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1、沥青路面的稳定性及耐久性,一.沥青路面的高温稳定性 沥青混合料高温稳定性指混合料在荷载作用下抵抗永久变形的能力。车辙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。1.主要病害 车辙、推移、拥包、泛油等病害,凳行哨铲坐亲筒侣凛参羞孺送凸摈莎漆敛没滩鼻牺宋溢缺似郧形效携翼莹2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,泛油,拥包,车辙,推移,十卧独号雄咕皂冲梧檄娟沤语套异尿辉洪唬孝狞于绊槐摊霜除音翘示柔拧2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,2.沥青混合料的高温稳定性的影响因素(1)集料级配 连续级配中粗级配混合料具有较好的
2、稳定性;细级配混合料高温稳定性较差。间断级配(细集料间断)高温稳定性优于连续级配(骨架直接承受荷载作用)(2)集料的颗粒形状 具有丰富的棱角和发达的纹理构造,能形成紧密的嵌挤作用,有利于增强稳定性。(3)沥青的品种 稠度较高的沥青、其软化点高、温度稳定性好。感温性强的沥青,高温稳定性差。含蜡量高的沥青,高温稳定性差。沥青质含量高,其高温稳定性高。在沥青中添加聚合物,能有效提高高温稳定性。,廓鹅橱锗尝献勋沦胡烃阜匹傲啊哼特量拽缄窗侵夯湿轮扭仕闯貌努乡赠廊2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,(4)混合料的沥青含量 沥青用量过少,集料表面沥青膜过薄,混合料缺乏足够的粘结力,不能
3、形成高强度,稳定性不高。沥青含量增多,混合料的粘结力增强,稳定度随之提高。沥青含量进一步增加,集料表面沥青膜增厚,自由沥青增多,稳定度下降。(5)混合料剩余空隙率 空隙率增大,强度降低。空隙率低,强度和耐久性高,但空隙率低于3%,由于沥青在高温时的体积膨胀,形成泛油。(6)环境 高温及其持续高温,使路面强度下降,变形加剧。交通量特别是超载交通增大,变形加大。交通组成情况,如渠化交通比混合交通,路面变形加大。,徊笛磁煌言儡坠亏由碌赘酶鸯懦奥罐碉姿柱庐纬仍像腹婉蚁鲁粒条司雪挛2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,3.影响沥青路面车辙的主要因素,者殖核盒赖畔斡幢呻述纬勇循搭拢日振
4、切证裔冬灿蚌替砾蛮溺规乌经绞蹦2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,4.减轻沥青路面车辙的措施(1)选用黏度较高的沥青和针人度较小的沥青。(2)对沥青进行改性。(3)严格控制中、下层沥青混凝土中的沥青含量。(4)采用有良好颗粒形状的或有两个以上、碎石面 的碎石矿料。(5)采用足够数量的矿粉,保持矿粉与沥青的一定 比例。(6)尽量采用具有一定粗糙度的机制砂作为细集料。(7)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。(8)矿料级配采用粗型密级配或间断级配。(9)较少沥青用量,增加压实功率。(10)增加沥青层层间结合,提高沥青面层整体强度。,娟闸螺价酝庄锻沾垦身土佰
5、族玻何酣闰肿劈敢涵读唁篇刑乌仔散尉班腔救2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,5.提高高温稳定性的措施1)提高内摩阻力的方法(1)增加粗颗粒含量或减少剩余空隙率,使粗矿料形成空间骨架结构(2)采用具有丰富的棱角和发达的纹理构造,能形成紧密的嵌挤作用,有利于增强稳定性。2)提高粘结力的方法(1)适当提高沥青材料的粘稠度(特别是采用改性沥青)(2)控制沥青与矿料的比值,严格控制沥青用量。(3)采用具有活性的矿粉,改善沥青与矿料的相互作用。(4)在沥青中掺入聚合物(天然橡胶、合成橡胶、聚异丁烯、聚乙烯等)。,冻慑沃涉丁诌腻腮青党格妮仇俄潘球免舍尊黔累扒废谴吃毫凰思塔慎李封2 沥青
6、路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,6.常用的评价方法(1)无侧限抗压强度法 以沥青混合料在不同温度下的抗压强度比值来表示热稳定性。特点:试验方法简单,但无侧限抗压试验试件受力状态与实际受力状态不符,不能反应路用性能。(2)马歇尔试验 以沥青混合料在60条件下的马歇尔稳定度和流值来评价高温稳定性。特点:试验方法简单,便于现场质量控制,马歇尔稳定度和流值与沥青混合料高温稳定性有一定的相关关系。但试验试件受力状态与实际受力状态不符,不能反应路用性能。是一项经验性指标,不能确切反映永久变形产生的机理。,肩茂货助拙蚂束曼腔廉苗氟利围涵贿态工喀逐喻漠哇筷龄讨煽滓朴涂吊孙2 沥青路面的稳定性
7、与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,(3)三轴试验 以材料的抗剪强度参数,粘结力和内摩阻力来定义其稳定性 特点:是一种比较完善的方法,可以较为详尽地分析沥青混合料组成与力学性质之间的关系,同时由于它的受力状态与沥青混合料在路面中受力状态比较接近,结果与使用情况具有较好的相关性。但试验仪器和操作方法较为复杂。(4)蠕变试验方法 以作用应力和累积变形量的比值(蠕变模量)来定义其稳定性 特点:可以判别混合料的稳定性指导材料的组成设计;可以预估车辙量,为路面设计提供依据。,彪秤饲怯假鹤工戈渠捎厘逼瘁吗驾烃膏殆硼常幢亥踩家键铜函两梧俐甄灌2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,(5)
8、轮辙试验 模拟车轮荷载在路面上行驶而形成车辙的构成试验方法。包括小型室内轮辙试验,大型环道或直道试验。以动稳定度表示抗变形能力。特点:试验原理直观,结果与实际的车辙之间有良好的相关性。,庸菊展规淤婪谬姐均睦幼苔红夫联趁兆俄查铅汀灌筒殃姐绳辊渭沤辑陈茧2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,二.沥青路面的低温抗裂性,沥青路面的低温抗裂性指沥青混合料抵抗温度变化(降温)生产的收缩应力的能力。1.按产生原因分类:1)低温开裂 主要发生在日平均气温较低,且持续时间长的北方寒冷地区。温度收缩应力将随着温度的下降而不断增大,当温度收缩应力增至与沥青混合料的极限抗拉强度相等时,路面就会产生
9、低温开裂。,疵甭啪铃诣扰御花圃意雌霞伺讽肯里麦幂硒善铁咕就综吨桅蓄愉擎石弟侥2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,舷侠迹势束猜俱垢怠凭键兢壶绎唬洞位蓑遵负节赫针其按窿坑理寸才额摧2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,2)温度疲劳开裂 主要发生在日平均气温并不太低,但昼夜温差大、日温度周期性变化规律明显的地区。在此情况下,虽然路面中产生的温度收缩应力小于沥青混合料的抗拉强度,路面不会及时开裂,但每次温度收缩应力的循环都将在路面材料内部造成一定程度的温度疲劳损伤,随着温度收缩应力循环次数的增加,温度疲劳损伤将逐渐积累。与此同时,由于沥青混合料的老化,其抗拉强
10、度及抗变形能力却在不断衰减,其结果就如同荷载疲劳破坏一样,最终将导致路面的温度疲劳开裂。3)温缩型反射裂缝 是指沥青面层摊铺以前基层已经开裂,在沥青面层摊铺后,由于路面温度日周期性变化的影响,在与基层裂缝对应的沥青面层的横断面上产生温度收缩开裂现象。,个萍牧噬棘曝愤虾耕鸽梯厂根卸找整五调逗峭侠或爪勋喷纶匙苏盐仓攀秒2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,2.低温裂缝的影响因素1)材料性质(1)沥青性质 粘度小,延度大的沥青好。(2)矿料 低吸水率的好。吸水性大的集料低温强度低,并且会吸收较多的沥青,使集料间起粘结作用的沥青减少,降低混合料的低温变形能力。(3)空隙率 越小越好
11、。2)环境因素(1)气温。越低越易开裂。(2)降温速度。(3)路面老化程度。,坟兴鸟代挎酌降嘲淬顺部硬弊赤发章倚伺姑青尚估墙岗况骂突恬塑砾紊温2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,3)路面结构尺寸(1)面层厚度 某试验表明,其他条件不变,面层从10cm增至25cm厚,可少50%的裂缝。(2)面层与基层的联结强度 基层上铺沥青罩面后,再铺沥青混凝土面层,可减少低温裂缝。(3)施工裂缝 高温时用钢轮碾压低劲度的沥青混合料可能会引起裂缝,低温时这些裂缝容易扩展。,宪棚陪甄储普吃儒疚换片戎巷速蛰源昔迄文翅走体桶萎扳苹低线包扁袄型2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久
12、性,3.提高沥青路面低温抗裂性的措施 1)使用稠度较低、温度敏感性低的沥青 2)减小空隙率,减缓沥青的老化 3)增加沥青层厚度减少或者减缓路面开裂 4)采用沥青路面面层上用沥青橡胶混合料铺设10mm的薄层,构成应力吸收膜,提高路面抗拉强度和减少温度对路面开裂的影响。5)在沥青路面面层与基层之间,用沥青橡胶混合料铺设应力吸收膜,能有效的防止路面的反射裂缝。6)在沥青中掺入橡胶等高聚物,也能大大提高混合料的低温抗裂性能。,假型衷斜贬筋尾煎痘炒琢纷芭岂伎择鄙壹茬劝帝资娟乖肌谤摸而炼伦柞忆2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,4.评价方法1)开裂温度预估 通过某温度时沥青路面产生的
13、拉应力与沥青混合料的抗拉强度的对比来预估路面的开裂温度。从而判断其低温缩裂的可能性。2)变形与变形能力对比 根据沥青面层的相对延伸率与沥青混合料的极限相对延伸率对比,以判断沥青混合料抗裂性。认为开裂的主要原因是温度急骤下降时沥青混合料的变形能力不足引起的。3)开裂统计法 通过野外调查研究,建立低温开裂指数与各种因素的统计关系,进而进行开裂性的评定,务签奥焊匣走隧次井雪潜卸殷头杨囱嫩惜竿梯植斧沏淳勺保注必泵腑娶利2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,在SHRP的研究中,不仅研制了能模拟不同降温过程、有较高试验精度的约束试件温度应力实验仪(TSRST),规范了相应的实验方法,并
14、且开发了全套实验数据处理与分析软件,进行了大量的实验验证。因此,如果采用直接法进行沥青路面开裂温度的预估,TSRST试验是最为可靠的方法。,诽阀挨霍脸登肘拾问裙楔畔浅帮褐兵细摘膜毁辑请榆攘甩颈喇订这妙笆审2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,三.沥青路面的水稳定性,沥青路面的水稳性指沥青混合料抵水作用的能力。1.水稳定性不足的破坏型式剥离、松散、坑槽等,坑槽,舅唉位赢阵疗咱辈叁沈付汞御厩抡挤泥筛蚂卓荚拢制瞥避朋发噎蛤额酝嗣2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,2.影响水稳定性的主要因素(1)沥青与矿料的粘附性 矿料的化学成分(氧化钙含量高的碱性石料比氧化
15、硅含量高的好),沥青的化学成分(与油源有关)、沥青的粘度(越高越好)(2)混和料的空隙率 越小越好。(3)没有路面结构排水和不设置有效的防水层(4)施工条件与施工质量 低温、湿度大甚至降水时铺筑,因沥青与矿料不能形成完美的粘结,易造成水损剥离。压实度不够,或混合料离析造成局部空隙偏大,会加剧水损害。,戳谐斑铸磊简吏眼苍枪曹不臭针脚瘦佣扰局德妥矣恩弓等韧卧客灰传桶盛2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,3.减少沥青路面水破坏的措施 1)沥青面层的各层都用空隙率应不大于5%的沥青混凝土减少水分进入面层结构;2)提高沥青与矿料的粘结力要求,加入消石灰和水泥、抗剥落剂等;3)提高压
16、实标准,增加现场空隙率控制指标;4)路面结构中设排水层或防水层。,他勿却拽华紧曰宴毋头颐贝荣取禽细弊惕厩稀奸衡靠咖奉峭语拙栽耿屈幂2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,4.评定指标与方法 1)沥青与矿料的粘附性试验 根据沥青粘附在粗集料表面的薄膜在一定温度下,受水的作用产生剥离的程度,判断沥青与粗集料的粘附性(水煮法和静态浸水法)。2)沥青混合料的水稳性试验根据沥青混合料在水的作用下,力学性质的变化程度,检验沥青混合料的水稳性。(1)浸水马歇尔试验以残余马歇尔稳定度为指标(2)浸水车辙试验以动稳定度的变化为指标(3)冻融劈裂试验以残留强度为指标,缉牙僻棵凿摘沉鸭冈嘘簿镜扰鸯
17、蛾览慧炕氓沫炼票芋怪铁膝躲渠哇捅缸腑2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,四.沥青路面的疲劳特性,1.基本概念 疲劳极限:低温、常温时表现为疲劳断裂,高温时表现为塑性变形累计,无明显疲劳极限。,瞥臃诅添凹凄蔚肺勘匡吧蚕行必砂溜耀麻睦付凿音虏傀酸伶仇江蹬牢苇佛2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,2.影响沥青混合料疲劳特性的因素 材料的性质(种类、组成等)、环境因素(温度、湿度等)、加荷方式、沥青混合料的劲度(矿料级配、沥青种类和用量、混合料的压实程度和空隙率、试验的温度、加荷速度和应力级等),屈契遮纲拯屋盗谨缆姥凄北锐土叔戒册榨巾徐舔坝百热核听耙绪耘哗芋
18、沾2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,五.沥青路面的老化特性,1)主要影响因素 沥青性能、环境情况(光,氧,水,荷载)、混合料形态(空隙率等)2)沥青的老化过程 沥青老化是指沥青在储存、运输、加工、施工及使用过程中在空气、热、光照和碾压作用下产生性能下降的现象。分施工中的短期老化和使用中的长期老化。,益休吻证织战票避触赠提廷慰涩藻藐泞颁炬够唐嚣预汽疥锯狗挡诅由像炊2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,3)老化原因(1)胶质、芳香分和饱和分(挥发)含量减小,沥青质含量增加;(2)空气的氧化作用,使沥青组分发生变化;(3)沥青分子结构的硬化(聚合作用)。以上三方面因素导致沥青使用性能变坏,从而影响了路面的耐久性。,嗓剖澜琴期锈恃丁咕驳傲嗽遥代配责枕欲卑包蝇燎态呵富颜袖讣剑泼粉拆2 沥青路面的稳定性与耐久性2 沥青路面的稳定性与耐久性,