浅谈如何提高沥青路面的使用性能和耐久性

湖南城市学院全日制本科自考助学班毕业论文题目浅谈如何提高沥青路面的使用性能和耐久性学院湖南城市学院专业交通土建年级2009学习形式自考助学层次本科学号9121102 (8)姓名·····指导教师·····2012 年 4 月15 日湖南城市学院全日制自学本科助学教育毕业论文指导签专业交通土建层次本科年级2009学生姓名····学号9121102···48 站点·····通讯地址湖南省长沙市····邮政编码4....学生联系电话1597319 (9)论文题目浅谈如何提高沥青路面的使用性能和耐久性指导教师......指导教师联系电话1387365 (2)指导教师对选题和提纲的意见指导教师对初稿的意见指导教师的最终评审意见备注浅谈如何提高沥青路面使用性能和耐久性（湖南城市学院交通土建专业谭·· 413000）[摘要]：沥青路面使用性能和耐久性受多方面因素的影响,与沥青混合料类型、配合比设计、沥青质量、矿料质量与级配、施工工艺与材料的均匀性、气候环境、交通条件等有较大的关系。

该文通过分析得出集料的岩石类型和质量以及矿料级配对沥青混凝土的物理-力学性质是最关键的影响因素,因此,应重视矿料质量与级配,以提高沥青路面使用性能。

[关键词]：沥青路面使用性能耐久性一、引言由于沥青路面具有表面平整、无接缝、振动小、噪音低、行车平稳舒适、养护维修简便等优点，我国近年来建设的城市道路大多采用半刚性基层沥青路面。

但是，随着城市人口和各种客运车辆的日益增长，城市道路所承受的交通压力不断加大，许多新修的沥青路面使用时间不长就出现了各种病害。

这一方面是由沥青路面抗弯拉强度低、面层的温度稳定性较差，另一方面则与城市道路的特点、施工质量、组织管理等有密切的关系。

因此，深入分析影响城市道路沥青路面质量的各种因素，寻求提高城市道路沥青路面质量的各种对策，对延长城市道路沥青路面的使用寿命、降低城市道路建设成本、方便城市居民的出行等都具有重要的意义。

二、影响沥青路面使用性能和耐久性的因素影响沥青混凝土路面耐久性的主要因素是车辙、裂缝和半刚性基层的质量．道路交通量大、气温高、路面结构及材料组成配比不当等导致车辙的形成；裂缝因成因不同而分为疲劳裂缝、温度裂缝和反射裂缝，分别探讨了其影响因素；半刚性材料的强度和抗冲刷能力以及施工质量均会影响半刚性基层的质量．应从合理设计路面结构层次及混和料配合比，采取正确的施工方法和养护方法，选择抗冲刷性好、干缩系数和温缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料，提高基层质量等来提高沥青路面的耐久性．下面主要是从沥青路面所处的结构和环境特点对沥青路面上面层材料组成进行分析，参考国内的成功经验和国外相关规范及研究成果，分析适合我国沥青路面上面层用的集料和沥青的相关指标。

(1)沥青路面中，粗集料所占比较大，对混合料整体性能影响显著，因而对透水性沥青混合料上面层粗集料质量的尤其是对磨耗损失、压碎值、磨光值和针片状含量等关键指标的控制应当严格。

(2)对沥青路面用细集料和矿粉的技术标准主要参考《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF 40--2004)中相应的规定指标。

为了改善沥青与集料的粘附性，提高混合料高温稳定性和抗飞散性能，可采用干燥的磨细部分消石灰粉或生石灰粉、水泥作为填料的一部分，其用量宜为矿料总量的1％--2％。

三、影响沥青路面使用性能分析1、沥青路面的高温稳定性高温稳定性不足：有车辙、推移、拥包、搓板、泛油等病害（1）车辙的类型①失稳性车辙：沥青路面结构层在车轮荷载作用下，内部材料流动，产生横向位移，在轮迹处出现变形。

②结构性车辙：路面结构在交通荷载作用下产生整体永久变形主要是由于路基变形传递到面层引起。

③磨耗性车辙：路面结构顶层材料在车轮磨耗和自然环境因素作用下不断损失而形成的永久变形。

（2）车辙的形成过程①初始阶段的压密过程②沥青混合料的侧向流动③集料的重新分布及集料骨架的破坏（3）沥青混合料高温评价方法①现场试验路试验：AASHTO试验路，WestTrack环道试验②大型足尺试验：室内环道、室内直道、重复加载试验（ALF）、重车加载试验等；③室内小型试验：单轴压缩试验、马歇尔试验、蠕变试验、轮辙试验、简单剪切试验。

④轮辙试验：模拟实际车轮荷载在路面上行走而形成车辙的试验方法，室内代表性试验为车辙试验。

车辙试验是在规定尺寸的板块状压实沥青混合料试件上，用固定荷载的橡胶轮反复行走后，测定其在变形稳定期每增加变形1mm的碾压次数，即动稳定度，以次/mm表示。

我国规范规定，一般情况下，试验温度为60℃，轮压为0.7MPa；计算动稳定度的时间原则上为试验开始后45—60min之间；板试件尺寸为300mm，宽300mm，厚50mm。

试验可以三大指标：任意时刻总变形即车辙深度；动稳定度DS；变形速率RD；⑤简单剪切试验：试件尺寸根据混合料最大粒径选定；试验温度为4 ℃，20 ℃，40℃。

（4）沥青路面高温稳定性技术标准沥青路面容许车辙深度发展历程：路基顶面容许竖向压应变→沥青层容许永久变形→路面容许车辙深度。

(如表1：容许车辙深度标准)表1：容许车辙深度标准（mm）容许车辙深度标准（mm）美国地沥青学会（AI）13 英国20壳牌石油公司（shell）高速公路10 一般公路30比利时干线公路12次级道路18中国高速公路10-15其他等级道路交叉口25-30非交叉口15-20（5）提高沥青路面高温稳定性措我国沥青路面一般采用半刚性基层沥青面层，基层强度高，因此一般不会出现结构性车辙；由于面层集料一般采用玄武岩，因此磨耗性车辙也少见；所以一般为失稳性车辙，因此必须提高沥青混合料的高温稳定性，即提高粘结力和内摩阻力。

即：①从集料方面：集料破碎面多，石质坚硬，具有良好的表面纹理和粗糙度；集料级配良好，有足够数量粗集料形成空间骨架结构；配合比设计合理，注重压实；②从沥青方面：使用黏度高的改性沥青或添加纤维；提高沥青材料的粘稠度；控制沥青与矿粉的比值，严格控制沥青用量。

2、沥青路面的低温抗裂性沥青路面低温时强度增大，但变形能力降低。

急骤降温产生温度梯度，面层受到下部约束产生拉应力，降温也使得沥青混合料劲度增加，导致混合料拉应力大于抗拉强度而开裂。

沥青路面存在两类低温开裂形式：①低温缩裂：降温时沥青混合料的体积收缩，温度应力超过混合料极限抗拉强度，裂缝由上而下发展；②温度疲劳裂缝：路面在低于极限抗拉强度的温度应力反复作用下开裂，发生在温度频繁变化的地区；（1）低温开裂机理（图1）图1累计温度应力与极限抗拉强度相等时的温度，即为开裂温度。

（2）沥青混合料低温抗裂评价①间接拉伸试验——低温劈裂试验：标准马歇尔试件（直径101.6+-0.25mm、高63.5+-1.3mm），0 ℃或更低，加载速率1mm/min；②直接拉伸试验：试件38.1mm×38.1mm×101.6mm，T可变，缓慢拉伸速率；③约束试件应力试验仪（TSRST）试验：50mm×50mm×250mm试件，降温速率10 ℃/h，是SHRP推荐的评价沥青混合料低温抗裂性能的方法；④应力松弛试验：直接应力松弛试验；弯曲应力松弛试验等。

（3）沥青路面低温开裂的预防措施影响因素：沥青的性质、气温状况、沥青老化程度、路基的种类和路面层次的厚度、面层与基层的粘结状况、基层所用材料的特性、行车的状况等。

可采取的预防措施：①使用稠度较低、温度敏感性低的沥青；②使用含腊量低的沥青，使用应力松弛性能好的改性沥青，掺加纤维；③使用较细的混合料类型，设置应力吸收层。

3、沥青路面的水稳定性水损害是沥青路面在水或冻融循环的作用下，由于汽车车轮动态荷载的作用，进入路面空隙中的水不断产生动水压力或真空负压抽吸的反复循环作用，水份逐渐进入沥青与集料界面上，使沥青粘附性降低并逐渐丧失粘结力，沥青膜从集料表面剥离，沥青混合料松散导致路面松散、剥落、坑槽病害。

（1）水稳定性作用机理粘附理论：水降低了沥青的粘附性、对沥青形成冲刷，水进入沥青与集料间、隔离了沥青与集料的粘结；（2）沥青路面水稳定性评价方法①煮沸试验：评价沥青与粗集料的粘附性；②浸水马歇尔试验：两组马歇尔试件，一组在60℃恒温水槽中保养30min～40min，另一组在60℃恒温水槽中保温48h，测马歇尔稳定度的比值。

③冻融劈裂试验：将马歇尔试件以标准的饱水试验方法真空饱水，放入塑料袋中加入约10ml水，扎紧袋口，将试件放入-18℃的冰箱保持16h，后撤去塑料袋，放入60℃的恒温水槽中保持24h，再将试件浸入温度25℃的恒温水槽中至少2h，测试劈裂强度比。

（年最低气温低于-21.5℃的寒冷地区）4、强度性能从路面的实际损坏状态可以得出沥青路面抵制破坏的强度主要有三个方面：(1)超过某一“强度’’而引起的破坏；(2)超过某一“变形值”而引起的破坏；(3)超过某一“应力松弛状态"而引起的破坏，即剪切强度、断裂强度和临界应变。

混合料的剪切试验采用三轴试验方法，认为剪切强度(f)的特性符合摩尔一库仑公式：f=c+tanφ，C值表示粘聚力，缈值表示摩阻角。

对于透水沥青混合料，由于粗集料含量多，约占混合料总量的85％，粗集料之间的嵌挤和摩擦力相对较大，因而这种骨架空隙结构能够提供较大的摩阻角；同时由于细集料含量少，混合料中空隙大，混合料中粗集料间的接触面积小，导致沥青胶浆形成的胶结作用相对于密级配的沥青混合料来说明显偏小，为了补充混合料的粘聚力，提高混合料的抗剪切强度，沥青路面材料选用时要求采用高粘度改性沥青，这种高粘度改性沥青可以提供比普通沥青大的多的粘聚力，以满足骨架空隙结构对抗剪切强度的要求。

四、影响沥青路面耐久性的主要病害和防治措施1 、沥青路面各种病害的成因比较复杂，由于环境、地点、气候条件的不同，病害情况不一，主要有下面几种：(1)、泛油是由粘结料或沥青浆溢出路面形成局部黑而光亮的斑面。

由于混合料中沥青用量偏多，沥青稠度太低，粘结料过软，或者是高温时下层粘结料上溢等，都会引起泛油。

(2)、波浪它是路面上形成有规则的低洼和凸起变形。

(3)、壅包是沿交通流方向出现的路表材料的竖向位移。

这类病害大多是由于路表材料稳定度低、交叉口车辆的频繁起动与制动、水泥混凝土与沥青混凝土路面接点处产生过大应力所致。

此外，面层较薄，以及面层与基层的粘结性差，也易产生推挤、壅包。

(4)、滑溜沥青路面滑溜主要是由于行车作用造成矿料磨光。