態(tài)荷載的作用，進入路面空隙中的水不斷產(chǎn)生動水壓力或真空負壓抽吸的反復(fù)循環(huán)作用，水份逐漸進入瀝青與集料界面上，使瀝青粘附性降低并逐漸喪失粘結(jié)力，瀝青膜從集料表面剝離，瀝青混合料松散導(dǎo)致路面松散、剝落、坑槽病害。1）水穩(wěn)定性作用機理－粘附理論：水降低了瀝青的粘附性、對瀝青形成沖刷，水進入瀝青與集料間、

36、隔離了瀝青與集料的粘結(jié)；,瀝青與集料剝離示意圖,2）瀝青路面水穩(wěn)定性評價方法①煮沸試驗：評價瀝青與粗集料的粘附性；②浸水馬歇爾試驗：兩組馬歇爾試件，一組在60℃恒溫水槽中保養(yǎng)30min～40min，另一組在60℃恒溫水槽中保溫48h，測馬歇爾穩(wěn)定度的比值。③凍融劈裂試驗：將馬歇爾試件以標(biāo)準(zhǔn)的飽水試驗方法真空飽水，放入塑料袋中加入約10ml水，扎緊袋口，將試件放入-18℃的冰箱保持16h，后撤去塑料袋，放入60℃恒溫水槽中保持24h

37、，再將試件浸入溫度25℃恒溫水槽中至少2h，測試劈裂強度比。（最低氣溫低于-21.5℃寒冷地區(qū)）,④浸水車轍試驗：浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗的水穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn),4、瀝青路面抗疲勞性能：瀝青路面的變形和破壞，不僅與荷載應(yīng)力大小有關(guān)，而且同荷載作用次數(shù)有很大關(guān)系。1）瀝青混合料疲勞力學(xué)模型①現(xiàn)象學(xué)模型：重復(fù)荷載作用下瀝青混合料強度衰減累積引起的破壞（傳統(tǒng)疲勞理論）；可建立瀝青路面層底拉應(yīng)力與重復(fù)荷載作用次數(shù)的關(guān)系；②斷裂力學(xué)模型：疲勞

38、是材料初始裂縫在荷載作用下擴展至破壞的過程； 研究了材料開裂機理及擴散規(guī)律；③能耗模型：混合料在應(yīng)力應(yīng)變作用下吸收能量引起的疲勞損傷；可建立能量與重復(fù)荷載作用次數(shù)的關(guān)系。,,,2）瀝青混合料疲勞試驗方法①現(xiàn)場疲勞破壞試驗：AASHTO、WESTTRACK試驗路；②足尺結(jié)構(gòu)模擬破壞試驗：大型環(huán)道、直道試驗；③室內(nèi)小型試件試驗：三分點小梁試驗、中點加載小梁試驗、懸臂梯形梁試驗等Ⅰ、應(yīng)力控制：每次對試件施加的荷載為常量，隨著荷載作用

39、次數(shù)增多，試件不斷受到損傷，勁度隨之而降低，實際的彎曲應(yīng)變則不斷增大；Ⅱ、應(yīng)變控制：測試過程中保持每次荷載下應(yīng)變值不變，則應(yīng)力隨施加荷載次數(shù)的增加而不斷減小。,3）瀝青混合料疲勞方程,,英國諾丁漢大學(xué)疲勞方程,,SHRP疲勞方程,,,4）瀝青路面疲勞性能影響因素1）加載條件：加載大小、加載方式、加載速度、加載間隔、加載波形；2）材料性質(zhì)：影響瀝青混合料勁度的因素（瀝青種類、瀝青用量，集料級配類型、性質(zhì)），混合料孔隙率、壓實度等；

40、3）環(huán)境溫度：,,,5、瀝青路面的耐老化性能1）主要影響因素：瀝青性能、環(huán)境情況（光，氧，水，荷載）、混合料形態(tài)（空隙率等）。2）瀝青的老化過程：瀝青老化是指瀝青在儲存、運輸、加工、施工及使用過程中在空氣、熱、光照和碾壓作用下產(chǎn)生性能下降的現(xiàn)象 。分施工中的短期老化和使用中的長期老化。3）老化原因：膠質(zhì)、芳香芬和飽和芬（揮發(fā)）含量減小，瀝青質(zhì)含量增加；空氣的氧化作用，使瀝青組分發(fā)生變化；瀝青分子結(jié)構(gòu)硬化。,,4）老化試驗

41、及評價①瀝青：旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(RTFOT) （短期）、壓力容器老化試驗(PAV)（長期）；②瀝青混合料短期老化：針對松散混合料，采取烘箱老化法、延時拌和法、微波加熱法；③瀝青混合料長期老化：針對壓實成型試件，采取加壓氧化法、延時烘箱法、紅外/紫外線處理。,§13-4 瀝青路面的材料要求,一、瀝青材料1、石油瀝青：瀝青路面一般采用道路石油瀝青，或經(jīng)過乳化、稀釋、調(diào)和、改性等工藝處理石油瀝青作為結(jié)合料。（1）我國石油

42、瀝青標(biāo)號與等級：以針入度為指標(biāo)分為7個標(biāo)號，每一個標(biāo)號的瀝青分為3個級別，分別適用于不同地區(qū)、不同等級、不同路面結(jié)構(gòu)層次。見表13—11。（2）標(biāo)號與等級選擇考慮因素Ⅰ、夏季溫度高、高溫持續(xù)時間長地區(qū)，宜用稠度大瀝青；Ⅱ、冬季寒冷地區(qū)，宜選用稠度低，低溫延度大的瀝青；,Ⅲ、日溫差、年溫差大的地區(qū)宜選用針入度指數(shù)大的瀝青；Ⅳ、重交通路段、山區(qū)及丘陵上坡路段、停車場等行車速度低的地方，宜用稠度大的瀝青；Ⅴ、交通量小的公路用稠度低的

43、瀝青；Ⅵ、根據(jù)路面類型與施工工藝選擇瀝青標(biāo)號與等級。2、乳化石油瀝青（1）特點：可以在常溫下施工（節(jié)約能源、保護環(huán)境、簡化施工工藝）；流動性好；粘度小。（2）用途：主要用做透層、粘層、稀漿封層；改性乳化瀝青適用于交通量較大或重要道路、橋面鋪裝的粘層，表面處治，冷拌瀝青混合料，改性稀漿封層等。,3、改性瀝青選用1）用道路石油瀝青拌制的瀝青混合料技術(shù)指標(biāo)達不到高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、低溫抗裂性能指標(biāo)要求時；2）對交通量繁重、重載車

44、較多公路，表面層宜選用改性瀝青；并視實際情況中面層也可選用改性瀝青或稠度低一號的瀝青；3）溫差變化較大，高溫或低溫持續(xù)時間較長的嚴(yán)酷氣候條件的公路；4）鋪筑特殊結(jié)構(gòu)的表面層，如開級配抗滑層，瀝青瑪蹄脂碎石，超薄罩面層，排水路面，彩色路面等；,5）路線線形處于連續(xù)長縱坡、陡坡及半徑較小匝道，制動、起動頻繁、停車場等路段以及有特殊要求的公路。二、粗集料1、指集料中粒徑大于4.75mm（方孔）或2.36mm（圓孔）的材料，包括碎石、篩

45、選礫石、破碎礫石、礦渣等。2、要求：（1）碎石勻質(zhì)、潔凈、堅硬、無風(fēng)化，碎石具有足夠的強度和耐磨性能，質(zhì)量要求見表13-18；（2）磨光值滿足表13-19的要求；（3）具有良好的粘附性，見表13-19。,三、細集料1、細集料是指集料中粒徑小于4.75mm（方孔）或2.36mm（圓孔）的材料， 細集料可采用天然砂、機制砂及石屑。2、要求：（1）細集料應(yīng)潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)，并有適當(dāng)?shù)念w粒級配，其質(zhì)量符合表13-20的要

46、求。（2）對于高等級公路最好采用機制砂。四、填料1、粒徑小于0.075mm。是瀝青膠漿主要組成部分。所以填料必須采用石灰?guī)r或巖漿巖中強基性基巖等憎水性石料經(jīng)磨細而成，要求干燥、潔凈，質(zhì)量符合表13-23的要求。,§13-5 瀝青混合料組成設(shè)計,一、瀝青混合料分類1、密級配瀝青混凝土（AC），各級公路瀝青面層。2、瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）：是一種由瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦粉以及少量細集料組成的瀝青瑪蹄脂填充間斷級配

47、粗集料骨架間隙組成混合料。特點是：礦料是間斷級配；粗集料占的比例大， 70％以上，粗集料有良好的嵌擠作用；使用礦粉較多，8％～12％；瀝青較多，5.7％～6.5％；還有纖維做穩(wěn)定劑。適合于表面層、中面層與加鋪磨耗層。3、AM：半開級配瀝青碎石混合料。不宜做面層，主要用于調(diào)平層。,5、ATB：密級配瀝青穩(wěn)定碎石混合料，設(shè)計孔隙率3％～6％。也稱為大粒徑瀝青碎石混合料，適用于基層。6、ATPB：排水式瀝青穩(wěn)定碎石混合料，設(shè)計孔隙率大于1

48、8％。適用于排水基層。7、OGFC：排水式開級配磨耗層，設(shè)計孔隙率18～24％。適用于降雨量大于800mm的地區(qū)，可顯著提高雨天行車安全性，也適用于減少噪音影響的路段。二、瀝青混合料選用遵循的原則1、瀝青面層與瀝青碎石基層為多層結(jié)構(gòu)時，層間應(yīng)噴灑粘層油，以加強層間聯(lián)接。2、滿足耐久、穩(wěn)定、密實、安全等功能要求，且便于施工。3、上面層應(yīng)具有良好表面功能、密水、耐久、抗車轍、抗裂、抗滑。,4、礦料選擇當(dāng)?shù)亟?jīng)驗：參考同類公路配合比

49、設(shè)計借鑒成功經(jīng)驗，選用符合要求的材料，進行配合比設(shè)計。密級配瀝青混合料級配范圍見（表13-27，p356）；設(shè)計級配范圍（通常情況不宜超出規(guī)范級配范圍）；其他類型的混合料宜直接以表13-28～表13-32，p356作為工程設(shè)計級配范圍。,5、公稱最大粒徑與厚度的關(guān)系1）瀝青面層集料最大粒徑宜從上至下逐漸增大，并應(yīng)與壓實層厚度相匹配。2）對熱拌熱鋪密級配瀝青混合料，瀝青層一層的壓實厚度不宜小于集料公稱最大粒徑的2.5～3倍，對S

50、MA和OGFC等嵌擠型混合料不宜小于公稱最大粒徑的2～2.5倍，以減少離析，便于壓實。 Super pave提出瀝青層厚度宜為公稱最大粒徑的3倍。3）對SMA、OGFC等以嵌擠為主的瀝青混合料，由于相對來說容易碾壓，且不容易造成離析，此標(biāo)準(zhǔn)都作了放寬。4）澳大利亞規(guī)定瀝青層厚度宜為公稱最大粒徑的2.5倍。對SMA，公稱最大粒徑為7、10、14mm的適宜層厚分別定為20～30、25～35、35～50mm。,6、級配 1）對高速公

51、路和一級公路，宜在工程設(shè)計級配范圍內(nèi)計算3組粗細不同的配比，繪制設(shè)計級配曲線，分別位于工程設(shè)計級配范圍的上方、中值及下方。設(shè)計合成級配不得有太多的鋸齒形交錯，且在0.3mm～0.6mm范圍內(nèi)不出現(xiàn)“駝峰”。 2）根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嵺`經(jīng)驗選擇適宜的瀝青用量，分別制作幾組級配的馬歇爾試件，測定VMA，初選一組滿足或接近設(shè)計要求的級配作為設(shè)計級配。,3）采用馬歇爾試驗配合比設(shè)計方法4）瀝青混合料技術(shù)要求應(yīng)符合表13-27－13-32的規(guī)定，

52、并有良好的施工性能。5）當(dāng)采用其他方法設(shè)計瀝青混合料時，應(yīng)按本規(guī)范規(guī)定進行馬歇爾試驗及各項配合比設(shè)計檢驗，并報告不同設(shè)計方法各自的試驗結(jié)果。6）長大坡度的路段按重載交通路段考慮。,,三、瀝青混合料的配合比設(shè)計 熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計包括目標(biāo)配合比設(shè)計階段、生產(chǎn)配合比設(shè)計階段及生產(chǎn)配合比驗證階段。通過配合比設(shè)計決定瀝青混合料品種、礦料級配及瀝青用量。瀝青混合料配合比設(shè)計采用馬歇爾試驗設(shè)計方法。（一）瀝青混合料試驗室配合比

53、設(shè)計階段：礦質(zhì)混合料組成設(shè)計、瀝青用量。1、礦質(zhì)集料混合料組成設(shè)計：選配具有足夠密實度并且具有較高內(nèi)摩阻力集料混合料，根據(jù)級配理論，計算出需要礦質(zhì)混合料的級配范圍。,礦質(zhì)混合料組成設(shè)計步驟：1）確定瀝青混合料類型： 道路等級、路面類型、所處結(jié)構(gòu)層位，確定瀝青混合料類型。2）確定礦料最大粒徑：Dmax/h(厚度)≤0.53）礦質(zhì)混合料級配范圍按表13-27～表13-32選擇。4）礦質(zhì)混合料配合比計算①組成材料原始數(shù)據(jù)測定。

54、 根據(jù)現(xiàn)場取樣，對粗集料、細集料和礦粉進行篩分試驗，按篩分結(jié)果分別給出各組成材料的篩分曲線。,②計算組成材料的配合比：采用圖解法或電算法，計算符合要求級配范圍的各組成材料用量比例。③調(diào)整配合比：計算得合成級配應(yīng)根據(jù)要求作必要的配合比調(diào)整。2、確定瀝青混合料最佳瀝青用量①制備試樣：按確定的礦質(zhì)混合料配合比，計算各種礦質(zhì)材料的用量。估計適宜的瀝青用量(或油石比)，一般5％左右。②測定物理、力學(xué)指標(biāo),以估計瀝青用量為中值，0.5％

55、間隔上下變化瀝青用量制備5組試件，在規(guī)定試驗溫度及試驗時間內(nèi)用馬歇爾儀測定穩(wěn)定度和流值，同時計算毛體積密度、空隙率、飽和度及礦料間隙率。 ③馬歇爾試驗結(jié)果分析a．繪制瀝青用量與毛體積密度、空隙率、瀝青飽和度、穩(wěn)定度、流值和礦料間隙率物理與力學(xué)指標(biāo)關(guān)系圖（如下圖）。b.求取相應(yīng)于孔隙率要求范圍中值或目標(biāo)空隙率瀝青用量a3，密度最大瀝青用量a1及穩(wěn)定度最大值對應(yīng)瀝青用量a2，求平均值作為最佳瀝青用量初始值瀝青用量OAC1。

56、 OAC1＝（ a1 + a2+ a3 ）/3,若在選擇瀝青用量時，考慮瀝青飽和度，則取瀝青飽和度中值為a4， OAC1按下式計算。 OAC1＝（ a1 + a2+ a3 + a4 ）/4c．各項指標(biāo)均符合瀝青混合料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的瀝青用量范圍OACmin～ OACmax（查表確定滿足要求的范圍），其中值為OAC2 OAC2＝（ OACmin + OACma

57、x ）/2d.瀝青最佳用量取OAC1與OAC2的平均值 OAC＝（ OAC1+ OAC2 ）/2,根據(jù)OAC1和OAC2綜合確定瀝青最佳用量(OAC)，按最佳瀝青用量的初始值OAC1在圖中求取相應(yīng)的各項指標(biāo)值，檢查其是否符合表13-13～13-36規(guī)定的馬歇爾設(shè)計配合比技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。e．根據(jù)氣候條件和交通特性調(diào)整最佳瀝青用量，由OAC1和OAC2綜合決定最佳瀝青用量OAC時，還應(yīng)根據(jù)實踐經(jīng)驗和道路等級、氣候條件

58、進行調(diào)整。,3、混合料檢驗：1）用于高速公路和一級公路； 2）車轍試驗：符合表13-38的要求。公稱最大粒徑等于或小于19mm的密級配瀝青混合料(AC)及SMA、OGFC，不符要求瀝青混合料，必須更換材料或重新進行配合比設(shè)計。3）浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗：同時符合表13-39中的兩個要求。達不到要求時必須采取抗剝落措施，調(diào)整最佳瀝青用量后再次試驗。4）彎曲試驗：密級配瀝青混合料在溫

59、度-10℃、加載速率50mm/min的條件下進行，測定破壞強度、破壞應(yīng)變、破壞勁度模量，并根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變曲線的形狀，綜合評價瀝青混合料的低溫抗裂性能。破壞應(yīng)變宜不小于表13-40的要求。,5）輪碾機成型試件滲水試驗：符合表13-41的要求。6）改性瀝青混合料性能檢驗：（1）以提高高溫抗車轍性能為主要目的時，低溫性能可按普通瀝青混合料的要求執(zhí)行；（2）以提高低溫抗裂性能為主要目的時，高溫穩(wěn)定性可按普通瀝青混合料的要求執(zhí)行。,（二）生產(chǎn)

60、配合比設(shè)計階段：按試驗室設(shè)計的配合比上料、烘干、篩分，然后取樣篩分，與試驗室配合比設(shè)計一樣進行礦料級配計算。得出不同料倉及礦料用量比例，按此比例進行馬歇爾試驗，規(guī)范規(guī)定試驗油石比可取試驗室配合比得出的最佳油石比及其±0.3％三檔試驗，從而得出最佳油石比，供試拌試鋪使用。（三）生產(chǎn)配合比驗證階段（試拌試鋪階段）施工單位進行試拌試鋪時，應(yīng)報告監(jiān)理部門及業(yè)主，工程指揮部會同設(shè)計、監(jiān)理、施工人員一起進行鑒別。 拌和機按照生產(chǎn)配

61、合比結(jié)果進行試拌，用此混合料在試驗段上試鋪，進一步觀察攤鋪、碾壓過程和成型混合料的表面狀況，判斷混合料的級配和油石比。 試鋪時，實驗室應(yīng)在現(xiàn)場取樣進行抽提試驗，再次檢驗實際油石比是否合格。同時按照規(guī)范規(guī)定的試驗段鋪設(shè)要求，進行試驗，當(dāng)全部滿足要求時，便可進入正常生產(chǎn)階段。,1、準(zhǔn)備工作1）檢查與清理基層：保證基層堅實、平整、潔凈干燥；2）準(zhǔn)備和檢查施工機具；3）落實材料：施工前應(yīng)對各種材料進行調(diào)查試驗，經(jīng)選擇確定材料在施工過程

62、中應(yīng)保持穩(wěn)定，不得隨意變更；4）備齊儀器用具：制定施工計劃，安排好勞動力，進行施工放樣等各項工作。5)確定施工溫度,并進行混合料組成設(shè)計。,§13-6 瀝青路面的施工與質(zhì)量控制,普通瀝青熱拌混合料的施工溫度,改性瀝青熱拌混合料的施工溫度,2、施工程序1）安裝路緣石：瀝青路面的路緣石可根據(jù)要求和條件選用瀝青混凝土或水泥混凝土預(yù)制塊、條石、磚等。2）清掃基層：對有坑槽、不平整的路段應(yīng)先修補和整平。整體強度不足時，應(yīng)給以補

63、強。3）澆灑粘層或透層瀝青。4）拌合與運輸。5）攤鋪：瀝青混合料可用人工或機械攤鋪，熱拌瀝青混合料應(yīng)采用機械攤鋪，攤鋪必須均勻、緩慢、連續(xù)不斷地進行。,瀝青路面的攤鋪溫度,6）碾壓：瀝青混合料的碾壓應(yīng)按初壓、復(fù)壓、終壓（包括成型）三個階段進行。碾壓時應(yīng)將驅(qū)動輪面向攤鋪機。在整個壓實過程，壓路機應(yīng)以慢而均勻的速度碾壓，壓路機的碾壓速度應(yīng)符合下表要求。 初壓：使混合料初步成型，使用較輕型光輪壓路機； 復(fù)壓：主要壓實階段，使初步密

64、實混合料逐步壓密到要求密實度，一般采用膠輪壓路機或噸位較大的壓路機； 終壓：消除碾壓輪跡階段，保證表面平整，采用輕型壓路機。 *碾壓組合各階段遍數(shù)根據(jù)壓實度調(diào)整。,瀝青路面的碾壓速度要求,7）接縫處理： 縱向接縫施工：采用梯隊作業(yè)縱縫采用熱接縫；半幅施工不能采用熱接縫，宜加設(shè)擋板或采用切刀切齊，鋪另半幅前必須將縫邊緣清掃干凈，并涂灑少量粘層瀝青。 橫向接縫的施工：對高速公路和一級公路，中下層橫向接縫可采用斜接縫，在

65、上面層應(yīng)采用垂直平接縫。其他等級公路各層均可采用斜接縫。平接縫應(yīng)做到緊密粘結(jié)，充分壓實，連接平順。（覆蓋預(yù)熱——攤鋪碾壓）8）開放交通：熱拌瀝青混合料路面應(yīng)待攤鋪層完全自然冷卻，混合料表面溫度低于50℃(石油瀝青)或45℃(煤瀝青)后開放交通。,2）清掃基層,1）安裝路緣石,3）澆灑粘層或透層瀝青,4）拌合與運輸,5）瀝青混合料攤鋪,5）瀝青混合料攤鋪,6）碾壓：,瀝青攤鋪機,瀝青攤鋪機,幾種不同類型的振動式壓路機,靜力作用壓實機械是