第13章瀝青路面-第1節(jié)、第2節(jié)

第13章瀝青路面主要內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)瀝青路面材料的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性第三節(jié)瀝青路面的穩(wěn)定性與耐久性第四節(jié)瀝青路面施工與質(zhì)量控制第五節(jié)瀝青路面的材料要求第六節(jié)瀝青混合料的組成設(shè)計(jì)第一節(jié)概述1、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，并和基層（底基層）、路基（墊層）共同組成的路面結(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裂縫反射）②無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料做基層（易出現(xiàn)基層及面層的收縮裂縫，及基層裂縫的反射裂縫）③瀝青類材料做基層（耐久性好，但對裂縫的防治效果很好）④水泥砼板做基層（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）第一節(jié)概述根據(jù)不同基層材料結(jié)構(gòu)可組合成三種典型路面結(jié)構(gòu)類型。

半剛性基層瀝青路面──半剛性基層或底基層的瀝青路面結(jié)構(gòu)。

柔性路面──各結(jié)構(gòu)層由瀝青混合料，或?yàn)r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)。

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)。第一節(jié)概述2、瀝青路面的工程特點(diǎn)①優(yōu)良的力學(xué)性能－變形性能與強(qiáng)度②良好的抗滑性－雨天的行駛安全性③施工方便－強(qiáng)度形成速度和維修④經(jīng)濟(jì)耐久－使用壽命⑤有利于分期修建第一節(jié)概述3、瀝青路面的優(yōu)缺點(diǎn)（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）車輛與路面的視覺效果好；（4）施工期短、施工成型快，能夠迅速交付使用（在機(jī)場跑道、高速公路上尤其需要）；（5）易于維修，可再利用；（6）強(qiáng)度和穩(wěn)定性受基層、土基影響較大；（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。第一節(jié)概述4、瀝青路面的損壞類型及成因1）裂縫裂紋非荷載型縱向裂紋網(wǎng)狀裂紋橫向裂紋荷載型溫縮裂紋反射裂紋第一節(jié)概述產(chǎn)生原因橫向裂縫：分荷載型和非荷載型，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(qiáng)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，水滲入所致；結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足；瀝青老化等第一節(jié)概述縱向裂縫第一節(jié)概述橫向裂縫第一節(jié)概述塊裂及網(wǎng)裂第一節(jié)概述2）車轍定義：路面結(jié)構(gòu)及路基在行車荷載作用下的補(bǔ)充壓實(shí)，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的材料缺省。車轍是高級瀝青路面的主要破壞型式，對于半剛性基層瀝青路面，車轍主要發(fā)生在中上面層或?yàn)r青層表。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)及路基材料的變形累積；3）車輛渠化交通的荷載磨耗－磨耗型車轍。第一節(jié)概述車轍圖片第一節(jié)概述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)的松散現(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）瀝青在施工中的過度加熱老化第一節(jié)概述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，使得瀝青層表出現(xiàn)光滑。原因：1）集料軟弱，宏觀紋理和微觀構(gòu)造小；2）粗集料抵抗磨光的能力差（由磨光值、棱角性、壓碎值等表征）；3）級配不當(dāng)，粗料少、細(xì)料多；4）用油量偏大，或出現(xiàn)水損害；5）瀝青稠度太低；6）車輪磨耗太嚴(yán)重第一節(jié)概述5）其它病害包括泛油、坑洞、波浪、擁包、啃邊等。第一節(jié)概述5、瀝青路面的基本要求①強(qiáng)度與剛度(開裂、變形)②穩(wěn)定性(高、低溫、水穩(wěn)定性)③耐久性(疲勞、老化)④平整性(舒適、動荷)⑤抗滑性(安全)⑥少塵性(環(huán)保)第一節(jié)概述6、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-雨量三個主要因素的30年氣象統(tǒng)計(jì)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)第一節(jié)概述③分區(qū)指標(biāo)：高溫指標(biāo)：最近30年設(shè)計(jì)周期的最熱月平均日最高溫度。低溫指標(biāo)：最近30年的極端最低氣溫的最小值

降雨指標(biāo)：最近30年平均降雨量平均值

第一節(jié)概述第一節(jié)概述第一節(jié)概述7、瀝青路面的分類1）按強(qiáng)度構(gòu)成原理密實(shí)類：礦料按照最大密度原則設(shè)計(jì)（即礦料即有粗集料，也有細(xì)集料），其強(qiáng)度和穩(wěn)定性取決于混合料粘聚力和內(nèi)摩阻力。嵌擠類：采用顆粒尺寸較為均一礦料；強(qiáng)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，不宜出現(xiàn)車轍；孔隙率較大，易滲水，耐久性差。第一節(jié)概述2）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(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：工藝和設(shè)備簡便、功效較高、施工進(jìn)度快、造價較低；缺點(diǎn)：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(jī)械將礦料和瀝青材料就地拌和攤鋪碾壓密實(shí)而成型的瀝青面層。Ⅱ、路面類型：瀝青碎石；瀝青土第一節(jié)概述3、廠拌法：Ⅰ、定義：將規(guī)定級配礦料和瀝青材料在工廠用專用設(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(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)：修建費(fèi)用較高。第一節(jié)概述3）按瀝青路面材料的技術(shù)特點(diǎn)：瀝青混凝土（AsphaltConcrete）熱拌瀝青碎石（AsphaltMacadam）乳化瀝青碎石（EmulsionAsphaltMacadam)瀝青貫入式瀝青表面處治瀝青瑪碲脂碎石SMA（StoneMasticAsphalt）排水性瀝青混凝土（PorousAsphaltConcrete）開級配抗滑磨耗層（OpenGradedFrictionCourse）第一節(jié)概述3）按瀝青路面材料的技術(shù)特點(diǎn)：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、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。第一節(jié)概述3）按瀝青路面材料的技術(shù)特點(diǎn)：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、二級公路養(yǎng)護(hù)罩面以及各級公路的調(diào)平層。第一節(jié)概述3）按瀝青路面材料的技術(shù)特點(diǎn)：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(shí)而形成的一種構(gòu)造深度較大的抗滑面層。Ⅱ、特點(diǎn)：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(diǎn)；缺點(diǎn)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。第一節(jié)概述第一節(jié)概述8、瀝青路面類型選擇一方面要根據(jù)任務(wù)要求（道路的等級、交通量、使用年限、修建費(fèi)用、環(huán)境狀況等）和工程特點(diǎn)（施工季節(jié)、施工期限、路基及基層狀況等）；另一方面還應(yīng)考慮材料供應(yīng)情況、施工機(jī)具、勞力和施工技術(shù)條件等因素。公路等級路面等級面層類型設(shè)計(jì)年限（年）累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)（萬次/車道）高速、一級公路高級路面瀝青混凝土瀝青瑪碲脂碎石15>400二級公路高級路面瀝青混凝土12>200次高級路面熱拌瀝青碎石混合料、瀝青貫入式10100~200三級公路高級路面乳化瀝青碎石混合料、瀝青表面處治810~100四級公路中級路面水結(jié)碎石、泥結(jié)碎石、級配碎（礫）石、半整齊石塊路面510低級路面粒料改善土51、瀝青混合料的體積參數(shù)關(guān)系瀝青混合料是一種由集料、瀝青和空氣組成的三相空間體系。第二節(jié)瀝青路面材料的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性2、瀝青混合料的壓實(shí)性能第二節(jié)瀝青路面材料的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性1）瀝青混合料壓實(shí)度及其控制：瀝青混合料壓實(shí)度直接決定著其成型后的強(qiáng)度，在一定范圍之內(nèi)（沒有出現(xiàn)過壓時），壓實(shí)度越大越好。2）壓實(shí)度表征的三種方式與實(shí)際控制方法：（1）理論密度的壓實(shí)度；（2）馬歇爾密度的壓實(shí)度；（3）試驗(yàn)段密度的壓實(shí)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(yàn)段取芯試件密度。2、瀝青混合料的壓實(shí)性能第二節(jié)瀝青路面材料的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性真密度（TrueDensity）指材料在絕對密實(shí)的狀態(tài)下單位體積的固體物質(zhì)的實(shí)際質(zhì)量，即去除內(nèi)部孔隙或者顆粒間的空隙后的密度（叫真密度）瀝青混合料馬歇爾實(shí)驗(yàn)通過對拌合后的瀝青混合料進(jìn)行擊實(shí)，對可以測得試件穩(wěn)定度、流值。再通過對其體積指標(biāo)（孔隙率、礦料間隙率）最終可以得到瀝青混合料的級配和瀝青用量是否合適，在此基礎(chǔ)上才能進(jìn)行試驗(yàn)段的鋪筑。2、瀝青混合料的壓實(shí)性能第二節(jié)瀝青路面材料的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性3）瀝青混合料壓實(shí)影響因素：壓實(shí)溫度、壓實(shí)速度、壓實(shí)應(yīng)力（功）、瀝青用量等。瀝青混合料壓實(shí)可行性區(qū)域3、瀝青混合料的強(qiáng)度特性（一）瀝青混合料結(jié)構(gòu)形態(tài)按密實(shí)原則和嵌擠原則構(gòu)成的瀝青混合料的典型結(jié)構(gòu)類型有三種：密實(shí)懸浮結(jié)構(gòu)、骨架空隙結(jié)構(gòu)、骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)第二節(jié)瀝青路面材料的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性第二節(jié)瀝青路面材料的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性3、瀝青混合料的強(qiáng)度特性1）密實(shí)懸浮結(jié)構(gòu)（1）級配：采用連續(xù)型密級配。含有大量細(xì)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，粗顆粒猶如“懸浮”在細(xì)顆粒中。（2）特點(diǎn)：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。第二節(jié)瀝青路面材料的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性3、瀝青混合料的強(qiáng)度特性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(xì)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(diǎn)：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(shí)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(xì)料，從而形成較高密實(shí)度。（2）特點(diǎn)：具有較高粘聚力和內(nèi)摩擦力。強(qiáng)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。強(qiáng)度是指材料達(dá)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）。瀝青混合料的強(qiáng)度特性隨溫度變化巨大，高溫時，混合料的強(qiáng)度特性接近粒料，低溫時接近整體性材料。常溫下，瀝青與礦料之間粘結(jié)力（自由瀝青和結(jié)構(gòu)瀝青）、礦料之間的內(nèi)摩阻角決定混合料的強(qiáng)度。第二節(jié)瀝青路面材料的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性3、瀝青混合料的強(qiáng)度特性構(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(qiáng)度，而抗拉或抗剪強(qiáng)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）?？刂坡访娌牧蠘O限破壞狀態(tài)的往往不是抗壓強(qiáng)度，可能出現(xiàn)的強(qiáng)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。故通常我們關(guān)心瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度和抗拉、抗彎拉強(qiáng)度。第二節(jié)瀝青路面材料的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性3、瀝青混合料的強(qiáng)度特性1）抗剪強(qiáng)度影響瀝青混合料抗剪強(qiáng)度的因素（1）礦料特性酸堿性：（如：石灰?guī)r為堿性，玄武石為酸性）決定了石料與瀝青的粘附性，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：（單位：cm2/g），能與瀝青相互作用的面積，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。（2）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。第二節(jié)瀝青路面材料的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性3、瀝青混合料的強(qiáng)度特性1）抗剪強(qiáng)度第二節(jié)瀝青路面材料的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性3、瀝青混合料的強(qiáng)度特性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1）抗剪強(qiáng)度——三軸實(shí)驗(yàn)第二節(jié)瀝青路面材料的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性3、瀝青混合料的強(qiáng)度特性

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)力。三軸壓縮試驗(yàn)原理1）抗剪強(qiáng)度——直剪試驗(yàn)第二節(jié)瀝青路面材料的結(jié)構(gòu)與