路基路面教案(10章沥青路面)

内科大建工学院道路与交通工程系《路基路面工程》教案邓学钧（第三版）教材1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内科大建工学院道路与交通工程系《路基路面工程》教案邓学钧（第三版）教材22、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。内科大建工学院道路与交通工程系《路基路面工程》教案邓学钧（第三版）教材3设计指标：Rmdsll，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32、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43、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1500～1000mm，湿润区2250～500mm，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。路面受温度影响较内科大建工学院道路与交通工程系《路基路面工程》教案邓学钧（第三版）教材4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13-5⑴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、磨耗层等内科大建工学院道路与交通工程系《路基路面工程》教案邓学钧（第三版）教材5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、空气内科大建工学院道路与交通工程系《路基路面工程》教案邓学钧（第三版）教材62、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。内科大建工学院道路与交通工程系《路基路面工程》教案邓学钧（第三版）教材75、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内科大建工学院道路与交通工程系《路基路面工程》教案邓学钧（第三版）教材8§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：p3533、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