第十三章   沥青路面 Asphalt Pavement 第1节 概述一、沥青路面的基本特性 沥青路面－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。 属柔性路面，其强度和稳定性在很大程度上取决于土基和基层的特性。 沥青路面的工程特点       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、适宜分期修建 一、沥青路面的基本特性 沥青路面的使用功能要求 强度与刚度（开裂、变形） 稳定性（高低温、水稳定性） 耐久性（疲劳、老化） 平整性（舒适、动荷） 抗滑性（安全） 少尘性（环保） 二、沥青路面的分类 1、按强度构成原理分类 密实类      按剩余空隙率的大小细分为 闭式 3％～6％ 开式6％以上 嵌挤类 二、沥青路面的分类 2、按施工工艺的不同，沥青路面可分为层铺法、路拌法、厂拌法三类 层铺法:沥青表面处治、沥青贯入式 路拌法：路拌沥青碎（砾）石           路拌沥青稳定土 	厂拌法： 厂拌沥青碎石：开级配、剩余空隙率10％～15％ 沥青混凝土：密级配、剩余空隙率10％以下 二、沥青路面的分类 3、根据沥青路面的技术特性分类： 沥青表面处治路面(asphalt surface treatment) 沥青贯入式路面(asphalt penetration) 沥青碎石路面AM(asphalt  macadam) 沥青混凝土路面AC(asphalt concrete) 乳化沥青碎石路面emulsified asphalt 沥青马蹄脂碎石路面SMA(stone mastic asphalt) 开级配沥青磨耗层OGFC   (Open－Graded Friction Course )剩余空隙率20％左右 三、沥青路面类型的选择 选择原则 任务要求：道路等级、交通量、使用年                          限、修建费用 工程特点：施工季节、施工期限、基层状况 施工技术：人、机、料  四、沥青混凝土路面的主要技术问题 高温稳定性 低温抗裂性 耐久性（水稳定性、疲劳与老化） 表面抗滑性 五、沥青路面的气候分区 分区依据：最高气温、最低气温和降雨量 方法：先按30年最热月平均最高气温和30年一遇极端最低气温划分沥青路面气候分区（见P308表13-1），再按雨量资料细分出沥青及沥青混合料气候分区见P308表13-2）  六、沥青混凝土路面的主要矛盾   高温稳定性与低温抗裂性、抗疲劳性能   表面服务功能与耐久性 第2节 沥青路面材料的力学特性 沥青混和料的结构类型 沥青混和料的强度特性 沥青混和料的应力－应变特性 沥青混和料的疲劳特性 一、沥青混和料的结构类型 按结构特点分为三类：  悬浮密实结构：沥青混凝土           连续型密级配 骨架空隙结构：沥青碎石混合料、 OGFC           连续型开级配 骨架密实结构:   SMA                     间断型密级配 Fig.1 Dense Graded AC Lab Samples  Fig.2  SMA Surface  Fig.3: OGFC Lab Samples  二、沥青混和料的强度特性 1 抗剪强度 强度构成 c,φ 材料c,φ值的测定 （课本P316、317中的公式实为极限平衡关系式）   影响沥青混和料抗剪强度的因素 沥青与矿料间的粘结力 沥青的粘滞度 沥青含量 矿粉含量 沥青与矿料间的粘附性 矿料间的内摩擦力 矿料级配 矿料颗粒形状 矿料表面特性  2  抗拉强度 急骤降温时，沥青混和料发生收缩，如果收缩受阻，会产生拉应力，当超过材料的抗拉强度时，路面产生开裂。 沥青混和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 影响因素 沥青性质、沥青含量 矿料级配 测试时的温度 加荷速率 3 抗弯拉强度 在行车荷载反复作用下，路面弯曲而产生开裂破坏。  试验：测重复荷载作用下的弯拉强度和弯拉回弹模量。 抗弯拉强度的影响因素：   沥青性质及用量，矿料性质及级配，加载速率及重复加载次数，试件温度。  三、沥青混和料的应力－应变特	性 沥青混合料以粘弹塑性为其基本力学特征，其应力－应变特性与荷载大小和作用时间、材料温度有关。 沥青混和料的粘弹塑性特征 沥青混和料是一种典型的弹、粘、塑性综合体， 在低温小变形范围内接近弹性体， 在高温大变形范围内表现为粘塑性体， 而在通常温度的过渡范围内则为一般粘弹性体。 三、沥青混和料的应力－应变特	性 沥青混和料的粘弹塑性特征主要表现在以下三个方面： 材料的力学特性与加载速度有关，随着加载速度的增加，材料的强度和刚度均会增大。 材料的力学特性对温度十分敏感，随着温度的升高，材料的物理特征表现为变软，强度与刚度变小。 材料具有十分明显的蠕变creep和应力松弛looseness现象。    －具有对时间的敏感性  三、沥青混和料的应力－应变特	性 沥青混和料的蠕变与松弛特性 蠕变 :当应力为一恒定值时，应变随时间逐渐增加的现象。（下图中横坐标为加荷历时） 1 沥青混和料的蠕变Creep 作用应力较小（低于屈服点），作用时间较短时，表现有： 瞬时弹性变形－纯弹性（加荷瞬时产生，卸荷瞬时恢复） 滞后弹性变形－粘弹性（荷载作用下缓慢增长，卸荷后又缓慢恢复） 作用应力较大（高于屈服点），作用时间较长时，表现有： 瞬时弹性变形－纯弹性 滞后弹性变形－粘弹性 塑性流动变形－塑性（残余变形） 三、沥青混和料的应力－应变特性 2  沥青混和料的应力松弛 应力松驰：应变为一恒定值时，应力随时间而衰减的过程。 松弛时间：为使物体保持既得变形所需的力越来越小，当应力下降到初始值的那段时间。（它与沥青粘滞度和弹性模量有关，见下式）   上式表示松驰时间t’与粘滞度η成正比，与弹性模量E成反比        因此，沥青混合料力学特性与以下因素有关 荷载大小 荷载作用时间与应力松弛时间的比值 材料的温度    三、沥青混和料的应力－应变特性 劲度模量Stiffness Modulus    荷载作用时间和材料温度对沥青混和料的影响－用劲度模量Stiffness Modulus来表征。     沥青混合料的劲度模量由Van der Peol 提出： 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，即：    计算公式     式中，Sm，Sb—分别为沥青混合料和沥青				的劲度模量，Mpa.    CV—混合料中集料的集中系数，即： 	CV=集料体积/（集料体积+沥青体积） 上式当沥青混合料的空隙率VV为3%时适用，若VV大于3%，则CV需修正，即   沥青的劲度模量与沥青的软化点与沥青温度之差、针入度和荷载作用时间有关，可按Van der Poel 诺谟图查出（建材中已讲） 		 		 四、沥青混和料的疲劳特性 疲劳破坏、疲劳寿命 沥青混和料疲劳破坏的发展过程 疲劳裂缝：沥青混和料由于材料表面和内部存在异质和瑕疵等缺陷，如尘粒、水泡、孔隙以及表面形状不规则等使应力传递不均匀而引起应力集中，局部区域的应力经过一定的荷载重复作用次数后就开始形成疲劳裂缝。 疲劳断裂破坏：在重复荷载作用下，裂缝端面不断改变并逐渐扩展，当疲劳裂缝扩展到临界裂缝尺寸，裂缝就产生由稳定扩展到不稳定扩展的转化而导致沥青混和料的疲劳断裂破坏。 四、沥青混和料的疲劳特性 室
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