路基路面工程ppt 94第十三章 沥青路面

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一、沥青混合料的体积参数关系
沥青混合料是一种由集料、沥青和空气组成的三相空间体系。
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第二节 沥青路面材料的结构和力学特征
二、沥青混合料的压实性能
1)沥青混合料压实度及其控制:
沥青混合料的压实度直接决定着其成型后的强度,在一定范 围之内(没有出现过压时),压实度越大越好。
压实度表征的三种方式与实际控制方法: (1)理论密度的压实度; (2)马歇尔密度的压实度; (3)试验段密度的压实度。
三、沥青混合料的结构力学特性
类型:按密实原则和嵌挤原则构成的沥青混合料的典型结 构类型有三种:密实悬浮结构、骨架空隙结构、骨架密实 结构。
强度理论:摩尔-库伦理论,强度参数:黏结力、内摩擦 角。三轴试验、简单拉压试验、直剪试验。
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第二节 沥青路面材料的结构和力学特征
三、沥青混合料的结构力学特性
分区方法:
根据高温-低温-雨量三个主要因素的30年气象统计资料来划分。 即:
沥青路面分区:高、低温指标及降雨指标 沥青及沥青混合料分区:高、低温及降雨指标
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第一节 概述
七、沥青路面的分类
按强度构成原理:
密实类沥青路面
这类沥青路面的矿料按最大密实原则设计,路面的强度 和稳定性取决于混合料的凝聚力和内摩阻力。其面层结 构的特点是空隙率小,细料含量多,高温时易产生推挤 变形。
网裂:上述裂缝未及时处理,水渗入wk.baidu.com致;结构强度不 足;沥青老化等。
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四、沥青路面的损坏类型及成因 裂缝
第一节 概述
四、沥青路面的损坏类型及成因 裂缝
第一节 概述
横向裂缝
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纵向裂缝
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四、沥青路面的损坏类型及成因 裂缝
块裂及网裂
第一节 概述
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第一节 概述
四、沥青路面的损坏类型及成因
车辙
②应力松弛
应力松弛是应变恒定不变,应力随时间减小的现象。应力降低到初始 数值(初始应力值的1/n)的时间,称为松弛时间。
③综合
沥青混合料主要呈现为弹性或粘塑性,与应力作用时间与松弛时间的 比值有关:作用时间<<松弛时间,以弹性为主;作用时间>>松弛时 间,以粘塑性为主;作用时间与松弛时间相近,为弹-粘-塑性。
结构。
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二、沥青路面的工程特点
①优良的力学性能-变形性能与强度 ②良好的抗滑性-雨天的行驶安全性 ③施工方便-强度形成速度和维修 ④经济耐久-使用寿命 ⑤有利于分期修建
第一节 概述
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第一节 概述
三、沥青路面的优缺点(与普通水泥路面相比)
(1)表面平整无接缝、行车较舒适; (2)结构较柔,振动小,行车稳定性好; (3)车辆与路面的视觉效果好; (4)施工期短、施工成型快,能够迅速交付使用
七、沥青路面的分类
按施工工艺:
层铺法——沥青表处和沥青贯入式
分层洒布沥青,分层铺撒矿料和碾压的方法修筑面层。 优点:工艺设备简便、功效较高、施工进度快、造价较低。缺
点:路面成型期较长,需要经过炎热季节行车碾压才能成型;
路拌法——采用移动式拌和机械(或人工)在现场施工, 将矿料和沥青材料就地拌和,摊铺并碾压密实成型。可 采用热油冷料或冷油冷料拌和摊铺。
区别:分母不一样,分别是:真密度、马歇尔试件密度和试 验段取芯试件密度。
控制标准:93%、97%、99%
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第二节 沥青路面材料的结构和力学特征
二、沥青混合料的压实性能
沥青混合料压实影响因素:
压实温度、压实速度、压实应力(功)、沥青用量等。
沥青混合料压实可行性区域
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第二节 沥青路面材料的结构和力学特征
常用的类型有沥青混凝土、密级配沥青稳定碎石混合料 等。
密实悬浮结构、骨架空隙结构、骨架密实结构。
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第一节 概述
七、沥青路面的分类
按强度构成原理:
嵌挤类沥青路面
这类沥青路面的强度和稳定性主要依靠骨料颗粒间相互嵌挤 产生的内摩阻力,凝聚力仅起次要作用。其主要特点是热稳 定性好。部分类型的空隙率大,易渗水,耐久性较差。
三轴试验
采用圆柱形试件,试件直径应大于矿料最大粒径的4倍,试件高与直径比 大于2;矿料最大粒径小于25mm时,试件直径10cm,高20cm;将一组试件分别 在不同侧压力下以一定加载速度施加垂直压力到试件破坏,此时该垂直压力 为最大主应力,侧压力为最小主应力。
第二节 沥青路面材料的结构和力学特征
三、沥青混合料的结构力学特性
三、沥青混合料的结构力学特性
沥青混合料是一种由集料、沥青和空气组成的三相空 间体系。
强度取决于集料颗粒间的摩擦力和嵌挤力、沥青胶结 料的黏结力以及沥青与集料之间的黏附性。
影响:集料的类型、空间布型以及胶结料的类型、用 量、与集料的粘附程度影响着沥青混合料的力学特性。
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第二节 沥青路面材料的结构和力学特征
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第一节 概述
七、沥青路面的分类
按沥青路面材料的技术特点:
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 沥青表面处治 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 Friction Course )
定义:
路面结构及路基在行车荷载作用下的补充压实,或结构层及路 基中材料的侧向位移产生的累积永久变形。车辙还包括轮胎磨 耗引起的材料缺省。
车辙是高级沥青路面的主要破坏型式,对于半刚性基层沥青路 面,车辙主要发生在中上面层或沥青层表。
原因:
1)沥青混合料高温稳定性不足,塑性变形累积; 2)路面结构及路基材料的变形累积; 3)车辆渠化交通的荷载磨耗-磨耗型车辙。
常用的主要结构有Porous Asphalt Pavement(PA)或Open Graded Asphalt Friction Course(OGFC)、SMA、 Superpave、沥青贯入、沥青表面处治等。
各自优缺点:
密实类:耐久性好,热稳定性差; 嵌挤类:热稳定性好。
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第一节 概述
2)水的作用; 3)沥青在施工中的过度加热老化
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四、沥青路面的损坏类型及成因 松散剥落
第一节 概述
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第一节 概述
四、沥青路面的损坏类型及成因
表面抗滑不足
定义:
沥青路面在使用过程中,表面集料被逐渐磨光,或者出现沥青层 泛油,使得沥青层表出现光滑。
原因:
1)集料软弱,宏观纹理和微观构造小; 2)粗集料抵抗磨光的能力差(由磨光值、棱角性、压碎值等表
第十三章 沥青路面
土木建筑工程学院
邓苗毅
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主要内容:
主要内容
第一节 概述 第二节 沥青路面材料的结构和力学特征 第三节 沥青路面的稳定性和耐久性 第四节 沥青路面的原材料 第五节 沥青混合料的组成设计 第六节 沥青路面施工与质量控制
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第一节 概述
一、沥青路面及结构组合形式
沥青路面
优点:沥青材料分布相对均匀,成型期短。缺点:冷料拌和强 度低
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七、沥青路面的分类
第一节 概述
按施工工艺:
厂拌法——沥青碎石和沥青混凝土
一定级配的矿料和沥青材料在工厂用专用设备加热拌和, 送到工地摊铺碾压成型。分热拌热铺、热拌冷铺,区别在 于摊铺时混合料温度
优点:矿料精选、除水彻底、沥青稳定、热拌均匀、混合 料质量高。缺点:费用较高。
波浪:路面上形成高低起伏、凹凸变形。 拥包:在行车水平力作用下,沥青面层材料的抗
剪强度不足则易产生推挤拥包。 啃边:在行车作用和自然因素影响下,沥青路面
边缘不断缺损、参差不齐,路面宽度变小。
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五、沥青路面的基本要求
第一节 概述
高温稳定性-高温下抵抗永久变形的能力; 低温抗裂性-抵抗低温抗裂的能力; 水稳定性-抵抗水损害的能力,密级配路面抗渗和排水
征); 3)级配不当,粗料少、细料多; 4)用油量偏大,或出现水损害; 5)沥青稠度太低; 6)车轮磨耗太严重
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四、沥青路面的损坏类型及成因 表面抗滑不足
第一节 概述
表面抗滑不足及泛油图片
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第一节 概述
四、沥青路面的损坏类型及成因 其它病害
坑槽:面层的网裂、龟裂未及时养护而逐渐形成 坑槽。
横向裂缝:分荷载型和非荷载型,非荷载型又分为沥青面 层缩裂和基层反射裂缝。荷载型因拉应力超过材料疲劳极 限引起,从下向上发展;非荷载型沥青面层缩裂因冬季沥 青材料收缩产生的应力大于材料强度引起;反射裂缝因基 层收缩开裂向面层延伸引起。
纵向裂缝:路面分幅摊铺时,接缝未处理好;路基原因等 引起失稳。
裂缝:是高级公路最主要的破损形式。 车辙:是渠化交通引起的沥青路面损坏类型之一。 松散剥落:是指沥青从矿料表面剥落。 表面抗滑不足:
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四、沥青路面的损坏类型及成因 裂缝
第一节 概述
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第一节 概述
四、沥青路面的损坏类型及成因
裂缝
表观形态分有:横裂、纵裂、网裂、块裂、不规则裂锋 等,产生原因:
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四、沥青路面的损坏类型及成因 车辙
车辙图片
第一节 概述
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第一节 概述
四、沥青路面的损坏类型及成因 松散剥落
定义:
沥青从矿料表面脱落,在荷载作用下面层呈现的松散现象。沥 青层出现松散剥落将会继而出现坑槽破坏。
原因:
1)沥青与矿料黏附性差(沥青粘性差、集料粘附等级低、集料 潮湿、沥青老化后性能下降、冻融等);
理;
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第二节 沥青路面材料的结构和力学特征
四、沥青混合料粘弹性性质与力学模型
常温下沥青混合料的应力-应变曲线
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第二节 沥青路面材料的结构和力学特征
四、沥青混合料粘弹性性质与力学模型
蠕变与松弛特性 是黏弹性材料的基本力学行为
①蠕变
蠕变是应力不变,变形随时间而增加的现象。这一过程在应力不变情 况下,取决于其作用时间。
由沥青材料作为结合料,黏结矿料修筑面层,与各类基层和垫 层共同组成的路面结构。
根据不同基层材料结构可组合成三种典型路面结构类型
半刚性基层沥青路面──半刚性基层或底基层的沥青路面结构。 柔性路面──各结构层由沥青混合料,或沥青贯入碎石、或冷
拌沥青混合料、级配碎石、砂砾等柔性材料组成的结构。 复合式路面──采用贫混凝土、混凝土等刚性基层的沥青路面
简单拉压试验确定:
通过简单抗拉强度试验 和间接抗拉试验确定
直剪试验确定:
通过不同压力的直接剪 切试验确定
三轴压缩试验仪
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第二节 沥青路面材料的结构和力学特征
四、沥青混合料粘弹性性质与力学模型
沥青混合料是一种弹-黏-塑性材料,不同外部(温度 与荷载)条件下,表现出不同的性质:
路面透水; 耐久性—抵抗老化与荷载重复作用的能力; 抗滑能力—保证最不利情况(路面潮湿)下车辆安全
形势的能力。
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六、沥青路面使用性能的气候分区
第一节 概述
分区目的:
全国各地区气候条件差异很大,对沥青提出的要求也不尽相 同,为保证沥青路面对气候的适应性,提出了沥青及沥青路面 的气候分区。
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七、沥青路面的分类
按沥青路面材料的技术特点:
第一节 概述
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第一节 概述
八、沥青路面类型选择
要根据任务要求(道路的等级、交通量、使用年限、修建 费用、环境状况等)和工程特点(施工季节、施工期限、 路基及基层状况等);
还应考虑材料供应情况、施工机具、劳力和施工技术条件 等因素。
第二节 沥青路面材料的结构和力学特征
低温小变形时:线弹性性质 高温大变形时:黏塑性性质 在过渡范围内:黏弹性性质
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
(在机场跑道、高速公路上尤其需要) ; (5)易于维修,可再利用; (6)强度和稳定性受基层、土基影响较大; (7)沥青混合料力学性能受温度影响大; (8)沥青会老化,沥青结构层易出现老化破坏。
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四、沥青路面的损坏类型及成因
第一节 概述
高等级路面常见的损坏现象有裂缝(横向、纵向 和网状裂缝)、车辙、松散、剥落和表面磨光等
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