路基路面工程（第2版）教学课件12第十二章 沥青路面.pptx

第十二章 沥青路面第1节 沥青路面的特点与分类路基路面工程路基路面工程12.1 沥青路面的特点与分类沥青路面的特点与分类一、沥青路面的概念二、沥青路面的基本特性三、与水泥混凝土路面相比的优缺点四、沥青路面的分类路基路面工程12.1 沥青路面的特点与分类沥青路面的特点与分类一、沥青路面的概念 用沥青材料作为结合料黏结矿料所修筑的面层与各类基层和功能层所组成的路面结构二、基本特性优异的力学性能：能够承受车辆荷载对路面的作用较好的抗滑性能：有效保证行车安全良好的柔性：行车平稳舒适且噪声低强度形成快：开放交通早、维修方便不扬尘：干净环保路基路面工程12.1 沥青路面的特点与分类沥青路面的特点与分类三、与水泥混凝土路面相比的优缺点1.优点具有良好的力学性能和路用性能表面平整、无接缝，行车振动小，噪音低便于机械化施工，施工期短，开放交通快养护方便，可再生利用2.缺点温度敏感性较高沥青路面易老化，出现早期病害施工受气候和季节影响大路基路面工程四、沥青路面的分类 1.按施工工艺分类层铺法：分层洒布沥青、分层铺撒矿料和碾压的方法修筑的沥青路面；路拌法：在路上用机械将矿料和沥青材料就地拌合摊铺和碾压密实而成的沥青路面；厂拌法：一定级配的矿料和沥青材料在工厂用专用设备加热拌合，然后到工地上摊铺碾压而成的沥青路面。

12.1 沥青路面的特点与分类沥青路面的特点与分类层铺法路拌法厂拌法路基路面工程2.按沥青路面的技术特性分类沥青表面处治路面：用沥青和集料按层铺法或拌合法铺筑而成的厚度不超过3cm的沥青路面；沥青贯入式路面：用沥青和集料按层铺法铺筑而成，厚度一般为48cm的沥青路面；沥青碎石路面：以沥青和嵌挤结构集料热拌铺筑的路面；沥青混凝土路面：以沥青和密实结构集料热拌铺筑而成的路面；12.1 沥青路面的特点与分类沥青路面的特点与分类路基路面工程乳化沥青碎石路面：以常温熔融的沥青和嵌挤结构的集料冷拌或热拌，冷铺而成的路面；沥青马蹄脂碎石（SMA）路面：用沥青马蹄脂碎石混合料作面层或抗滑层的路面 组成：三多一少（粗集料多、填料多、沥青多、细集料少）特点：构造深度较大、抗滑耐磨、孔隙率小、抗疲劳、高温抗车辙、低温抗开裂开级配沥青混合料磨耗层（OGFC）：较强的结构排水能力，常用作多雨地区沥青表面层或磨耗层12.1 沥青路面的特点与分类沥青路面的特点与分类路基路面工程3.按基层的力学特性分类半刚性基层沥青路面：以半刚性基层材料作为基层，其上直接铺筑沥青面层的路面结构形式为：沥青混凝土面层+半刚性基层12.1 沥青路面的特点与分类沥青路面的特点与分类路基路面工程3.按基层的力学特性分类柔性基层沥青路面：以沥青稳定类材料、粒料等为基层的沥青路面。

结构形式常为:沥青混凝土面层+沥青稳定碎石基层+粒料基层12.1 沥青路面的特点与分类沥青路面的特点与分类路基路面工程3.按基层的力学特性分类刚性基层沥青路面：以水泥混凝土结构（常为贫水泥混凝土）作为基层，上层铺筑较厚沥青层的路面12.1 沥青路面的特点与分类沥青路面的特点与分类路基路面工程3.按基层的力学特性分类组合式基层沥青路面：柔性基层与半刚性基层组合使用的路面常用结构形式为：沥青混凝土面层+沥青碎石基层+半刚性底基层；或者沥青混凝土面层+沥青碎石基层+粒料过渡层+半刚性底基层全厚式沥青路面：天然或经简单处理的路基以上全部为沥青面层的路面，一般沥青层厚达400500mm以上，仍属柔性基层路面范畴12.1 沥青路面的特点与分类沥青路面的特点与分类第十二章 沥青路面第2节 沥青路面的稳定性和耐久性路基路面工程路基路面工程12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性一、高温稳定性二、低温抗裂性三、水稳定性四、抗疲劳性与耐老化性路基路面工程12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性一、高温稳定性1.定义：沥青路面高温稳定性通常是指沥青混合料在高温环境和交通荷载耦合作用下抵抗永久变形的能力。

温度升高黏滞性降低流变性增加车辆荷载作用永久永久变形变形路基路面工程12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性2.高温稳定性不足的病害形式 车辙、推移、拥抱、泛油等车辙推移泛油路基路面工程12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性车辙定义：行车荷载反复作用下，路面永久变形积累，轮迹处的路面形成辙槽，产生车辙渠化交通下，车辙是沥青路面高温稳定性不足的主要病害形式特点：对于半刚性基层沥青路面，永久变形主要发生在沥青面层危害：（1）轮迹处厚度减薄，路面强度降低，容易破坏；（2）车辙处积水导致车辆漂滑；（3）车辆在超车或变化车道方向时失控路基路面工程12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性车辙分类：（1）压密型车辙；（2）磨耗型车辙；（3）结构性车辙 （4）失稳型车辙（马鞍型）路基路面工程12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性车辙危害：（1）影响路面平整度，行车舒适性降低；（2）面层及路面结构整体强度降低；（3）车辆变向难以控制，雨天易发生漂滑；（4）进一步引起裂缝、坑槽等其他路面病害路基路面工程12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性推移、拥包等形状：路表面出现隆起带成因：温度、交通量大小、车辆超载、路线线形路基路面工程3.高温稳定性的评价方法（1）马歇尔试验指标：马歇尔稳定度、马歇尔模数 马歇尔模数=马歇尔稳定度/流值 12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性路基路面工程（2）车辙试验目前世界上采用的车辙试验方法日本：利用直径为200mm的实心橡胶轮对300mm300mm50mm沥青混合料板试件做反复行走加载试验；英国：由英国道路研究所（TRRL）提出。

利用直径为200mm的实心橡胶轮对现场钻取的直径195205mm、厚3550mm的圆柱体试件进行反复荷载行车试验；12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性路基路面工程西欧：采用直径为400mm的充气橡胶轮，对在试槽内的条形试件做反复车轮荷载试验也可从现场进行钻芯取样，将3个沥青混合料芯样稍加切割后，放入试槽内，并用类似材料填充空隙，形成条形试件进行试验美国（APA）车辙试验：其荷载轮通过压在试件顶的充气硬橡胶管施加垂直荷载可采用板式试件圆柱体试件进行反复荷载行车试验 中国：参照日本评价指标：动稳定度，即产生单位变形时的轮载作用次数，以次mm为单位12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性路基路面工程（3）单轴加载试验单轴静载蠕变试验蠕变劲度模量单轴重复加载试验有加载期，也有间歇期单轴动态加载试验（正弦荷载）永久变形与荷载作用次数的关系12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性路基路面工程（4）三轴加载试验三轴静态加载试验（三轴蠕变试验）蠕变劲度模量三轴重复加载试验 有加载期，也有间歇期永久变形与荷载作用次数的关系三轴动态加载试验(加正弦荷载)永久变形与荷载作用次数。

12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性路基路面工程（5）单轴加载试验径向加载试验沿圆柱试件的直径方向施加垂直压缩荷载的试验，又称为间接拉伸试验或劈裂试验其可以进行静态蠕变、重复加载试验以及动载试验6）弯曲蠕变试验在小梁的三分点加载，进行蠕变试验指标为蠕变劲度模量7）扭转剪切试验在轴向荷载和扭矩的共同作用下，沿中空圆柱形试件的内、外壁分布均匀的径向压力，使试件处于三维应力状态，从而研究混合料的永久变形特性和动态特性12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性路基路面工程（8）简单剪切试验原理：沥青路面的第二阶段的永久变形是由于沥青混合料在剪切应力作用下产生塑性流动引起的设备：由土的直剪试验方法移植过来，增加了垂直的动力荷载、围压和温度控制，可以提供静态（蠕变）、重复的或者动力荷载指标：回弹剪切模量、动力剪切模量或剪切阻尼评价：与实际车辙状况产生情况相关关系并不理想12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性路基路面工程（9）大型环道、直道试验定义：是一种大型的足尺路面结构在实际车轮和交通荷载作用下的试验，又称加速加载试验设备：澳大利亚的加速加载设备ALF（Accelerated Loading Facility）、南非的重型车辆模拟器（HVS）等。

指标：永久变形与轴载作用次数的关系评价：能反映实际路面车辙的形成状态但试验成本大、试验周期长，一般不轻易开展12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性路基路面工程（10）野外现场试验修筑试验路，观测车辙量以及轴载作用次数等著名的有美国的西部环道试验、美国国家沥青中心NCAT试验路12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性路基路面工程4.改善沥青混合料高温性能的措施(1)材料集料：应采用坚硬、表面粗糙、破碎、颗粒接近立方体的集料沥青结合料 沥青用量；沥青黏度：可根据工程所在地的气候情况，选择比常规使用的沥青低一个等级若试验、验证结果仍不能令人满意时，可考虑利用改性沥青提高其抗车辙能力12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性路基路面工程(2)混合料设计级配 较粗的级配有较好的抗车辙能力，但不容易控制，而且级配过粗反而影响其高温稳定性，相比之下，密级配的沥青混合料抗车辙性能较开级配混合料更加稳定一些进行混合料设计时，可有意识地按较多的重载车辆、较大的轴载、较高的轮胎气压进行沥青混合料的设计与试验室验证设计空隙率 3%5%3)施工不要离析（细集料集中的地方容易出现车辙）；压实度要达到要求。

12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性路基路面工程12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性二、低温抗裂性1.定义：沥青路面随着温度下降产生温度应力，当该应力达到 材料的抗拉强度时，就会产生开裂本质：低温下沥青材料主要表现为脆性，应力松弛能力差，温度应力逐渐累积并产生裂缝路基路面工程12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性2.低温抗裂性不足的病害形式低温收缩裂缝、低温收缩疲劳裂缝横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝路基路面工程(1)横向裂缝：垂直于行车方向的裂缝荷载型裂缝原因：由于路面结构设计不当或施工低劣，或车辆严重超载，使沥青面层或半刚性基层内产生的拉应力超过疲劳强度而断裂特点：荷载型裂缝首先在路面底面发生，逐渐向上扩展至表面非荷载型裂缝沥青面层缩裂：多发生在冬季气温较低地区或易发生温度骤变地区经常在温度应力的反复作用下，逐渐发展与扩张基层反射裂缝：半刚性基层先于沥青面层开裂非荷载型反射裂缝一般比较规则，裂缝间距取决于当地气温和沥青面层及半刚性基层材料的抗裂能力12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性路基路面工程(2)纵向裂缝：平行于行车方向的裂缝。

产生原因：沥青面层分路幅摊铺，两幅接茬处未处理好 路基压实度不均匀或由于路基边缘受水侵蚀，产生不均匀沉陷引起 Top-down裂缝12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性路基路面工程原因：路面结构设计不合理，路基路面压实度不足，路面材料配比不当或未拌和均匀等路面出现横向和纵向裂缝后未及时封填，水分渗入下层，加剧路面破损沥青在施工期间以及长期使用过程中的老化12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性(3)网状裂缝：路面整体强度不足引起的呈网状的裂缝路基路面工程3.低温抗裂性的评价方法12.2 沥青路面的稳定性和耐久性沥青路面的稳定性和耐久性试验方法试验方法测定性质测定性质模拟现模拟现场条件场条件试验结果在试验结果在力学模式中力学模式中的应用的应用操作操作性性设备成本及设备成本及通用性通用性备注备注间接拉伸试验低温拉伸应力应变特性、拉伸强度不间接易中等，通用证明步骤完善等速拉伸的直接拉伸试验拉伸应力应变特性，拉伸强度不间接易中等，通用证明步骤完善拉伸蠕变拉伸应力应变。