高等级公路沥青路面设计、施工与检测技术.ppt

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1、高等级公路沥青路面设计、施工与检测技术,张久鹏 博士,副教授 Tel：,长安大学 公路学院内蒙古交通培训中心,2,2,主要内容,一、沥青路面早期破坏及其成因二、沥青路面结构与材料组成设计三、沥青路面施工关键技术四、公路工程检测技术与质量评定五、沥青路面新技术,3,3,一、沥青路面早期破坏及其成因1.1公路工程发展概况1.2沥青路面的病害及成因1.3 沥青路面的病害防治,4,道路的衍变,道路的发展可粗分为四个阶段：第一阶段：供行人和牛马及其它兽类行走、驮运货物的阶段。此时期的道路通常称为小路或小径(Trail)。,第二阶段：供蓄力车辆和行人通行的大道(Cart Way)阶段。在中国，有“康衢”、

2、“路”、“驰道”、“驿道”等名称；在欧洲，罗马道路非常发达，有“条条大道通罗马”之说。,1.1 公路工程发展概况,5,第三阶段：行驶汽车的公路（Highway）阶段。内燃机汽车是德国在1886年由高特列希戴姆勒发明，我国在1902年从国外引进汽车，1906年苏元春驻守广西时首建了龙州到镇南关的公路。,通向柏林的A9公路(东德)，使用时间超过50年，图中为第一阶段的水泥路面,道路的衍变,1.1 公路工程发展概况,6,第四阶段：以高速度分层行驶为特征的高速公路阶段。也称为Freeway或Expressway。,道路的衍变,1.1 公路工程发展概况,7,7,1.1 公路工程发展概况,道路是供各种车辆

3、、行人等通行的工程设施，按其使用范围分为公路、城市道路、机场跑道、厂矿道路、林区道路等。Airport lane 分类 干线公路：国家干线 省干线 公路 县公路 乡公路 支线公路 分级 高速公路、一级公路（高等级公路）二级、三级、四级公路(其它公路)Road 城市道路 快速路 主干道 次干道 支路及街道 其它道路,机场道面,道路,8,8,公路：指按现行部颁公路工程技术标准修建的，经交通主管部门验收认定的城市间、城乡间、乡间主要供汽车行驶的公共道路。城市道路，农牧场、厂矿、林区、港区、油田等内部的生产作业道路，军事基地内道路以及游览点内部道路等均不属于公路。,1.1 公路工程发展概况,9,9,按

4、照其在国家政治、经济、国防和区域行政管理中的重要性和使用性质的不同，可划分为国道、省道、县道、乡道和专用公路等五个行政等级,公路的行政等级,1.1公路工程发展概况,10,10,根据其任务、功能和适应的交通量不同分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路和四级公路五个技术等级。一条公路，可根据交通量等情况分段采用不同的车道数或不同的公路等级。,公路的技术等级,1.1公路工程发展概况,11,11,从全国范围考虑的公路网被称为国家干线公路网，简称国道网；国道网中，经济意义特别重大、交通运输特别繁忙、技术标准较高并在国家公路运输网中起主骨架、主通道作用的公路，称为国家主干线公路，简称国道主干线。五纵七

5、横：九十年代，交通部提出了国道主干线系统规划，总规模为3.5万公里左右，以专供汽车行驶的高速公路和一级公路为主组成，总体布局上可分为五纵七横共十二条路线。7918网：2005年将其调整为国家高速公路网，采用放射线与纵横网格相结合的布局，由7条首都放射线、9条南北纵线和18条东西横线组成，简称为“7918”网，总规模约8.5万公里，其中主线6.8万公里，地区环线、联络线等约1.7万公里。,国家干线公路网,1.1公路工程发展概况,12,12,国家干线公路网（九五规划）,13,13,7 条北京放射线,9 条纵向路线,18 条横向路线,国家干线公路网（7918）,14,国家干线公路网（命名）,15,国

6、家干线公路网（命名）,16,国家干线公路网（命名）,17,1.1公路工程发展概况,随着使用期的延长，我国的高等级公路大量进入维修期，维修养护、翻修重建的任务越来越重。公路建设和路面维修、重建、升级改造的任务将交织在一起。,建设为主,建养并举,18,18,沥青路面的特点,表面平整无接缝，行车振动小，噪音低,便于机械化施工，开放交通快，养护简便,具有良好的力学性能和路用性能,沥青混合料可再生利用,优点,沥青混合料=矿料+沥青（骨架作用）（粘结和填充作用）,1.2 沥青路面的病害及成因,19,19,沥青路面的特点,良好的性能,再生利用,碾压,摊铺,拌合,1.2 沥青路面的病害及成因,20,沥青路面易

7、老化,温度敏感性较高,缺 点,施工受气候和季节影响大,沥青路面的特点,1.2 沥青路面的病害及成因,21,半刚性基层沥青路面的病害,1.2 沥青路面的病害及成因,裂缝类,水损害,车辙类,破坏原因,破坏形态,22,1.2 沥青路面的病害及成因,裂缝类病害,A、纵向裂缝 原因：1、地基不均匀沉降 2、过大荷载B、横向裂缝 成因：1、温度变化 2、地基的纵向不均匀沉降 3、半刚性基层反射裂缝C、网状裂缝 原因：1、局部的结构承载力不足 2、唧浆引起的过量局部沉陷 3、老化,23,1.2 沥青路面的病害及成因,反射裂缝,由于湿度变化或水泥混凝土路面板块之间接缝错台而产生横向收缩裂缝反映到面层上来，使面

8、层相隔一定距离出现横向反射裂缝。寒冷地区面层材料本身在低温时收缩受到阻碍产生较大的拉应力，当拉应力超过材料的抗拉强度时，面层便会出现横向断裂，这些横向裂缝在初期不会影响行车，但在水分不断侵蚀下，其边缘会出现碎裂而使缝隙扩大，并在其周围逐步发展成网状裂缝。,24,1.2 沥青路面的病害及成因,水损害类病害,水的浸蚀或冻融作用使沥青膜从集料表面脱落造成松散,松散的颗粒被汽车轮胎带走所致,剥落进一步向深度发展而形成,（1）松散（丧失粘结）（2）坑洞（逐渐流失）,成因：沥青/集料粘附性差导致的混合料水稳定性不足,25,1.2 沥青路面的病害及成因,水损害类病害,（3）唧浆,基层顶面遭到严重的冲刷，路表

9、的裂缝或缺陷部位存留大量的白色灰浆,26,1.2 沥青路面的病害及成因,水损害类病害,（3）唧浆,路面的裂缝、路面上局部空隙过大处都会造成透水随着行车速度的增加，路表动水压力增加渗入基层顶部的水在动水压力作用下，基层就会受到严重冲刷，从而发生。,27,1.2 沥青路面的病害及成因,车辙类病害,A、车辙变形B、泛油、推挤、拥包原因：1、重载慢速交通 2、材料高温稳定性差 3、路面结构方面,28,1.2 沥青路面的病害及成因,车辙类型,（1）磨耗型车辙冬季埋钉轮胎造成的路面磨损（2）结构型车辙荷载作用超过路面各层强度，发生在沥青面层以下结构层。宽度较大，两侧没有隆起（3）失稳型车辙剪应力超过材料抗

10、剪强度，使流动变形不断累积形成车辙，一般都有两侧隆起现象,29,车辙内因：材料性质的影响,沥青混合料抗剪强度取决于粘聚力和内摩阻力，粘聚力取决于沥青结合料，内摩阻力取决于集料。当然，强度还与沥青混合料的组成、结构及物理状态密切相关。（1）沥青结合料的影响（2）集料性质的影响（3）材料组成比例的影响,1.2 沥青路面的病害及成因,30,车辙内因：路面结构组合的影响半刚性基层未必优于柔性基层，尚有待进一步系统研究。面层厚度越大，车辙越深？有不同的观点,研究认为：随着沥青面层厚度增大，车辙增长，其增幅随厚度的增大而逐渐变缓；沥青面层厚度超过20cm以后，路表车辙基本不再增加，有可能出现减少的趋势。,

11、1.2 沥青路面的病害及成因,31,车辙外因：重载慢速交通的影响轮压增大，DS降低，车辙增大车速越慢，累计作用时间越长，车辙越大车辙外因：持续高温的影响温度越高，沥青混合料的劲度模量越低，动稳定度越小，抗车辙能力越差,1.2 沥青路面的病害及成因,32,1.3 沥青路面的病害防治,横向裂缝纵向裂缝网状裂缝反射裂缝翻 浆车 辙拥 包搓 板泛 油坑 槽,松散脱皮啃边光面与收水井、检井衔衔接不顺施工接缝明显压实度不足构造深度不足摩擦系数不足粗细料分布不均,33,横向裂缝,现象：裂缝与路中心线基本垂直，缝宽不一，缝长有贯穿整个路幅的，也有部分路幅的。原因分析：施工缝未处理好，接缝不紧密，结合不良；沥青

12、未达到气候条件和使用条件的质量标准；半刚性基层收缩裂缝的反射缝；桥梁涵洞两侧的填土产生固结或地基沉降。预防措施：合理组织施工，摊铺作业连续进行，尽量减少冷接缝；充分压实横向接缝；选取优质的适用于本地区气候条件的沥青；桥涵两侧填土充分压实。治理方法：细裂缝（2-5mm)用乳化沥青灌缝；大于5mm的裂缝，可用改性沥青罐缝。罐缝前，清缝；罐缝后，表面撒粗砂或3-5 mm石屑。,34,现象：裂缝走向基本与行车方向平行，裂缝长度和宽度不一。原因分析：冷接缝未按照有关规范要求认真处理，结合不紧密而脱开；纵向沟槽回填土压实质量差而发生沉陷；拓宽路段的新老路面交界处沉降不一。预防措施：采用全路幅一次摊铺；无条

13、件全幅摊铺时，上下层施工缝应错开15cm以上；沟槽回填土应分层填筑、压实，压实度必须达到要求；拓宽路段的基层厚度和材料须与老路面一致，或稍厚。治理方法：细裂缝（2-5mm)用乳化沥青灌缝；大于5mm的裂缝，可用改性沥青罐缝。罐缝前，清缝；罐缝后，表面撒粗砂或3-5 mm石屑。,纵向裂缝,35,现象：裂缝纵横交错，缝宽1mm以上，缝距40mm以下，1以上。原因分析：路面结构中夹有软弱层或泥灰层，粒料层松动，水稳性差；沥青与沥青混合料质量差，延度低，抗裂性差；沥青层厚度不足，层间粘结差，水分渗入，加速裂缝的形成。预防措施：沥青面层摊铺前，对下卧层应认真检查，及时清除泥灰，处理好软弱层，保证下卧层稳

14、定，并宜喷洒0.3-0.6kg/粘层沥青；原材料质量和混合料质量严格按照规范要求进行选定、拌制和施工；沥青面层各层应满足最小施工厚度的要求，保证上下层的良好粘结；路面结构设计应做好交通量调查和预测。治理方法：如夹有软弱层或不稳定结构层，应将其铲除；结构层积水引起网裂，铲除面层,网状裂缝,36,后，加设排水设施，再铺筑新的沥青混合料；若因沥青层厚度不足引起网裂，则铣刨网裂的面层后加铺新料来处理；路基不稳造成网裂，可采用石灰或水泥处理路基，或注浆加固处理；由于基层软弱或厚度不足引起路面网裂时，可分别采取加厚、调换或综合稳定的措施进行加强。,网状裂缝,37,现象：基层产生裂缝后，在温度和行车荷载作用

15、下，裂缝将逐渐反射到沥青层表面，路表裂缝的位置形状与基层裂缝基本相似。半刚性基层以横向裂缝居多。对于在柔性路面上加罩沥青结构层，裂缝形式不一，取决于下卧层。原因分析：半刚性基层收缩裂缝的反射裂缝；在旧路上加罩沥青面层后原路面上已有裂缝包括水泥混凝土路面的接缝反射。预防措施：采取有效措施减少半刚性基层收缩裂缝材料；在旧路面加罩沥青路面结构层前，可先铣削原路面后再加罩，或采用铺设土工织物、玻纤网后再加罩，以延缓反射裂缝的形成。治理方法：裂缝小于2mm时，可不作处理；大于2mm的裂缝，可用改性沥青罐缝。罐缝前，清缝；罐缝后，表面撒粗砂或3-5 mm石屑。,反射裂缝,38,翻浆,现象：基层的粉、细料浆

16、水从面层裂缝或从多空隙面层的空隙处析出，雨后路表面呈淡灰色或白色。原因分析：基层用料不当，或拌和不均，细料过多；低温季节施工的半刚性基层，强度增长缓慢，而路面开放交通过早，在行车与雨水作用下使基层表面粉化，形成浆水；冰冻地区基层，冬季水分积聚成冰，春天解冻时翻浆；沥青面层厚度较薄，空隙较大，雨水下渗，促使翻浆形成。表面处治和贯入式面层竣工初期，由于行车次数不多，结构层尚未达到应有密实度就遇到雨季，使渗水增多，基层翻浆。预防措施：采用含粗粒料的水泥、石灰粉煤灰稳定类材料作为高等级道路的上基层；低温季节施工时，石灰稳定类材料可掺入早强剂，以提高早期强度；,39,翻浆,根据道路等级和交通量要求，选择

17、合适的面层类型和适当的厚度；设计时应考虑排水结构。治理方法：及时清除雨水进水孔垃圾，确保排水顺畅，；对轻微翻浆路段，挖除面层，清除基层表面软弱层，施设下封层后铺筑沥青面层；严重翻浆路段，将面层基层挖除，如涉及路基，需处理好路基后铺筑良好的半刚性基层，并做好排除内部积水的技术措施。,40,车辙,现象：路面在车辆荷载作用下轮迹处下陷，轮迹两侧往往伴有隆起，形成纵向带状凹槽。实施渠化交通的路段或停刹车频率较高的路段较易出现。原因分析：沥青混合料热稳定性不足；面层施工时未充分压实；基层或下卧层软弱或不稳定夹层或未充分压实。预防措施：粗集料应粗糙具有较多的破碎裂面；根据气候条件选择优质沥青，优化配合比设

18、计；施工时按照规范碾压，保证压实度；对特殊路段，要采用改性沥青或高性能沥青；道路结构设计时，每层厚度不超过集料最大粒径的4倍。治理方法：,41,车辙,仅轮迹处凹陷，两侧无隆起，凿去面层，凿毛凹槽，涂刷粘层沥青，修补；若轮迹两侧同时隆起，应先将隆起部位凿去，波谷处原面层凿毛，涂粘层油，铺筑与面层相同的混合料；因基层强度不足、水稳性不好引起，则对基层进行补强或挖除损害的基层重新铺筑。,42,拥包,现象：沿行车方向或横向出现局部隆起。较易发生在车辆经常启动、制动的地方。原因分析：沥青用量偏高或细料偏多；面层摊铺时，底层未清扫或未喷洒粘层油；基层或下面层未经充分压实，强度不足；日常养护时，局部路段沥青

19、用量过多，细集料偏细；陡坡或平整度较差路段，面层混合料低处积聚。预防措施：配合比设计时，控制沥青含量和细集料用量；面层摊铺前下层清扫干净并喷洒粘层油；人工摊铺时，做到粗细均匀分布。,43,拥包,治理方法：路面拥包、可在气温较高时，用加热器烘烤发软后铲除，夯实后用烙铁烙平，而后找补平顺对已趋于稳定(其底部沥青混合料油分挥发或老化)不再发展的拥包，可用铣刨机，铣刨平整后，加铺稳定性较好的沥青混合料。,44,搓板,现象：路表面出现轻微、连续的接近等距离的起伏状，形似洗衣搓板。虽峰谷高差不大，但行车时有明显的频率较高颠簸感。原因分析：沥青混合料的矿料级配偏细，沥青用量偏高，高温季节，面层材料在车辆水平

20、力作用下，发生位移变形；铺设沥青面层前，未将下层表面清扫干净或未喷洒粘层沥青；旧路面上原有的搓板病害未认真处理即在其上铺设面层；施工机械设备操作不当。预防措施：合理设计与严格控制混合料的级配；在摊铺沥青混合料前，须将下层顶面的浮沉杂物清扫干净，并均匀喷洒粘层沥青基层、面层应碾压密实；旧路上进行沥青罩面前，须先处理原路面上已发生的搓板病害，否则压路机无法将搓板上新罩的面层均匀碾压密实，新的搓板现象随即就会出现；合理配置施工机械设备，并按操作规程进行操作，形成设备与材料特性匹配技术。治理方法：因上下层相对滑动引起的搓板，应将面层全部铲除，并低于原路面，其深度应,45,搓板,大于修补沥青混合料最大粒

21、径的2倍，槽壁与槽底垂直，清除下层表面的碎屑、杂物及粉尘后，喷洒粘层沥青，重新铺装沥青面层；属于基础原因形成的搓板，应对损坏的基层进行修补。,46,泛油,现象：表面处治和贯入式路面的表面基本上被一薄层沥青覆盖，未见或很少看到集料，路表光滑，容易引起行车滑溜交通事故。原因分析：表面处治，贯入式使用沥青标号不当，针入度过大；沥青用量过多或集料洒布量过少；动态施工，面层成型慢，集料散失过多。预防措施：施工前须根据本地区气候条件选定合适的沥青标号；优化沥青混合料配合比设计。治理方法：在热天气温较高时进行处理最为有效。如轻微泛油，可撒布3-5(8)mm石屑或粗黄砂，撒布量以车轮不粘沥青为度；如泛油较严重

22、，可先撒布5-10（15）mm集料，经行车碾压稳定后再撒布3-5(8)mm石屑或粗黄砂嵌缝。使用过程中，散失的集料须及时回扫，或补撒集料；情节严重进行铣刨加罩。,47,坑槽,现象：表层局部松散，形成深度2cm以上的凹槽。在水的侵蚀和行车的作用下，凹槽进一步扩大，或相互连接，形成较大较深坑槽，严重影响行车的安全性和舒适性。原因分析：面层厚度不够，沥青混合料粘结力不佳，沥青加热温度过高，碾压不密实，在雨水和行车等作用下，面层材料性能日益恶化松散、开裂，逐步形成坑槽；摊铺时，下层表面泥灰、垃圾未彻底清除，使上下层不能有效粘结；路面罩面前，原有的坑槽、松散等病害未完全修复；养护不及时，当路面出现松散、

23、脱皮、网裂等病害时，或被机械行驶刮铲损坏后，为及时养护修复。预防措施：沥青面层应具有足够的设计厚度；沥青混合料配合比设计宜选用具有较高粘结力的较密实的级配；混合料拌制过程中，严格掌握拌制时间、沥青用量及拌和温度，保证混合料的均匀性；摊铺面层前，下层应清扫干净，并均匀喷洒粘层沥青；当路面出现松散、脱皮、轻微网裂等可能使雨水下渗的病害，或路面被机械刮铲受损，应及时修补以免病害扩展。,48,坑槽,治理方法：路基完好，坑槽深度仅涉及下面层的确定所需修补的坑槽范围，一般可根据路面的情况略大于坑槽的面积，修补范围应方正并与行车方向平行或垂直；若小面积的坑槽较多或较密时，应将多个小坑槽合并确定修补范围；采用

24、人工或机械的方法将修补范围内的面层削去，槽壁与槽底应垂直。槽底面应坚实无松动现象，并使周围好的路面不受影响或松动损害；将槽壁槽底的松动部分、损坏的碎块及杂物清扫干净，然后再槽壁和槽底表面均已涂刷一层粘层沥青，用量为0.3-0.6kg/；将与原面层材料级配基本相同的沥青混合料填入槽内，摊铺平整，并按槽深1.2倍掌握好松铺系数。摊铺时要特别注意将槽壁四周的原沥青面层边缘压实铺平，用压实机具在摊铺好的沥青混合料上反复来回碾压至与原路面平齐；如基层已损坏，须先将基层补强或重新铺筑。,49,松散,现象：面层集料之间的粘结力丧失或基本丧失，路表面可观察到成片悬浮的集料或小块混合料，面层部分区域明显不成整体

25、。干燥季节，在行车作用下可见轮后粉尘飞扬。原因分析：沥青针入度偏小，粘结力不良；混合料沥青用量偏少；矿料潮湿或不洁净或含风化石；拌和时温度偏高，沥青焦枯；沥青老化或与酸性石料粘附性不良；摊铺时未充分压实，或沥青混凝土温度偏低；或雨天摊铺；基层强度不足导致不均匀沉降而引起结构破坏，或湿软时摊铺沥青；溶解性油类泄露，雨雪水渗入，降低了沥青的粘结力。预防措施：酸性石料，掺入抗剥落剂或生石灰粉、干净消石灰、水泥；混合料生产中，选用符合要求的沥青和集料；控制各个环节中的温度；沥青混合料到工地后应及时摊铺、及时碾压，达到规定的压实度；,50,松散,路面出现脱皮等轻微病害时应及时修补。治理方法：将松散的面层

26、清除，重铺沥青混凝土面层；如涉及基层，则应先对基层进行处理。,51,脱皮,现象：沥青路面上层与下层或旧路上的罩面层与原路面粘结不良，表面层呈块状或呈片装的脱落，其形状、大小不等，严重时可成片。原因分析：摊铺时，下层表面潮湿或有泥土或灰尘等，降低了上下层之间的粘结力；旧路面上加罩沥青面层时，原路表面未凿毛，未喷洒粘层沥青，造成新面层与原路面粘结不良而脱皮；面层偏薄，厚度小于混合料集料最大粒径二倍，难以碾压成型；预防措施：在铺设沥青面层前，应彻底清除下层表面的泥土、杂物、浮尘等，并保持干燥，喷洒粘层沥青后，立即摊铺沥青混合料，使上下层粘结良好；在旧路面上加罩沥青面层时，原路面应用风镐凿毛，有条件时

27、，采用铣削机铣削，经清扫、喷洒粘层沥青后，再加罩面层；单层或双层式面层的上层压实厚度必须大于集料粒径的二倍，利于压实成型。治理方法：脱皮较严重的路段，沥青面层全部削去，重新铺筑面层。脱皮部位发现下层松软等病害时，需对基层补强后修复。,52,啃边,现象：路面边缘破损松散、脱落原因分析：路边积水，使集料与沥青剥离、松散；路面边缘碾压不足，面层密实度较差；路面边缘基层松软，强度不足，承载力差。预防措施：合理设计路面排水系统，注意日常养护；施工时，路面边缘应充分碾压；基层宽度须超出沥青层20-30cm，以改善路面受力条件。治理方法：在修补范围内，选择适用机具沿损害边缘所划出的标线将面层材料挖除，清扫后

28、底面、侧面涂刷粘层沥青，铺沥青混合料修复。,53,光面,现象：路表面光滑，表面看不到粗集料或集料表面棱角已被磨除。阴雨天气易出现行车滑溜交通事故。原因分析：上面层细集料或沥青用量偏多；集料质地较软，磨耗大，易被汽车轮胎磨损；预防措施：路面所用材料应符合规范要求。集料具有较好的颗粒形状和较多的棱角；沥青路面上面层混合料级配关键筛孔（2.36mm和4.75mm）要严格控制；采用具有足够强度、耐磨性好的集料修筑上面层。治理方法：对表面处治和贯入式路面，可直接在光面上加罩封层，或用铣刨机将表面层刨除，清扫后进行封层；沥青混凝土路面，上面层经铣刨清扫后喷洒0.3-0.6kg/的粘层沥青，然后铺筑细粒式或

29、中粒式沥青混凝土上面层。,54,施工接缝明显,现象：接缝歪斜不顺直；前后摊铺幅色差大、外观差；接缝不平整有高差，行车不舒适。原因分析：在后铺筑沥青层时，未将前施工压实好的路幅边缘切除，或切线不顺直；前后施工的路幅材料有差别，如石料色泽深浅不一或级配不一致；后施工的路幅松铺系数未掌握好，偏大或偏小；接缝处碾压不密实。防治措施：在同一个路段中，应采用同一个料场的集料，避免色泽不一；上面层应采用同一种类型级配，混合料配合比应一致；纵横冷接缝必须按有关施工技术规范处理好；纵横向接缝须采用合理的碾压工艺。,55,压实度不足,现象：压实度未达到规范要求。在压实度不足的面层上，用手指甲或细木条对路表面的粒料

30、进行拨挑时，粒料有松动或被挑起的现象发生。原因分析：碾压速度未掌握好，碾压方法有误，压实功不足；沥青混合料拌和温度过高，有焦枯现象，沥青丧失粘结力；碾压时面层混合料温度偏低；雨天施工，沥青混合料被雨琳；压实厚度过大或过小。预防措施：在碾压时应按初压、复压、终压三个阶段进行，行进速度须慢而均匀；碾压时驱动轮面向摊铺机方向前进，驱动轮在前，从动轮在后；沥青混合料拌制时，集料烘干温度要控制在160-180之间，温度过高会是沥青出现焦枯，丧失粘结能力，影响沥青混合料压实性和整体性；沥青混合料运到工地后应及时摊铺，及时碾压，碾压温度过低会使沥青的粘结提高，不易压实。应尽量避免气温低于10或雨季施工；压实

31、层最大厚度不得超过10CM,最小厚度应大于集料最小厚度应大于集料最大粒径1.5倍（中、下面层）或2倍上面层。压实度应符合规定。治理方法：压实度不足的面层在使用过程中极易出现各种病害，一般应予铣削后重新铺筑热拌混合料。,56,构造深度不足,现象：路表构造深度低于设计规范要求。构造深度是路面粗糙度指标的重要内容。构造深度小，雨天时路表水膜较厚，高速行车时会引起水漂，容易造成滑溜交通事故，并影响后跟车的能见度及行车安全。原因分析：表面层混合料类型选择不当，空隙率较小；沥青偏软或沥青用量偏多，集料表面沥青膜较厚。预防措施：根据道路等级和使用条件按设计规范选定合适的表面层混合料类型；表面层混合料的最佳沥

32、青用必须通过马歇尔实验确定。实际沥青用量控制在最佳沥青用量0.3%以内。并参照沥青路面施工及验收规定选用适合的沥青标号。治理方法：抗滑层竣工后第一个夏季测定的构造深度（铺砂法测定）如达不到设计要求必须分析原因，采用必要措施加以纠正。在路面交付使用后，表面层被磨损，或进一步压密构造深度会减小，当小于标准时表面层应重新铺筑。,57,摩擦系数不足,现象：摩察系数低于设计规范要求。摩察系数小时汽车刹车时滑行距离大，或车轮侧向偏移，容易造成交通事故，甚至翻车。原因分析：抗滑层级配不合理；石料磨光值较小，磨耗值越大，容易被车轮磨损。预防措施：根据道路等级、环境条件选用合适的抗滑类型；采用磨光值高且坚韧、耐

33、磨耗的集料用于抗滑层。不用磨光值低于42、且磨耗率大的集料，上海市10年前开始已在高速公路、快速道路修筑抗滑层用的石料磨光值大于46，洛杉矶磨耗率小于8%，使用效果良好，抗滑性能衰也很慢。治理方法：面摩察系数以“摆值”或“横向力系数”表示。当摆值小于37或横向力系数小于0.35时，雨天快速行车容易出现滑溜交通事故。需重新铺筑或铣削后铺筑合适的磨耗层。,58,粗细料分布不匀,现象：路表局部粗集料或细集料较集中，外观色泽深浅不一。原因分析：机铺时，摊铺机螺旋送料器横向输出量分布不匀，细料偏于中间，粗料趋于两端，造成粗细料离析；人工摊铺时，扬锹远甩，或刮平时用力轻重不一；反复撒料反复刮平使粗细料离析

34、。防治措施：摊铺机作业时，应缓慢、均匀、连续，螺旋送料器须不停地运转，并确保其两端的混合料数量大于送料器高度的2/3，摊铺后不宜用人工反复修整，尽量做到一次摊铺成型；人工摊铺时，应扣锹放料，刮平时用力轻重一致，刮2-3次达到平整即可；当出现粗细料离析时，将其铲除补上新料。,59,59,二、沥青路面结构与材料组成设计2.1半刚性基层沥青路面结构分析与设计2.2 沥青面层Superpave设计方法2.3半刚性基层组成设计,60,60,2.1半刚性基层沥青路面结构分析与设计,（一）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

35、(安全)少尘性(环保),61,（二）沥青路面主要技术问题 高温稳定性 低温抗裂性 耐久性（水稳定性、反射裂缝、疲劳与老化）表面抗滑,2.1半刚性基层沥青路面结构分析与设计,62,62,（三）半刚性基层沥青路面结构组合与设计,2.1半刚性基层沥青路面结构分析与设计,63,63,两种典型的路面结构,普通混凝土（JPCP）钢筋混凝土（JRCP）连续配筋混凝土（CRCP）钢纤维混凝土预应力混凝土、装配式混凝土、碾压混凝土,柔性基层沥青路面半刚性基层沥青路面刚性基层沥青路面全厚式沥青路面,（三）半刚性基层沥青路面结构组合与设计,2.1半刚性基层沥青路面结构分析与设计,64,64,某高速公路沥青路面铣刨断

36、面,（三）半刚性基层沥青路面结构组合与设计,2.1半刚性基层沥青路面结构分析与设计,65,65,由于行车荷载、自然因素等对路面的影响随深度的增加而逐渐减弱，路面的强度、抗变形能力和稳定性也应随深度而逐渐降低要求，因此，路面的结构应分层铺筑、分为若干层次结构，并按各结构层次的特定状况进行相应的材料要求。面层基层垫层,路面结构层及层位功能,（三）半刚性基层沥青路面结构组合与设计,2.1半刚性基层沥青路面结构分析与设计,66,66,设计理论与设计指标,（三）半刚性基层沥青路面结构组合与设计,2.1半刚性基层沥青路面结构分析与设计,67,67,弯沉的几个概念,（三）半刚性基层沥青路面结构组合与设计,2

37、.1半刚性基层沥青路面结构分析与设计,回弹弯沉：路基或路面在规定荷载作用下产生垂直变形，卸载后能恢复的那一部分变形。残余弯沉：路基或路面在规定荷载作用下产生的卸载后不能恢复的那一部分变形。总弯沉：路基或路面在规定荷载作用下产生的总垂直变形（回弹弯沉+残余弯沉）。容许弯沉：路面设计使用期末不利季节,标准轴载作用下双轮轮隙中间容许出现的最大（代表？）回弹弯沉值。设计弯沉：是指路面交工验收时、不利季节、在标准轴载作用下,标准轴载双轮轮隙中间的最大（代表？）弯沉值。,68,68,弯沉测定,（三）半刚性基层沥青路面结构组合与设计,2.1半刚性基层沥青路面结构分析与设计,贝克曼法：传统检测方法，速度慢，静

38、态测试，试验方法成熟，目前为规范规定的标准方法。自动弯沉仪法：利用贝克曼法原理快速连续测定，属于试验范畴，但测定的是总弯沉，因此使用时应用贝克曼进行标定换算。落锤弯沉仪法：利用重锤自由落下的瞬间产生的冲击载荷测定弯沉，属于动态弯沉，并能反算路面的回弹量，快速连续测定，使用时应用贝克曼进行标定换算。,FWD,69,69,7080cm,路面结构层及层位功能,（三）半刚性基层沥青路面结构组合与设计,2.1半刚性基层沥青路面结构分析与设计,70,70,砂石材料,无机结合料稳定材料,沥青混合料,改良土或改善土,改良土或改善土,路面结构层及层位功能,（三）半刚性基层沥青路面结构组合与设计,2.1半刚性基层

39、沥青路面结构分析与设计,71,（三）半刚性基层沥青路面结构组合与设计,2.1半刚性基层沥青路面结构分析与设计,半刚性基层沥青路面结构,72,72,2.2 沥青面层Superpave设计方法,Superior Performing Asphalt Pavements高性能沥青路面,美国国会1987年批准建立公路战略研究计划(SHRP)，历时5年，耗资1亿5千万美元，于1993年形成了SHRP研究的最终成果-Superpave体系。,Superpave在我国的应用规模逐年增加,73,我国现行指标体系（1）针入度（2）软化点（3）延度（4）薄膜烘箱老化,2.2.1 沥青指标方面的差异,我国沥青指标体

40、系是以三大指标等经验性指标为核心的指标体系。,74,我国现行指标体系,2.2.1 沥青指标方面的差异,道路石油沥青的适用范围,75,Superpave的PG分级,2.2.1 沥青指标方面的差异,PG 64-22,Performance Grade（性能等级）,平均7天最高路面温度,最低路面温度,SHRP胶结料标准是唯一的一个基于道路所在地区的气候特点的性能标准，其物理特性要求相同，但是其试验温度随特定条件的改变而改变。,76,Superpave的PG分级,2.2.1 沥青指标方面的差异,77,Superpave的PG分级,2.2.1 沥青指标方面的差异,78,Superpave的PG分级,2.

41、2.1 沥青指标方面的差异,通过控制高温时的模量，沥青胶结料标准能保证在高温时的剪切强度，同时，限定沥青胶结料低温时的模量在中间状态就能保证沥青混合料的疲劳性能。,79,Superpave的PG分级,2.2.1 沥青指标方面的差异,弯曲梁流变仪（BBR）,弯曲梁流变仪（BBR）用于测定低温时沥青的蠕变劲度（S）和沥青劲度变化率（m）。胶结料规范规定了路面实际的气候条件下的蠕变劲度和m值。大的m值将促使沥青路面在温度发生变化时内应力能及时消散，从而减少路面的温度开裂。,80,直接拉伸试验(DTT),Superpave的PG分级,2.2.1 沥青指标方面的差异,DTT的试验结果是沥青的拉伸破坏应变

42、，该应变是哑铃状试件在在低温时拉伸至破坏时的应变量。同BBR的试验目的一样，DTT试验也是为保证沥青在低温下抵抗变形的能力达到最大。,81,Superpave的PG分级,2.2.1 沥青指标方面的差异,旋转式粘度计（RTV）,旋转式粘度计（RTV）是测定沥青在135时的劲度，此时沥青基本处于粘性状态。它通过测定浸没在一恒定温度试样中的纺锤形轴以一定速度旋转所需的扭距来表示。用这种方法测量是为了保证沥青在泵送和拌和时的具有足够的流动性。,82,Superpave的PG分级,2.2.1 沥青指标方面的差异,SHRP首先提出了对用于各种环境的沥青胶结料应采用统一的指标标准，即虽然在不同的使用环境条件

43、下，但对其高温性能、低温性能、疲劳等性能的要求是相同的；所不同的是此性能的检测条件应用其实际使用条件相同。,83,PG 46 PG 52 PG 58 PG 64 PG 70 PG 76 PG 82,(Rotational Viscosity)RV,90 90 100 100 100(110)100(110)110(110),(Flash Point)FP,46 52 58 64 70 76 82,46 52 58 64 70 76 82,(ROLLING THIN FILM OVEN)RTFO Mass Loss 1.00%,(Direct Tension)DT,(Bending Beam R

44、heometer)BBR Physical Hardening,28,-34-40-46-10-16-22-28-34-40-46-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-10-16-22-28-34,Avg 7-day Max,oC,1-day Min,oC,(PRESSURE AGING VESSEL)PAV,ORIGINAL,1.00 kPa,5000 kPa,2.20 kPa,S 300 MPa,m 0.300,Report Value,1.00%,20 Hours,2.07 MPa,10 7

45、4 25 22 19 16 13 10 7 25 22 19 16 13 31 28 25 22 19 16 34 31 28 25 22 19 37 34 31 28 25 40 37 34 31,(Dynamic Shear Rheometer)DSR G*sin,(Bending Beam Rheometer)BBR“S”Stiffness&“m”-value,-24-30-36 0-6-12-18-24-30-36-6-12-18-24-30 0-6-12-18-24-30 0-6-12-18-24-30 0-6-12-18-24 0-6-12-18-24,-24-30-36 0-6-

46、12-18-24-30-36-6-12-18-24-30 0-6-12-18-24-30 0-6-12-18-24-30 0-6-12-18-24 0-6-12-18-24,Performance Grades（性能等级）,(Dynamic Shear Rheometer)DSR G*/sin,(Dynamic Shear Rheometer)DSR G*/sin,3 Pa.s 135 oC,230 oC,CEC,84,PG 46 PG 52 PG 58 PG 64 PG 70 PG 76 PG 82,(Rotational Viscosity)RV,90 90 100 100 100(110

47、)100(110)110(110),(Flash Point)FP,46 52 58 64 70 76 82,46 52 58 64 70 76 82,(ROLLING THIN FILM OVEN)RTFO Mass Loss 1.00%,(Direct Tension)DT,(Bending Beam Rheometer)BBR Physical Hardening,28,-34-40-46-10-16-22-28-34-40-46-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-10-16-22-28-3

48、4,Avg 7-day Max,oC,1-day Min,oC,(PRESSURE AGING VESSEL)PAV,ORIGINAL,5000 kPa,2.20 kPa,S 300 MPa,m 0.300,Report Value,1.00%,20 Hours,2.07 MPa,10 7 4 25 22 19 16 13 10 7 25 22 19 16 13 31 28 25 22 19 16 34 31 28 25 22 19 37 34 31 28 25 40 37 34 31,(Dynamic Shear Rheometer)DSR G*sin,(Bending Beam Rheom

49、eter)BBR“S”Stiffness&“m”-value,-24-30-36 0-6-12-18-24-30-36-6-12-18-24-30 0-6-12-18-24-30 0-6-12-18-24-30 0-6-12-18-24 0-6-12-18-24,-24-30-36 0-6-12-18-24-30-36-6-12-18-24-30 0-6-12-18-24-30 0-6-12-18-24-30 0-6-12-18-24 0-6-12-18-24,(Dynamic Shear Rheometer)DSR G*/sin,(Dynamic Shear Rheometer)DSR G*

50、/sin,3 Pa.s 135 oC,230 oC,CEC,Test TemperatureChanges,Spec RequirementRemains Constant,1.00 kPa,Performance Grades（性能等级）,85,PG 46 PG 52 PG 58 PG 64 PG 70 PG 76 PG 82,(Rotational Viscosity)RV,90 90 100 100 100(110)100(110)110(110),(Flash Point)FP,46 52 58 64 70 76 82,46 52 58 64 70 76 82,(ROLLING THI