第十章沥青路面

第十章沥青路面发表日期：2008-6-10阅读次数：272次§10-1概述一、沥青路面的基本特性1.定义：是用沥青材料作结合料粘结矿料修筑面层与各类基层和垫层所组成的路面结构。2.用途：是我国高速公路的主要路面型式。3.特点：优点：具有表面平整、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、适宜于分期修建等优点。缺点：沥青路面的抗弯强度较低。在低温时，沥青路面的抗变形能力很低。沥青面层透水性小。二、沥青路面的分类1.按强度构成原理（1）密实类：特点：矿料的级配：最大密实原则设计；强度和稳定性：主要取决于混合料的粘聚力和内摩阻力。按其空隙率的大小可分为闭式和开式。（2）嵌挤类：特点：采用颗粒尺寸较为均一的矿料；强度和稳定性：主要依靠内摩阻力，粘聚力较次要。2.按施工工艺1）层铺法：定义：用分层洒布沥青，分层铺撒矿料和碾压的方法修筑。优点：工艺和设备简便、功效较高、施工进度快、造价较低；缺点：路面成型期较长。类型：沥青表面处治和沥青贯入式。3）厂拌法：定义：将规定级配的矿料和沥青材料在工厂用专用设备加热拌和，然后到工地摊铺碾压而成的沥青路面。类型：厂拌沥青碎石和沥青混凝土。分类：按铺筑温度不同分为热拌热铺和热拌冷铺。优点：较粘稠的沥青材料，矿料精选，混合料质量高，使用寿命长。缺点：修建费用较高。3.按沥青路面的技术特性1）沥青表面处治路面定义：用沥青和集料按层铺法或拌和法铺筑而成的厚度不超过3cm的沥青路面。厚度：1.5-3.0cm。层铺法可分为单层、双层、三层。用途：适用于三级、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。2）沥青贯入式路面定义：用沥青贯入碎(砾)石作面层的路面。厚度：4-8cm。用途：二级及二级以下公路的沥青面层。3）沥青碎石路面用途：沥青碎石也可用作联结层。4）沥青混凝土路面分层：单层或双层或三层沥青混合料组成。用途：作高等级公路的面层。5）乳化沥青碎石用途：三级、四级公路的沥青面层、二级公路养护罩面以及各级公路的调平层。6）沥青玛蹄脂碎石路面定义：沥青玛蹄脂碎石混合料(简称SMA)是以间断级配为骨架，用改性沥青、矿粉及木质纤维素组成的沥青玛蹄脂为结合料，经拌和、摊铺、压实而形成的一种构造深度较大的抗滑面层。特点：抗滑耐磨、孔隙率小、抗疲劳、高温抗车辙、低温抗开裂的优点。用途：高速公路、一级公路和其他重要公路的表面层。三、沥青路面类型的选择任务要求(道路的等级、交通量、使用年限、修建费用等)；工程特点(施工季节、施工期限、基层状况等)；材料供应情况、施工机具、劳力和施工技术条件等因素。§10-2沥青路面材料的力学特性与温度稳定性一、沥青混合料的强度特性参数：抗压强度高、抗减强度低、抗弯拉强度低—抗裂滑移。1.抗剪强度沥青混合料的剪切破坏：按摩尔——库仑原理进行分析。沥青混合料抗剪强度：粘结力和内摩阻角。2.抗拉强度在气候较寒冷地区，冬季气温下降，沥青混合料发生收缩产生的拉应力超过沥青混合料的抗拉强度，路面就会产生开裂。影响因素：沥青性质、沥青含量、矿料级配、测试温度。3.抗弯拉强度沥青路面在行车重复荷载作用下，往往因路面弯曲而产生开裂破坏。影响因素：1.材料性质：沥青性质、沥青含量、矿料性质、混合料均匀性。2.加荷状况：重复次数、应力增长速度。3.温度状况。二、沥青混合料的应力——应变特性沥青混合料是一种弹性一粘塑性材料，在应力一应变关系中呈现出不同的性质。三、沥青混合料的疲劳特性沥青混合料的变形和破坏：荷载应力的大小有关，荷载作用次数。影响因素包括：材料性质、环境因素、加荷方式、劲度。四、沥青路面的温度状况沥青混合料的强度随温度而变化，温度降低时强度提高，温度升高时强度降低。路面表面温度周期性起伏与气温的变化基本上是一致的。五、沥青路面的高温稳定性沥青混合料的特点：强度和抗变形能力随温度的升降而产生变化。温度升高时，沥青的粘滞度降低，矿料之间的粘结力削弱，导致强度降低。温度降低时恰好相反，沥青的粘滞度增加，因而强度增大。影响因素：沥青性质、矿料性质、矿料级配。六、沥青路面的低温抗裂性1.温度下降而造成路面开裂，与沥青混合料的体积收缩有关，这种裂缝是由表面发裂而逐渐发展成为裂缝；2.路基或基层收缩与冰冻共同作用而产生的裂缝，裂缝是从基层开始逐渐反映到沥青面层开裂。低温的裂缝大多是横向的。七、沥青路面的水稳定性沥青混凝土的水稳性指标测定：浸水马歇尔试验和沥青与矿料的粘附性试验，以检验沥青混合料受水损害时的抗剥落性能；年气温较低的寒冷地区：增加沥青混合料冻融劈裂残留强度试验。§10-3对沥青路面材料的要求一、对原材料的要求1.沥青材料种类：石油沥青、煤沥青、液体石油沥青和沥青乳液等。沥青材料的标号：路面的类型、施工条件、地区气候条件、施工季节和矿料性质尺寸等因素而定。热拌热铺沥青路面：可采用稠度较高的沥青材料。热拌冷铺类沥青路面：所用沥青材料的稠度较低。浇贯类沥青路面：宜采用中等稠度的沥青材料。当地气候寒冷、施工气温较低、矿料粒径偏细时：宜采用稠度较低的沥青材料。炎热季节施工时：可用稠度较高的沥青材料。路拌类沥青路面：采用稠度较低的沥青材料。2.粗集料粗集料：碎石、筛选砾石、破碎砾石、矿渣等。碎石具有足够的强度和耐磨性能。碎石匀质、洁净、坚硬、无风化的。颗粒形状接近立方体并有多棱角，细长或扁平的颗粒含量应小于15％。优先选用碱性碎石筛选砾石：适用于交通量较小的路面面层下层、基层或联结层的沥青混合料中使用，不宜用于防滑面层。在交通量大的沥青路面面层，若使用砾石拌制沥青混合料，则在砾石中至少应掺有50％(按重量计算)大于5mm的碎石或经轧制的砾石。路面抗滑表层粗集料应选用坚硬、耐磨、抗冲击性好的碎石，不得使用筛选砾石、矿渣及软质集料。3.细集料粗细集料以2.36mm作为分界。沥青面层的细集料可采用天然砂、机制砂及石屑。细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒组成。细集料应与沥青有良好的粘结能力。4.填料采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉。矿粉要求干燥、洁净。二、沥青混合料的组成设计热拌沥青混合料的配合比设计包括目标（试验室）配合比设计阶段、生产配合比设计阶段及生产配合比验证阶段。通过配合比设计决定沥青混合料的材料品种、矿料级配及沥青用量。沥青混合料的配合比设计采用马歇尔试验设计方法，并对设计的沥青混合料进行浸水马歇尔试验、水稳定性检验及车辙试验进行抗车辙能力检验。（一）试验室配合比设计阶段：矿质混合料组成设计、沥青用量。1.矿质混合料组成设计：选配具有足够密实并且具有较高内摩阻力，根据级配理论，计算出需要的矿质混合料的级配范围。矿质混合料组成设计步骤：1）确定沥青混合料类型道路等级、路面类型、所处结构层位，按下表选用。2）确定矿料的最大粒径Dmax/h(厚度)≤0.53）矿质混合料级配范围（见表13-11）4）矿质混合料配合比计算a.组成材料的原始数据测定。根据现场取样，对粗集料、细集料和矿粉进行筛分试验，按筛分结果分别给出各组成材料的筛分曲线。b.计算组成材料的配合比。采用图解法或电算法，计算符合要求级配范围的各组成材料用量比例。c.调整配合比。计算得的合成级配应根据要求作必要的配合比调整。2.确定沥青混合料的最佳沥青用量①制备试样a.按确定的矿质混合料配合比，计算各种矿质材料的用量。估计适宜的沥青用量(或油石比)。②测定物理、力学指标以估计沥青用量为中值，以0.5％间隔上下变化沥青用量制备5组马歇尔试件，在规定的试验温度及试验时间内用马歇尔仪测定稳定度和流值，同时计算空隙率、饱和度及矿料间隙率。③马歇尔试验结果分析a.绘制沥青用量与物理、力学指标关系图。沥青用量——视密度、空隙率、饱和度、稳定度、流值。b.求取相应于稳定度最大值的沥青用量a1，密度最大的沥青用量a2及规定空隙率范围中值的沥青用量a3，求平均值作为最佳沥青用量的初始值沥青用量OAC1。c.各项指标均符合沥青混合料技术标准的沥青用量范围OACmin-OACmax，其中值为OAC2。d.根据OAC1和OAC2综合确定沥青最佳用量(OAC)，按最佳沥青用量的初始值OAC1在图中求取相应的各项指标值，检查其是否符合表13-10规定的马歇尔设计配合比技术标准。同时检验VMA是否符合要求。e.根据气候条件和交通特性调整最佳沥青用量，由OAC1和OAC2综合决定最佳沥青用量OAC时，还应根据实践经验和道路等级、气候条件考虑下属情况进行调整。f.水稳定性检验按最佳沥青用量OAC制作马歇尔试件进行浸水马歇尔试验(或真空饱水马歇尔试验)，检验其残留稳定度是否合格。g.抗车辙能力检验按最佳沥青用量OAC制作车辙试验试件，按试验规程，在60℃条件下用车辙试验机对设计的沥青用量检验其动稳定度。（二）生产配合比设计阶段：在目标配合比确定之后，应利用实际施工的拌和机进行试拌以确定施工配合比。试验时，按试验室配合设计的冷料比例上料、烘干、筛分，然后取样筛分，与试验室配合比设计一样进行矿料级配计算。得出不同料仓及矿料用量比例，按此比例进行马歇尔试验，规范规定试验油石比可取试验室配合比得出的最佳油石比及其±0.3％三档试验，从而得出最佳油石比，供试拌试铺使用。（三）生产配合比验证阶段：试拌试铺阶段施工单位进行试拌试铺时，应报告监理部门及业主，工程指挥部会同设计、监理、施工人员一起进行鉴别。拌和机按照生产配合比结果进行试拌，首先由在场人员对混合料级配及油石比发表意见，然后用此混合料在试验段上试铺，进一步观察摊铺、碾压过程和成型混合料的表面状况，判断混合料的级配和油石比。实验室密切配合现场指挥在拌和厂或摊铺机房采集沥青混合料试样，进行马歇尔试验，检验是否符合标准要求。同时还应进行车辙试验及浸水马歇尔试验，进行高温稳定性及水稳定性验证。在试铺试验时，实验室还应在现场取样进行抽提试验，再次检验实际级配和油石比是否合格。同时按照规范规定的试验段铺设的要求，进行各种试验。当全部满足要求时，便可进入正常生产阶段。§10-4沥青路面的施工与质量控制一、洒铺法沥青路面面层的施工1.沥青表面处治作用：抵抗行车的磨耗，增强防水性，提高平整度，改善路面的行车条件。沥青表面处治施工方法：拌和法或层铺法。沥青表面处治沥青：道路石油沥青、煤沥青或乳化沥青铺筑，沥青用量按规范选用。层铺法施工工序：1)清理基层2)洒布沥青要均匀，不应有空白或积聚现象。浇撒温度应根据施工气温及沥青标号选择，石油沥青的洒布温度宜为130-170℃，煤沥青的洒布温度宜为80-120℃，乳化沥青可在常温下洒布。3)铺撤矿料洒布沥青后应趁热铺撒矿料，按规定用量一次撤足。4)碾压铺撤矿料后及时碾压。5)初期养护碾压结束后即可开放交通。2.沥青贯入式路面特点：沥青贯入式路面是一种多孔隙结构，为了防止水的浸入和增强路面的水稳定性，其面层的最上层必须加铺封层。沥青贯入式路面所用的集料应选择有棱角、嵌挤性好的坚硬石料。2.沥青贯入式路面的施工程序：1)整修和清扫基层；2)浇洒透层或粘层沥青；3)铺撤主层矿料；4)第一次碾压；5)洒布第一次沥青；6)铺撒第一次嵌缝料；7)第二次碾压；8)洒布第二次沥青；9)铺撤第二次嵌缝料；10)第三次碾压；11)洒布第三次沥青；12)铺撒封面矿料；13)最后碾压；14)初期养护。二、路拌沥青碎石路面的施工概念：是在路上用机械将热的或冷的沥青材料与冷的矿料拌和，并摊铺、压实而成。路拌沥青碎石路面的施工程序：1)清扫基层；2)铺撒矿料；3)洒布沥青材料；4)拌和；5)整形；6)碾压；7)初期养护；8)封层。三、热拌沥青混合料路面的施工1.沥青混合料的拌制与运输在工厂拌制混合料所用的固定式拌和设备有间歇式和连续式两种。高速公路和一级公路的沥青混凝土宜采用间歇式拌和机拌和。2.铺筑(1)基层准备和放样为使面层与基层粘结好，在面层铺筑前4-8h，在粒料类的基层洒布透层沥青。若基层为旧沥青路面或水泥混凝土路面，则在面层铺筑之前，在旧路面上洒布一层粘层沥青。若基层为灰土类基层，为加强面层与基层的粘结，减少水分浸入基层，可在面层铺筑前铺下封闭层。(2)