第十一章沥青路面.ppt

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1、第十一章 沥青路面,第一节 概述,沥青路面的基本特性 定义:在柔性基层、半刚性基层上，铺筑一定厚度的沥青混合料面层的路面结构 。 优缺点：（与普通水泥混凝土路面相比）： 优点：平整无接缝；结构柔，振动小；噪音低、行车较舒适；施工、成型快、周期短；维修方便。,缺点： 因其抗弯拉强度低（相对于水泥混凝土），要求其基层应具有足够的强度和水稳性； 沥青路面温度稳定性较差，夏天易出现车辙、推移、波浪等破坏； 低温时，沥青材料变脆而导致路面开裂； 透水性小，使土基和基层的水分难以排出，在潮湿路段易发生土基和基层变软而导致路面破坏； 受施工季节和气候的影响较大。,沥青路面分类,密实类,按强度构成原理,嵌挤类

2、,采用颗粒尺寸较为均一的矿料，路面的强度和 稳定性主要依靠骨料颗粒之间相互嵌挤所产生 的内摩擦力，粘聚力起次要作用。 特点：按嵌挤原则修筑的沥青路面，其热稳定 性较好，但因空隙率较大、易渗水，因而耐久 性较差。,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擦力。,按施工工艺的不同,层铺法: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、功率较高、施工进度快、造价较低,缺点：路面成型期较长，需要经过炎热季节行车碾压之后路面方能成型,类型：沥青表面处治和沥青贯入式,厂拌法:一定级配的矿料和沥青材料在工厂用专用设备加热拌和，然后送到工地摊铺碾压而成的沥青路面

3、。,路拌法:在路上用机械将矿料和沥青材料就地拌和摊铺和碾压密实而成的沥青面层;,优点：就地拌和，沥青材料在矿料中分布比层铺法均匀，可以缩短路面的成型期。,缺点：需使用粘稠度较低的沥青材料，故混合料的强度较低 。该法正逐步被淘汰,优点：混合料质量高，使用寿命长,缺点：修建费用高,按沥青路面的技术特性,沥青表处 ：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；,层铺法可分为单层、双层、三层。单层表面处治的厚度为1.01.5cm，双层厚度为1.52.5cm，三层厚度为2.53.0cm。,适用条件：适用于三级及三级以下公路的面层、各级施工便道以及在旧路面层上加铺罩面层或抗滑层或磨耗

4、层等,沥青贯入：用沥青和集料按层铺法铺筑而成，厚度一般为48 cm的沥青路面 ；,特点：是一种多孔的结构，它的强度主要依靠碎石之间的嵌挤作用，沥青只起粘结碎石的作用。,优点：具有强度高、稳定性好、施工简便和不易产生裂缝 ，温度稳定性较好，抗滑性也好,缺点：强度不够均匀 ，耐久性差,热拌沥青碎石：以沥青和嵌挤结构集料热拌铺筑的路面；,乳化沥青碎石：常温状态下拌和而成，压实后剩余孔隙率在10%以上的常温沥青混合料，,优点：热稳定性较好，抗滑性高，低温不易开裂,缺点：透水性大，强度与耐久性 差,适用条件：三级及三级以下公路的沥青面层、二级公路的罩面层施工，以及各级道路沥青路面的联接层或整平层。,沥青

5、混凝土：以沥青和密实结构集料热拌铺筑而成的路面,沥青玛蹄脂碎石路面：是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂碎石结合料，填充于间断级配的矿料骨架中，所形成的沥青混合料，经拌和、摊铺、压实而成的一种构造深度较大的抗滑面层。,适用条件：沥青混凝土适用于高速公路和一级公路沥青面层的上面层及下面层,优点：承受繁重交通；耐久性好，使用寿命长。,缺点：热稳定性就较差，抗滑性也不好,优点：抗滑耐磨、孔隙率小、抗疲劳、高温抗车辙、低温抗开裂,适用条件：高速公路、一级公路和其它重要公路的表面层。其厚度宜为3.54cm,沥青路面类型的选择,选择依据： 任务要求（道路的等级、交通量、使用年限、修建费用）和工程

6、特点（施工季节、施工期限、基层状况等） 考虑材料供应情况、施工机具、劳力和施工技术条件等因素,第二节 沥青路面的强度及稳定性,表征沥青混合料力学强度的参数有：抗压强度、抗剪强度和抗拉（包括抗弯拉）强度 一般沥青混合料均具有较高的抗压强度，而抗剪和抗拉强度则较低。因此，沥青路面的损坏，往往是由拉裂或滑移开始而逐渐扩展。,沥青混合料的强度特性,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力。 粘结力取决于：沥青的粘滞度，沥青含量与矿粉含量的比值，以及沥青与集料相互作用的特性。 沥青的粘滞度越高，粘结力就越大， 沥青含量增加，粘结力下降

7、 矿料颗粒越小，比面积越大，包覆矿料的沥青膜越薄，粘结力就越大。 沥青的表面活性越强，矿料对沥青的亲和性越好，吸附作用就越强烈，粘结力就越大。 碱性的矿料与沥青粘结时，粘结力较高。,抗剪强度,内摩阻力取决于：矿料的级配、颗粒的形状和表面特性 。 随着颗粒尺寸的增大，内摩阻力也就增大。 颗粒表面粗糙、棱角尖锐的混合料，由于颗粒相互嵌紧，其内摩阻力要比圆滑颗粒的混合料大得多。 沥青含量过多时，内摩阻力显著降低，,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。 影响因素：沥青的性质、沥青含量、矿质混合料的级配、测试

8、时的温度。 沥青的粘滞度大，或沥青含量较大，沥青混合料具有较高的抗拉强度。 密级配混合料的抗拉强度较开级配混合料高， 在低温下沥青混合料的抗拉强度随温度降低而提高，形成一个峰值（脆化点），低于脆化点后则强度下降。,抗拉强度,沥青混合料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： 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）、计算时期的温度状况。,抗弯拉强度,应力应变特性与荷载大小、作用时间、材料温度有关。 评价指标：劲度模量 定义：材料在给定的荷载作用时间和温度条件下应力与总应变的比值。,应力

9、应变特性,疲劳特性,疲劳破坏路面材料在低于极限抗拉强度下经受重复拉应力或拉应变而最终导致破坏，称为疲劳破坏。,疲劳寿命导致路面材料最终破坏（即开始疲劳开裂）的荷载作用次数，称为疲劳寿命。,影响因素 材料的性质（矿料种类、集料级配、沥青种类和用量 环境因素（温度、湿度、混合料的压实程度和空隙率等） 沥青混合料的劲度 加荷方式（试验的温度、加荷速度和应力级）,评价指标：动稳定度,沥青混合料在高温季节在车辆荷载作用下抵抗变形的能力。,沥青路面的温度稳定性,沥青混凝土抗压强度随温度的变化,高温稳定性,图表显示沥青混合料的强度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，

10、导致强度降低； 温度降低时恰好相反，强度随温度而变化的幅度很大，相差几倍甚至几十倍。 。 在较大水平作用力（0.60.8MPa）的反复作用下，若沥青混合料的高温稳定性不足，路面就会产生较大的剪切变形。因此提高沥青混合料在高温下的抗剪切能力，就是提高其温度稳定性。,现象：车辙、推挤、拥抱、泛油,路面沿基层滑动,剪切变形 一种是面层很薄，或者面层与基层之间的粘结力很差时，面层将沿着基层顶面滑动，如图a 所示；,剪切变形 另一种是面层很厚，或者面层与基层之间的粘结力很大时，则整个面层内部发生推挤移动，如图b所示。,路面内部上下各层相互滑动推挤,试验方法 马歇尔稳定度 无侧限抗压强度 车辙试验等试验方

11、法,车辙是路面结构及土基在行车荷载作用下的补充压实，以及结构层中材料的侧向位移产生的累积永久变形。 这种变形出现在行车轮带处，即形成路面的纵向带状凹陷。 车辙是高级沥青路面的主要破坏型式。 沥青混凝土的热稳性主要表现在夏季路面是否在车辆荷载的作用下逐渐形成车辙。,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。 车辙试验的试验温度与轮压是动稳定度的重要试验影响因素，一般情况下，试验温度为60，轮压为0.7MPa，在寒冷地区也可采用45或其它温度。 计算动稳定度的时间原则上为试验开始后456

12、0min之间。 轮碾成型机碾压成型的试件尺寸为300mm，宽300mm，厚50mm。也可用现场切割制作长300mm，宽150mm，厚50mm的板块状试件。 研究表明，处于45 以上的沥青嗄面受交通荷载的作用最易造成较大的车辙。车辙的年增加量与沥青的软化点、60的粘度、沥青混合料的动稳定度有很显著的相关性。,影响车辙的因素：沥青混合料的抗剪切强度、车辆荷载和外界环境因素的影响、路面结构的组合等。 抗剪切强度取决于沥青混合料的粘结力和内摩擦角。 影响粘结力因素：沥青的稠度和性质、沥青和矿粉比例及其间的相互作用能力 影响摩擦角的因素：矿料的性质、级配等。,影响高温稳定性的因素,采取措施： 在混合料中

13、增加粗矿料含量，或限制剩余空隙率，使粗矿料形成空间骨架结构，就能提高混合料的内摩阻力； 适当地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，采用具有活性的矿粉，以改善沥青与矿粉的相互作用，就能提高混合料的粘结力。 在沥青混合料中使用掺入聚合物（如天然橡胶、合成橡胶、聚异丁烯、聚乙烯等）改性的沥青，也能取得比较满意的效果。 尽量采用具有一定粗糙度的机制砂作为细集料 在保证混合料中碎石不被压坏的条件下，采用较高的压实度。 使用SMA级配类型,低温缩裂类型： 一类是温度下降而造成路面的开裂，它与沥青混合料的体积收缩有关，这种裂缝是由表面开始发裂而逐渐发展成为裂缝；裂缝一般为等间距。

14、另一类是属于路基或基层收缩与冰冻共同作用而产生的裂缝，这类裂缝是从基层开始逐渐反映到沥青面层开裂。 主要形式： 由于气温骤降造成面层温度收缩，在有约束的沥青面层内产生的温度应力超过沥青混合料的抗拉强度而形成的低温开裂 由于一年四季气候的变化，使沥青面层产生温度劈裂裂缝。,低温稳定性,反射裂缝,影响低温开裂的因素,混合料的沥青含量,混合料的剩余空隙率,混合料的级配与矿料品种,混合料中沥青的性质,沥青低温延度及针入度越大，其开裂温度就越低，其中低温延度比针入度对开裂温度的影响更为显著。,在马歇尔实验最佳用量-1%+0.5%范围内，不明显影响路面的横缝产生频率,剩余空隙率越大，沥青混合料的劲度越小，

15、低温收缩越小,连续、密实的级配低温开例较小，矿料品种对低温开例影响不明显,沥青面层相同情况下，在沙土路基上的沥青路面的裂缝比粘土路基上的沥青路面的裂缝要密,基础情况,收缩明显的半刚性基层常常使沥青面层产生较多的低温裂缝和反射裂缝,基层情况,沥青层的厚度,较厚的沥青层能限制和约束收缩裂纹的发展,采取措施 使用稠度较低、温度敏感性低的沥青，可以减少或延缓路面的开裂。 沥青材料的老化，对低温更为敏感，使路面产生开裂的可能性增大， 增加沥青面层的厚度可以减少或延缓路面的开裂，但是不能根除。 加入改性剂。 用SMA级配类型。,检验水稳定性条件：高速公路、一级公路、二级公路的沥青混凝土。 试验方法：浸水马

16、歇尔试验和沥青与矿料的粘附性试验。 对年最低气温低于-21.5的寒冷地区，应增加沥青混合料冻融劈裂残留强度试验。 试验步骤：用两面击实50次的马歇尔试件，在常温下浸水20min，0.09Mpa浸入，抽真空15min后，在-18冰箱中冷冻16h，在60水浴中放置24h完成一次冻融循环，再在25 水中浸泡2h后测试劈裂强度比。 改善水稳定性的措施：使用水泥或消石灰处理集料表面，加入抗剥落剂。,水稳定性,坑槽,混合料松散,基层翻浆,下层排水情况,影响因素：,混合料中矿料与沥青的粘附性,混合料空隙率,第三节 沥青路面的抗滑问题,抗滑力不足现象： 抗滑能力不足，汽车起动时，会发生空转打滑现象； 汽车在弯

17、道上行驶，会产生横向滑移； 交通事故约80%以上与路面滑溜有关， 路面摩擦系数较低。沥青路面所用沥青材料含蜡量高，热稳定差，若施工不当，易使路表面形成光面，抗滑能力大大降低。,影响摩擦系数因素： 路面粗糙度 干湿状态、温度、车速 面层结合料、集料 路面上结冰、积雪及其它状态 评价标准 摩擦系数 石料磨光值 构造深度,防滑措施： 选择适宜的沥青标号与沥青用量 注意选择坚硬耐磨、有棱角、表面粗糙的集料，并注意集料的级配组成，一般开级配集料组成比密级配好。 修筑抗滑表层,第四节 对沥青路面材料的要求,（一）材料的分类,（二）道路石油沥青的分类及适用范围 A级沥青-各等级公路，适用于任何场合和层次 B

18、级沥青-高速公路、一级公路沥青下面层及以下的层次，二级及二级以下公路的各个层次，用做改性沥青、乳化沥青、改性乳化沥青、稀释沥青的基质沥青。 C级沥青-三级及三级以下公路的各个层次。,（三）技术指标：针入度 延度 软化点 针入度指数,针入度 penetration,针人度定义：表征粘稠沥青条件粘度一种的指标，在表示沥青粘稠度大小的同时，针人度还用于沥青标号的划分。 针入度值：在规定的温度条件下，以规定质量的标准针经过规定的时间贯入沥青试样的深度，以0.1mm计。 表示方法：P T，m，t P为针入度，T为试验温度 m为荷载重，t为贯入时间 标准试验条件： T = 5、15、25、或35 m =1

19、00g t=5s P单位为0.1mm,针入度试验 一、试验目的 掌握不同沥青的粘稠性以及进行沥青标号的划分描述沥青的温度敏感性针人度指数。用以评价沥青的高温稳定性和沥青的低温抗裂性能。 二、试验仪器与材料 针人度仪:精确度0.1mm，针和针连杆组合件总质量为50g0.05g，另附50g0.05g砝码一只，试验时总质量为100g0.05g。 标准针：由硬化回火的不锈钢制成，针及针杆总质量2.5g0.05g， 盛样皿：小盛样皿的内径55mm，深35mm(适用于针人度小于200个单位的试样)；大盛样皿内径70mm，深45mm(适用于针人度200一350个单位的试样)；对针人度大于350的试样需使用特

20、殊盛样皿，其深度不小于60mm，试样体积不少于125mL。 恒温水槽 平底玻璃皿 温度计 秒表 盛样皿盖溶剂:三氯乙烯等 其他:电炉或砂浴、石棉网、金属锅或瓷柄柑祸等,针入度仪,电脑针入度仪,试验步骤 准备工作,将试样注入 盛样皿，试件 高度超过预计 针入度值10mm,放入规定试验温度 0.1恒温水槽,大样皿：1.52h,小样皿：11.5h,特殊样皿：22.5,调 整 针 入 度 仪 水 平,测试过程,测定针人度指数PI时，按同样的方法分别在15、25、30(或 5)3个温度条件下分别测定沥青的针人度 试验结果确定和计算 同一试样3次平行试验结果的最大值和最小值之差在下列允许偏差范围内时，计算

21、3次试验结果的平均值，并取至整数作为针人度试验结果，单位0.1mm。,说明与注意问题 (1)针入度试验的三项关键性条件分别是温度、测试时间和针的质量，如这三项试验条件控制不准，将严重影响试验结果的准确性。三项条件最常见的状态是:温度25针的质量 100g,测试时间5s。 (2)测定针人度值大于200的沥青试样时，至少用3支标准针，每次试验后将针留在试样中，直至3次平行试验完成后，才能将标准针取出。 (3)当试验结果小于50(0.lmm)时，重复性试验的允许差为2(0.lmm)，复现性试验的允许差为4(0.lmm);当试验结果等于或大于50(0.lmm)时，重复性试验的允许差为平均值的4%,复现

22、性试验的允许差为平均值的8%。,软化点 软化点试验：是测量沥青在一定外力（钢球）作用下开始产生流动并达到一定变形时的温度，可以认为软化点是一种人为的“等粘温度”。 环球与法： 将沥青浇注在规定的金属环中，上置规定质量的钢球，在规定的加热升温速度(通常5/min )和环境条件下进行加热。随着温度的不断升高，沥青试样逐渐软化，直至在钢球荷重作用下，沥青产生规定的下垂距离，此时对应的温度就是软化点。 特点：由软化点高的沥青，在温度较高的条件下，软化变形的程度低; 软化点低的沥青，在温度升高时，易发生软化变形。 针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度，而软化点则是沥青达到规定条件粘度时的温度。所以软化

23、点既是反映沥青材料热稳定性的一个指标，也是沥青条件粘度的一种量度。,软化点试验 一、试验目的 沥青软化点是试样在规定尺寸得金属环内，上置规定尺寸和重量得钢球，放入5水中，以每分钟5的速度加热。至钢球下沉达到规定距离（25.4mm）时的温度，它在一定程度上表示沥青的温度稳定性。 二、试验设备 软化点试验仪 金属支架 耐热玻璃烧杯 温度计 环夹 装有温度调节作用的电炉 试样底板 恒温水槽 平直刮刀 甘油滑石粉隔离剂 蒸馏水 石棉网,试验步骤： 第一步：将试样环放置在有隔离剂(甘油和滑石粉的质量比2：1）的金属板上。将准备好得试样注入式样环内至略高出环面为止。冷却30分钟后将凸出部分刮平。,冷却30

24、分钟,注入试样 高出环,将凸出部 分刮平,第二步：将装有试样的试样环连同底板置于50.5水的恒温水槽中至少15min，同时将金属支架、钢球、钢球定位环置于相同水槽中。,第三步：烧杯内注入新煮沸并冷却至5的蒸馏水，将试样及环、环架放入烧杯并调整水面至深度标记，保持水温50.5，插入温度计使端部测温头底部与试样环下面齐平。,第四步：将盛有水和环架的烧杯放在有石棉网的电炉上，开始加热，使杯中的水温3min内调节至维持每分钟上升50.5。如超过此温度，试样作废。,注意事项： 重复性试验允许差为1，复现性实验允许差4。,第五步：试样受热软化逐渐开始下坠，至与底板接触时，立即读取温度，准确至0.5。,延度

25、 定义：指当其受到外力的拉伸作用时，所能承受的塑性变形的总能力，是沥青的内聚力的衡量，通常是用延度作为条件延性指标来表征。 延度试验方法：将沥青试样制成8字形标准试件在规定拉伸速度和规定温度下拉断时的长度，以cm计，称为延度。,沥青延度试验,试验目的 当沥青受到外力的拉伸作用时，能够产生一定的塑性变形，通过延度试验测定沥青能够承受的塑性变形总能力。 试验仪器与材料 (1)延度仪 (2)试模：黄铜制 (3)试模底板 (4)恒温水槽 (5)温度计 (6)砂浴或其他加热炉具。 (7)甘油滑石粉隔离剂(甘油与滑石粉的质量比2:1)。 (8)其他：平刮刀、石棉网、酒精、食盐等。,试验方法步骤,沥青感温性

26、 定义:在不同温度条件下，沥青粘度随温度的改变而产生一定的改变，呈现出明显的状态变化，这种随温度的改变产生粘度变化的特点为沥青的感温性。,表示方法：针入度指数PI 针入度指数PI定义：应用针入度和软化点的试验结果来表征沥青感温性的一种指标。 特点：针入度指数越大，表明沥青对温度得敏感性愈小。温度升高时，沥青状态改变程度小，夏季抗车辙能力强，但冬季较硬，开裂程度增加。当PI+2时感温性低，耐久性差，兼顾高低温要求，宜选用-1+1的沥青适宜修筑沥青路面。,（四）沥青选择依据及原则,依据：沥青应根据气候条件和沥青混合料类型、道路等级、交通性质、路面类型、施工方法以及当地使用经验等，经技术论证后确定。

27、 原则： 粘度较大的粘稠沥青混合料具有较高的力学强度和稳定性，但粘度过高，则混合料的低温变形能力较差，路面易开裂。 粘度较低的沥青的混合料在低温时变形能力较好，但在高温时往往会产生较大的高温变形。 可根据当地沥青路面气候分区的温度情况选择沥青。,在夏季温度高或高温持续时间长的地区，应采用粘度高的沥青；而在冬季寒冷地区，则宜采用稠度低、低温劲度较小的沥青。 日温差较大的地区还应考虑选择针入度指数较大、感温性较低的沥青 对于重载交通路段、高速公路实行渠化交通的路段、山区及丘陵区上坡路段、服务区、停车场等行车速度慢的路段，应选用稠度大的沥青。对于交通量小、公路等级低的路段可选用稠度略小的沥青。,二、

28、粗集料,（1）粗料集的物理力学性质要求,选择原则： 可采用碎石、破碎砾石、筛选砾石、矿渣等。 高速公路、一级公路、城市快速公路、主干路沥青路面表层用粗集料应选用坚硬、耐磨、抗冲击性好的碎石或破碎砾石，不得使用筛选砾石、矿渣及软质集料，粗集料的磨光值和粘附性符合规范要求。,粗集料磨光值及其与沥青粘附性的技术要求,当坚硬石料来源缺乏时，允许掺加一定比例较小粒径的普通粗集料，掺加比例根据试验确定。在以骨架原则设计的沥青混合料中不得掺加其他粗集料。,基本要求： 应该洁净、干燥、表面粗糙、形状接近立方体，且无风化、不含杂质，并具有足够的强度、耐磨耗性。 破碎砾石应采用粒径大于50mm的颗粒轧制，破碎前必

29、须清洗，含泥量不大于1%。 钢渣作为粗集料时，仅限于三级及三级以下公路和次干公路以下的城市道路，并应经过试验论证取得许可后使用。钢渣破碎后应由6个月以上的存放期，除吸水率允许适当放宽外，各项指标应符合规范要求。 与沥青的粘附性要求 在高速公路、一级公路、城市快速路和主干沥青路面中，需要使用坚硬的粗集料，当使用花岗岩、石英岩等酸性岩石轧制的粗集料时，若达不到粘附性等级要求，必须采取抗剥落措施。,抗剥落方法：使用高粘度沥青；在沥青中掺加抗剥落剂；用干燥的生石灰、消石灰粉或水泥作为填料的一部分，其用量已为矿料总量的1%-2%；将粗集料用石灰浆处理后使用。 粗集料的粒径规格 粗集料的粒径规格如某一档不

30、符合规格时，但确认与其它集料组配后的合成级配符合设计级配的要求时，也可以使用。,三、细集料 （1）细集料的物理力学性能要求 可以采用天然砂、机制砂或石屑。 应洁净、干燥、无风化、不含杂质，并有适当的级配范围，物理力学指标见下表。,沥青混合料用细集料质量要求,注：坚固性实验根据需要进行。,与沥青有良好的粘结能力，在高速公路、一级公路、城市快速路、主干路沥青面层用沥青粘结性能差的天然砂或用花岗岩、石英岩等酸性岩石破碎的人工砂及石屑时，应采取前述粗集料的抗剥离措施对细集料进行处理。 在高速公路、一级公路、城市快速路、主干路沥青路面面层及抗滑磨耗层中，所用石屑总量不宜超过天然砂或机制砂的用量。 （2）

31、细集料的粒径规格 天然砂 天然砂宜采用河砂或海砂，当使用山砂时应经过清洗。天然砂的规格应符合表3-10的规定，经筛洗法测定的砂中小于0.075mm颗粒含量不得大于3%（高速公路、一级公路、城市快速路、主干路）和5%（其它等级道路）,石屑 石屑是通过4.75mm或2.36mm的部分，是石料加工破碎过程中表面剥落或撞下的边角，强度一般较低，针片状含量较高。所以在生产石屑的过程中应特别注意，避免山体覆盖层或夹层的泥土混入石屑。 不得使用泥土、细粉、细薄碎片颗粒含量高的石屑，砂当量应符合要求。对于高速公路、一级公路、城市快速路、主干路，应将石屑加工成S14（35mm）和S16（03mm）两档使用，在细

32、集料中石屑含量不宜超过总量的50%。,细集料的级配在沥青混合料中的适用性，应将其与粗集料及填料配制成矿质混合料后，再判断其是否符合矿料设计级配的要求再作决定。当一种细集料不能满足级配要求时，可采用两种或两种以上的细集料掺合使用。,四、填料 填料最好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，生产矿粉的原石料中泥土杂质应清除。矿粉要求干燥、洁净，能自由地从石粉仓中流出，其质量应符合规范要求。 在拌合厂采用干法除尘回收的粉尘可以代替一部分矿粉的使用，湿法除尘的应经过干燥粉碎处理，且不得含有杂质。用量不得超过填料总量的25%，塑性指数不得大于4%，其余质量要求与矿粉相同。 粉煤灰烧

33、失量应小于12%，与矿粉混合后的塑性值数应小于4%，其余质量要求与矿粉相同。粉煤灰的用量不宜超过填料总量的50%，与沥青粘结力好，且水稳性应满足要求。高速公路、一级公路和城市快速路、主干路不宜采用粉煤灰做填料。 为改善水稳定性，可采用干燥的磨细生石灰粉、消石灰分或水泥作为填料，用量不宜超过矿料总量的1%2%。,第五节 沥青混合料组成设计,一、沥青混合料分类,材料级配 组成及空 隙率大小分,材料组成及 结构分,制造工 艺及温度分,公称最 大粒径分,1.特粗式沥青混合料 2.粗粒式沥青混合料 3.中粒式沥青混合料 4.细粒式沥青混合料 5.砂粒式沥青混合料,1.连续级配沥青混合料 2.间断级配沥青

34、混合料,1.密级配沥青混合料 2.半开级配沥青混合料 3.开级配沥青混合料,1.热拌沥青混合料 2.冷拌沥青混合料 3.再生沥青混合料,目前公路与城市道路路面多采用复合类的沥青混合料，如AC-16F既属于热拌沥青混合料、又属于密级配的、中粒式沥青混合料。,热拌沥青混合料种类,二、沥青混合料的选用,考虑因素：公路等级、交通负荷大小、当地气候特征、路基状况及环境条件、工程建设经验，通过技术经济论证后确定。 遵循原则： 沥青面层与沥青碎石基层间喷洒粘层油，以加强层间联结 满足耐久、稳定、密实、安全等功能性要求，且便于施工。 表面层应具有良好的表面功能、密水、耐久、抗车辙、抗裂性能，如抗滑不满足要求，

35、加铺抗滑磨耗层。 适用条件： 密级配沥青混凝土混合料用于各个等级公路的各个层次，当不能满足繁重交通和高温稳定性要求时，可用改性沥青或SMA混合料。,特粗式沥青混合料适用于基层 粗粒式沥青混合料适用于下面层或基层 中粒式沥青混合料适用下面层和表面层；细粒式沥青混合料适用于表面层和薄层罩面 砂粒式沥青混合料适用于非机动车道路，或行人道路。 适用的公路等级： 粗型密级配混合料适用于高速公路和一级公路、重载道路的上面层和中面层 细型密级配混合料适用于高速公路和一级公路的下面层，中低级公路、低交通量公路、寒冷地区公路等,沥青面层厚度与粒径关系 沥青面层集料的最大粒径应自上而下逐层增大，并与设计厚度相匹配

36、 热拌热铺密级配沥青混合料，沥青层一层的压实厚度不应小于集料公称直径的2.5倍，对于高速公路和一级公路，不应小于公称粒径的3倍；对SMA和OGFC等混合料不应小于公称粒径的2倍至2.5倍，以保证压实，不产生离析。,三、热拌沥青混合料配合比设计,全过程配合比设计过程：三个阶段：目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段和生产配合比验证，即试验路试铺阶段，后两个阶段是目标配合比的基础上进行的，需借助施工单位的拌和设备、摊铺和碾压设备完成。,矿料通过皮带输入 拌和楼干燥筒加热,振动筛二 次筛分热料,提升到拌和楼,热料仓,根据目标配合比的 OAC、OAC0.3% 三组沥青用量,根据热料比例,取样冷料筛分,

37、根据冷料比例 成型5组马歇尔试件,热料比例与最佳 沥青用量输入控 制室计算机生产 沥青混合料,热料筛分,取分级,目标配合比与生产配合比设计关系图,成型3组马歇尔试件,目标配合比,图解法确定 冷料比例,确定目标配合比 最佳沥青用量 OAC,通过调整控制室皮带,转速达到设计比例,青用量确定提供标准,为生产配合比最佳沥,目标配合比设计流程,最佳沥青用量确定（沥青混合料马歇尔试验） 最佳沥青用量用OAC表示。 沥青用量：沥青占沥青混合料得百分比 油石比：沥青与矿料质量比得百分数。 基本过程： （1）制备试样 按确定的矿质混合料配合比，计算各种规格集料的用量。,矿料的组成设计方法,矿料级配设计的内容：通

38、过一定的方法，确定混合料中各规格集料的用量比例，来满足某一级配的要求。级配设计常用的方法有试算法和图解法两类。 例题： 矿质混合料组成配合比计算 题目试计算某大桥桥面铺装用细粒式沥青混凝土的矿质混合料配合比。 原始资料 1.现有碎石(A)、石屑(B)和矿粉(C)三种矿质材料，筛分结果按分计筛余列于表 2.以细粒式沥青混凝土AC-13要求的级配范围按通过量见表 计算要求 确定碎石、石屑和矿粉在混合料中所占的比例,资料,根据经验估计一个适宜的沥青用量（或油石比）。以估计的沥青用量为中值，按0.5%间隔变化，取五个不同的沥青用量，按要求将沥青和矿料拌制成沥青混合料，以规定的击实次数成型马歇尔试件。,

39、（2）测定试件的物理力学指标 测定沥青混合料试件的密度，并计算试件的空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率，粗集料间隙率等体积参数。 在马歇尔试验仪上，测定试件的马歇尔稳定度和流值。 （3）最佳沥青用量的确定 以沥青用量为横坐标，以沥青混合料试件的密度、空隙率、沥青饱和度、马歇尔稳定度和流值指标为纵坐标，将试验结果绘制成关系曲线 以其他等级公路为例确定最佳沥青用量,规范要求5KN,规范要求36%,规范要求24.5mm,规范要求7085%,规范要求14%,确定OAC1,从上述图上找出毛体积密度最大值对应沥青用量a1、稳定度最大值对应沥青用量a2、 目标空隙率（或中值）对应沥青用量a3、沥青饱和度范围内的

40、中值对应沥青用量a4,计算OAC1=（ a1 +a2+ a3+ a4 ）4,a1=5.9%； a2=5.28%； a3=5.32%； a4无法确定,如果所选择的沥青用量范围 未能涵盖沥青饱和度的要求 范围，只取a1、a2、a3计算,OAC1=（ a1 +a2+ a3）3=5.50%,确定OAC2,从上述图上找出符合规范要求的各物理指标的用油量，绘于下图，找出满足所有指 标的公共沥青用量范围，并查出最大值OACmax和最小值OACmin。,公共沥青用量中 OACmax=5.78% OACmin=5.37%,计算OAC2=（OACmax+OACmin）2,OAC2=5.58%,最佳沥青用量OAC=

41、（OAC1+OAC2）2,OAC=（OAC1+OAC2）2 = 5.54%,（4）沥青混合料的性能检验 马歇尔试验得到的最佳沥青用量OAC(必要时应包括OAC1和OAC2 )，需要进一步的试验检验，以验证沥青混合料的性能是否满足路用技术要求。 沥青混合料的水稳定性检验 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冻融劈裂试验，检验试件的残留稳定度或冻融劈裂强度比是否满足要求。 注：如不满足要求，调整沥青用量后，马歇尔试件成型可能达不到要求的空隙率条件。当需要添加消石灰、水泥、抗剥落剂时，需重新确定最佳沥青用量后试验。 沥青混合料的高温稳定性检验 再按最佳沥青用量OAC制作车辙试验试件

42、，车辙试验，检验设计沥青混合料的高温抗车辙能力，是否达到规定的动稳定度指标。当其动稳定度不符合要求时，应对矿料级配或沥青用量进行调整，重新进行配合比设计。,配合比设计报告,配合比设计报告应包括工程设计级配范围选择说明、材料品种选择与原材料质量试验结果、矿料级配、最佳沥青用量及各项体积指标、配合比设计检验结果等。试验报告的矿料配曲线应按规定的方法绘制。 当调整沥青用量作为最佳沥青用量，宜报告不同沥青用量条件下的各项试验结果，并提出对施工压实工艺的技术要求。,生产配合比设计,一、矿料组成设计,取样各种集料，此处取样的集料为热料，是经热料仓振动筛二次筛分后的分级热料。,筛分分级热料（水洗法）,取筛分

43、后的通过率用图解法确定热料的组成比例（同目标配合比冷料确定方法 一样）。,生产配合比设计步骤,二、最佳沥青用量确定,根据上述方法确定的热料比例，按照目标配合比的OAC、 OAC0.3%三组沥青用量成型马歇尔试件进行试验 确定最佳沥青用量（同目标配合比的方法一样）。,检验最佳沥青时的粉胶比和有效沥青膜厚度（与目标 配合比一样）,生产配合比验证,车辙试验,浸水马歇尔试验,冻融劈裂试验,低温弯曲试验,渗水试验,高温稳定性检验,水稳定性检验,低温抗裂性检验,渗水系数检验,一、沥青混合料的技术性能检验,钢渣活性检验,二、沥青混合料的施工工艺确定,通过铺筑试验路段，确定机械组合、压实方式、施工工艺等。,通

44、过试验确定,沥青路面施工与质量控制,1、准备工作 1）检查与清理基层：保证基层坚实、平整、洁净和干燥； 2）准备和检查施工机具； 3）落实材料：施工前应对各种材料进行调查试验，经选择确定的材料在施工过程中应保持稳定，不得随意变更； 4）备齐仪器用具，制定施工计划，安排好劳动力，进行施工放样等各项工作。 5)确定施工温度,并进行混合料组成设计,2.施工程序 安装路缘石：沥青路面的路缘石可根据要求和条件选用沥青混凝土或水泥混凝土预制块、条石、砖等。 清扫基层：基层必须坚实、平整、洁净和干燥，对有坑槽、不平整的路段应先修补和整平。整体强度不足时，应给以补强。,2）清扫基层,1）安装路缘石,浇洒粘层或

45、透层沥青。 拌合与运输,3）浇洒粘层或透层沥青,4）拌合与运输,拌合与运输,摊铺：沥青混合料可用人工或机械摊铺，热拌沥青混合料应采用机械摊铺，摊铺必须均匀、缓慢、连续不断地进行。,碾压：沥青混合料的碾压应按初压、复压、终压（包括成型）三个阶段进行。碾压时应将驱动轮面向摊铺机。在整个压实过程，压路机应以慢而均匀的速度碾压，压路机的碾压速度应符合下表要求。 初压：使混合料初步稳定成型，使用较轻型光轮压路机； 复压：主要压实阶段，使初步密实的混合料逐步压密到要求的密实度，一般采用胶轮压路机或吨位较大的压路机； 终压：消除碾压轮迹阶段，保证表面平整，采用轻型压路机。 *碾压组合各阶段遍数根据压实度调整

46、。,碾压：,接缝处理：沥青路面的各种施工缝(包括纵缝及横缝)都必须密实、平顺。 纵向接缝施工：摊铺时采用梯队作业的纵缝应采用热接缝；半幅施工不能采用热接缝时，宜加设挡板或采用切刀切齐，铺另半幅前必须将缝边缘清扫干净，并涂洒少量粘层沥青。摊铺时应重叠在已铺层上510cm。 横向接缝的施工：对高速公路和一级公路，中下层的横向接缝时可采用斜接缝，在上面层应采用垂直的平接缝。其他等级公路的各层均可采用斜接缝。 平接缝应做到紧密粘结，充分压实，连接平顺。（覆盖预热摊铺碾压） 开放交通：热拌沥青混合料路面应待摊铺层完全自然冷却，混合料表面温度低于50(石油沥青)或45(煤沥青)后开放交通。,第六节 透层、粘层与封层,透层：沥青面层与非沥青材料基层结合良好，在基层上浇洒乳化沥青、煤沥青或液体石油沥青而形成的透入基层表面的薄层。 粘层：加强路面的沥青层与沥青层之间、沥青层与水泥混凝土路面之间的粘结而洒布的沥青材料薄层。 封层：为封闭表面空隙，防止水分侵入面层或基层而铺筑的沥青混合料薄层、铺筑在面层表面的称为上封层，铺筑在面层下面的称为下封层。 稀浆封层：用适当级配的石屑或砂、填料（水泥、石灰、粉煤灰、石粉等）与乳化沥青、外加剂和水，按一定比例拌和而成的流动状态的沥青混合料，将其均匀地摊铺在路面上形成的沥青封层。,