第十三章 沥青路面
沥青路面
沥青性质
影响因素
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。
材料性质
沥青性质
沥青含量
矿料性质
混合料均匀性
影响因素
温度状况
加荷状况
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
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。
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。
沥青性质
影响因素
沥青老化
基层
面层
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；
抗剪
强度低
抗弯拉
强度低
拉裂
滑移
参数：
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。
沥青路面
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；
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）
σ—施加的应力，MPa；ε—总应变；t—荷载作用时间，s； T—材料的温度，℃。
S t ,T ( ) t ,T
1、沥青的劲度
由图中曲线看出： （1）加荷时间短时，曲线接近水平，表明材料处于弹性性状；加荷时间 很长时，便表现为粘滞性性状；处于二者之间时则兼有弹-粘性性状。 （2）各种温度下的S-t关系曲线具有相似的形状，如果将曲线作水平向移 动，则可将它们近似重合在一起。这意味着温度对劲度的影响同一定量的 加载时间对劲度的影响效果相当。 （温度和加载时间对劲度影响的互换性，是沥青材料的一个重要性质。利 用这一性质，可以通过采用变换试验温度的方法，把在有限时间范围内得 到的试验结果扩大到很长的时段）。
3、按沥青路面技术特点分： 沥青混凝土（ Asphalt concrete concrete） 热拌沥青碎石（ Asphalt macadam macadam） 乳化沥青碎石（ Emulsion asphalt macadam) 沥青贯入式 沥青表面处治 (Asphalt surfacing ) 沥青玛碲脂碎石 SMA （Stone mastic asphalt asphalt）等。
无侧限抗压试验及抗拉强度试验换算：
第十三章 沥青路面
沥青混合料的高温稳定性
上海地区的沥青路面年变温和日变温曲线 沥青混凝土抗压强度随温度的变化
温度（℃） 50 20 0 －10 －35 平均抗压强度（MPa） 1.0～2.0 2.5～5.0 8.0～13.0 10.0～17.0 18.0～30.0
影响高温稳定性的因素 影响因素 集料 表面纹理 形状 尺寸 结合料 劲度 用量 粘度 混合料 荷载 环境 条件 空隙率 矿料孔隙率VMA 大小 因素变化 光滑→粗糙 圆角→砾 最大粒径增加 增加 增加 增加 增加 增加 增加 车辙深度 减小 减小 减小 减小 增加 减小 增加 增加 增加
2）煤沥青 不宜作沥青面层用，一般仅作为透层沥青使用 3）乳化沥青 酸性、潮湿的石料，以及低温季节施工宜选用阳离子乳化沥青；碱性石料 或与掺入的水泥、石灰、粉煤灰共同使用时，宜选用阴离子乳化沥青。 4）改性沥青 ①热塑性橡胶类：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯( SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯 （SIS)等 ②橡胶类：天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、氯丁橡胶(CR)、丁二烯橡胶 (BR)等 ③树脂类:乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯( PE }、无规聚丙烯 (APP) ,聚氧乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS）等。
2.粗集料（大于4.75mm或2.36mm粒径）
1）沥青路面可用的粗集料有碎石、筛选砾石、破碎砾石、矿渣等 2）粗集料基本技术要求
指标 石料压碎值 视密度 吸水率 坚固性 不大于(%) 不小于(%) 不大于(%) 不小于 不大于(%) 高速公路、一级公 路 28 30 2.50 2.0 4级 12 15 其它等级公 路 30 40 2.45 3.0 3级法 （1）间接拉伸试验——低温劈裂试验：标准马歇尔试件（∅101.6±±0.25mm、高
13-1 概述
第十三章沥青路面13-1 概述一、沥青路面的基本特性沥青路面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。
由于沥青路面使用沥青结合料，因为增强了矿料间的粘结力，提高了混合料的强度和稳定性，使路面的使用质量和耐久性都得到提高。
与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、施工期段、养护维修简便、适宜于分期修建等优点，因而获得越来越广泛的应用。
50年代以来，各国修建沥青路面的数量迅猛增长，所占比重很大。
我国的公路和城市道路近20年来使用沥青材料修筑了相当数量的沥青路面。
沥青路面是我国高速公路的主要路面型式。
随着国民经济和现代化道路交通运输的需要，沥青路面必将有更大的发展。
沥青路面属于柔性路面，其强度与稳定性在很大程度上取决于土基和基层的特性。
沥青路面的抗弯强度较低，因而要求路面的基础应具有足够的强度和稳定性，所以，在施工时必须掌握路基土的特性进行充分的压实。
对软弱土基或翻浆路段，必须预先加以处理。
在低温时，沥青路面的抗变形能力很低，在寒冷地区为了防止土基不均匀胀冻而使沥青路面开裂，需设置防冻层。
沥青路面修筑后，由于它的透水性小，从而使土基和基层内的水分难以排出，在潮湿路段易发生土基和基层变软，导致路面破坏。
因此，必须提高基层的水稳性，尽可能采用结合料处治的整体性基层。
对交通量较大的路段，为使沥青路面具有一定的抗弯拉和抗疲劳开裂能力，宜在沥青面层下设置沥青混合料的联结层。
采用较薄的沥青面层时，特别是在旧路面上加铺面层时，要采取措施加强面层与基层之间的粘结，以防止水平力作用而引起沥青面层的剥落、推挤、拥包等破坏。
一、沥青路面的分类（1）按强度构成原理可将沥青路面分为密实类和嵌挤类两大类密实类沥青路面要求矿料的级配按最大密实原则设计，其强度和稳定性主要取决于混合料的粘聚力和内摩阻力。
密实类沥青路面按其空隙率的大小可分为闭式和开式两种：闭式混合料中含有较多的小于0.5mm和0.074mm的矿料颗粒，空隙率小于6%，混合料致密而耐久，但热稳定性较差；开式混合料中小于0.5mm的矿料颗粒含量较少，空隙率大于6%，其热稳定性较好。
第十三章 沥青路面
(2)骨架空隙结构：较粗石料彼此紧密相接，较细粒料的数量较 少，不足以充分填充空隙。因此，混合料的空隙较大，石料 能够充分形成骨架。粗骨料之间的内摩阻力起重要的作用， 其结构强度受沥青性质和物理状态的影响较小，稳定性较好。 (3)骨架密实结构：综合以上两种方式组成的结构。混合料中即 有一定数量的粗骨料形成骨架，又根据粗料空隙的多少加入 细料，形成较高的密实度。间断级配即是按此原理构成。 2)嵌挤类 设计原则－－矿料按嵌挤原则设计 强度构成－－主要依靠骨料矿料之间相互嵌挤所产生的内摩阻 力，粘聚力则起次要作用。 特点：热稳定性较好，空隙率较大、宜渗水、耐久性较差
第十三章 沥青路面
沥青层－－在矿质材料中以各种方式掺入沥青材料铺筑而成的 路面结构层，统称为沥青层。 沥青路面－－面层采用沥青层的路面。 优点：沥青路面具有表面平整、耐磨、行车舒适，施工期短， 养护维修简便．适宜于分期修建等优点，因而在道路上获得 广泛的使用。 沥青及沥青混合料的物理力学性质受温度、荷载大小和荷载作 用时间长短的影响很大 材料和施工的质量是保证沥青面层使用性能和使用寿命的关键。 按密实或嵌挤原则组成的各类沥青面层，对组成材料的规格和 性能以及混合料的组成各有不同的要求，不同组成的混合料， 其路用性能不同。 提高路用性能的措施：1)按环境、交通和使用要求进行面层混 合料的组成设计。2)施工时要按设计的要求严格控制组成材 料的规格和重量以及混合料的正确配料。
目前沥青路面存在问题及原因： 问题： 1.高温车辙及变形问题 在高温地区、大型车辆特别是超载重载路段，车辙已成为沥青路 面潜在的最严重的破坏形式。 2.沥青路面水损害破坏的问题严重 沥青混合料的透水性（孔隙率大）和结构的排水系统不完善。 3.寒冷地区沥青路面温缩裂缝普遍存在。特别是反射裂缝 4.高速公路的表面功能，尤其是抗滑性能不足，恶性交通事故时 有发生。 原因： 1.高质量的沥青严重缺乏。 2.大型车辆特别是超载重载现象严重；环境（温度高、低时间长 和降雨期长）比较恶劣。 3.现有矿料级配基本上是从传统概念出发配制的连续式密级配沥 青混凝土，难以满足更高的要求
13第十三章 沥青路面《路基路面工程》
沥青混凝土Asphalt Concrete 热拌沥青碎石Asphalt Macadam 乳化沥青碎石Emulsion Asphalt Macadam 沥青贯入式Bituminous Penetration 沥青表面处治Bituminous Surface Treatment 沥青玛碲脂碎石SMA （Stone Mastic Asphalt） 排水性沥青混凝土Porous Asphalt Concrete 开级配抗滑磨耗层 Open Graded Asphalt Friction Course
压实成型的沥青混合料材料属性为颗粒性 材料 沥青混合料强度构成来源于两个方面：沥 青存在而产生的黏结力和集料存在而产生 的内摩阻力 力学强度主要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
沥青路面材料的结构与力学特性
沥青混合料的结构力学特性
不同级配组成的混合料，具有不同的空间 结构类型，强度构成有所不同
粘弹性材料的基本性质
应力应变关系的曲线性及不可逆性 对加载速度（时间效应）和试验温度（温度效应）
的依赖性，服从时间温度换算法则 具有十分明显的蠕变与应力松弛特性 线粘弹性材料服从Boltzmann线性叠加原理和复数 模量原理
沥青路面材料的结构与力学特性
沥青混合料粘弹性性质与力学模型
蠕变与松弛特性
按照设计雨量分区指标，三级区划分为4个区
概述
沥青路面使用性能的气候分区
沥青路面温度分区
数字越 小，气 候条件 越恶劣
气 候 区 名 1-1 1-2 1-3 1-4 2-1 2-2 2-3 2-4 3-2 夏炎热冬严寒 夏炎热冬寒 夏炎热冬冷 夏炎热冬温 夏热冬严寒 夏热冬寒 夏热冬冷 夏热冬温 夏凉冬寒
C13沥青路面
2020/7/23
HongxiaTAN
1、裂缝类
2020/7/23
路基路面工程
HongxiaTAN
路基路面工程
2020/7/23
HongxiaTAN
路基路面工程
2、变形类
车辙（（Rutting））定义：路面结构及土基在行车荷载作用下的不 断压实，以及结构层中材料的侧向位移产生的累积永久变形。车辙是 高级沥青路面的主要破坏型式。原因：渠化交通；沥青混合料高温塑 性变形累积；结构层材料的变形累积。对于半刚性基层沥青路面，车 辙主要发生在面层内。
2020/7/23
HongxiaTAN
路基路面工程
高速公路、一级公路沥青路面技术指标
项目
目标值
测试方法
平整度 国际平整度指数 IRI<2.0 (m/km)、σ<1.0 (mm) T0933,T0932
抗滑性能
横向力系数、构造深度符合要求
T0965,T0961,T0963
高温稳定性
动稳定度符合要求
T0719
2020/7/23
HongxiaTAN
13.3 对沥青路面的基本要求
路基路面工程
高温稳定性：确保高温时仍足够的强度和刚度 低温抗裂性：确保低温时具有较低的劲度和较大的抗变形能力 耐久性：具有抵抗稳定、阳光、空气、水等各种气候因素作用的能力 抗滑能力：路面潮湿情况下仍能高速安全行驶 防渗能力：空隙率越大，抗渗能力越差
≥500 ＜500 试验方法
冻融劈裂试验劈裂强度比(%)
≥75
≥70
T 0729
浸水马歇尔试验残留稳定度(%) ≥80
≥75
T 0709
注：对多余潮湿地区的重交通、特重交通等公路，其冻融劈裂强度比
第十三章 沥青路面
2．抗拉强度 1）在气候较寒冷地区，冬季气温下降，特别是 急骤降温时，沥青混合料发生收缩，如果收缩受 阻，就会产生拉应力，该应力超过沥青混合料的 抗拉强度，路面就会产生开裂。 2）沥青混合料的抗拉强度，可用直接拉伸试验 或间接拉伸试验—劈裂试验测定。见图 3） 沥青混合料在低温下的抗拉强度同沥青的 性质、沥青含量、矿质混合料的级配、测试时的 温度等因素有关。
3.抗弯拉强度
1）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，因此，必须验算沥青 混合料的抗弯拉强度。 2）沥青混合料的抗弯拉强度在室内用粱式试 件在简支受力情况下测定。试验时用三分点法加 荷，梁中间部分处于纯弯拉状态。 3）沥青混合料的抗弯拉强度，取决于所用材 料的性质(沥青的性质、沥青的用量、矿料的性质、 混合料的均匀性)及结构破坏过程的加荷状况(重 复次数、应力增长速度等)。此外，计算时期的温 度状况对抗弯拉强度也有很大的影响。
3.根据沥青路面的技术特性，沥青面层可分为沥青 混凝土、热拌沥青碎石、乳化沥青碎石混合料、 沥青贯人式、沥青表面处治、沥青玛蹄脂碎石等 类型。
1）沥青表面处治路面是指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。 沥青表面处治的厚度一般为1.5～3.0cm。沥 青表面处治适用于三级、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）沥青贯入式路面是指用沥青贯人碎(砾)石作 面层的路面，使用时必须加铺封层处理。
max tg c
c和φ值可通过三轴剪切试验取得。
2）影响因素： 沥青混合料的抗剪强度主要取决于沥青与矿料 相互作用而产生的粘结力，以及矿料在沥青混合 料中相互嵌挤而产生的内摩阻角。
沥青混合料的粘结力取决于许多因素，其中最 主要的是沥青粘滞度、沥青含量与矿粉含量的比 值、以及沥青与矿料相互作用的特性；矿料的级 配、颗粒的形状和表面特性，都对沥青混合料的 内摩阻力产生影响。
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第十三章沥青路面
一、填空
1 ．密实类沥青路面的强度主要由集料与沥青的黏结力构成，其次由_内摩阻力构成。
2．嵌挤类沥青路面的强度构成是以_嵌挤力和内摩阻力_ 为主，而以_沥青结合料的粘结作用__ 为辅。
3 ．沥青表面处治的施工方法有_拌合法__ 和__层铺法_ 两类。
4．沥青碎石路面的强度按_嵌挤__ 原则形成。
5．沥青碎石的主要缺点是_孔隙率较大__ 和_空气和表面水易渗入__ 。
6.按施工工艺不同，沥青路面可分为_层铺法_﹑路拌法_和厂拌法_三类。
二、名词解释
1.厂拌法指的是在固定的拌和工厂或移动式拌和站拌制混合料的施工方法
三、选择
1.下列路面类型中不是按嵌挤原则形成的路面是（D）。
A、沥青表处
B、沥青贯入式
C、碎石路面
D、厂拌沥青碎石
2.沥青混凝土路面主要施工工艺有以下几项，其正确的排列顺序为（A）。
①沥青混合料的运输；②沥青混合料的摊铺；③沥青混合料的拌合；
④沥青混合料的碾压
A、③①②④
B、①②③④
C、②①③④
D、①②④③
3.沥青混凝土路面碾压施工中，（A ）速度最低。
A、初压
B、复压
C、终压
D、都一样
4.采用先撒布沥青，再铺撒矿料的“先油后料”施工工艺的是（D ）。
A、沥青碎石
B、沥青混凝土
C、沥青贯入式
D、沥青表面处治
6.沥青路面类型选择一般应考虑_______。
（C ）
A．交通量B．施工工期C．道路等级D．材料分布
四、判断
1.沥青表面处治施工工艺的主要特点就是“先料后油”。
（√）
2.沥青类路面冬季易产生车辙，夏季易开裂。
（√）
五、简答
1.为什么热拌热铺沥青混合料要掌握拌制和铺筑时各个阶段的温度?过高过低有何不利影响?
答：拌合温度决定了沥青的粘度，高温下沥青有较高的流动性，才能完全包裹住集料，不会出现花白料。
摊铺温度是拌好的混合料可以开始碾压的温度，碾压时温度不能过低，否则会难以压实，混合料空隙过大，后期通车后路面强度、耐久性不易保证。
碾压终了温度是指全部碾压过程完毕后路面的温度，这个温度不能过低，过低则表明施工太慢，也会出现空隙过大，影响后期使用时的耐久性。