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第十一章沥青路面沥青类路面基本特性及分类等沥青混合料的力学性质沥青路面的稳定性与耐久性沥青类路面对材料的基本要求沥青混合料技术性质与组成设计沥青类路面的施工工艺及质量控制第一节概述◆1、沥青路面及结构组合形式1)沥青路面由沥青作为结合料,粘结矿料修筑面层,并和基层(底基层)、路基(垫层)共同组成的路面结构。2)沥青路面结构组合①松散粒料做基层(面层薄时易疲劳破坏,可有效控制松散料下半刚性层裂缝反射)②无机结合料稳定材料做基层(易出现基层及面层的收缩裂缝,及基层裂缝的反射裂缝)③沥青类材料做基层(耐久性好,但对裂缝的防治效果很好)④水泥砼板做基层(新建水泥路面+沥青面层,易出现反射裂缝,旧路面则旧板的病害很容易反映到面层)根据不同基层材料结构可组合成三种典型路面结构类型。1半刚性基层沥青路面──半刚性基层或底基层的沥青路面结构。2柔性路面──各结构层由沥青混合料,或沥青贯入碎石、或冷拌沥青混合料、级配碎石、砂砾等柔性材料组成的结构。3复合式路面──采用贫混凝土、混凝土等刚性基层的沥青路面结构。第一节概述◆3、沥青路面的优缺点(与普通水泥路面相比)p123(1)表面平整无接缝、行车较舒适;(2)结构较柔,振动小,行车稳定性好;(3)车辆与路面的视觉效果好;(4)施工期短、施工成型快,能够迅速交付使用(在机场跑道、高速公路上尤其需要);(5)易于维修,可再利用;(6)强度和稳定性受基层、土基影响较大;(7)沥青混合料力学性能受温度影响大;(8)沥青会老化,沥青结构层易出现老化破坏。第一节概述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◆4、沥青路面的损坏类型及成因1)裂缝第一节概述◆4、沥青路面的损坏类型及成因1)裂缝cracking表观形态分有:横裂、纵裂、网裂、块裂、不规则裂锋等产生原因:横向裂缝:分荷载型和非荷载型,非荷载型又分为沥青面层缩裂和基层反射裂缝。荷载型因拉应力超过材料疲劳极限引起,从下向上发展;非荷载型沥青面层缩裂因冬季沥青材料收缩产生的应力大于材料强度引起,反射裂缝因基层收缩开裂向面层延伸引起。纵向裂缝:路面分幅摊铺时,接缝未处理好;路基原因等引起失稳。网裂:上述裂缝未及时处理,水渗入所致;结构强度不足;沥青老化等第一节概述1)裂缝纵向裂缝longitudinalcracking第一节概述1)裂缝横向裂缝Transversecracking第一节概述1)裂缝块裂及网裂NetCracking第一节概述2)车辙rut定义:路面结构及路基在行车荷载作用下的补充压实,或结构层及路基中材料的侧向位移产生的累积永久变形。车辙还包括轮胎磨耗引起的材料缺省。车辙是高级沥青路面的主要破坏型式,对于半刚性基层沥青路面,车辙主要发生在中上面层或沥青层表。原因:1)沥青混合料高温稳定性不足,塑性变形累积;2)路面结构及路基材料的变形累积;3)车辆渠化交通的荷载磨耗-磨耗型车辙。第一节概述车辙图片第一节概述3)松散剥落RavellingandStripping定义:沥青从矿料表面脱落,在荷载作用下面层呈现的松散现象。沥青层出现松散剥落将会继而出现坑槽破坏。原因:1)沥青与矿料黏附性差(沥青粘性差、集料粘附等级低、集料潮湿、沥青老化后性能下降、冻融等);2)水的作用;3)沥青在施工中的过度加热老化第一节概述第一节概述松散剥落图片第一节概述4)表面抗滑不足surfaceskidresistance定义:沥青路面在使用过程中,表面集料被逐渐磨光,或者出现沥青层泛油,使得沥青层表出现光滑。原因:1)集料软弱,宏观纹理和微观构造小;2)粗集料抵抗磨光的能力差(由磨光值、棱角性、压碎值等表征);3)级配不当,粗料少、细料多;4)用油量偏大,或出现水损害;5)沥青稠度太低;6)车轮磨耗太严重第一节概述表面抗滑不足及泛油图片第一节概述5)其它病害包括泛油、坑洞、波浪、拥包、啃边等。第一节概述拥包、表面推移纵横向裂缝坑洞沉陷表面泛油表面离析三、对沥青路面的基本要求1.高温稳定性(Hightemperaturestability)2.低温抗裂性(Lowtemperaturestability)3.水稳定性(Watersusceptibility)4.耐久性(Durability)5.抗滑能力(Skidresistance,friction)6.防渗能力(Infiltrationresistance)高温指标:夏炎热区(30℃)夏热区(20~30℃)夏凉区(20℃)低温指标:冬严寒区(-37℃)冬寒区(-37~-21.5℃)冬冷区(-21.5~-9℃)冬温区(-9℃)雨量指标:潮湿区(1000mm)湿润区(500~1000mm)半干区(250~500mm)干旱区(250mm)四、沥青路面使用性能的气候分区高温指标:30年设计周期的七月平均最高温度:低温指标:30年的极端最低气温的最小值:沥青路面分区:高低温指标;沥青及沥青混合料分区:高低温及降雨指标;1、气候分区指标依据:采用工程所在地最近30年内最热月份平均最高气温的平均值。作用:作为反映高温和重载条件下出现车辙等流动变形的气候因子。区划数目:3个一级区(夏炎热区、夏热区、夏凉区)。一级区划沥青路面使用性能的气候分区依据:采用工程所在地最近30年内的极端最低气温。作用:作为反映温度收缩产生裂缝的气候因子。区划数目:4个二级区(冬严寒区、冬寒区、冬冷区、冬温区)1、气候分区指标二级区划沥青路面使用性能的气候分区1、气候分区指标三级区划沥青路面使用性能的气候分区依据:采用工程所在地最近30年的年降雨量的平均值,并作为气候区划的三级指标。作用:作为受雨水影响的气候因子。区划数目:4个三级区(潮湿区、湿润区、半干区、干旱区)2、气候分区的确定沥青路面使用性能气候分区由一、二、三级区划组合而成,以综合反映该地区的气候特征,见表3-7。如我国上海市属于1-3-1气候区,即为夏炎热冬冷潮湿区,对沥青混合料的高温稳定性和水稳定性要求较高。每级区的数值越小,表明该气候因子对路面的影响越恶劣。3沥青路面使用性能的气候分区道路工程材料第三章沥青混合料沥青路面使用性能的气候分区五、沥青路面分类1、按强度构成原理分:密实类(densegrading)(grading)按最大密实原则设计矿料级配,其强度和稳定性主要取决于粘聚力和内摩阻力,按空隙率大小,分闭式(6%)和开式(6%),主要区别是0.5和0.074mm之间颗粒含量不同,闭式多而开式少。前者热稳定性比后者稍差,但水稳性好、耐久性好。嵌挤类(interlock)(interlock)采用粒径较单一的矿料,强度主要来源是内摩阻力,粘聚力次要。各自优点密实类:耐久性好,热稳定性差;嵌挤类:热稳定性好,孔隙率大、耐久性差;2、按施工工艺分:层铺法——沥青表处和沥青贯入式分层洒布沥青,分层铺撒矿料和碾压的方法修筑面层。优点:工艺设备简便、功效较高、施工进度快、造价较低;缺点:路面成型期较长,需要经过炎热季节行车碾压才能成型;路拌法——路拌沥青碎石和路拌沥青稳定土在路上用机械将矿料和沥青材料就地拌和摊铺和碾压密实而成的沥青面层。优点:沥青材料分布相对均匀,成型期缩短;缺点:冷料拌和,强度低;厂拌法——沥青碎石和沥青混凝土一定级配的矿料和沥青材料在工厂用专用设备加热拌和,然后送到工地摊铺碾压而成的沥青路面。分热拌热铺、热拌冷铺,区别在于摊铺时的混合料温度。优点:矿料精选、高性能沥青、热拌均匀、混合料质量高。价格上从低到高,性能上从低到高,成型时间上从长到短,沥青粘稠度上从低到高。3、按沥青路面技术特点分:沥青混凝土(Asphaltconcreteconcrete)热拌沥青碎石(Asphaltmacadammacadam)乳化沥青碎石(Emulsionasphaltmacadam)沥青贯入式沥青表面处治(Asphaltsurfacing)沥青玛碲脂碎石SMA(Stonemasticasphaltasphalt)等。沥青路面类型选择沥青路面的类型,一方面要根据任务要求(道路的等级、交通量、使用年限、修建费用等)和工程特点(施工季节、施工期限、基层状况等),另一方面还应考虑材料供应情况、施工机具、劳力和施工技术条件等因素。沥青路面的选择与应用①表面层应具有良好的表面功能、密水、耐久、抗车辙、抗裂,潮湿区和湿润区(尤其纵坡较大路段)的上面层应符合抗滑要求,在寒冷地区的表面层应考虑低温抗裂性能的要求。②三层式面层的中面层或双层式面层的下面层应重点满足混合料的高温抗车辙性能。下面层应在满足高温抗车辙性能的基础上,重点考虑抗疲劳性能及抗裂性能的要求。③除排水式沥青混合料外,每一层都应该考虑密水性,当上层属渗水性结构层时,层间或下层应采取防渗水或排水措施。④沥青面层集料的最大粒径宜从上至下逐渐增大,并应与设计厚度相匹配。除人行道路外,沥青层的压实厚度不宜小于集料最大粒径的2倍。对于高速公路和一级公路,密级配沥青混合料的层厚不宜小于公称最大粒径的3倍,SMA等嵌挤型混合料的层厚不宜小于公称最大粒径的2.5倍,以减少离析,便于施工和压实。第二节沥青路面材料的结构与力学特性一、沥青混合料的结构沥青混合料是一种由集料、沥青和空气组成的三相空间网络体系。视容重:真容重:沥青混合料压实影响因素:压实温度、压实速度、压实应力(功)、沥青用量等。施工时的视密度γa可钻孔取芯试验实测,真密度γc可计算:二、沥青混合料的力学特性沥青混合料是一种由集料、沥青和空气组成的三相空间网络体系。其强度取决于集料颗粒间的摩擦力和嵌挤力、沥青胶结料的粘结性以及沥青与集料之间的粘附性。因此,集料的类型、空间布型以及胶结料的类型、用量、与集料的粘附程度影响着沥青混合料的力学特性。分为:密实类沥青混合料、嵌挤类沥青混合料Suspending--denseSkeleton--voidSkeleton--dense沥青混合料的组成结构密实悬浮结构骨架空隙结构密实骨架结构沥青材料针入度针入度指数软化点延度蜡含量闪点溶解度密度压碎值磨耗值表观相对密度吸水率坚固性针片状颗粒含量<0.075mm颗粒含量软尽弱颗粒含量磨光值粘附性破碎面要求粗集料细集料填料表观密度含水量粒径范围外观亲水系数塑性指数加热安定性原材料名称技术指标执行标准1.《公路工程集料试验规程》JTGE42-20052.《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000原材料的技术要求表观相对密度坚固性含泥量砂当量亚申蓝值棱角性沥青混合料组成材料的技术要求(P129~P133)沥青材料道路石油沥青:以针入度为指标,分7个标号;针入度是在规定温度25℃条件下,以规定100g的标准针,在规定时间5s内贯入试样中的深度(1/10mm为1度)表示;每一标号沥青分A、B、C三级;选用标准:根据路面的类型、施工条件、地区气候条件、施工季节和矿料性质与尺寸等因素而定。沥青混合料组成材料的技术要求乳化石油沥青:乳化沥青就是将沥青热融、经过机械的作用,以细小的微滴状态分散于含有乳化剂的水溶液之中,形成水包油状的乳液。1、根据沥青微粒所带电荷的不同,可分为阳离子乳化沥青、阴离子乳化沥青和非离子乳化沥青;2、根据是否掺加改性剂分为普通乳化沥青和改性乳化沥青;3、根据乳化沥青的分解破乳速度可以分为快、中、慢裂型;4、根据施工用途可分为喷洒型乳化沥青和拌和型乳化沥青。应用优点:1、提高道路质量2、扩大沥青使用范围3、节约能源4、节省材料5、延长施工季节6、减少环境污染,改善施工条件改性沥青-对沥青参加改性材料可以大大提高其路用性质。非聚合物改性:改性剂可分为填料(如硫磺、炭黑、软木灰等)、天然沥青(如湖沥青、海底沥青、岩石沥青)、矿物纤维(如石棉纤维、玻璃纤维等)、抗剥离剂(如有机胺类、金属皂类);聚合物改性剂:1)热塑性橡胶类SBS:具有好的弹性和裂缝自愈性,高温、低温、抗车辙和抗疲劳性能突出。2)橡胶类SBR:改善抗车辙和低温稳定性。3)热塑性树脂类EVA
本文标题:沥青路面
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