沥青路面课件版Word文档下载推荐.docx

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沥青表面处治，特别是单层式表面处治厚度较薄，对路面结构整体强度和刚度提高不多，在结构分析时往往不计入路面体系内。

其主要作用是抵抗行车磨耗，增强防水性，提高平整度，改善路面行车条件；

特点是表面摩擦系数大，表面构造深度大，有利于高速车辆行驶安全。

它还具有良好的抗温度裂缝性能。

沥青表面处治可用于轻交通道路沥青面层或磨耗层，也可用于对旧沥青面层的养护维修或加铺罩面等。

2．沥青贯入式（bituminouspenetrationpavement）

沥青贯入式是在初步压实的碎石（或破碎砾石）上分层浇洒沥青、撒布嵌缝料,经压实并借助行车压实而形成的一种较厚的面层。

贯人式沥青路面采用粘稠沥青铺筑时，其厚度通常为4～8cm，采用乳化沥青时，其厚度不宜超过5cm。

当贯入式层上部加铺拌和沥青混合料面层时，路面总厚度宜为6-10cm。

沥青贯入式面层依靠集料颗粒的锁结作用及沥青的粘结作用获得强度的，有着较大的荷载分布能力。

在沥青路面的整体结构中，它起着较为重要前作用。

由于沥青贯入式碎石面层的沥青用量较高，且下部的集料粒径较大，对于延缓半刚性基层引起的反射裂缝较为有用，通常可作为半刚性基本沥青路面的联结层。

沥青贯入式面层是一种多空隙的结构，尤其是下部粗碎石空隙更大，当其作为路面的最上层时，应撒布封层料或加铺拌和层，以改善路表的渗水情况，提高贯入式面层本身的耐用性。

如果是在半刚性基层上铺筑乳化沥青贯入式面层，由于其成型慢、孔隙较大、渗水严重，应铺筑下封层。

3．沥青碎石（bituminousmacadampavement）

沥青碎石路面是由适当比例的粗集料、细集料及少量填料（或不加填料）组成，压实后剩余空隙率较大。

沥青碎石路面的强度主要依靠粗集料颗粒的嵌锁作用，受沥青感温性影响较小，因此热稳性较好。

沥青碎石混合料的沥青用量较沥青贯入式碎石少，工程造价较低。

沥青碎石混合料可以采用集中厂拌生产，质量容易保证，均匀性和稳定性优于沥青贯入式碎石。

沥青碎石的主要缺点是空隙率较大，空气和路表水易透入，路面的耐久性较差。

由于沥青碎石混合料中细集料和矿粉含量较低、空隙率大，其抗疲劳性较沥青混凝土差目前在我国高等级道路沥青面层中已较少采用沥青碎石结构层，仅将其作为柔性基层的上基层或整平层使用。

4．沥青混凝土（bituminousconcretepavement）

沥青混凝土路面是采用粘稠沥青与连续级配的矿质集料拌和而成的混合料，经压实成型的路面结构。

沥青混凝土具有强度高、整体性好、抵抗行车和自然因素破坏作用能力强等优点。

它的强度和密实度是各种沥青面层结构中最高的，适用于各种等级道路的沥青路面面层。

高速公路、一级公路和城市快速路、主干路的沥青面层的上、中、下面层都应采用沥青混凝土铺筑，其它等级道路的沥青路面的上面层也宜采用沥青混凝土铺筑。

5．抗滑表层或磨耗层

抗滑表层或磨耗层的功能主要是提高路表平整度，改善路面的行车条件，特点是表面摩擦系数大，表面构造深度大，有利于高速车辆行驶安全。

除了所述表面处治结构外，目前国内外用作抗滑表层或磨耗层的沥青混凝土有以下几种类型：

（1）抗滑表层混合料AK。

其矿料级配及压实后混合料剩余空隙率与Ⅱ型沥青混凝土接近，对矿料的磨光值、磨耗值及压碎值有较高的要求。

（2）多孔隙沥青混凝土OGFC。

它采用单一粒径或开级配集料与沥青拌制，细集料及沥青用量较少，铺筑厚度3.5～4.0cm。

压实后空隙率较高，通常在20％以上，雨水可以在其内部空隙流通、排走，减少路表溅水和喷射现象，并具有吸音效果。

由于空隙率较大，水分和空气的自由进出对沥青混合料的性能影响较大，为了提高沥青混合料的强度和耐久性，应采用高性能沥青。

这种混合料也可用于排水基层。

（3）沥青玛蹄脂碎石SMA。

它是由沥青玛蹄脂填充碎石骨架组成的嵌挤密实结构的混合料，SMA混合料的特点主要包括两个方面：

一是大尺寸集料颗粒互相嵌挤组成高稳定性（高抗变形能力）的石-石骨架结构；

二是细集料沥青结合料和稳定添加剂组成的沥青玛蹄脂填充“骨架”间隙，并将“骨架”胶结在一起，沥青玛蹄脂略有富余，使混合料获得较好的柔性和耐久性。

SMA混合料主要应用于高等级道路沥青路表层。

（4）机场道面与桥面铺装

考虑到沥青道面的优异使用性能和便于养护改建的特点，我国机场道面不仅大量采用沥青混凝土加铺层来改建已有水泥混凝土道面，而且修建了新的沥青混凝土道面。

由于桥面沥青混凝土铺装层与桥梁上部结构在刚度、强度、变形性能等方面的差异，桥面铺装沥青混凝土与路段沥青混凝土路面相比，在对材料的技术要求、施工工艺和构造等方面有较大差别。

特别是大跨度钢桥桥面铺装仍是目前存在的技术难题之一。

1.1.3沥青路面的分类

1．按路面使用质量，承载力大小以及使用修理期的长短，可分为高级路面和次高级路面。

□高级路面包括热拌热铺的沥青混凝土和沥青碎石，这类路面的使用修理闻隔时间长，一般可使用15～20年左右，承载能力较大，可承受5000辆／d以上的交通量，或者在设计使用年限内可承受标准轴载的累汁作用次数达200×

104轴次以上。

□次高级沥青路面包括贯入式、上拌下贯式、路拌（冷拌）沥青碎（砾）石以及沥青表面处治等结构类型。

此类路面的使用年限为8～12年，承载能力较小，可承受300～5000辆／d的交通量，或在设计使用年限内可承受标准轴载的累计作用次数为10×

104～200×

104轴次不等，其造价比高级路路面低。

2．按强度形成原理沥青路面可划分为两大类：

嵌挤类和密实类。

□按嵌挤原则修筑的沥青路面要求矿料尺寸均一。

路面的强度和稳定性主要取决于骨料的相互嵌挤所产生的内摩阻力，而粘结力则起着次要作用。

按嵌挤原则修筑的沥青路面，其热稳定性较好，但因空隙率较大、易渗水，因而耐久性较差。

为保证嵌挤作用长期有效，要求矿料有高的强度，否则施工碾压与使用过程中，会逐步碾碎面而向密实类转化。

典型的嵌挤类沥青路面有表面处治、贯入式等。

□按密实原则修建的沥青路面要求矿料符合要求的级配组成，路面的强度和稳定性取决于集料和沥青粘结料之间的粘结力，集料之间可能构成骨架作用。

按密实原则修筑的沥青路面，热稳定性较差，空隙率较小，平整度较好。

典型的密实类沥青路面有沥青混凝土。

3．按施工工艺沥青路面可分为三类：

层铺法、路拌法和厂拌法。

（1）层铺法指用分层洒布沥青，分层铺撒矿料和碾压的方法修筑，按这种方法重复几次做成一定厚度的层次。

其主要优点是施工工艺和设备简便、工效高、、进度快、造价低。

其缺点是路面成型期长，需要一个炎热季节行车碾压反油期，路面才能成型。

用此方法修筑的沥青路面有沥青表面处治和沥青贯入式两种。

（2）路拌法指施工现场以不同的方式（人工或机械的，牵引式或半固定式的机械等）将冷料热油，或冷料冷油拌和，摊铺和碾压。

通过拌和，沥青分布比层铺法均匀，可以缩短路面成型期，但因矿料是冷的，要求沥青稠度比较低，故混合料强度较低。

路拌法有利于就地取

材，路拌沥青碎石（砾石）混合料和拌和式沥青表面处治即按此法施工。

（3）厂拌法指集中设置拌和基地，采用专用设备，将具有一定级配的矿料和沥青加热拌和，然后将混合料运至工地热铺热压或冷铺冷压，碾压终了即可开放交通。

此法可使用粘稠沥青和精选矿料，因此，混合料质量高，路面使用寿命长，但一次性投资的建筑费用较高，采用

厂拌法施工的沥青路面有沥青混凝土和厂拌沥青碎石。

1.2.1路面的结构层次划分与作用

行车荷载和自然因素对路面的影响是随深度而逐渐减弱的，因此，对路面材料的强度，刚度和稳定性等要求也可随深度而逐渐降低。

所以通常路面结构根据使用要求、受力状况，可在土基上采用不同规格和要求的材料分成多层来铺筑，以发挥各种路面材料的功能，节约工程造价。

路面结构层一般分为面层、基层和垫层。

第1.2节沥青路面对路基及基层的要求

1．面层（surfacecourse）

面层是路面结构层最上面的一个层次，直接承受车辆荷载及自然因素的影响，并将车辆荷载传递到基层。

因此，它要求比基层有更好的强度和刚度，能安全的把荷载传递到下层，还要求表面平整、有良好的抗滑性能，使车辆能顺利的通过。

它必须能抵抗车轮的磨耗，对气候作用有充分抵抗的能力，稳定性好，不透水，以防止雨水渗透进入下层。

面层的主要材料沥青混凝土，沥青碎石等。

根据使用条件不同，面层有时分为两层或三层修筑，称上面层，中面层和下面层。

如沥青混凝土作为上面层，沥青碎石作为下面层。

为加强面层与基层共同作用或减少基层裂缝对面层的影响，在基层上加铺联结层（一般采用沥青碎石或沥青贯入），它也是面层的组成部分，应参加路面厚度计算。

用作封闭表面空隙，防止水份面层的封层厚度不超过2cm的磨耗层和抗滑层不能作为一个独立的层次，不参加路面厚度计算，但仍应看作面层的一部分。

2．基层（basecourse）

基层是面层以下的结构层。

它主要承受由面层传递的车辆荷载垂直力，并将它分摊到土基或垫层上。

因此，它应有足够的强度和刚度，并具有良好的扩散应力的性能。

因此，基层也应有足够的强度和刚度，并具有良好的扩散应力性能。

基层同时也要有平整的表面，以保证面层厚度均匀。

它还可能受到地表水或地下水的侵入，故应有足够的水稳稳定性，以防湿软变形过大而影响路面结构的强度。

沥青路面的基层材料主要有各种结合料（水泥、沥青）稳定碎（砾）石或工业废渣组成的混合料，贫水泥混凝土等。

以沥青为稳定碎砾石的柔性基层已在工程实践中获得大量应用。

当基层较厚，基层采用二种以上混合料时，基层也可分为两层或三层修筑。

称为上基层、中基层和底基层，随着基层层位越靠土基，所受应用也越小，对材料强度的要求也较低，一般底基层采用当地地材修筑。

3．垫层（bedcourse）

为了隔水、排水，防冻或改善基层和土基的工作条件，可以在基层与±

基之间修筑垫层，如在地下水位较高的路基上，可能发生冻胀翻浆的路基上，以及土质不良的路基或冻深较大的路基上都应设置垫层。

垫层材料强度要求不高，但水稳定性或隔热性能要求好，常用的垫

层材料有砂砾、工业废渣、片（圆）石组成的透水性垫层和石灰土等组成的稳定性材料。

实际路面结构层次不一定如上述那样完备，如水温状况良好的路段不设垫层；

有时一种层次可起二个层次的作用，如碎石路面铺在土基上，则这层碎石路面既是面层也是基层；

有时层次的功能发生改变，如旧的碎石路面上铺沥青路面，碎石路面由面层变为新路面的基层。

为了保护路面面层的边缘，一般公路的基层宽度也应比基层每边至少宽出25cm，垫层的宽度应比基层每边至少宽出25cm，或与路基同宽，以利于排水和施工方便。

□位于路面外缘至路基边缘的部分称为路肩。

为了保持行车道的功能，路肩可以偶然承受车辆的作用和作为临时停车使用，路肩可全部或部分修筑成硬路肩。

硬路肩的加固方法可根据公路等级、路面类型及混合交通等情况结合当地经验进行。

路肩横坡度一般应略大予路面的横坡度，土路肩横坡度应较路面横坡度大1～2％

1、对路拱横坡取值问题的解释

2、尽量不采用横坡的解释

3、平均坡—对抛物线路拱，圆曲线路拱—对直线坡段插入圆曲线的结构。

对路拱横坡的要求路面面层表面应具有一定横向坡度，以利排大气降水。

除超高路段外，路面横断面通常做成中间拱起的形状，称为路拱。

1.2.2沥青路面对路基及基层的要求

沥青路面属柔性路面，其力学强度和稳定性很大程度上取决于土基与基层的特性。

因此对路基和基层有下述要求。

1．沥青路面对路基的要求

（1）路基要有尽可能高的强度。

（2）路基要有尽可能高的稳定性。

为了保证路基的强度和稳定性，首先要尽可能减少或防止自由水进入路基。

其次是分层填筑路堤，按重型压实标准加强路基压实，特别是增加路基上部的压实度，是提高路基强度和稳定性的既经济又有效的措施。

2．沥青路面对基层的要求

（1）具有足够的强度和适宜的刚度

基层在预期行率荷载的反复作用下，不会产生超过允许的残余变形，更不允许产生剪切破坏（粒料基层）和弯拉破坏（半刚性基层）。

在沥青面层下，应优先选用强度大、承载能力高的半刚性基层，以适应较薄的沥青面层，或适当减薄沥青面层。

近年来更是提倡使用柔性基层，以防止半刚性基层的反射裂缝。

在重交通道路、一级公路和高速公路上，基层材料还应该有高的抗疲劳破坏的能力。

（2）具有良好的稳定性

沥青面层，特别是嵌挤原则修筑的路面，在使用初期透水性一般较大。

雨季表面水有可能透过沥青面层而进入基层或底基层。

路表面水也有可能从两侧路肩或路面与路肩的结合处渗入路面结构层中。

如沥青面层上产生了裂缝，表面水将经裂缝渗入路面结构内部。

已进入路面结构内部的水分要从路面结构层和土基中蒸发出来却比渗透进去困难得多。

进入路面结构层的水份能使细料含量较多，且塑性指数较大的基层材料强度大大降低。

因此，必须采用水稳定性良好的材料作为沥青路面基层。

在潮湿多雨地区以及在士基可能受地下水影响的地段，尤须重视。

在寒冷地区及季冻地区基层还应具有一定抗冻性和较好的抗低温开裂的性能。

（3）表面必须平整、密实，拱度与面层一致

薄沥青面层的平整度，路拱度取决予基层的平整度和拱度，用沥青面层来调整基层的平整度和拱度是不经济、不合理的。

因此，保持基层平整度、拱度是保持薄沥青面层的厚度均匀一致以及面层表面的平整度和拱度的先决条件。

（4）与面层结合良好

基层与面层结合良好，可减少面层底都的拉应力和拉应变，以防止薄沥青面层发生滑动、推移等破坏。

为此，基层表面应该稳定并且具有一定的粗糙度，表面还应该结构均匀，无忪散颗粒。

在铺筑沥青面层前，表面还应该干燥无尘。

为使面层与基层结合良好，可采取设置联结层或浇洒粘层沥青等措施。

沥青路面类型的选择，应根据道路等级，交通量、使用年限、气候与土壤地质条件、基层状况、当地材料供应情况、施工机具、施工季节、施工技术条件、施工期限、沥青材料供应条件和工程投资费用等因素来确定。

这些条件中的每一项都对路面类型的选择有一定影响。

可参考表1-1选定。

第1.3节沥青路面类型的选择

□交通密度愈大、道路上行驶的车辆轴载愈大，路面就应当愈坚固，使用品质也应愈高，相应地应选择较高级的路面。

路面类型与道路等级和交通强度相适应是选择沥青路面类类型的重要原则。

但在某些特殊情况下，虽然交通量小，但为了与周围环境相适应，或是出于其它方面的考虑，为减少维修和养护工作量，也需选用较高级的路面类型，较厚的路面厚度。

如如国防或名胜游览区道路等。

□自然气候条件在选择沥青路面类型、材料组成时，也要加以考虑。

水是沥青路面之大敌”。

故在潮湿多雨地区宜采用结构较密实、渗水较小的沥青类路面。

□施工季节对选择沥青路面类型影响极大，一般来讲，沥青类路面都要求在温暖干燥的气候条件下施工。

此时，所用沥青材料在施工时具有较大的流动性，便于路面摊铺和压实成型，因而，施工时的气温以不低于15℃为宜。

热拌热铺类的沥青碎石或沥青混凝土面层，气候对其影响较小，春季施工开始时，气温应不低于5℃，秋季施工结束时，气温不应低于10℃，若施工气温较低，则应选用热拌冷铺或冷拌冷铺施工工艺为宜。

□施工工期对沥青路面类型选择的影响，若施工工期较紧，采用厂拌施工最好。

□路线纵坡对沥青路面类型选择的影响，在纵坡大于3%的路段，考虑抗滑要求，宜采用粗粒式的沥青碎石或粗粒式的沥青表面处治，在纵坡大于6%路段，一般一宜使用沥青类路面。

第三章 

沥青路面设计

第3.1节设计理论及设计标准

∙∙∙∙∙总体思路

1、求出沥青路面在累计标准轴载作用下内部任意点的应力、应变值

2、根据荷载作用下的应力、应变要求寻找合适的沥青混合料材料配合比组成

3、根据沥青混合料强度要求，寻找合适的施工工艺

4、根据自然条件和沥青路面耐久性、稳定性、使用品质要求，寻找合适的养护维修决策

3.1.1沥青路面设计理论

1、计算模型——应用弹性层状体系的弹性力学方法求解弹性层状体系的应力、变形和位移等分量

计算模型基本假定：

①各层是连续的、完全弹性的、均匀的、各向同性的，以及位移和形变是微小的；

②最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，其上各层厚度为有限、水平方向为无限大；

③各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力、形变和位移为零；

④层间接触情况:

连续体系--位移完全连续滑动体系--层间仅有竖向力和竖向位移没有摩阻力

⑤不计自重;

3.1.2沥青路面的破坏状态及设计标准

一、沉陷

　1、现象--指路面在车轮作用下表面产生较大的凹陷，有时凹陷两侧拌有隆起现象。

当沉陷严重时，超过了结构的变形能力，在结构的受拉区产生开裂而形成纵裂。

并可能发展为网裂。

2、控制标准—为控制路基土的压缩引起路面沉陷，选取路基土垂直压应力垂直压应变作为设计标准。

二、车辙

1、现象—在渠化交通的作用下，路面的结构层及土基在行车重复作用下的补充压实，以及结构层材料的侧向位移产生的累积变形，这种变形出现在行车轮带处，形成路面纵向带状凹陷。

2、车辙的设计标准

以路面残余总变形为控制指标，即路面各结构层包括土基的残余变形总和为控制指标。

三、疲劳开裂

1、现象—路面在正常使用情况下，由行车荷载多次反复作用引起，其特点是，路面无显著的永久变形，开裂开始大都是形成细而短的横向裂缝，继而逐渐扩展成网状，开裂的宽度和范围不断扩大。

2、设计标准—以疲劳开裂为设计标准时，其指标为结构层底面的拉应力或拉应变不超过相应的容许值。

四、推移

1、现象—当路面受到较大的车轮水平荷载作用时，路表面可能出现推移和拥起。

造成这种破坏的原因是，车轮荷载引起的垂直力和水平力的共同作用下，结构层中的剪应力超过材料的抗剪强度。

此现象可能发生在上，下坡，停车线，停车场等经常有起，制动的地点。

2、设计控制指标—采用路面面层抗剪强度标准为设计控制标准

五、低温缩裂

1、路面结构整体性材料层在负温时，材料收缩受限制而产生的拉应力超过材料的抗拉强度而产生的裂缝，因路面的纵向远比横向尺度为大，故收缩裂缝一般为较为规则的横向裂缝。

使用无机结合料稳定的基层和沥青面层，才可能在冬季出现这种裂缝。

2、控制设计指标—低温时结构层材料收缩受约束而产生的温度应力不大于该温度时材料的容许抗拉应力。

六、目前沥青路面的设计标准

1、路面弯沉设计指标

∙∙∙∙∙∙指的是路基路面在车辆荷载的作用下产生的垂直变形，其值反映了路基和路面各结构层的总体强度和刚度。

∙∙∙∙∙∙路面弯沉的实测方法

目前路面弯沉使用杠杆式弯沉仪（贝克曼梁法）或落锤式弯沉仪法测定.

∙∙∙∙∙∙各级公路沥青路面设计中，都必须使用弯沉作为设计指标

2、各整体性材料结构层层底弯拉应力

高速一级二级公路，除使用弯沉指标进行设计之外，还应对整体性材料层（如半刚性基层验算其层底弯拉应力

3、剪切应力指标

对城市道路沥青路面设计，除和公路路面设计用路面弯沉指标设计，用层底弯拉应力验算之外，对停车场，交叉口路段，还应当进行层底剪切应力和材料抗剪强度验算。

第3.2节沥青路面结构组合设计

1．路面等级、面层类型应与公路等级、交通量相适应

路面等级、面层类型的选择应根据公路等级、设计年限内标准轴载的累计当量轴次、筑路材料、地区特点和施工机械设备等因素按下表确定。

基层材料强度与稳定性要求也应随公路等级的提高和交通量的增加而提高。

高等级公路应采用优质材料，而对于较低等级的公路，应尽量利用当地材料，以降低造价。

2、适应行车荷载作用的要求

∙∙∙∙∙∙强度安排

从应力分布和工程经济角度考虑，各结构层强度和刚度。

随面层位置自上而下，强度由大至小递减安排。

厚度应从上到下由薄到厚。

∙∙∙∙∙∙各层次厚度问题

基层、底基层设计应贯彻就地取材的原则，基层可选用无机结合料稳定集料类或沥青混合料、粒料、贫混凝土等材料，底基层应充分利用沿线地方材料，可采用无机结合料稳定细粒土类或粒料类等。

基层、底基层厚度应根据交通量大小、材料性能，充分发挥压实机具的功能，以及考虑有利于施工等因素选择各结构层的厚度。

各结构层压实最小厚度与适宜应符合表7-1-5的要求。

并不得设计小于150mm厚的半刚性材料薄层

∙∙∙∙∙∙确定最小厚度与最大厚度理由

最小厚度问题:

路面各结构层最小厚度应满足构成强度所需的最小厚度要求

最大厚度问题:

路面各结构层最大厚度应满足施工机械所能达到的最大压实深度要求。

∙∙∙∙∙∙沥青路面层间模量比问题:

沥青路面相邻结构层材料的模量比对路面结构的应力分布有显著影响，是合理确定结构层层数，选定适宜结构层材料的重要考虑因素。

对半刚性基层沥青路面的结构层组合设计，基层与沥青面层的模量比宜在1.5～3之间；

基层与底基层的模量比不宜大于3.0，底基层与土基模量模量比宜在2.5～12.5之间。

∙∙∙∙∙∙比较教材提法:

强度组合:

根据分析和经验，基层和面层模量比应不小于0.3，土基与基层或底基层的模量比为0.08—0.4

4、在各种自然因素作用下稳定性好的要求

沥青路面在长期使用过程中，不可避免地经受自然环境因素一水、温度的考验。

路面结构设计时应保证沥青路面在各种自然因素作用下，保持良好的稳定性。

∙∙∙∙∙∙水的影响途径

∙∙∙∙∙∙应采取的结构措施

面层应选用密实防水材料，底基层封闭，基层选用水稳性好的材料。

面层选用大空隙透水沥青混合料，下面层选用密实材料，基层选用水稳性好的材料作为排水层，在横断面上增设排水设施，如纵向排水管。

∙∙∙∙∙∙冰冻作用下的稳定性要求

季节性冰冻气候影响