道路工程概论.第2-7章.docx

道路工程概论.第2-7章 第2-7章 沥青路面7-1 沥青路面的特点和分类1．概念沥青路面是用沥青作粘结料修筑面层并与各类基层组成的路面因路面呈黑色，又称为黑色路面2．特点 （1）优点沥青路面使用了沥青粘结料，增强了矿料间的粘结力，提高了混合料的强度和稳定性与水泥混凝土路面相比，沥青路面表面平整无接缝，行车舒适，振动小，噪音低，开放交通陕，养护简便，适宜于路面分期改建，是我国路面结构的重要形式2）缺点温度敏感性高夏季强度下降，若控制不好会使路面发软或泛油、推挤剪切破坏低温时沥青变脆或由于土基冻胀引起路面开裂此外，履带式车辆行驶会损坏沥青路面在低温和雨季，除乳化沥青外，沥青路面不能施工3．沥青路面按强度构成原理分类沥青路面按强度构成原理分为嵌挤式和密实式两类 （1）嵌挤式沥青路面嵌挤式沥青路面要求大小尺寸较均匀的石料，经压实后主要靠颗料集料的嵌锁压挤构成强度，粘结力只起次要作用这种结构热稳性较好，但空隙率较大，易透水，耐久性较差宜作基层或面层的下层 这类路面有各类表面处治、贯入式和沥青碎石，属于次高级路面 （2）密实式密实式沥青路面按最大密实度和最小孔隙率的原则设计这类路面的强度取决于沥青粘结力和混合料的内摩阻力。

这种路面结构致密，孔隙率小，强度高和耐外性好沥青混凝土、沥青玛蹄脂碎石和沥青稳定碎石混合料属于此类是沥青路面中最好的结构，路面等级为高级路面7-2 沥青路面使用的材料一、路面沥青材料的性质及分类（一）道路沥青的路用性质沥青路面使用的沥青材料必须满足路用要求、符合技术标准，才能适应汽车交通长年的反复作用反映道路沥青路用性质的主要指标有：1．粘性沥青的粘性用针入度表示，即质量为l00g的测针在25％温度下插人沥青达5s时的深度，单位以0．1mm计如沥青90号，其针入度范围为80～100(0.1mm)显然，沥青的针入度越小，其粘性越大沥青粘陛亦可用布洛克菲尔德粘度仪直接测定，用60℃运动粘度表示，单位以PaS计2．塑性沥青的塑性表示其变形能力，用延度表示沥青试件在15℃水槽中以每分钟5cm的变形速度直至拉断时的长度即为延度，单位以厘米计如沥青90号，其延度大于50cm沥青在冬季塑性较差，就要测10℃的延度 3．温度稳定性玻璃烧杯内的水从5℃开始加温，升温速度为每分钟5℃当浸于水中的两颗钢球从装满沥青样品的两个小铜环中下落至板底时的温度即为软化点试验使用了钢球和铜环，又称为环与球软化点，以℃计。

90A号沥青软化点为45℃针入度指数PI表示三种温度下沥青粘塑性的变化，它也是温度稳定性的一个指标4．脆性沥青的脆性用脆点表示它是涂于金属片的沥青薄膜在特定条件下因冷却和弯曲而出现裂纹时的温度，以℃计5．耐老化性耐老化性用沥青薄膜加热试验(163℃，5h)后的质量损失和粘塑性变化来表示 如90A号沥青要求质量损失小于0.8％，针人度比大于55％，15℃残留延度不小于20cm 6．对沥青的一般物理性能亦有所要求如90号沥青的闪火点应大于245℃，为的是保证和控制施工的安全生产；含腊量小于2.2％，是为了保证沥青的粘性和温度稳定性；溶解度大于99.5％是为了限制沥青的杂质含量，保证沥青的纯度二）道路沥青的分类1．道路石油沥青的分级和技术要求，表2-7-1 2．道路用液体石油沥青的技术要求，表2-7-23．道路石油沥青标号的选择与路面类型、当地的交通和气候条件有关1）对高速公路和一级公路、夏季温度高、持续时间长、重交通和山丘上坡路段、停车站和汽车荷载剪应力大的层次，宜用稠度大的沥青2）冬寒地区和交通量小的公路宜用稠度小和低温延度大的沥青3）温度日温差和年温差大的地区宜用针入度指数较大的沥青道路石油沥青的适用范围列于表2-7-3。

道路石油沥青的适用范围 表2-7-34．道路用液体石油沥青的分类液体石油沥青分快凝AL(R)、中凝AL(M)和慢凝AL(S)三种，视施工需要来选用 液体石油沥青适用于透层、粘层和拌制冷拌混合料二、乳化沥青的性质和分类乳化沥青是由沥青、乳化剂和水拌制而成施工时被喷洒于路上，涂覆于矿料表面不久后破乳脱水，沥青逐渐凝结，把矿料粘结在一起1．乳化沥青的分类（1）由破乳裂化速度的快慢分为：快裂、中裂和慢裂三种 （2）按离子类型分为：阳离子C、阴离子A和非离子N三种 （3）按拌制方法分为：喷洒型P和拌和型B) 2．乳化沥青的性质各类乳化沥青的技术要求列于表2-7-4乳化沥青适用于沥青表处、沥青贯入式和冷拌沥青混合料路面，修补裂缝、喷洒透层、粘层和封层等改性乳化沥青的技术要求较高，列于表2-7-5喷洒型改性乳化沥青PCR适用于粘层、封层和桥面防水层，拌和改性乳化沥青适用于稀浆封层和微表处三、改性沥青的性能和分类对沥青掺加改性材料可以大大提高其路用性质1．改性剂的分类 改性剂分为三类：（1）热塑性橡胶类 SBS类改性剂主要有苯乙烯类嵌段共聚物如苯乙烯—二丁烯—苯乙烯(BSB)等SBS具有良好的弹性和裂缝自愈性，其高温、低温、抗车辙和抗疲劳性能都有突出的优点。

2）橡胶类改性沥青SBR类改性剂如天然橡胶(NR)和丁苯橡胶SBR等，可以改善抗车辙和低温稳定性 （3）热塑性树脂类改性沥青EVA，PE类改性剂有乙酸乙烯酯共聚物(EVA)和聚乙烯塑料(PE)等，它可以改善高温稳定性和抗车辙性能，但延性较差，低温性能不佳，生产上可与SBS掺和使用2．改性沥青试验改性沥青除应进行一般性沥青试验外，还要测定其粘度、粘性、弹性恢复率和温度敏感性，还要测定改性沥青的离析效果，以保证其储存稳定性改性沥青的几个试验如下： (1)粘度布洛克菲尔德粘度仪测定沥青在60℃和l35℃时的粘度，单位为PaS60％运动粘度反映路面高温时对改性沥青的粘度要求135℃反映施工和易性要求，135℃运动粘度应大于3PaS，否则粘性过高难于拌和压实2)粘韧性试验是将拉伸半球圆头浸入容器内的热试样中，静置和在恒温水浴中(25℃)保温l～1．5h后，取出试件嵌入拉力仪中，试验可记录出拉力(N)-变形(m)曲线曲线与变形轴包围的面积m1+m2即为粘韧性，单位为Nmm1是拉伸时曲线包围的面积， m2是塑性变形至拉断后的面积，表示为韧性3)弹性恢复率试验是将试件在延度仪水槽中按5cm／min的速度拉伸，拉长至10cm时将试样剪断，并在水槽中泡lh。

弹性恢复率e为：e100 x100100%式中，x为试样剪断lh后恢复的长度 (4)温度敏感性试验是对试样进行5℃、l5℃和25℃的针人度测定，从而计算针入度指数PI值此值越大，改性沥青温度敏感性越大5)离析试验是将试件置人涂有甘油滑石粉隔离液的试管中，在163％5℃烘箱中静置(481)h后插入铁丝，再放入冰柜中冷凝成固体取出试件连同铁丝截成3段，取顶部和底部的两段做软化点试验，两个软化点的差值即为离析试验所得的贮存稳定性差值越大，贮存稳定性越差聚合物改性沥青的技术要求列于表2-7-6四、集料的质量和规格沥青层用的集料包括粗集料和细集料1．粗集料粗集料包括碎石、破碎砾石、钢渣、矿渣等高速公路和一级公路不得使用筛选砾石和矿渣粗集料应洁净、干燥，表面粗糙，质量应符合表2-7-7的规定 粗集料的粒径规格见表2-7-8所列高速公路和一级公路对粗集料磨光值和集料与沥青的粘附性有所要求，以确保路面不出现磨光和剥落若粘附性不符合要求时，可对集料掺入消石灰、水泥或石灰水处理或掺加耐水耐热和长期性能好的抗剥落剂2．细集料沥青路面的细集料包括天然砂、机制砂和石屑 它应洁净干燥、无杂质并有适当颗粒级配五、填料和纤维稳定剂1．填料 （1）矿粉沥青混合料的矿粉必须用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料磨细得到的矿料。

矿粉应干燥洁净，其质量应符合表2-7-12的要求 （2）粉煤灰粉煤灰不宜在高速公路和一级公路上使用；在其他公路上使用时，粉煤灰用量不得超过填料总重量的50％粉煤灰的烧失量应小于12％，与矿粉拌合后的塑性指数应小于4％，其它质量要求与矿粉相同2．纤维稳定剂沥青混合料中掺加的纤维稳定剂有木质素纤维、矿物纤维、合成纤维等 纤维应在250℃的干拌温度不变质、不发脆，在混合拌和中能充分地均匀分散 使用纤维必须符合环保规定，不危害身体健康矿物纤维宜用玄武岩等矿石制造，石棉纤维易影响环境及造成人体伤害，不宜使用纤维稳定剂的掺加比例以沥青混合料总量的质量百分率计算，对于SMA路面的木质纤维不宜低于0.3％，矿物纤维不宜低于0.4％，其用量由配合比设计加以确定木质素纤维质量技术要求见表2-7-13木质素纤维质量要求 表2-7-137-3 热拌沥青混合料路面沥青混合料由集料和沥青结合料混合拌和而成1）按材料组成及结构分为：连续级配、间断级配混合料2）按矿料级配组成及空隙率大小分为：密级配、半开级配和开级配混合料 （3）按公称最大粒径大小Dmax分为：特粗式(Dmax≥31.5mm) 粗粒式(Dmax =26．5mm) 中粒式(Dmax =16mm或19mm) 细粒式(Dmax =9.5mm或13.2mm) 砂粒式(Dmax <9．5rm)沥青混合料。

4）按制造工艺分为：热拌沥青混合料、冷拌沥青混合料、再生沥青混合料等一、沥青混合料的矿料级配（一）密实沥青混合料密实沥青混合料是由连续级配的不同尺寸的集料按最佳级配原理配合的混合料最常见的有沥青混凝土(AC)，还有一种为沥青稳定碎石混合料1．沥青混凝土 （1）特点沥青混凝土的密实度大，强度高，整体性好，并富有弹性，是一种适合现代快速汽车交通的高级路面但它的温度稳定性稍差，若处理不当，在高温季节可能产生推挤和剪裂变形2）分类密级配沥青混凝土又可分为粗型和细型两种：①以关键性筛孔通过率来区分，如AC-20的关键性筛孔4．75mm，通过率小于40％为粗型，标记为AC-20C；②通过率大于40％为细型，标记为AC-20F 密级配沥青混凝土矿料级配范围列于表2-7-16 2．沥青稳定碎石（1）密实连续级配的沥青稳定碎石密实连续级配的沥青稳定碎石ATB(Asphalf treated Base Course)是粗碎石混合料用沥青加以稳定由于矿料较粗且用量较大，细料和沥青用量较少混合料的孔隙率比沥青混凝土稍大但热稳性较好，故作为沥青层的下层使用工程上使用有特粗式ATB-40、ATB-30和粗粒式ATB-25。

密级配沥青稳定碎石混合料矿料级配范围列于表2-7-172）密实型间断级配沥青混合料密实型间断级配沥青混合料SMA(Stont Mastic Asphalt)是近十多年来国内外推广应用的一种高级路面其结构是用较多较粗的矿料构成主骨架，其空隙用沥青胶泥来填充沥青胶泥由沥青、细集料、矿粉和少量纤维稳定剂组成——故称为沥青玛蹄脂碎石这种混合料孔隙率小(3％～4％)，强度高、弹性大，热稳性和水稳性好，是一种优秀的高级路面工程上使用的有中粒式 SMA-20．SMA-16和细粒式SMA-13、SMA-10 沥青玛蹄脂碎石混合料的矿料级配范围列于表2-7-18二）开级配沥青混合料开级配沥青混合料主要由粗集料嵌挤而成，细集料及填料较少，孔隙率较大(18％) 此类混合料有两类：1．开级配排水式磨耗层0GFC(Open．Graded Frictin Course)。