路基路面工程第13章

1、路基路面工程第13章13.1 概述 一、瀝青路面的基本特征 1、優(yōu)點：平整無接縫，行車舒適，震動小，噪聲低，施工期短，開放交通早，養(yǎng)護(hù)維修簡便，適宜于分期修筑。2、缺點：抗彎強(qiáng)度低，（柔性）溫度穩(wěn)定性差，施工受季節(jié)氣候影響大，（低溫、雨季不能施工）履帶式車輛不能行駛二、瀝青路面的分類 1 、 按強(qiáng)度構(gòu)成原理分類 （1）密實類：按最大密實原則設(shè)計，取決于混合料的粘聚 力和內(nèi)摩阻力 按空隙率大小 密實，耐久 瀝青混凝土：細(xì)料含量大，瀝青含量大，熱穩(wěn)定性差 細(xì)料含量小，瀝青含量小，熱穩(wěn)定性好（2）嵌擠類：采用顆粒尺寸均一的礦料，強(qiáng)度依靠骨料顆粒之間的相互嵌擠而產(chǎn)生的內(nèi)摩阻力，粘聚力起次要作用。特點：

2、熱穩(wěn)定性較好，空隙率大，易滲水，耐久性差 貫入式、表面處治、上拌下貫（瀝青碎礫石）:6%:6%閉式空隙率小于開式空隙率大于13.1 概述 2、按施工工藝的不同分類 a.層鋪法：瀝青表面處治和瀝青貫入式 功效高，進(jìn)度快，造價低，成型期長 b.路拌法：路拌瀝青碎石和路拌瀝青穩(wěn)定土 均勻、成型期短、強(qiáng)度低（瀝青粘稠度低 ） c.廠拌法：廠拌瀝青碎石（空隙率10%15%）和瀝青混凝土 （空隙率10%以下）可分為熱拌熱鋪和熱拌冷鋪 造價高、強(qiáng)度高（瀝青粘稠度高 ）13.1 概述 二、瀝青路面的分類 3、按瀝青路面的技術(shù)特性 瀝青砼，瀝青瑪蹄脂碎石：適用于高速公路，一級公路 和其他各級公路路面 乳化瀝青碎

3、石：適用于三、四級公路瀝青面層，二級公路養(yǎng)護(hù)罩面和其他各級公路調(diào)平層 熱拌瀝青碎石：適用于二級以下公路路面面層 、也可用于聯(lián)結(jié)層 瀝青貫入式：適用于二級及二級以下的公路路面面層 瀝青表面處治：適用于三、四級公路面層和抗滑，磨耗層13.1 概述 二、瀝青路面的分類 瀝青瑪蹄脂改性瀝青+礦粉+纖維素道路等級，交通量，使用年限，施工地點，施工季節(jié)， 施工期限，材料供應(yīng)，基層狀況，施工機(jī)械，綜合權(quán)衡，設(shè)計1、路面類型與道路等級和交通強(qiáng)度相適應(yīng)，適當(dāng)考慮周圍環(huán)境2、潮濕多雨地區(qū)采用結(jié)構(gòu)較為密實，滲水較小的瀝青路面3、施工季節(jié)：以溫暖干燥氣候為宜4、工期緊張時宜用廠拌法5、縱坡3%，增加抗滑性（粗碎石、瀝

4、青碎石、瀝青表面處治等）縱坡6%，不宜采用瀝青路面，13.1 概述 三、瀝青路面類型的選擇 13.2 瀝青路面材料的力學(xué)特性與溫度穩(wěn)定性1、抗剪強(qiáng)度 根據(jù)摩爾庫倫原理： 在外力作用下不產(chǎn)生剪切破壞，則 ： tantanccmaxtanc131()cos2131311()()sin22一、瀝青混合料的強(qiáng)度特性 將，代入式 瀝青路面材料強(qiáng)度與穩(wěn)定性的判別式 左端稱為活動剪應(yīng)力，其值等于c， 材料處于極限平衡大于c，出現(xiàn)塑性 變形c,值通過三軸剪切試驗取得。（13)/2c1313maxmax1()sin2cos()tancoscc或13.2 瀝青路面材料的力學(xué)特性與溫度穩(wěn)定性一、瀝青混合料的強(qiáng)度特性

5、 瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度主要取決于瀝青與礦料相互作用而 產(chǎn)生的粘結(jié)力，以及礦料在瀝青混合料中的相互嵌擠二產(chǎn) 生的內(nèi)摩阻角 粘結(jié)力：取決于瀝青粘滯度，瀝青含量，礦料比面積 （顆粒大?。?，與瀝青的結(jié)合特性（堿性礦料粘結(jié)力高。） 內(nèi)摩阻角：取決于礦料級配，顆粒形狀，表面特性及瀝青含量13.2 瀝青路面材料的力學(xué)特性與溫度穩(wěn)定性一、瀝青混合料的強(qiáng)度特性 2、抗拉強(qiáng)度 直接拉伸試驗 規(guī)范采用：間接拉伸 劈裂試驗 抗拉強(qiáng)度取決于 濕度 瀝青含量 粘滯度 礦料級配 瀝青特質(zhì)13.2 瀝青路面材料的力學(xué)特性與溫度穩(wěn)定性一、瀝青混合料的強(qiáng)度特性 3 、抗彎拉強(qiáng)度 小梁三分點加荷試驗 oC， 長2502.0mm，寬

6、302.0mm， 高352.0mm 跨徑2000.5mm 粗粒式瀝青混合料 150mm150mm550mm 跨徑450mm 中，細(xì)粒式瀝青混合料 100mm100mm400mm 跨徑300mm 砂質(zhì)瀝青混合料 50mm50mm240mm 跨徑150mm 美國SHRP采用6.35cm5.0cm38.1cm 13.2 瀝青路面材料的力學(xué)特性與溫度穩(wěn)定性一、瀝青混合料的強(qiáng)度特性 一、瀝青混合料的強(qiáng)度特性 抗彎拉強(qiáng)度 其中：P最大荷載MN h高度m b寬度m L跨徑m 抗彎拉強(qiáng)度取決于材料的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)破壞過程中的加荷 狀況，濕度狀況2tPLbh13.2 瀝青路面材料的力學(xué)特性與溫度穩(wěn)定性 1 、蠕變：

7、材料在固定的應(yīng)力作用下，變形隨時間而發(fā)展的過程高于屈服點低于屈服點0tt瞬時彈性變形（純彈性變形） 滯后彈性變形（粘彈性變形）粘滯性塑性變形13.2 瀝青路面材料的力學(xué)特性與溫度穩(wěn)定性二、瀝青混合料的應(yīng)力應(yīng)變特性 2. 應(yīng)力松弛：變形物體在恒定的應(yīng)變下應(yīng)力隨時間而自動降低的過程 指標(biāo)應(yīng)力松弛時間t：應(yīng)變恒定，應(yīng)力由初始值（最大值0）降低到0時所需的時間。 對于瀝青混合料: 瀝青粘滯度 E 彈性模量/tE00ttttttTtTt荷荷荷材料呈現(xiàn)理想彈性體材料呈現(xiàn)粘塑性體材料既有彈性又有粘塑性反之13.2 瀝青路面材料的力學(xué)特性與溫度穩(wěn)定性二、瀝青混合料的應(yīng)力應(yīng)變特性 3.勁度模量：材料在給定的荷載

8、作用時間和溫度條件下應(yīng)力 與總應(yīng)變的比值 a 瀝青的勁度 b 瀝青混合料的勁度模量 ,t Tt TS3St彈性S=E彈塑性粘性2.511nvmbvCSSnC44 100.83lgbbSnS瀝青的勁度模量，Mpa vvCC 集料體積混合料中集料的集中系數(shù)集料體積瀝青體積13.2 瀝青路面材料的力學(xué)特性與溫度穩(wěn)定性 疲勞破壞 : 疲勞壽命 : 簡支小梁試驗 疲勞試驗方法: 22231234aPbhhla1211max22max11nnNKNK控制應(yīng)力控制應(yīng)變13.2 瀝青路面材料的力學(xué)特性與溫度穩(wěn)定性三、瀝青混合料的疲勞特性 溫度降低，混合料強(qiáng)度提高，溫度升高，強(qiáng)度降低 路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度狀況預(yù)估13

9、.2 瀝青路面材料的力學(xué)特性與溫度穩(wěn)定性四、瀝青路面的溫度狀況 溫度升高，粘滯度降低，粘結(jié)力下降，強(qiáng)度降低，易發(fā)生剪切破壞 影響瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的因素：瀝青和礦料的性質(zhì)，相互作用特性，礦料級配組成，瀝青砼的熱穩(wěn)定性，表現(xiàn)在夏季路面在車輛作用下是否出現(xiàn)車轍。車轍是高級瀝青路面的主要破壞形式 車轍試驗：在規(guī)定尺寸（300mm300mm50mm）的板塊壓實瀝青混合料試件上，在固定的荷載的橡膠輪反復(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)，即為穩(wěn)定度，以次/mm表示，試驗溫度60oC，輪壓0.7Mpa. 規(guī)范：高速公路瀝青混合料動穩(wěn)定度應(yīng)大于80次/mm，一級公路大于600次/mm1

10、3.2 瀝青路面材料的力學(xué)特性與溫度穩(wěn)定性五、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性 溫度降低，粘滯度升高，強(qiáng)度增大，則剛性增大，抗變形能力降低； 低溫縮裂 影響因素：瀝青性質(zhì)，老化程度，當(dāng)?shù)貧鉁貭顩r，路面結(jié)構(gòu)層次 七、瀝青路面的水穩(wěn)性：浸水馬歇爾試驗和黏附性（瀝青與礦料）試驗面層開裂基層反射裂縫13.2 瀝青路面材料的力學(xué)特性與溫度穩(wěn)定性六、瀝青路面的低溫抗裂性13.3 對瀝青路面材料的要求 1、道路石油瀝青（主要）：P345 A普通道路石油瀝青 AH重交通道路石油瀝青 2、乳化石油瀝青：適用于三級公路以下公路的常溫瀝青混 合料路面，瀝青貫入式路面及瀝青表面處治，也可用于澆灑透層和粘層 PC-13 灑布型陽離

11、子乳化石油瀝青 PA-13 灑布型陰離子乳化石油瀝青 BC-13 拌合型陽離子乳化石油瀝青 BA-13 拌合型陰離子乳化石油瀝青一、瀝青材料 3、液體石油瀝青：用輕質(zhì)油將瀝青稀釋后得到，通常用 于澆灑透層和粘層 AL(R)1.2快凝 AL(M)16中凝 AL(S)26慢凝 4、煤瀝青：煤經(jīng)過干餾后得到的焦油再經(jīng)過加工后得 到的產(chǎn)品，適宜于澆灑瀝青路面的透層及粘層，也可以用于三級及三級以下公路的面層T-19，現(xiàn)很少采用5、改性瀝青13.3 對瀝青路面材料的要求一、瀝青材料 二、礦料 1、粗集料：碎石，篩選礫石，破碎礫石，礦渣等應(yīng)潔凈，干燥，無風(fēng)化，無雜質(zhì)，有強(qiáng)度，耐磨耗，與瀝青黏附性能好（堿性佳

12、），顆粒形狀以近于立方體為佳 2、細(xì)集料：粒徑小于5mm的天然砂，機(jī)制砂和石屑 應(yīng)潔凈，干燥，無風(fēng)化，無雜質(zhì)，并有適當(dāng)?shù)?顆粒組成； 熱拌瀝青混合料的細(xì)集料，宜采用優(yōu)質(zhì)的天然砂或機(jī)制砂 3、填料：石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等憎水性石料經(jīng) 磨細(xì)得到的礦粉13.3 對瀝青路面材料的要求（一）試驗室配合比設(shè)計（目標(biāo)配合比） 1、礦質(zhì)混合料配合比組成設(shè)計：級配范圍 （1）確定瀝青混合料類型：AC-13,20,30 AM-25 （2）確定礦料的最大粒徑：結(jié)構(gòu)層厚度h/d3 （3）確定瀝青混合料的級配范圍：查閱規(guī)范推薦表 （4）礦質(zhì)混合料配合比計算 a、組成材料的原始數(shù)據(jù)測定：篩分曲線，相對密度 b、計

13、算組成材料的配合比：計算3種符合規(guī)定要求級配范圍的各組成材料用量比例 c、調(diào)整配合比：13.3 對瀝青路面材料的要求三、瀝青混合料的組成設(shè)計 2、確定瀝青混合料的最佳瀝青用量：馬歇爾法 （1）制備試樣 a、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 b、根據(jù)規(guī)范推薦的瀝青用量范圍，估計適宜的用量 （2）測定物理，力學(xué)指標(biāo) 以估計瀝青用量為中值，以0.5%間隔上下變化瀝青用量制備馬歇爾試件不少于五組，在規(guī)定的實驗溫度及試驗時間內(nèi)用馬歇爾儀測定穩(wěn)定度和流值，同時計算空隙率，飽和度，礦料間隙率13.3 對瀝青路面材料的要求三、瀝青混合料的組成設(shè)計 （3）馬歇爾試驗結(jié)果分析 a、繪制瀝青用量與物理，力學(xué)指標(biāo)關(guān)系圖 b、從圖中求取相應(yīng)于穩(wěn)定度最大值的瀝青用量a1，相應(yīng) 于密度最大值的瀝青用量a2，相應(yīng)于規(guī)定空隙率范圍 中值的瀝青用量a3，求取三者平均值作為最佳瀝青用 量的初始值OAC1 OAC1=( a1+ a2+ a3)/3 c、求出各項指標(biāo)均符合瀝青混合料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（表13-10） 的瀝青范圍OACminOACmax 其中值為OAC2即為 OAC2=（OACmin+ OACmax）/213.3 對瀝青路面材料的要求三、瀝青混合料的組成設(shè)計 d、根據(jù)OAC1和OAC2綜合確定瀝青的最佳用量OAC OAC（OAC1+OAC2）/2 e、根據(jù)氣候與交通特性調(diào)整最