瀝青路面材料的力學(xué)特性與溫度穩(wěn)定性

瀝青路面材料的力學(xué)特性與溫度穩(wěn)定性第1頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第一節(jié)概述3.按施工工藝分：層鋪法、路拌法和廠拌法

⑴層鋪法：是用分層灑布瀝青，分層鋪撒礦料和碾壓的方法修筑。常用結(jié)構(gòu)類型有瀝青表面處治、瀝青貫入式⑵路拌法：是在路上用機械將礦料和瀝青材料就地拌和、攤鋪、碾壓密實而成的瀝青面層。常用結(jié)構(gòu)類型有路拌瀝青碎（礫）石、路拌瀝青穩(wěn)定土。⑶廠拌法：是將規(guī)定級配的礦料和瀝青材料在工廠用專用設(shè)備加熱拌和，然后送到工地攤鋪碾壓而成的瀝青路面。常用結(jié)構(gòu)類型：廠拌瀝青碎石：礦料中細顆粒含量少，不含或含少量礦粉，混合料為開級配的，空隙率達10％～15％。瀝青混凝土：礦料中含礦粉，混合料是按最佳密實級配配制，空隙率<10％。

瀝青混合料是指由適當(dāng)比例的粗集料、細集料以及填料與瀝青在嚴格控制條件下拌和的瀝青混合料。瀝青混凝土混合料：由適當(dāng)比例的粗集料、細集料及填料組成的符合規(guī)定級配的礦料，與瀝青結(jié)合料拌和而成的符合技術(shù)標(biāo)準的瀝青混合料(以AC表示)。第2頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日4.根據(jù)瀝青路面的技術(shù)特性分：AC、SMA、AM、ATB、ATPB、OGFC

對熱拌瀝青混合料(HMA)適用于各個等級公路的瀝青面層提出了要求。其種類按集料公稱最大粒徑、礦料級配、空隙率劃分，集料規(guī)格以方孔篩為準，并按規(guī)下表選用。各類瀝青混合料的使用范圍應(yīng)遵循以下規(guī)定：

(1)密級配瀝青混凝土混合料(AC)適用于各級公路瀝青面層的任何層次；

(2)瀝青馬蹄脂碎石混合料(SMA)適用于鋪筑新建公路的表面層、中面層或舊路面加鋪磨耗層；

(3)設(shè)計空隙率為8%～15%的半開級配的瀝青碎石混合料(AM)僅適用于三級及三級以下公路、鄉(xiāng)村公路，且瀝青混合料拌和設(shè)備缺乏添加礦粉的裝置和人工炒拌的情況；

(4)設(shè)計空隙率3%～8%粗粒式及特粗式的密級配瀝青穩(wěn)定碎石混合料(ATB)適用于基層；

(5)設(shè)計空隙率大于15%的粗集料及特粗式排水式瀝青穩(wěn)定碎石混合料(ATPB)適用于基層；

(6)設(shè)計空隙率大于18%的細粒式排水式瀝青穩(wěn)定碎石混合料(OGFC)適用于高速行車、多雨潮濕、不宜被塵土污染、非冰凍地區(qū)鋪筑排水式瀝青路面磨耗層。第3頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日熱拌瀝青混合料種類

混合料密級配半開級配開級配間斷級配公稱最大集料粒徑(mm)最大集料粒徑(mm)瀝青混凝土瀝青穩(wěn)定碎石基層瀝青碎石混合料排水式瀝青磨耗層排水式瀝青穩(wěn)定碎石基層瀝青馬蹄脂碎石混合料瀝青混凝土特粗式－ATB-35－－ATPB-40－－37.553.0粗粒式－ATB-30－－ATPB-30－－31.537.5AC-25ATB-25－－ATPB-25－AC-2526.531.5中粒式AC-20－AM-20－－SMA-20AC-2019.026.5AC-16－AM-16OGFC-16－SMA-16AC-1616.019.0細粒式AC-13－AM-13OGFC-13－SMA-13AC-1313.216.0AC-10－AM-10OGFC-10－SMA-10AC-109.513.2砂粒式AC-5－AM-5－－－－4.759.5設(shè)計空隙率3%-5%3%-8%8%～15%>18%>15%3%-4%3%-5%第4頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日其它瀝青混凝土的類型：

1.瀝青瑪碲脂碎石（SMA)－由瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦粉及少量的細集料組成的瀝青瑪碲脂填充間斷級配的粗集料骨架間隙而組成的瀝青混合料。最基本的組成是碎石骨架和瀝青瑪碲脂結(jié)合料。SMA組成特點：

1)一種間斷級配的瀝青混合料

2)增加礦粉用量和使用纖維作為穩(wěn)定劑

3)瀝青結(jié)合料用量多（高1%以上，瀝青粘結(jié)性高）

4)目標(biāo)空隙率2%~4%。體積指標(biāo)、析漏試驗、車轍試驗為主確定配合比，

5)材料要求高。

6)拌和時間要延長，施工穩(wěn)定要提高歸納為三多一少：粗集料多、礦粉多、瀝青結(jié)合料多、細集料少，摻纖維增強劑，材料要求高，使用性能全面提高形成機理：骨架嵌擠提供最大摩阻力，瀝青瑪碲脂提供最大的粘結(jié)力。第5頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日主要功能：1)抗滑性能好2)有很好的高溫穩(wěn)定性和耐久性（壽命長20%以上）3)對帶釘輪胎的磨耗抗力好4)可用于底面層，也可以鋪筑表面層，特別可用于鋪薄面層。5)攤鋪和壓實性能好2.多孔隙瀝青混凝土表面層（PAWC）－是一種壓實后含有大約20%孔隙的瀝青混合料，從而在層內(nèi)形成一個水道網(wǎng)。（開級配磨耗層OGFC或稱為排水瀝青混凝土磨耗層或透水瀝青混凝土磨耗層）功能：1)使雨水不會在表面形成水膜和徑流，使車輛輪胎與路面保持接觸，從而避免高速行駛時產(chǎn)生的水漂現(xiàn)象。2)消除車后的濺水和噴霧現(xiàn)象3)消除路面表面的反光現(xiàn)象，從而使道路標(biāo)志容易看清4)明顯減少車輛的滾動噪聲5)抗車轍能力高特點：在PAWC下面必需設(shè)置防水層，以防水滲入下臥結(jié)構(gòu)層。第6頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第一節(jié)概述三、瀝青路面的溫度穩(wěn)定性1.瀝青路面的高溫穩(wěn)定性★瀝青混合料的特點是強度和抗變形能力隨溫度的升降而產(chǎn)生變化。溫度升高時強度降低，溫度降低時強度增大?！餅r青路面在高溫下產(chǎn)生的剪切變形有下列兩種情況：

一種是面層很薄，或者面層與基層之間的粘結(jié)力很差時，面層將沿著基層頂面滑動；另一種是面層很厚，或者面層與基層之間的粘結(jié)力很大時，則整個面層內(nèi)部發(fā)生推擠移動。★影響瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的因素和提高其高溫穩(wěn)定性的措施：第7頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第一節(jié)概述三、瀝青路面的溫度穩(wěn)定性1.瀝青路面的高溫穩(wěn)定性2.瀝青路面的低溫抗裂性★瀝青路面在低溫時：強度增大，但抗變形能力卻因剛性增大而降低。氣溫下降，特別是在急驟降溫時，會在路面結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生溫度梯度，路面面層遇降溫而收縮的趨勢會受到其下部層次的約束在面層產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過瀝青混凝土的強度，造成面層開裂?！餅r青路面的低溫縮裂類型：一類是溫度下降而造成路面的開裂，它與瀝青混合料的體積收縮有關(guān)，這種裂縫是由表面開始發(fā)裂而逐漸發(fā)展成為裂縫；另一類是屬于路基或基層收縮與冰凍共同作用而產(chǎn)生的裂縫，這類裂縫是從基層開始逐漸反映到瀝青面層開裂?！镉绊憺r青混合料低溫開裂的因素和減少路面低溫開裂的措施：四、瀝青路面的水穩(wěn)性

瀝青混凝土水穩(wěn)性指標(biāo)常采用浸水馬歇爾、凍融劈裂試驗和瀝青與礦料的粘附性試驗。第8頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日瀝青路面類型的選擇選擇依據(jù)：1）道路的等級、交通量、使用年限、修建費用等，2)工程特點（施工季節(jié)、施工期限、基層狀況等），3)材料供應(yīng)情況，4)施工機具、勞力和施工技術(shù)條件等。選擇原則：根據(jù)路面使用要求和施工條件，按技術(shù)經(jīng)濟原則綜合考慮。

(1)密級配和間斷級配的瀝青混凝土適用于各等級公路的各個層次。當(dāng)采用間斷級配瀝青混合料時，混合料應(yīng)不至于在施工過程中發(fā)生明顯離析；

(2)為提高瀝青混合料使用性能，或普通瀝青混合料不能適用于使用需要時，宜鋪筑改性瀝青混合料路面。SMA宜同時采用改性瀝青；

(3)開級配排水式瀝青混合料磨耗層必須采用具有高粘結(jié)性能的特殊的改性瀝青鋪筑，其下的層次應(yīng)采用空隙率小、密水性好的結(jié)構(gòu)層，并設(shè)置封層。工程上必須通過試驗，取得成功的經(jīng)驗，并經(jīng)過論證后使用；

(4)開級配排水式瀝青混合料基層ATPB下臥層應(yīng)具有排水和抗沖刷的能力。工程必須通過試驗，取得成功的經(jīng)驗，并經(jīng)過論證后使用；

(5)特粗式瀝青混合料適用于基層，粗粒式瀝青混合料適用于下面層或基層，中粒式瀝青混合料適用于中面層和表面層，細粒式瀝青混合料適用于表面層和薄面罩面。砂粒式瀝青混合料適用于非機動車道或行人道路。對高級公路及一級道路，除瀝青穩(wěn)定碎石基層外，通常宜選用公稱最大粒徑為13.2mm～26.5mm的瀝青混合料。第9頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日

瀝青面層的混合料類型根據(jù)公路等級及所處得層位的功能性要求選擇，并應(yīng)遵循以下原則：(1)瀝青面層宜采用雙層或三層式結(jié)構(gòu)，各層之間應(yīng)聯(lián)結(jié)成為整體，為此在瀝青層下必須澆灑透層瀝青，瀝青層與瀝青層之間必須噴灑粘層瀝青。(2)瀝青路面應(yīng)滿足耐久性、抗車轍、抗裂、密水、抗滑等多方面性能要求，便于施工，并應(yīng)根據(jù)施工機械、工程造價等實際情況選擇瀝青混合料的種類。(3)對高速公路、一級公路，為提高瀝青混合料的使用性能和延長瀝青路面的使用壽命，或采用普通的道路瀝青不能滿足使用要求時，宜對上面層或中面層瀝青結(jié)合料采用改性措施，或采用SMA等特殊的礦料級配。如果需要二級公路也可采用改性瀝青或SMA結(jié)構(gòu)。第10頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日

對瀝青層較厚的高速公路、一級公路，在選擇級配類型，確定礦料級配和最佳瀝青用量時，應(yīng)首先保證各層的組合不致發(fā)生早期破壞。并在此基礎(chǔ)上優(yōu)先或側(cè)重考慮各層的服務(wù)功能作出選擇：①表面層應(yīng)具有良好的表面功能、密水、耐久、抗車轍、抗裂，潮濕地區(qū)和濕潤地區(qū)的路面上面層應(yīng)符合潮濕條件下的抗滑性能不符合要求時，宜鋪筑抗滑磨耗層。在寒冷地區(qū)，表面層應(yīng)考慮抗裂性能的要求。②三層式路面的中面層或雙面式路面的下面層應(yīng)重點滿足混合料的高溫抗車轍性能。③下面層應(yīng)在滿足高溫抗車轍性能基層上，重點考慮抗疲勞性能及抗裂性能的要求。④除排水式瀝青混合料外，各層都應(yīng)考慮密水性，當(dāng)上層屬滲水性結(jié)構(gòu)層時，層間或下層應(yīng)有防排水措施。第11頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日

高速公路的緊急停車帶(硬路肩)瀝青面層宜采用與車行道相同的結(jié)構(gòu)，但表面層宜采用密級配瀝青混凝土鋪筑。瀝青面層集料的最大粒徑宜從上至下逐漸增大，并應(yīng)與設(shè)計厚度相匹配。除行人道路外，瀝青層的壓實厚度不宜小于集料最大粒徑的2倍。對高速公路和一級公路，密級配瀝青混合料的厚度不宜小于公稱最大粒徑的3倍，SMA等嵌擠密實型混合料的厚度不宜小于公稱最大粒徑的2.5倍，以減少離析，便于施工和壓實。對各層適用的結(jié)構(gòu)類型、公稱最大粒徑、最小壓實厚度選擇。熱拌熱鋪瀝青混合料路面須采用機械化連續(xù)施工。第12頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第二節(jié)瀝青路面材料力學(xué)特性與溫度特性一、瀝青混合料強度特性表征瀝青混合料的力學(xué)強度參數(shù)有：抗壓強度、抗剪強度和抗拉（包括彎拉）強度。瀝青路面破壞：1)拉裂，2)滑移開始而逐漸擴展1.抗剪強度摩爾強度理論，材料的抗剪強度包括摩擦阻力和粘結(jié)力兩部分組成材料在外力作用下不產(chǎn)生剪切破壞條件為：

c和φ是表征路面材料抗剪強度的兩項參數(shù)，通過直接剪切試驗，三軸試驗或拉、壓試驗確定。第13頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第14頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日

瀝青混合料的抗剪強度不僅同礦料的級配組成、形狀和表面特性有關(guān)，也同瀝青的粘度和用量有關(guān)，還與試驗溫度、加荷速率等因素有關(guān)。。粘結(jié)力取決于：(1)瀝青的粘度：粘度越高（針入度越?。┗旌狭鲜芗魰r的粘滯阻力就越大，粘結(jié)力也越大(2)瀝青用量：用量過少時，不足以裹敷礦質(zhì)顆粒；過多時，瀝青會將礦料擠開；都會使粘結(jié)力降低。存在最佳瀝青用量，使粘結(jié)力達到最大。(3)溫度和剪切速率：瀝青的粘度受溫度和應(yīng)力作用時間影響大。隨溫度升高和剪切速率的下降，混合料的粘結(jié)力下降(4)細料：細料（特別是礦粉）含量增多，有棱角的集料增多，礦粉同瀝青的吸附性好等因素，有助于提高粘結(jié)力。混合料中的礦質(zhì)粒料因有瀝青涂敷，其摩阻力比純粒料有所下降。瀝青含量越多，摩擦角下降越甚。集料級配良好、富有棱角時，有助于增加摩擦角。第15頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第16頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第17頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第18頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日2.抗拉強度抗拉強度主要由混合料中結(jié)合料的粘結(jié)力提供直接拉伸試驗：是將混合料制成圓柱形試件，試件兩端粘結(jié)在有球形鉸結(jié)的金屬蓋帽上，通過安裝在試件上的變形傳感器，測定試件在各級拉應(yīng)力下的應(yīng)變值。間接拉伸試驗即劈裂試驗，是將混合料制成圓柱形試件，直徑為D，高度為h，試驗時通過壓條，沿直徑方向按一定的速率施加荷載，直至試件開裂破壞?？估瓘姸扔上率接嬎愦_定：瀝青混合料在常溫下，抗拉強度隨瀝青含量和加荷速率的增加而增加，隨針入度和溫度的增加而下降瀝青混合料在負溫下，抗拉強度隨瀝青針入度和溫度的降低會略有下降。第19頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第20頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第21頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第22頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日3.抗彎拉強度路面材料的抗彎拉強度，大多通過簡支梁試驗進行評定。梁截面邊長的尺寸應(yīng)不低于混合料中集料最大粒徑的4倍。通常采用三分點加載。材料的抗彎拉強度按下式計算：瀝青混合料的抗彎拉強度取決于所用材料的性質(zhì)（瀝青性質(zhì)、瀝青用量、礦料性質(zhì)、混合料的均勻性）及結(jié)構(gòu)破壞過程的加荷狀況（重復(fù)次數(shù)、應(yīng)力增長速度等）。另外，計算時期的溫度狀況對抗彎拉強度有很大的影響。第23頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第24頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日二、瀝青混合料的應(yīng)力－應(yīng)變特性1)瀝青混合料的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系瀝青及瀝青混合料的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系具有隨溫度和荷載作用時間而變化的特性，具有粘彈性性狀。彈性應(yīng)變－加載或卸載時，立即產(chǎn)生或恢復(fù)的應(yīng)變粘彈性應(yīng)變－應(yīng)變隨加載時間或卸載時間增加而增加或減少的應(yīng)變塑性應(yīng)變－在卸載后應(yīng)變不能恢復(fù)的應(yīng)變隨施加荷載的大小和作用時間的不同，表現(xiàn)出不同的彈性性質(zhì)、粘彈性性質(zhì)和粘彈塑性性質(zhì)。瀝青及瀝青混合料的力學(xué)特性受溫度與加載時間的影響較大。注意：表征瀝青混合料的變形特性應(yīng)標(biāo)明作用時間和溫度第25頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日蠕變：材料在應(yīng)力保持不變時，變形隨作用時間而發(fā)展的過程應(yīng)力松弛：變形物體在恒定應(yīng)變下應(yīng)力隨時間而自動降低的過程（內(nèi)部流動的結(jié)果）松弛時間：保持該階躍變形條件下，施加產(chǎn)生階躍變形的應(yīng)力隨時間逐漸下降，直到施加階躍變形前的應(yīng)力狀態(tài)所需要的時間。松弛時間取決于粘滯度，粘滯度與材料的性質(zhì)和溫度有關(guān)。在溫度一定時，瀝青混合料呈現(xiàn)的性質(zhì)，取決于荷載作用時間與應(yīng)力松弛時間的比值。作用時間比松弛時間短得多，材料呈現(xiàn)為理想的彈性體；作用時間比松弛時間長得多，材料呈現(xiàn)為粘塑性體。作用時間與松弛時間相同，材料呈現(xiàn)為粘－彈－塑性體溫度高，粘滯度小，則松弛時間小，瀝青混合料表現(xiàn)為粘彈塑性或塑性。溫度低，粘滯度大，則松弛時間大，瀝青混合料表現(xiàn)為彈性。第26頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第27頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日2)勁度模量勁度模量：瀝青和瀝青混合料在給定溫度和加荷時間條件下的應(yīng)力與總應(yīng)變的比值瀝青勁度試驗曲線可以看出：當(dāng)加荷時間短或溫度較低時，曲線接近水平，表明材料處于彈性狀態(tài)；加荷時間很長或溫度較高時，則表現(xiàn)為粘滯性狀態(tài)；中間過渡段兼有彈一粘性狀態(tài)。各種溫度條件下的曲線形狀有相似性，只是在水平方向有一個時間間隔。這表明溫度對勁度的影響與加荷時間對勁度的影響具有等效互換性。利用這一個重要性質(zhì)可以廣泛研究它的各項性能以及相互之間的關(guān)系。第28頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第29頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日三、瀝青混合料的疲勞特性對于彈性狀態(tài)的路面材料承受重復(fù)應(yīng)力作用時，可能在低于靜載一次作用下的極限應(yīng)力值時出現(xiàn)破壞，這種材料強度的降低現(xiàn)象稱為疲勞。疲勞的出現(xiàn)，是由于材料微結(jié)構(gòu)的局部不均勻，誘發(fā)應(yīng)力集中而出現(xiàn)微損傷，在應(yīng)力重復(fù)作用之下微量損傷逐步累積擴大，終于導(dǎo)致結(jié)破壞，稱為疲勞破壞。疲勞強度：在一定的重復(fù)作用次數(shù)下，材料結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞破壞的重復(fù)應(yīng)力值疲勞壽命：在一定的重復(fù)應(yīng)力作用下，材料結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞破壞的重復(fù)作用次數(shù)。疲勞極限：材料在應(yīng)力重復(fù)作用一定次數(shù)(例如106～107次)后，疲勞強度不再下降，趨于穩(wěn)定值，此穩(wěn)定值稱為疲勞極限。當(dāng)重復(fù)應(yīng)力低于此值時，材料可經(jīng)受無限多次的作用而不出現(xiàn)破壞。第30頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第31頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日有兩種試驗方法：控制應(yīng)力和控制應(yīng)變試驗?？刂茟?yīng)力試驗是在試驗過程中保持荷載或應(yīng)力值始終不變，而應(yīng)變量的增長速率不斷增加；控制應(yīng)變試驗，是在試驗過程中不斷調(diào)節(jié)所施加的荷載或應(yīng)力值，使應(yīng)變量始終保持不變，試驗中材料的勁度仍不斷下降，保持不變應(yīng)變量所需要的力不斷減小，控制應(yīng)力試驗，材料的疲勞破壞往往以試件出現(xiàn)斷裂為標(biāo)志。控制應(yīng)變試驗，并不會出現(xiàn)明顯的疲勞破壞現(xiàn)象，可以以勁度模量下降到初始模量值的50％作為疲勞破壞的標(biāo)準。

采用控制應(yīng)力試驗方法可以用以下方程估算材料的疲勞壽命：第32頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第33頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第34頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日采用控制應(yīng)變試驗方法，也可得到相似的疲勞方程式。但是從試驗結(jié)果看來，有同控制應(yīng)力試驗方法相反的規(guī)律，即隨著溫度的升高(即勁度降低)，材料的疲勞壽命反而增加。兩種試驗方法得到不同的疲勞性狀，其原因：在應(yīng)力控制試驗中，隨材料勁度的降低，裂隙迅速擴展，而在應(yīng)變控制試驗中應(yīng)力不斷減小，裂隙的擴展便延續(xù)很長時間，材料的勁度越低，延續(xù)的時間越長，于是勁度低的材料，其疲勞壽命長。一般厚的面層（15cm以上），應(yīng)采用控制應(yīng)力試驗方法薄面層（5cm以下），應(yīng)采用控制應(yīng)變試驗方法。第35頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第36頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第37頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日四、瀝青路面的溫度狀態(tài)1.大氣的溫度在一年四季和一晝夜之間發(fā)生著周期性的變化，2.受大氣直接影響的路面溫度也相應(yīng)地在一年之間和一日之間發(fā)生著周期性的變化。3.路表面溫度變化與氣溫變化大致是同步的，但是由于部分太陽輻射熱被路面所吸收，路表面的溫度較氣溫高，尤其是瀝育路面，由于吸熱量高，溫度增值的幅度超過水泥混凝土路面。4.面層結(jié)構(gòu)內(nèi)不同深度處的溫度同樣隨氣溫的變化呈周期性變化，升降的幅度隨深度的增加而減小，其峰值的出現(xiàn)也隨深度的增加而越來越滯后。5.一年四季面層不同深度處的溫度還隨氣溫變化而經(jīng)歷著年變化。第38頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第39頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第40頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日

影響路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度狀況的因素很多，可分為外部和內(nèi)部兩類。外部條件主要是氣象條件，如太陽輻射、氣溫、風(fēng)速、降水量和蒸發(fā)量等。而其中，太陽輻射和氣溫是決定路面溫度狀況的二項最重要的因素。內(nèi)部因素則為路面各結(jié)構(gòu)層材料的熱物理特性參數(shù)，如熱傳導(dǎo)率、熱容量和對輻射熱的吸收能力等。

熱傳導(dǎo)率：單位溫度梯度條件下在單位時間內(nèi)垂直通過單位面積斷面的熱量，同材料的結(jié)構(gòu)、孔隙率和濕度有關(guān)

熱容量：使單位質(zhì)量的物資產(chǎn)生單位溫度變化時所需要的熱量。第41頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日第42頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日溫度狀況預(yù)估路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度狀況，可通過在外部和內(nèi)部影響因素之間建立聯(lián)系的方法來預(yù)估。這種方法有兩類，即統(tǒng)計方法和理論方法。統(tǒng)計方法就是在路面結(jié)構(gòu)層的不同深處埋設(shè)測溫元件，連續(xù)觀測年循環(huán)內(nèi)不同時刻的溫度變化，同時收集當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料，包括對應(yīng)的氣溫和輻射熱等，對記錄的路面溫度和氣象因素進行步回歸分析。選擇符合顯著性檢驗要求的因素，分別建立不同深度處各種路面溫度指標(biāo)的回歸方程式， Tmax=α+bTa.max+cQ

式中：Tmax：路面某一深度處的最高溫度，℃；

Ta.max：相應(yīng)的日最高氣溫，℃；

Q：相應(yīng)的太陽日輻射熱，J/m2；

a、b、c：回歸常數(shù)。第43頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日理論法是應(yīng)用熱傳導(dǎo)理論方程式推演出各項氣象資料和路面材料熱物理特性參數(shù)組成的溫度預(yù)估方程式。通常由于參數(shù)確定的難度大,理論假設(shè)的理想化，預(yù)估的結(jié)果與實測結(jié)果有一定的差距。第44頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日五、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性瀝青混合料高溫穩(wěn)定性：指混合料在荷載作用下抵抗永久變形的能力。車轍：路面結(jié)構(gòu)及土基在行車荷載作用下的補充壓實，以及結(jié)構(gòu)層中材料的側(cè)向位移產(chǎn)生的累積永久變形。1.瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性的影響因素(1)集料級配：連續(xù)級配中粗級配混合料具有較好的穩(wěn)定性；細級配混合料高溫穩(wěn)定性較差。間斷級配（細集料間斷）高溫穩(wěn)定性優(yōu)于連續(xù)級配（骨架直接承受荷載作用）(2)集料的顆粒形狀：具有豐富的棱角和發(fā)達的紋理構(gòu)造，能形成緊密的嵌擠作用，有利于增強穩(wěn)定性。(3)瀝青的品種：稠度較高的瀝青、其軟化點高、溫度穩(wěn)定性好。感溫性強的瀝青，高溫穩(wěn)定性差。含蠟量高的瀝青，高溫穩(wěn)定性差。瀝青質(zhì)含量高，其高溫穩(wěn)定性高。在瀝青中添加聚合物，能有效提高高溫穩(wěn)定性。第45頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日(4)混合料的瀝青含量：瀝青用量過少，集料表面瀝青膜過薄，混合料缺乏足夠的粘結(jié)力，不能形成高強度，穩(wěn)定性不高。瀝青含量增多，穩(wěn)定度隨之提高。瀝青含量進一步增加，集料表面瀝青膜增厚，自由瀝青增多，穩(wěn)定度下降。(5)混合料剩余空隙率：空隙率增大，強度降低?？障堵实停瑥姸群湍途眯愿?，但空隙率低于3%，由于瀝青在高溫時的體積膨脹，形成泛油。(6)環(huán)境：高溫及其持續(xù)高溫，使路面強度下降，變形加劇。交通量特別是超載交通增大，變形加大。交通組成情況，如渠化交通比混合交通，路面變形加大。2.瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的評價1)評價混合料抵抗永久變形能力指標(biāo)：(1)以相應(yīng)某一應(yīng)變量的應(yīng)力大小來定義其穩(wěn)定性（用于分析變形量）(2)以作用應(yīng)力和累積變形量的比值來定義其穩(wěn)定性（用于分析變形量）(3)以材料的抗剪強度參數(shù)，粘結(jié)力和內(nèi)摩阻力來定義其穩(wěn)定性（用于分析特定施加荷載條件下的承載能力）第46頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日瀝青混合料車轍的影響因素因素因素變化因素變化對車轍的影響集料表面紋理級配形狀粒徑光滑→粗糙連續(xù)→間斷圓滑→棱角最大粒徑增大減小減小減小減小瀝青結(jié)合料粘度勁度敏感性增大增大減小減小減小增大混合料瀝青含量空隙率集料間隙率（VMA）增加增加增加增大增大增大環(huán)境溫度應(yīng)力/應(yīng)變狀態(tài)交通量交通渠化基層強度雨水升高增大增加嚴重增大干燥→潮濕增大增大增大增大減小增大第47頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日2)常用評價方法：(1)無側(cè)限抗壓強度法：以瀝青混合料在不同溫度下的抗壓強度比值來表示熱穩(wěn)定性?？刂扑苄宰冃沃笜?biāo)：特點：試驗方法簡單，但無側(cè)限抗壓試驗試件受力狀態(tài)與實際受力狀態(tài)不符，不能反應(yīng)路用性能。(2)馬歇爾試驗：以瀝青混合料在60℃條件下的馬歇爾穩(wěn)定度和流值來評價高溫穩(wěn)定性。特點：試驗方法簡單，便于現(xiàn)場質(zhì)量控制，馬歇爾穩(wěn)定度和流值與瀝青混合料高溫穩(wěn)定性有一定的相關(guān)關(guān)系。但試驗試件受力狀態(tài)與實際受力狀態(tài)不符，不能反應(yīng)路用性能。是一項經(jīng)驗性指標(biāo)，不能確切反映永久變形產(chǎn)生的機理。第48頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日(3)三軸試驗：以材料的抗剪強度參數(shù)，粘結(jié)力和內(nèi)摩阻力來定義其穩(wěn)定性特點：是一種比較完善的方法，可以較為詳盡地分析瀝青混合料組成與力學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系，同時由于它的受力狀態(tài)與瀝青混合料在路面中受力狀態(tài)比較接近，結(jié)果與使用情況具有較好的相關(guān)性。但試驗儀器和操作方法較為復(fù)雜。(4)蠕變試驗方法：以作用應(yīng)力和累積變形量的比值（蠕變模量）來定義其穩(wěn)定性特點：可以判別混合料的穩(wěn)定性指導(dǎo)材料的組成設(shè)計；可以預(yù)估車轍量，為路面設(shè)計提供依據(jù)。(5)輪轍試驗：模擬車輪荷載在路面上行駛而形成車轍的構(gòu)成試驗方法。包括小型室內(nèi)輪轍試驗，大型環(huán)道或直道試驗。以動穩(wěn)定度表示抗變形能力。第49頁，共54頁，2023年，2月20日，星期日

特點：試驗原理直觀，結(jié)果與實際的車轍之間有良好的相關(guān)性。3.提高高溫穩(wěn)定性的措施1)提高內(nèi)摩阻力的方法(1)增加粗顆粒含量或減少剩余空隙率，使粗礦料形成空間骨架結(jié)構(gòu)(2)采用具有豐富的棱角和發(fā)達的紋理構(gòu)造，能形成緊密的嵌擠作用，有利于增強穩(wěn)定性。2)提高粘結(jié)力的方法(1)適當(dāng)提高瀝青材料的粘稠度（特別是采用改性瀝青）(2)控制瀝青與礦料的比值，嚴格控制瀝青用量。(3)采用具有活性的礦粉，改善瀝青與礦料的相互作用(4)在瀝青中摻入聚合物（天然橡膠、合成橡膠、聚異丁烯、聚乙烯等）。第50頁，共54頁，2023