路基路面教案10章沥青路面.docx

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路基路面教案10章沥青路面

第十章沥青路面

§10-1概述

一、沥青路面的基本特性

沥青路面（Asphlatpavement）是通过各种方式将沥青材料用作矿料的结合料，经铺筑后形成路面面层并与其他各类基层和垫层共同组成的路面结构的统称。

1、优点（与水泥砼路面相比）：

表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、施工期短、养护维修简便、适宜分期修建等。

2、良好性能

⑴足够的力学强度

⑵一定的弹性和塑性变形能力

⑶与汽车轮胎附着性较好

⑷有高度减振性

⑸不扬尘，易清扫、冲洗

⑹维修简便，沥青可再生利用

3、缺点：

温度稳定性差、施工污染等

二、沥青路面的损坏类型及其成因

1、裂缝：

横向、纵向、网状三种类型。

最主要的破坏形式

⑴横向，垂直于行车方向的裂缝

按成因荷载型：

车辆严重超载，使拉应力＞疲劳强度而断裂

路面底面发生→向上扩展至表面

非荷载型：

沥青面层缩裂，多发生在冬季，气温骤降

（主要形式）平均温度＜断裂温度，使拉应力＞抗拉强度

基层反射裂缝，半刚性基层开裂→面层底开裂→面层全厚开裂

次种裂缝比较规则，每隔一定距离产生一道，裂缝间距取决于当地气温和材料抗裂性能

⑵纵向承载力不足

沥青面层分路幅摊铺时接茬处未处理好，在车、大气因素影响下开裂

压实不均匀或路基边缘受水浸蚀产生不均匀沉陷而引起

车辙裂缝

⑶网状由于路面整体强度不足而引起

沥青老化

2、车辙：

车辆渠化交通引起

成因：

温度较高的季节，车辆反复碾压下产生塑性流动而逐渐形成

半刚性路面：

主要由于沥青面层高温稳定性不足引起

车辙的三种类型：

⑴失稳型车辙：

最严重

内部材料流动，面层压缩，侧向隆起，成W形

⑵结构型车辙（软土地区、路基路面整体承载力不足）

整体永久变形，由于路基及基层变形传递到面层而产生。

车辙宽度大，两侧无隆起，成V型

⑶磨耗型车辙：

次严重

顶层材料持续不断的损失，尤其汽车使用了防滑链、突钉轮胎后更容易发生。

影响车辙的因素：

集料、结合料、混合料类型、荷载、环境条件、压实方法

车辙的防治措施：

⑴失稳型车辙：

集料多、破碎；多粗集料、纹理、粗糙；矿粉多；沥青粘结好

⑵结构型车辙：

基层设计、材料、压实尽量满足规定，矿粉足够

⑶磨耗型车辙：

改善混合料级配，交通管制。

因空隙大，沥青薄膜薄。

3、松散剥落：

沥青从矿料表面脱落

沥青与矿料之间粘附性较差，在水或冰冻作用下沥青从矿料表面剥离；施工中混合料加热温度过高，致使沥青老化失去粘性。

网裂后期，碎块被车吸力带离路面，导致坑槽。

4、表面磨光：

集料表面被磨光，拌有沥青不断上翻

外因：

车轮反复滚动摩擦

内因：

集料质地软弱，缺少棱角

矿料级配不当，粗集料尺寸小，细料偏多

沥青用量偏多

三、对沥青路面的基本要求

1、高温稳定性：

高温时期强度、刚度足够。

不足，车辙

2、低温抗裂性：

低温时劲度较小、抗变形能力强，耐久不开裂。

不足，开裂

3、耐久性：

抵抗温度、阳光、空气、水等气候作用的能力

4、抗滑能力：

在最不利情况下车辆高速安全行使且在外界因素作用下抗滑能力不致很快降低。

5、防渗能力：

取决于沥青路面的空隙率。

设计指标：

，设计荷载：

BZZ-100；从材料、层位安排、施工全过程、结构层厚度安排、防水排水五大方面避免或延缓病害出现。

四、沥青路面使用性能的气候分区

沥青路面的使用性能，受温度（高温、低温）、水分（雨量）影响很大。

1、关于高温指标（第一个数字）p308表13-1

用最热月平均最高气温作为高温指标，将全国划分为：

＞30℃，夏炎热1

三个区30℃～20℃，夏热2

＜20℃，夏凉3

2、低温指标（第二个数字）

用年极端最低气温（30年一遇预期最低气温）为指标，将全国分为四个区：

＞-9℃，冬温1

-21.5℃～-9℃，冬冷2

-37℃～-21.5℃，冬寒3

＜-37℃，冬严寒4

3、关于雨量指标（第三个数字）

使用年降雨量为指标，将全国分为四个区：

＞1000mm，潮湿区1

500～1000mm，湿润区2

250～500mm，半干区3

＜250mm，干旱区4

见p342表15-2：

沥青路面气候分区，将全国分为三大区，九种气候型

见p342表15-3：

沥青及沥青混合料气候分区，在以上分区基础上增加雨量；表中每个因素的数字越小，表示气候因素的影响越严重。

全国共有26种气候类型。

五、沥青路面的分类

1、按混合料强度构成原理：

密实级配型和嵌挤锁结型。

沥青混合料强度=集料颗粒间的摩阻力和嵌挤力+沥青胶结料的粘结性+沥青与集料间的粘附性

嵌挤原理结构：

集料较粗，尺寸均匀，相互嵌挤产生的内摩阻力形成主要强度。

对沥青粘结作用依赖小，路面受温度影响相对较小。

沥青贯入、沥青表处等属此类结构。

密实级配结构：

沥青与集料的粘结力为主，矿料间的嵌挤力、内摩阻力为辅。

路面受温度影响较大。

沥青砼、沥青碎石路面属此类结构。

根据嵌挤、密实所占比例不同，分为如下三种典型类型：

p316图13-5

⑴密实悬浮结构：

连续型密级配

粗颗粒悬浮于细颗粒，粘结力较高，内摩阻力较小；因受沥青影响大，路面稳定性较差。

⑵骨架空隙结构：

连续开级配

粗料多于细料，形成骨架，残余空隙较大；粘结力较小，内摩阻力较高；因受沥青影响小，路面稳定性较好。

⑶密实骨架结构：

间断级配（d大、d小）

粗细料数量适中，密实度高。

粘结力、内摩阻力都较高。

2、按施工工艺分为：

层铺法、路拌法、厂拌法。

⑴层铺法：

分层撒布沥青、矿料、碾压

优点：

工艺、设备简单；功效高，进度快；造价低

缺点：

成型期长，需经炎热季节行车碾压后路面才成型

路面：

沥青表处、沥青贯入

⑵路拌法：

路上用机械将沥青和矿料拌和、摊铺、碾压成型

优点：

沥青在矿料中分布比层铺法均匀，缩短成型期

缺点：

矿料为冷料，所用沥青粘稠度低，混合料强度低

路面：

路拌沥青碎（砾）石、路拌沥青稳定土

⑶厂拌法：

规定级配的矿料+沥青→工厂用专用设备加热拌和→送工地摊铺碾压而成

优点：

沥青粘稠、矿料精选，混合料质量高、寿命长

缺点：

费用高（材料、运输、设备等）

路面厂拌沥青碎石：

矿料中细粒少，不含或含少量矿粉，开级配（n=10-15%）

沥青砼：

混合料密实，含有矿粉（n＜10%＝

温度热拌热铺，加热拌和后趁热运到路上摊铺压实

热拌冷铺，加热后，存储，再在常温下运到路上摊铺

3、跟据沥青路面的技术特性

⑴沥青表面处治：

沥青+集料，采用层铺或拌和法

单层1.0～1.5cm

层铺法双层1.5～2.5cm

三层2.5～3.0cm

适用：

三、四级公路的面层；旧沥青面层上加铺罩面或抗滑层、磨耗层等

作用：

①不作为结构层②防水、防滑③改善砂石路使用性能

施工：

先铺油，后铺料

⑵沥青贯入式：

沥青贯入碎砾石作面层，厚4～8cm

上拌下贯：

上部拌和层厚3～4cm，下部贯入，总厚7～10cm

适用：

二级及以下公路的面层

类型：

浅贯入4～6cm三料二油

深贯入6～8cm三料四油

施工：

先铺石料，适当碾压洒沥青→再铺小一级的集料，质量取决于操作人员技术水平

⑶沥青碎石路面：

配比根据经验、马歇尔实验、试拌、试铺定；有时也用作联结层

沥青砼和沥青碎石的区别：

1沥青碎石比沥青砼孔隙率大；碎石粒径大

2沥青砼掺矿粉，沥青碎石不掺或很少掺

3场合：

沥青碎石用下面层时多，若作上面层要用沥青表处封层

⑷沥青砼：

粗集料（碎石、砾石等）+细集料（砂）+矿粉+沥青

面层：

单层、双层、三层

适用：

高等级公路

⑸乳化沥青碎石混合料

乳化沥青=沥青（55%～70%）+水（30%～45%）+乳化剂-稳定剂

适用：

三、四级公路面层；二级公路养护罩面；各级公路调平层；国外也用作柔性基层

乳化沥青：

将粘稠沥青（石油、煤沥青）加热到流动状态，再经高速离心、搅拌、剪切等机械作用分裂为细微的液滴（粒径2～5微米），分散在含有乳化剂-稳定剂的水溶液中，可形成高稳定的分散体系。

⑹沥青玛蹄脂碎石（SMA）：

作面层或抗滑层

级配形式连续：

d大d中d小

间断：

d大d小

混合料骨架：

间断级配碎石

结合料：

改性沥青+矿粉+木质纤维素

优点：

抗滑耐磨、孔隙率小，抗疲劳，高温抗车辙，低温抗开裂

适用：

高速、一级和重要公路的表面层

六、沥青路面材料的结构特性

1、三相体系：

集料、沥青、空气

2、油石比：

沥青质量/集料质量

§10-2沥青路面的原材料

一、沥青材料

1、石油沥青

道路石油沥青，以针入度为指标，分为7个标号：

p348表15-4

每种标号的沥青，还要以使用气候条件、道路等级、交通特点等再将沥青划分为A、B、C三个等级。

标号与等级的选择：

参见p350表15-5

温度高温且持续时间长的地区：

稠度大的沥青

寒冷地区：

稠度低且低温延度大的沥青

温差大：

针入度指数大

小：

针入度指数小

车速和交通量车速低、重载路段：

稠度大

交通量小、中低级路段：

稠度小

标号不符合：

用不同标号搭配成调和沥青

2、乳化石油沥青

阳离子：

快裂、中裂、慢裂（按破乳速度划分）

种类阴离子：

快裂、中裂、慢裂

非离子：

快裂、中裂、慢裂

适用：

沥青表处、贯入，冷拌沥青混合料，修补裂缝，透层油、粘层油、沥青封层。

适用不需加热，

环保

阳离子乳化沥青：

酸性潮湿集料，施工温度低，不宜与水泥、石灰、粉煤灰共用

品种选择阴离子乳化沥青：

碱性干燥集料，可与水泥、石灰、粉煤灰共用

稠度拌和法施工：

较大

喷洒法施工：

较小

立即开放交通：

慢裂快凝型

破乳速度拌和法施工：

慢裂或中裂型

喷洒法施工：

喷洒型

3、改性沥青

气候恶劣、交通繁重路段，使用改性沥青，对改善沥青路面高低温稳定性有明显效果。

4、液体石油沥青：

适用透层、粘层及拌制冷拌沥青混合料等。

5、煤沥青：

煤经干馏→煤焦油→加工后得到。

适用透层、粘层油。

二、粗集料

指粒料中粒径大于2.36mm的那部分材料，包括：

碎石、破碎砾石：

高速和一级公路用

筛选砾石：

仅适用沥青表处要求：

洁净、干燥、粗糙、立方、无风化杂质

钢渣、矿渣：

使用前活性检验强度高、耐磨

规格：

按粒径分为14种，见p349表13-17

质量：

符合p350表13-18

磨光值及粘附性：

符合p350表13-19

三、细集料

指粒料中粒径小于2.36mm的那部分材料，包括：

机制砂：

制砂机制造，优质石料生产要求：

洁净、干燥、粗糙、立方、无风化杂质

天然砂：

河砂、海砂、山砂，p351表13-21强度高、耐磨

石屑：

采石厂筛下部分石屑，棱角好，与沥青粘附性好，但粉尘含量很多，强度低，不易压实

质量：

符合p351表13-20、22

四、填料

指粒料中粒径小于0.075mm或0.6mm的那部分材料，包括：

矿粉：

通过0.075mm的筛孔；强基性石灰岩、岩浆岩磨细得到或碎石机的粉尘

消石灰、水泥：

可以增加沥青混合料的粘结力

要求：

洁净、干燥、无团粒；质量：

符合表15-16

五、纤维稳定剂

木质纤维素要求：

运输使用中避免受潮，不结团

矿物纤维玻璃纤维用量：

由试验或经济分析确定

石棉纤维

§10-3沥青混合料组成设计

一、沥青混合料的分类

1、密级配沥青砼混合料（AC）：

各级公路沥青面层的任何层次

2、沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）：

表面层、中间层或加铺磨耗层

3、半开级配沥青碎石混合料（AM）：

三级及以下公路，表面设防水上封层

4、密级配沥青稳定碎石混合料（ATB）：

基层

5、排水式沥青稳定碎石混合料（ATPB）：

排水基层

6、排水式开级配磨耗层（OGFC）：

高速公路排水式沥青路面磨耗层

见p352表13-24

二、沥青混合料的选用

1、依据：

公路等级、交通负荷、气候环境、路基状况

2、选用应遵循的原则：

p353

3、考虑具体情况

（1）混合料粒径大小与其层位匹配

特粗式—基层

粗粒式—下面层或基层

中粒式—中面或表面层

细粒式—表面层和薄层罩面

砂粒式—非机动车道或人行道

（2）粗型密级配混合料：

高速、一级公路；重载路的上面层和中面层

细型密级配混合料：

高速、一级公路下面层；中低级路面；低交通量；寒冷区

（3）开级配排水式沥青混合料磨耗层：

用特殊高粘结性改性沥青；下卧层应密实防水

开级配排水式沥青稳定碎石混合料基层：

其下卧层应能排水、抗冲刷

（4）沥青面层集料的最大粒径应自下至上逐层增大，并与设计层厚度相匹配。

见p354表1-26

三、沥青混合料的配合比设计

结合教材图表讲解。

P354

§10-4沥青路面施工

一、洒铺法沥青路面面层的施工

1．沥青表面处治

一般采用所谓“先油后料”法，即先洒布一层沥青，后铺撒一层矿料。

双层式沥青表面处治的工序：

备料→清理基层及防样→浇洒透层沥青→洒布第一次沥青→铺撒第一层矿料→碾压→洒布第二次沥青→铺撒第二层矿料→碾压→初期养护。

注意：

（1）沥青洒布要均匀，不应有空白或积聚现象；

（2）洒布沥青后要趁热迅速均匀铺撒矿料，按规定用量一次洒足；（3）铺撒矿料后要及时碾压；（4）刚开放交通应禁止车辆快速行驶（不超过20km/h），要控制车辆行驶路线，使路面获得均匀碾压。

2．沥青贯入式

一般采用所谓“先料后油”法，即先铺撒一层矿料，后洒布一层沥青。

沥青贯入式路面的工序：

整修和清扫基层→浇洒透层或粘层沥青→铺撒主层矿料→第一次碾压→洒布第一次沥青→铺撒第一次嵌缝料→第二次碾压→洒布第二次沥青→铺撒第二次嵌缝料→第三次碾压→洒布第三次沥青→铺撒封面矿料→最后碾压→初期养护。

注意：

（1）同沥青表面处治的注意事项，即各工序紧密衔接，矿料、沥青铺洒均匀。

（2）适度碾压在贯入式路面中极为重要，碾压不足或过度都会带来一些问题。

二．拌和法沥青路面施工

1．热拌沥青混合料路面的施工

热拌沥青混合料适用于各种等级道路的沥青面层。

包括沥青混凝土、沥青碎（砾）石等。

施工工序：

①沥青混合料的拌制与运输：

固定式拌和设备有间歇式和连续式两种，运输有自卸汽车；②基层的准备和放样：

基层修平、扫净→在面层铺筑前4～8h，洒透层沥青（针对粒料类基层）或粘层沥青（针对旧沥青路面或水泥混凝土路面）→测量放样，控制摊铺厚度；③摊铺：

沥青混合料摊铺机有履带式和轮胎式两种；④碾压：

要趁热、及时，分为初压、复压和终压三个阶段。

接缝施工，包括纵缝施工和横缝施工。

纵缝施工：

对当日先后修筑的两个车道，摊铺宽度应与已铺车道重叠3～5cm，所摊铺混合料应高出相邻已压实路面，以便压实到相同厚度。

对不在同一天铺筑的相邻车道或与旧沥青路面连接的纵缝，在摊铺新料之前，应对原路面边缘修理，要求边缘凿齐，塌落松动部分刨除，露出坚硬边缘；缝边应保持垂直，并需再涂刷一薄层粘层沥青之后方可摊铺新料。

摊铺之后应立即碾压，压路机大部分在已铺好的路面上，仅有10～15cm宽度压在新铺车道上，然后逐渐移动跨过纵缝。

横缝施工：

横缝应与路中线垂直。

接缝时先沿已刨齐的缝边用热沥青混合料覆盖厚约15cm，以资预热，俟接缝处沥青混合料变软后，将覆盖层清除，换用新的热混合料摊铺，随即用热夯沿接缝边缘夯捣，并将接缝的热料铲平，然后趁热用压路机沿接缝边缘碾压密实。

双层式沥青路面上下层的接缝应相互错开20～30cm，做成台阶式衔接。

2．冷拌沥青混合料路面的施工

冷拌沥青混合料路面适用于三级及三级以下的公路，也可用于二级公路的罩面层和各级公路沥青路面的层间联结层或整平层。

在养护工程中，冷拌沥青混合料亦可用作路面修补养护材料。

施工工序：

混合料的配合比设计→混合料拌和→运输→摊铺→碾压→养护。

注意：

乳化沥青的破乳时间，混合料的拌和、运输、摊铺都应在乳液破乳之前完成。