1、 第四章 路基路面材料組成及力學特性路基路面材料： （1）土和顆粒材料 （2）瀝青結合料類 （3）無機結合料穩定類 （4）水泥混凝土類按照嵌擠或密實，組成各種路面結構層4-1 塊石路面與塊石基層一. 塊石路面路基基層整平層塊料面層1. 結構形式2. 塊石路面的受力特點3. 材料和結構要求塊 料石料或混凝土預制塊材料要求：強度、形狀、尺寸、琢制程度整平層粗中砂、煤渣、水泥砂或瀝青砂等作用：平整、減緩沖擊、減振厚度：23 cm（高級路面）或510cm（次高級和中級路面）填縫料砂、石屑、水泥砂漿或瀝青馬蹄脂填塞等 作用：防水下滲、嵌擠、保護邊角、加強整體性等基 層-石灰水泥穩定類材料、碎（礫）石類材

2、料、貧水泥混凝土等 作用：承重結構層（影響著路面的整體強度和穩定性）3. 材料和結構要求高級石塊路面1級石料琢成頂面平整而邊角方正的整齊石塊，一般 基層為貧水泥混凝土，常用水泥砂漿做整平層，填縫 料 用水泥砂漿中級石塊路面采用1-2級石料粗琢的半整齊石塊，基層用石灰煤渣土或 碎石，整平層和填縫料宜用粗砂或石屑低級石料路面采用天然石料粗打而成的拳石和片彈石等不整齊石塊，可 直接鋪在厚10-20cm的砂或煤渣上4. 優缺點及其適用性 優點： 堅固耐久，清潔少塵，粗糙抗滑，養護修理方便，容易實現彩圖路面； 缺點：路面整體性較差，平整度不易保證，難以實現機械化施工，鋪筑慢，建筑費用高，精琢塊石耗費勞動

3、力多。 適用性：適應重型汽車及履帶車輛交通 適宜土基不穩定的橋頭高填土路段 鐵路平交道口以及有地下管線的城市道路 用于山區急彎、陡坡路段,防滑性能好 城市道路景觀鋪裝的圖案路面 二塊石基層 1. 構造特點錐形塊石及嵌縫料砂、砂礫或煤渣墊層碎石層面層2. 優缺點 強度高，水溫穩定性好，整體性差，手擺方式施工，費工費時。3. 適用性一般適用于低等級道路，且地產石料豐富、勞動力廉價的地區。土基濕軟或不均勻時，不宜采用，容易導致石塊不均勻下沉，破壞路面。4-2 粒料類材料的組成 無結合料穩定的顆粒材料稱為粒料，主要有嵌擠型碎石或碎石（礫石）混合料兩種一、嵌擠型碎石 碎（礫）石路面是用天然礫石或經軋制的

4、碎（礫）石按嵌擠原理鋪壓而成的路面結構層。種類: 水結碎石、泥結碎石、泥灰結碎石、干壓碎石等優缺點: 投資不高，但平整度差，易揚塵。適用: 常作路面結構的基層，可作中低級路面的面層，常用作過度期的簡易路面一、水結碎石路面 以碎石作骨料，石粉與水形成的膠漿起粘結作用，壓實而成為路面，一般厚為1016cm。 水結碎石作中低等級路面面層時，需加鋪米石或石屑封層。二、干壓碎石基層 采用干壓法，不灑水或適當灑水鋪壓而成的路面，要求石屑填縫緊密，碾壓堅實 。 軟土地基上不宜直接鋪筑，以防軟土上擠和碎石下陷。三、泥結碎石路面 以碎石作骨料，粘土泥漿為填充料和粘結料，經壓實而成的路面。 可通過灌漿法、拌合法、

5、層鋪法施工。 可作瀝青路面基層多用于干燥路段。四、泥灰結碎石路面 以碎石為骨料，用一定數量的石灰和土作粘結填縫料的碎石路面。因為摻入石灰，泥灰結碎石路面的水穩定性比泥結碎石好。其它方面與泥結碎石相似。二、碎石或礫石混合料 由粗、細碎石集料和石屑，粗、細礫石集料和砂組成的混合料，當混合料的顆粒組成符合密實級配要求時，稱作級配碎石或級配礫石級配或天然級配碎（礫）石結構層 這一類結構層的結構強度受材料的級配影響較大，應嚴格按規范要求的級配范圍選料。強度特點：依靠不同粒徑的粒料逐級填充空隙而相互擠密，成為一個較穩定的結構層。作面層時需加鋪封層（磨耗層和保護層）,以減輕行車磨耗較大，避免產生波浪、變形。

6、磨耗層 磨耗層是碎礫石路面的表面部分，多用堅硬、耐磨、抗凍性強的級配小顆粒料鋪筑而成。 用于抵抗車輪水平力和輪后吸力所引起的路面的磨損和松散，緩解大氣溫度和濕度變化等引起的路面破壞，并提高路面的平整度。保護層 在磨耗層上用粘土和砂土構成的土砂穩定的封面或粗細砂粒均勻撒鋪而成松散保護層. 磨耗層與保護層以上這些路面共有的特點： 投資不高，低等級路可作為過度期的簡易路面; 平整度差，易揚塵; 結構強度依靠碎（礫）顆粒壓實嵌瑣形成強度，部分用填縫料增加密實性和膠結穩定（粒料自身的強度、形狀、尺寸、表面特性，壓實緊密程度， 填縫料種類均是重要的影響因素）; 結構層的強度還與其下臥層的剛度有關。松散粒類

7、料結構的力學特征： 1、強度特性 2、應力應變特性 3、變形累計特性1、強度特性強度的構成：礦料顆粒本身的強度； 顆粒之間的聯結強度抗剪強度理論：按摩爾-庫侖原理進行分析。強度的影響因素： 單顆粒料的性質（如石料的強度、形狀、尺寸、表面粗糙度等） 混合料的級配組成性質 壓實的密實程度 受力狀態等 2、應力-應變特性路面材料受力后產生的變形包括：彈性變形、塑性變形，粘彈及粘性變形； -應力-應變特性大部分都表現為非線性特性！ 式中: K1 、K2與材料有關的試驗參數；為主應力之和。回彈模量隨主應力和的變化 塑性變形的大小主要與材料的級配和初始密實程度以及荷載的大小及持續的時間等有關。級配不良或粒

8、徑單一的材料容易產生塑性變形累積。 3、變形累計特性 細粒土、碎（礫）石 無機結合料和工業廢渣常用的有： 石灰穩定土基（墊）層 水泥穩定土基層 石灰水泥綜合穩定類 工業廢渣基層 結構特點： 具有結構自身板體性好、強度高、穩定性好、抗凍性強等特點，廣泛用于修筑路面結構的基層和底基層，以提高路面的整體剛度。4-3 無機結合料穩定土混合-拌和、攤鋪、碾壓、養生統稱為半剛性基層組成: 石灰（616%） 、天然土、碎（礫）石特點: 后期強度高具有良好性能的原因:對土塑性的影響 土摻入石灰后，由于離子交換等作用，細顆粒結成團粒，使土的塑性指數降低。改變了土的壓實性 對難以壓實的濕度較大的細粒土摻入石灰后

9、摻入石灰后含水量明顯下降，壓實效果增強。形成生膠凝物質將松散的粒料結合成整體 一、石灰穩定土基（墊）層 影響石灰土強度的主要因素 （1）土質 （2）灰質和劑量 （3）含水量 （4）密實度 （5）養生條件 路用性能此類材料作基層，強度較高剛度較大；石灰穩定類基層材料強度生成較緩慢，不宜過早開放交通或受冰凍作用；石灰穩定細粒土抗水沖蝕能力差，不宜直接做高等級路面的基層 。 （1）種類 水泥穩定細粒土 水泥穩定碎（礫）石 （2）強度生成機理 土、水和水泥之間發生了復雜的物理、化學和物理-化學作用： * 水泥自身的水化作用產生水化膠凝物質-強度的重要來源 * 離子交換作用使粘土顆粒間引力增強土粒凝聚

10、* 堿性環境激發了粘土中原有礦物的活性，與鈣離子反應生成水化膠凝物質； * 其中Ca(OH)2的碳酸化反應，生成碳酸鈣晶體。二水泥穩定類路面材料（3）強度影響因素 * 土質 土的礦物成分、級配，有機質和硫酸鹽含量不宜過高； 細粒土過多消耗水泥量多，塑性過高的土不宜用水泥穩定 （塑性指數12的土宜用水泥穩定，塑性指數17的土，宜用石灰預先處理后再用水泥進行綜合穩定。） *水泥 水泥的礦物成分和分散度影響其活性和硬化穩定的效果； 不存在水泥最佳用量（越多越好）存在經濟用量，48%為宜； *其他影響因素同石灰土 路用性能水泥穩定類較石灰穩定類強度生成快；結合料劑量相同時強度和剛度高于石灰穩定類；水泥

11、穩定類抗凍性和抗水沖蝕能力優于石灰穩定類；水泥穩定類的縮裂較石灰穩定類嚴重。 即一定比例的水泥和石灰摻入土石混和而成。 與水泥或石灰穩定類相比有以下特點： 1、摻入的石灰改變了土的塑性，再用水泥穩定可節省水泥用量； 2、過濕土可先用石灰穩定，消耗土中的多余水分后再用水泥穩定效果更好； 3、因有水泥的摻入可加快材料強度生成的速度，趕工期時可采取此類穩定辦法； 4、對酸性粘土、重壓粘土不宜單獨用水泥穩定，可先用石灰穩定后再摻入水泥。三石灰水泥綜合穩定類 工業廢渣是指：鋼鐵廠的礦渣和鋼渣，化工廠的電石渣，漂白粉和硫鐵礦渣，火力發電廠的粉煤灰和煤渣等。 （1）穩定土種類 石灰粉煤灰土（二灰土） 石灰粉

12、煤灰砂礫（二灰砂礫） 石灰粉煤灰碎石（二灰碎石）等等 四工業廢渣穩定類基層（2）強度生成機理 （3）基本性能 *石灰穩定工業廢渣早期強度較低而后期強度較高，是很好的基層材料； * 粗骨料加強嵌擠骨架-提高初期的承重能力。 （對施工季節及早期開放交通有要求）工業廢渣飽和的氫氧化鈣、氫氧化鋁溶液火山灰反應氧化鈣結晶硅酸鈣、鋁酸鈣結晶 開裂現象及對路用性能的影響 破壞了半剛性基層的整體性，荷載擴散能力大大減弱； 使瀝青面層產生反射裂縫，使結構的整體承載能力下降； 路面滲水, 耐用性下降。 影響半剛性材料縮裂的因素 穩定土中細料含量多 土的粘性大 結合料的問縮合干縮敏感和劑量大 施工含水量偏大 施工溫

13、度、風力等五、石灰、水泥穩定類基層開裂問題 * 減少瀝青路面半剛性基層反射裂縫的措施*改善土質（塑性高的土收縮性大）控制壓實時的含水量（多余水分的散失會增加收縮）混合料中摻加一定比例粗集料（相對減少細料用量，可以降低結合料的用量）半剛性基層上鋪筑碎石類的過渡層（吸收裂縫，緩解反射）分期修建（初期縮裂嚴重，待縮裂穩定不再發展，經處理后再鋪筑瀝青結構層）半剛性基層上設置收縮縫（控制裂縫開裂的位置）加快早期強度的生成，提高基層自身抗裂能力（添加劑、施工溫度、養生保濕措施、越冬問題等） 六、無機結合料穩定土材料的力學特性 與原材料的性質、結合料的性質和劑量、密實度、養生條件、齡期等有關。* 應力應變特

14、征（剛性性質）抗壓性質抗拉性質（彎拉、劈裂）* 疲勞特性 與反復施加的彎拉應力f和一次荷載作用下的極限彎拉強度s的比值（稱作應力水平）有關 。在f 18%，主要由粗集料組成，礦料相互撥開）D. 按公稱最大粒徑大小分類特粗式：公稱最大粒徑等于或大于31.5mm粗粒式：公稱最大粒徑26.5mm中粒式：公稱最大粒徑16或19mm細粒式：公稱最大粒徑9.5或13.2mm砂粒式：公稱最大粒徑小于9.5mmE. 按施工工藝分類* 層鋪法 分層灑布瀝青，分成鋪撒礦料和碾壓的方法修筑而成。廠拌法 將規定級配的礦料和瀝青材料在拌合場用專用的設備加工拌和，然后送到工地攤鋪和碾壓而成型的瀝青結構層。* 路拌法 在路

15、邊用機械將礦料和瀝青拌和、攤鋪、碾壓形成瀝青結構層。例如：路拌瀝青碎(礫)石，路拌瀝青混凝土。 特點：瀝青在礦料中分布均勻性差，因礦料為冷料，所以需使用粘稠度較低的瀝青，故混合料的強度較低。適用于: 缺乏拌合設備的低等級道路的路面基層和低等級道路的瀝青路面和水泥混凝土路面的坑槽修補; 瀝青穩定土還用以改善土基的水溫穩定性。F.按混合料攤鋪時的溫度分類* 熱拌熱鋪 特點：瀝青較粘稠，礦料精選，混合料質量高，使用壽命長，但修筑費用高。* 熱拌冷鋪 特點：瀝青的稠度不高，熱拌使瀝青和礦料間粘接很好，為保證常溫下不硬結，可在混合料中摻入煤油、汽油、植物油等，性能不及熱拌熱鋪的瀝青混凝土。（二）常用瀝青

16、路面材料的路用特性 * 瀝青混凝土 * 熱拌瀝青碎石 * 乳化瀝青碎石混合料 * 瀝青灌入式 * 瀝青表面處治 * 瀝青瑪蹄脂碎石 以上各類型的混合料可作瀝青路面的面層(單層、雙層或三層)和路面的基層，各層材料的組成設計應根據其層位、層厚、氣溫、降雨量、交通量和交通組成及施工條件等因素綜合選用，以滿足對路面使用功能的要求。1、熱拌瀝青混合料（HMA）路面和基層瀝青混凝土-將各種不同大小顆粒的礦料和瀝青按適當比例 配合，在規定溫度下拌和成混合料，經攤鋪壓實成型。 經標準壓實后的空隙率在10%以下，稱為瀝青混凝土。 型：空隙率為3%-6% 型：空隙率為6%-10% 常用于高等級公路的面層。* 瀝青

17、混凝土的基本特性：礦質混合料是按密實級配原理嚴格配制的；含有較多的細料和一定數量的礦粉，粘聚力在混合料的強度構成中 占有很重要的地位；粘聚力受溫度影響大，若級配不當或瀝青用量偏多時，熱穩定性較差；空隙率較小，受水和空氣等的侵蝕作用小，使用壽命較長；自身強度高，若基層堅強，路面結構合理，可以承受繁重的交通； 瀝青碎石-將各種不同大小顆粒的礦料和瀝青按適當比例 配合，在規定溫度下拌和成混合料，經攤鋪壓實成型。 經標準壓實后的空隙率在10%-15%時，稱為瀝青碎石。 乳化瀝青碎石-適用于做三、四級公路的瀝青面層、二級公路養護罩面以及各級公路的調平層。* 瀝青碎石的基本特性：基本上屬于嵌擠型結構；細料

18、含量少，只有少量礦粉或不摻礦粉，瀝青用量較少，空隙較大；熱穩定性好，抗低溫開裂，透水性大，強度和耐久性較瀝青混凝土差；作高等級公路路面的基層或調平層。瀝青瑪蹄脂碎石路面（SMA）-用瀝青瑪蹄脂碎石混合料做面層或抗滑層的路面，是以間斷級配為骨架，用改性瀝青、礦粉及木質纖維素組成的瀝青瑪蹄脂為混合料，經拌和、攤鋪、壓實而形成的一種構造深度較大的抗滑面層。 具有抗滑耐磨、孔隙率小、抗疲勞、高溫抗車轍、低溫抗開裂的優點，是一種全面提高密級配瀝青混凝土使用質量的新材料。 適用于高速公路、一級公路和其他重要公路的表面層。*瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA） SMA是一種瀝青、纖維穩定劑、礦粉及少量的細集料組成

19、的瀝青瑪蹄脂填充間斷級配的粗集料骨架間隙而組成的瀝青混合料。 特點：抗車轍能力、低溫抗裂性、耐疲勞性能、水穩定性等各種 路用性能均較普通瀝青混凝土有大幅度提高。* 熱拌瀝青混合料(HMA)適用于各種等級公路的瀝青路面 2、瀝青表面處治-是在路面表面分層澆灑瀝青、撒鋪石料和壓實而成厚度不超過3cm的薄層，按澆灑瀝青及撒鋪石料 的層數可分為： 單層：1.0-1.5cm 雙層：1.5-2.5cm 三層：2.5-3.0cm 適用于三、四級公路的面層、舊瀝青面層上加鋪罩面或抗滑層、磨耗層等。基本特性： # 拌合法施工容易控制用油量，結構穩定，且可縮短成型期； # 強度構成為嵌擠原則； # 結構層薄，一般

20、不起提高路面結構整體強度的作用。瀝青表面處治厚度不超過3cm的薄層 * 層鋪法（單層） * 拌和法 從作用功能上劃分：上封層鋪筑在瀝青面層表面的薄層；下封層鋪筑在瀝青面層下面、基層表面的薄層。 多用于如下的場合： 中等交通（30200輛標準車/天）的碎（礫）石路面上加鋪表處，改善行車條件，減少養護工作量；預防性養護罩面層以恢復面層的使用品質（抗松散、抗滑、平整等）； 作為多雨地區瀝青路面的防水層和密水層；做水泥混凝土路面舊路與瀝青加鋪層及半剛性基層以瀝青面層之間需設置應力緩沖層，緩解反射裂縫。 層鋪法表處 按澆灑瀝青和鋪撒礦料的次數可分為: 單層（1.01.5cm）做下封層 雙層（2.02.5

21、cm）做上封層 三層（2.53.0cm）做上封層微表處 用適當級配的石屑或砂、填料（水泥、石灰、粉煤灰、石粉等）采用聚合物改性乳化瀝青、外摻劑和水，按一定比例拌和而成的流動狀態的瀝青混合料，將其均勻地攤鋪在路面上形成的瀝青封層。 主要用于高速公路及一級公路的預防性養護以及填補輕度車轍,也適用于新建公路的抗滑磨耗層。稀漿封層 用適當級配的石屑或砂、填料（水泥、石灰、粉煤灰、石粉等）與乳化瀝青、外摻劑和水，按一定比例拌和而成的流動狀態的瀝青混合料（液體石油瀝青、乳化瀝青、煤瀝青等），將其均勻地攤鋪在路面上形成的瀝青封層。 一般用于二級及二級以下公路的預防性養護，也適用于新建公路的下封層。 拌合法表

22、處處理前后上封層： 1裂縫較細、較密的可采用涂灑類密封劑、軟化再生劑等涂刷罩面； 2 對二級及二級以下公路的舊瀝青路面可以采用普通的乳化瀝青稀漿封層，也可在噴灑道路石油瀝青后撒布石屑(砂)后碾壓作封層； 3 對高速公路、一級公路有輕微損壞的宜鋪筑微表處； 4 對用于改善抗滑性能的上封層可采用稀漿封層、微表處或改性瀝青集料封層。 下封層 ：1多雨潮濕地區的高速公路、一級公路的瀝青面層空隙率較大，有嚴重滲水可能，或鋪筑基層不能及時鋪筑瀝青面層而需通行車輛時，宜在噴灑透層油后鋪筑下封層。2下封層宜采用層鋪法表面處治或稀漿封層法施工。稀漿封層可采用乳化瀝青或改性乳化瀝青作結合料。下封層的厚度不宜小于6

23、mm，且做到完全密水。3 以層鋪法瀝青表面處治鋪筑下封層時，通常采用單層式，控制好礦料及瀝青用量。瀝青貫入式-在初步壓實的碎石層上再分層澆灑瀝青、撒鋪嵌 縫料（或封面料）和壓實而成，厚度一般4-8cm。瀝青上拌下貫式-瀝青貫入式的封面材料改用瀝青混合料時 總厚度：7-10cm，瀝青混合料厚3-4cm.瀝青貫入式碎石路面適用于二級及二級以下公路的面層。3、瀝青貫入式層鋪法施工-層厚一般為48cm ;*當交通量較大，對路面有較高要求,不宜使用；上拌下貫法施工-上面34cm 拌和，下面貫入，總厚一般為710cm *上拌下貫法施工具有成型快、質量易控制、平整度好等優點。瀝青混合料拌和設備能力不足時考慮

24、采用此法。適用于三級及三級以下公路的路面，也可作為瀝青路面的聯結層或基層；乳化瀝青貫入式路面的厚度不宜超過5cm；最上層應撒布封層料或加鋪拌和層。作為聯結層時，可不撒表面封層料；施工季節干燥，且宜在日最高溫度降低至l5；通過開放交通碾壓成型。 基本特性：主要靠嵌擠原則生成強度, 多空隙，強度和溫度穩定性較好；瀝青貫入式作面層時，為防止路面水浸入，應進行封面。當作瀝青混凝土路面的基層時，需要時應設下封層；為緩解半剛性基層的反射裂縫，也可在瀝青面層和半剛性基層間增設一層瀝青貫入式。4、路拌瀝青碎(礫)石混合料 是在路邊用拌合設備將礦料與瀝青就地拌和而成的材料，混合料強度較低 ，多采用乳化瀝青、液體

25、瀝青、改性乳化瀝青。適用性：* 適用于三級及三級以下的公路的瀝青面層；*二級公路的罩面層施工；*各級公路瀝青路面的基層、聯接層或整平層；*冷拌改性瀝青混合料可用于瀝青路面的坑槽冷補。*宜采用密級配瀝青混合料，鋪筑上封層可采用半開級配的冷拌瀝青碎石混合料。（三）其他瀝青層材料粘層：為加強路面瀝青層與瀝青層之間、瀝青層與水泥混凝土路面之間的粘結而灑布的瀝青材料薄層。 透層 ：為使瀝青面層與非瀝青材料基層結合良好，在基層上噴灑液體石油瀝青、乳化瀝青、煤瀝青而形成的透入基層表面一定深度的薄層水泥混凝土橋面的瀝青鋪裝層：大中型水泥混凝土橋橋面鋪筑的瀝青鋪裝層，應滿足與混凝土橋面的粘結、防止滲水、抗滑及有

26、較高抵抗振動變形的能力等功能性要求。公路隧道瀝青路面：隧道內鋪筑瀝青路面時應充分考慮隧道瀝青路面施工和維修養護工作困難，隧道內外光線變化顯著，隧道有可能漏水、冒水，隧道防火安全等特點選擇適宜的材料與結構。鋼橋面鋪裝：必須具有能與鋼板緊密結合、變形協調、防水，足夠的耐久性，較小的溫度敏感性，抗疲勞性能、表面抗滑的要求。 多采用聚合物或天然瀝青改性瀝青混凝土、環氧瀝青混凝土、澆注式瀝青混凝土、SMA等。公路等級路面等級面層類型設計年限高速公路、一級公路高級路面瀝青混凝土瀝青瑪蹄脂碎石15二級公路高級路面瀝青混凝土12次高級路面熱拌瀝青碎石混合料、瀝青貫入式10三級公路次高級路面乳化瀝青碎石混合料瀝

27、青表面處治8四級公路中級路面水結碎石、泥結碎石、級配碎（礫）石、半整齊石塊路面5低級路面粒料改善土5路面類型的選擇 二、 瀝青路面材料的力學特性 主要研究： 材料的強度特性 應力-應變關系 變形累計特性 重復荷載作用下的疲勞特性 研究路面材料力學特性的目的：正確判別路面各種病害的成因。（一）強度特性路面出現的強度破壞： 剪切類的破壞（路基的滑坍、瀝青路面面層的推移、擁抱等） 過大的拉應力或彎拉應力造成的破壞。主要研究：抗壓強度、抗剪強度、抗拉強度（包括彎拉強度） 1剪切強度 （高溫狀態下） =+tan 測定方法：直剪 三軸試驗影響瀝青路面材料抗剪強度的因素： 黏結力的因素（瀝青品種、瀝青膜厚度

28、、瀝青與集料的粘附等） 集料組成性質 （礦料單顆粒的性質、級配的性質、密實等） 試驗條件 （溫度、加荷特性等） 瀝青的粘溫特性 松散集料特性2、抗拉強度（低溫狀態下）測定方法： 直接拉伸 間接拉伸（劈裂試驗）劈裂試驗較純拉試驗條件容易控制且試件制備簡單 影響抗拉強度的因素瀝青瀝青的性質、瀝青的含量、分散程度礦料細料的含量、混合料的均勻性等實驗條件試驗溫度、受荷狀態3、抗彎拉強度（低溫狀態下）測定方法： 梁式試驗彎拉強度有時間接用劈裂強度評價影響抗彎拉強度的因素瀝青瀝青的性質、瀝青的含量、分散程度礦料礦料的性質、混合料的均勻性等實驗條件試驗溫度、受荷狀態（二）瀝青混合料應力-應變關系 瀝青粘-彈

29、-塑性 瀝青混合料粘-彈-塑性 不同結構類型的混合料 不同的溫度條件荷載條件PP變形特性各有不同多數情況下應力-應變關系呈現出粘-彈-塑性綜合的性質！ 分析目的不同時，應變可以取總應變或回彈應變等,即得到相應的變形模量或回彈模量等! a）靜態加載 b）動態加載 c）重復加載蠕變試驗應變中包含大量塑性應變，因而反映了瀝青混合料抗塑性變形的能力用于分析瀝青路面車轍問題的分析！ （三）瀝青 路面材料的變形累積特性 （研究瀝青路面高溫下的永久變形）路面的永久變形是路基路面各結構層材料塑性變形的綜合累積的結果。永久變形的大小相關于車輛荷載的大小、作用次數路基的變形特性路面各結構層材料的變形特性d=550

30、kPa3=200kPa瀝青 路面材料的變形累積特性溫度、荷載的大小、加荷時間、荷載作用次數、混合料的類型、側向約束等等。加荷時間長或溫度較高時（在道路交叉口、分道行駛的道路以及高速公路上坡段）累積塑性變形較大。影響變性累積的主要因素： 路面上的車輛荷載是典型的重復荷載，因此必須研究路面材料的疲勞特性。疲 勞：材料在重復荷載(應力)（低于一次破壞靜載或極限應力）的反復作用下，材料強度降低并產生破壞的現象。疲勞強度：造成材料疲勞破壞的重復應力的大小。疲勞極限：當重復應力降低到某一數值時，其反復作用也不會造成疲勞破壞的應力值。疲勞壽命：重復應力作用下，達到疲勞破壞時所能承受的應力作用次數。（四） 路

31、面材料的疲勞特性 （研究疲勞極限和疲勞壽命）疲勞方程：重復應力的大小與達到破壞時的作用次數之間的關系 （疲勞強度與疲勞壽命的關系）1、疲勞試驗方法及疲勞方程 室內疲勞試驗方法： 簡支小梁彎曲疲勞試驗 圓柱體劈裂（間接拉伸）拉裂疲勞試驗 兩種研究方法： 控制應力式疲勞試驗 控制應變式疲勞試驗 室內對瀝青混合料進行疲勞試驗的研究可以通過： （1）簡支小梁 進行彎曲疲勞試驗 （2）圓柱體劈裂（間接拉伸） 進行拉裂疲勞試驗 由于瀝青混合料的勁度模量較低，反復加荷過程中，試件的應力狀態和應變量在不斷發生變化。所以，對于瀝青混合料常采用以下兩種方法進行疲勞試驗研究：（1）控制應力式，（2）控制應變式。 控

32、制應變方式： 即重復施加荷載，但使得每次產生的應變量保持不變。由于重復加荷過程中材料的勁度是在不斷下降的，所以，試驗過程中要不斷減小所施加的荷載或應力。這樣的試驗方式試件不會有明顯的破裂，最終以重復作用應力或混合料的勁度降到初始值的某一程度（通常為加荷200次時對應的荷載或應力值的50%或40%）作為破壞的統一標準。 控制應力式： 試驗過程中保持每次施加的荷載或應力值不變隨著試件不斷地受到損傷，材料勁度在不斷下降，施加的應力大小盡管不變，而應變量的增長速度卻隨加荷次數在不斷增大試件斷裂或變形過大而破壞。 通過試驗數據建立疲勞方程： 其中：Nf 疲勞壽命；r 、 r 疲勞應力、應變；A、C、b、

33、d 同瀝青混合料組成和試驗條件有關 的系數。 研究材料疲勞特性的目的： 了解影響材料疲勞特性的因素，以便改進材料的組成，提高其使用壽命； 尋找材料的疲勞強度同反復應力作用次數之間的定量關系（疲勞方程），預估材料的使用壽命。2、影響瀝青混合料疲勞性能的因素分析 重復應力的每次作用，材料的勁度都在發生變化。所以，任何影響混合料勁度的因素同樣影響材料的疲勞性能：（1）材料的組成及內部構造 瀝青含量、瀝青針入度、集料的形狀和粗糙度、 集料的級配、空隙率等 （2）荷載（荷載大小、加荷速率、加荷時間）（3）環境（溫度）三、瀝青混合料材料組成 1、瀝青材料瀝青路面采用的瀝青材料有：(1)道路石油瀝青（A)(

34、2)軟煤瀝青(T)：煤瀝青是由煤干餾得到的煤焦油再經蒸餾加工制成的瀝青。煤瀝青與石油瀝青相比，在技術性質上有下列差異：溫度穩定性較低，與礦質集料的粘附性較好，氣候穩定性較差，以及含對人體有害成分較多、臭味較重。（3）液體石油瀝青：用汽油、煤油、柴油等溶劑將石油瀝青稀釋而成的瀝青產品，也稱輕制瀝青或稀釋瀝青。 AL（R）：快凝液體石油瀝青 AL（M）：中凝液體石油瀝青 AL（S）：慢凝液體石油瀝青三、瀝青混合料材料組成 1、瀝青材料瀝青路面采用的瀝青材料有：（4）乳化瀝青：石油瀝青與水在乳化劑、穩定劑等的作用下經乳化加工制得的均勻的瀝青產品，也稱瀝青乳液。 PC：噴灑型陽離子乳化瀝青 BC：拌和

35、型陽離子乳化瀝青 PA：噴灑型陰離子乳化瀝青 BA：拌和型陰離子乳化瀝青（5）改性瀝青： 摻加橡膠、樹脂、高分子聚合物、天然瀝青、磨細的橡膠粉或者其他材料等外摻劑（改性劑），使瀝青或瀝青混合料的性能得以改善而制成的瀝青結合料。（6）改性乳化瀝青： 在制作乳化瀝青的過程中同時加入聚合物膠乳，或將聚合物膠乳與乳化瀝青成品混合，或對聚合物改性瀝青進行乳化加工得到的乳化瀝青產品。 （1）道路石油瀝青 道路石油瀝青的適用范圍 瀝青路面所使用的瀝青品種和等級應符合下表規定，瀝青路面采用的瀝青標號，宜按照公路等級、氣候條件、交通條件、路面類型及在結構層中的層位、施工方法等，結合當地使用經驗，經技術論證后確定

36、。瀝青等級適用范圍A級瀝青各個等級的公路，適用于任何場合和層次B級瀝青高速公路、一級公路瀝青下面層及以下的層次，二級及二級以下公路的各個層次；用作改性瀝青、乳化瀝青、改性乳化瀝青、稀釋瀝青的基質瀝青。C級瀝青三級及三級以下公路的各個層次（1）道路石油瀝青 道路石油瀝青的適用范圍 對高速公路、一級公路，夏季溫度高、高溫持續時間長、重載交通、山區及丘陵區上坡路段、服務區、停車場等行車速度慢的路段，尤其是汽車荷載剪應力大的層次，宜采用稠度大、60粘度大的瀝青，也可提高高溫氣候分區的溫度水平選用瀝青等級； 對冬季寒冷的地區或交通量小的公路、旅游公路宜選用稠度小、低溫延度大的瀝青； 對溫度日溫差、年溫差

37、大的地區宜注意選用針入度指數大的瀝青。 （1）道路石油瀝青 道路石油瀝青的適用范圍 當高溫要求與低溫要求發生矛盾時應優先考慮滿足高溫性能的要求。 當缺乏所需標號的瀝青時，可采用不同標號摻配的調和瀝青，其摻配比例由試驗決定。 瀝青必須按品種、標號分開存放。除長期不使用的瀝青可放在自然溫度下存儲外，瀝青在儲罐中的貯存溫度不宜低于130 ，并不得高于170 ，桶裝瀝青應直立存放，加蓋苫布。 道路石油瀝青在貯運，使用及存放過程中應有良好的防水措施，避免雨水或加熱管道蒸汽進入瀝青中。（2）乳化瀝青 乳化瀝青的適用范圍 乳化瀝青適用于瀝青表面處治路面、瀝青貫入式路面、冷拌瀝青混合料路面，修補裂縫，噴灑透層

38、、粘層與封層。其品種和適用范圍見下表分類品種及代號適用范圍陽離子乳化瀝青PC-1表處、貫入式路面及下封層用PC-2透層油及基層養生用PC-3粘層油用BC-1稀漿封層或冷拌瀝青混合料用陰離子乳化瀝青PA-1表處、貫入式路面及下封層用PA-2透層油及基層養生用PA-3粘層油用BA-4稀漿封層或冷拌瀝青混合料用非離子乳化瀝青PN-2透層油用BN-1與水泥穩定集料同時使用（基層路拌或再生）（2）乳化瀝青 乳化瀝青的適用范圍 乳化瀝青的質量應符合規范規定，在高溫條件下宜采用粘度較大的乳化瀝青，寒冷條件下宜使用粘度較小的乳化瀝青。乳化瀝青類型根據集料品種及使用條件選擇。陽離子乳化瀝青可適用于各種集料品種，

39、陰離子乳化瀝青適用于堿性石料。制備乳化瀝青的基質瀝青，對高速公路和一級公里宜符合道路石油瀝青A、B級瀝青要求，其他情況可采用C級瀝青。乳化瀝青宜存放在立式罐中，并保持適當攪拌。貯存期以不離析、不凍結、不破乳為度。（3）液體石油瀝青 液體石油瀝青適用于透層、粘層及拌制冷拌瀝青混合料。根據使用目的與場所，可選用快凝、中凝、慢凝的液體石油瀝青。液體石油瀝青宜采用針入度較大的石油瀝青，使用前按先加熱瀝青后加稀釋劑的順序，摻配煤油或輕柴油，經適當攪拌、稀釋制成，摻配比例由試驗確定。液體石油瀝青在制作、貯存、使用全過程中必須通風良好，并有專人負責，確保安全。基質瀝青加熱溫度嚴禁超多140 ，液體瀝青的貯存

40、溫度不得高于50 。（4）煤瀝青 道路用煤瀝青標號根據氣候條件、施工溫度、使用目的選用，質量符合規范規定。道路用煤瀝青適用于下列情況： 各種等級公路的各種基層上的透層，宜采用T-1或T-2級，其他等級不合噴灑要求時可適當稀釋使用； 三級及以下公路鋪筑表面處治或貫入式瀝青路面，宜采用T-5、T-6或T-7級； 與道路石油瀝青、乳化瀝青混合使用，以改善滲透性。道路用煤瀝青嚴禁用于熱拌熱鋪的瀝青混合料，作其他用途時的貯存溫度為70 -90 ，且不得長時間貯存。三、瀝青混合料材料組成2、礦質材料 瀝青路面所用的礦料包括粗集料（碎石和礫石）、細集料（石屑和砂）及礦粉等。(1）粗集料 瀝青層用粗集料包括碎

41、石、破碎礫石、篩選礫石、鋼渣、礦渣等，但高速公路和一級公路不得使用篩選礫石和礦渣。粗集料必須由具有生產許可證的采石場生產或施工單位自行加工。 粗集料應該潔凈、干燥、表面粗糙，質量應符合規范的規定。當單一規格集料的質量指標達不到表中要求，而按照集料配比計算的質量指標符合要求時，工程上允許使用。對受熱易變質的集料，宜采用經拌和機烘干后的集料進行檢驗。 三、瀝青混合料材料組成(1）粗集料 采石場在生產過程中必須徹底清除覆蓋層及泥土夾層。生產碎石用的原石不得含有土塊、雜物，集料成品不得堆放在泥土地上。 高速公路、一級公路瀝青路面的表面層(或磨耗層)的粗集料的磨光值應符合規范的要求。除SMA、OGFC路

42、面外，允許在硬質粗集料中摻加部分較小粒徑的磨光值達不到要求的粗集料，其最大摻加比例由磨光值試驗確定。 粗集料與瀝青的粘附性應符合規范要求，當使用不符要求的粗集料時，宜摻加消石灰、水泥或用飽和石灰水處理后使用，必要時可同時在瀝青中摻加耐熱、耐水、長期性能好的抗剝落劑，也可采用改性瀝青的措施，使瀝青混合料的水穩定性檢驗達到要求。摻加外加劑的劑量由瀝青混合料的水穩定性檢驗確定。三、瀝青混合料材料組成(1）粗集料 破碎礫石應采用粒徑大于50mm、含泥量不大于1的礫石軋制，破碎礫石的破碎面應符合規范要求。 篩選礫石僅適用于三級及三級以下公路的瀝青表面處治路面。 經過破碎且存放期超過6個月以上的鋼渣可作為粗集料使用。除吸水率允許適當放寬外，各項質量指標應符合規范要求。鋼渣在使用前應進行活性檢驗，要求鋼渣中的游離氧化鈣含量不大于3，浸水膨脹率不大于2。 粗集料按粒徑大小，分為S1-S14，共14種。三、瀝青混合料材料組成(2）細集料 瀝青路面的細集料包括天然砂、