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沥青路面施工. 第一节 沥青路面的分类. 沥青层 －－在矿质材料中以各种方式掺入沥青材料铺筑而成的路面结构层，统称为沥青层。 沥青路面 －－面层采用沥青层的路面。 优点： 沥青路面具有表面平整、耐磨、行车舒适，施工期短，养护维修简便．适宜于分期修建等优点，因而在道路上获得广泛的使用。 一 . 按强度构成原理分类 —— 密实类和嵌挤类 （一）密实类 1. 设计原则 －－矿料按密实级配原则设计，以最大密实度。 2. 强度构成 －－主要依靠沥青与矿料的粘聚力，矿料的嵌挤力和内摩阻力为辅。（温度影响大）. 3. 密实类根据孔隙率大小分类：
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沥青层－－在矿质材料中以各种方式掺入沥青材料铺筑而成的路面结构层，统称为沥青层。沥青层－－在矿质材料中以各种方式掺入沥青材料铺筑而成的路面结构层，统称为沥青层。 沥青路面－－面层采用沥青层的路面。 优点：沥青路面具有表面平整、耐磨、行车舒适，施工期短，养护维修简便．适宜于分期修建等优点，因而在道路上获得广泛的使用。 一.按强度构成原理分类 ——密实类和嵌挤类 （一）密实类 1.设计原则 －－矿料按密实级配原则设计，以最大密实度。 2.强度构成 －－主要依靠沥青与矿料的粘聚力，矿料的嵌挤力和内摩阻力为辅。（温度影响大）
3.密实类根据孔隙率大小分类： 1)闭式 －－混合料含有较多的小于0.5mm和0.074mm矿料颗粒，空隙率小于6%。 特点：混合料致密而耐久，但热稳定性较差。 2）开式－－混合料含有较少的小于0.5mm矿料颗粒，空隙率大于6%。 特点：混合料耐久性较差，但热稳定性较好
4.按级配原则构成的沥青混合料其结构有下列三种组成：4.按级配原则构成的沥青混合料其结构有下列三种组成： (1)悬浮密实结构 由连续级配矿质混合料组成的密实混合料，材料从大到小连续存在，并且各有一定数量，实际上同一档较大颗粒被较小一档颗粒挤开，大颗粒以悬浮状态处于较小颗粒中。按最佳级配原理设计，密实度与强度较高，但受沥青材料的性质和物理状态影响较大，稳定性差。 (2)骨架空隙结构 较粗石料彼此紧密相接，较细粒料的数量较少，不足以充分填充空隙。因此，混合料的空隙较大，石料能够充分形成骨架。粗骨料之间的内摩阻力起重要的作用，其结构强度受沥青性质和物理状态的影响较小，稳定性较好。 (3)骨架密实结构 综合以上两种方式组成的结构。混合料中即有一定数量的粗骨料形成骨架，又根据粗料空隙的多少加入细料，形成较高的密实度。间断级配即是按此原理构成。
（a）悬浮密实结构；（b）骨架空隙结构；（c）骨架密实结构 特点：密实，不透水，耐久 但骨架不稳定，受沥青材料性质影响大，热稳定性差 特点：强度较高、热稳定性好，耐久性好 特点：强度较高、热稳定性好，耐久性不好
（二）嵌挤类 1.设计原则 －－矿料按嵌挤原则设计 2.强度构成 －－主要依靠骨料矿料之间相互嵌挤所产生的内摩阻力，粘聚力则起次要作用。 3.特点 热稳定性较好，空隙率较大、宜渗水、耐久性较差。
二、按施工工艺的分类 ——层铺法、路拌法和厂拌法 （一）层铺法 －－用分层洒布沥青，分层铺撒矿料和碾压的方法 优点：工艺和设备简单、工效较高、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之后路面方能成型。 应用于：沥青表处和沥青贯入式 （二）路拌法 －－在路上用机械将矿料和沥青材料就地拌和、摊铺和碾压密实（冷料热油或冷料冷油两种） 特点：沥青材料在矿料中分布比层铺法均匀，路面的成型期短；一般是冷料，要求使用粘稠度较低的沥青材料，混合料强度较低。 应用于：路拌沥青碎石或沥青稳定土，养护维修应用。
(三)厂拌法 －－规定级配的矿料和沥青材料在工厂用专用设备加热拌和，然后运到工地摊铺碾压成型 特点：使用较粘稠沥青材料，混合料质量高，使用寿命长，但修建费用较高。 摊铺时温度分为热拌热铺和热拌冷铺
三.按沥青路面技术特性分类 一般分沥青混凝土、热拌沥青碎石、乳化沥青碎石、沥青贯入式和沥青表面处治等 －－用沥青和集料按层铺法或拌和法铺筑而成厚度不超过3cm的沥青路面。 表面处治的厚度一般为1.5~3.0cm。层铺法分单层、双层或三层式表面处治，其厚度，通常相应为1.0~1.5cm、1.5~2.5cm、2.5~3.0cm。 1.功能或用途 表面处治层主要起防水层、磨耗层、防滑层或改善碎(砾)石路面使用品质的作用，大多用于下述场合： (1)在中等交通的碎(砾)石面层上加埔表面处治层。这是目前国内公路上使用最广泛的一种面层型式。 （一）沥青表面处治
(2)沥青面层因磨损较多或因年久而沥青老化，逐渐出现松散及开裂预兆时，加铺沥青表面处治层以恢复路面的使用品质。 (3)沥青路面表面因集料磨耗而过于光滑时，可铺筑由带有棱角的径质集料做成的表面处治层，以恢复和提高路面的抗滑能力。 (4)面层由空隙较多的沥青混合料组成时，可采用表面处治层作为封层，以防止地表水侵入。 2.强度构成原则－－按嵌挤原则。 3.材料要求 为了保证集料间有良好的嵌挤作用，同一层集料颗粒尺寸要均匀；为了防止集料松散，所用的沥青须有必要的稠度。 表面处治层在施工完华后，须经过行车，特别是夏季的行车作用，使其集料取得最稳定的嵌挤位置，并同沥青粘结牢，这一过程称为“成型”阶段。
（二）沥青贯入式 －－用沥青贯入碎（砾）石而成的结构层厚度不同，分为深贯入(厚6—8cm)和浅贯入(厚4—6cm)。 1.强度构成 主要靠碎石间的嵌挤作用。贯入碎石中的沥青起粘结碎石和稳定碎石位置的作用。 2.特点 受温度变化的影响小，故温度稳定性较好。 3.用途 用作面层，适应的中等交通。 或为其他沥青面层下的基层，可消除或缓和来自下方半刚性基层的反射裂缝。 4.优点 施工较简单，不需要复杂的机具。对碎石的质量要求较高，并且施工质量同操作者的技术水平和经验有很大关系。
（三）沥青碎石 －－是指碎石同沥育相拌和后构成的一种沥青面层或基层。 按最大粒径的尺寸分为：粗粒式、中粒式和细粒式 1.组成 沥青碎石在材料组成上同沥青混凝土的差别，一是空隙较大，一般在10％以上；另一是在材料中不掺或掺少量矿粉。 2.强度构成：嵌挤型结构 3.特点： 细料用量少，空隙校大，热稳性较好，在低温时也有一定塑性而不易开裂。用作基层时可减缓下卧的半刚性基层的反射裂缝。沥青碎石的沥青用量较少，对石料要求的范围较宽。
4.缺点 是透水性大，强度和耐久性都不如沥青混凝土． 5.用途 沥青碎石大多用于基层和一般道路上双层式沥青混凝土路面的下层。单层沥青碎石的厚度为4—7cm，双层式时可达10cm。
－－是由掺入矿粉、具有良好级配的集料同沥青均匀拌和后铺筑而成的一种密实型结构层。－－是由掺入矿粉、具有良好级配的集料同沥青均匀拌和后铺筑而成的一种密实型结构层。 按最大颗粒的尺寸分为：粒粒式、中粒式、细粒式和砂粒式等类型，其最大公称粒径分别为25mm以上、16或19mm、10或13mm和5mm。 1.强度构成 矿料按最大密实原则设计，主要取决于混合料的粘聚力和内摩阻力。粘结力在沥青混凝土的强度构成中占了主要地位。 2.特点 是粘结力受温度影响很大，如配料失当，特别是沥青用量过多，易出现热季时强度大幅度下降的情况。 （四）沥青混凝土
3.用途 粗料式因粗料多，细料少，摩阻力较大，一般用于双层式的下层；细粒式和中粒式中的细料较多，沥青用量较多，粘结力大，透水性小，整体性和平整性都较好，用作面层的上层． 沥青混凝土由于本身的结构强度高，若基层坚强，路面结构合理，可以承受繁重交通，又因剩余空隙率小，受水和空气等的侵蚀作用较小，故使用寿命较长，一般可达15年。
（五）沥青玛碲脂碎石（SMA) －－由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量的细集料组成的沥青玛碲脂填充间断级配的粗集料骨架间隙而组成的沥青混合料。 最基本的组成是碎石骨架和沥青玛碲脂结合料组成。1.特点： 1)一种间断级配的沥青混合料 2)增加矿粉用量和使用纤维作为稳定剂 3)沥青结合料用量多（高1%以上，沥青粘结性高） 4)目标空隙率2%~4%。体积指标、析漏试验、车辙试验为主确定配合比， 5)材料要求高。 6)拌和时间要延长，施工稳定要提高
归纳为三多一少：粗集料多、矿粉多、沥青结合料多、细集料少，掺纤维增强剂，材料要求高，使用性能全面提高。归纳为三多一少：粗集料多、矿粉多、沥青结合料多、细集料少，掺纤维增强剂，材料要求高，使用性能全面提高。 2.形成机理 骨架嵌挤提供最大摩阻力，沥青玛碲脂提供最大的粘结力。 3.主要功能 1)抗滑性能好 2)有很好的高温稳定性和耐久性（寿命长20%以上） 3)对带钉轮胎的磨耗抗力好 4)可用于铺筑底面层，也可以铺筑表面层，特别可用于铺薄面层。 5)摊铺和压实性能好
（六）多孔隙沥青混凝土表面层（PAWC） －－是一种压实后含有大约20%孔隙的沥青混合料，从而在层内形成一个水道网。 （开级配磨耗层OGFC或称为排水沥青混凝土磨耗层或透水沥青混凝土磨耗层） 1.功能： 1)使雨水不会在表面形成水膜和径流，使车辆轮胎与路面保持接触，从而避免高速行驶时产生的水漂现象。 2)消除车后的溅水和喷雾现象 3)消除路面表面的反光现象，从而使道路标志容易看清 4)明显减少车辆的滚动噪声 5)抗车辙能力高 2.特点 在PAWC下面必需设置防水层，以防水渗入下卧结构层。
目前沥青路面存在问题及原因 一、问题 1.高温车辙及变形问题 在高温地区、大型车辆特别是超载重载路段，车辙已成为沥青路面潜在的最严重的破坏形式。 2.沥青路面水损害破坏的问题严重 沥青混合料的透水性（孔隙率大）和结构的排水系统不完善。 3.寒冷地区沥青路面温缩裂缝普遍存在。 特别是反射裂缝 4.高速公路的表面功能，尤其是抗滑性能不足，恶性交通事故时有发生。
二、原因 1.高质量的沥青严重缺乏。 2.大型车辆特别是超载重载现象严重； 环境（温度高、低时间长和降雨期长）比较恶劣。 3.现有矿料级配基本上是从传统概念出发配制的连续式密级配沥青混凝土，难以满足更高的要求
第二节 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
车辙 推移 拥包 泛油
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。
(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。
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。
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）。
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。
(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。
(5)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。
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，路面就会产生低温开裂。
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。
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。 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。
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。
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。
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
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。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。
三.沥青路面的水稳定性 坑槽 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
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。
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。
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
四.沥青路面的疲劳特性 弯拉疲劳 剪切疲劳 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。
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）
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。
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。
第三节 沥青路面对材料的要求 沥青及沥青混合料气候分区。（表2-4-2） 一.沥青 1）道路石油沥青（道路石油沥青的性能主要取决于油源） （1）道路石油沥青按针入度分7个标号。每一标号的沥青从优到劣分A、B、C 三个等级。
（2）对道路石油沥青的技术要求 主要技术指标：针入度，软化点，延度（这是衡量沥青路用性能的三大指标），以及含蜡量，闪点，溶解度等。 （3）石油沥青标号与等级的选择 应考虑：气候区划、公路等级、路面类型、结构层次等因素。 一般夏季气温高，高温持续时间长的地区应选用稠度大的沥青；寒冷地区则应选用稠度大的。
2）煤沥青 不宜作沥青面层用，一般仅作为透层沥青使用。 3）乳化沥青 酸性、潮湿的石料，以及低温季节施工宜选用阳离子乳化沥青；碱性石料或与掺入的水泥、石灰、粉煤灰共同使用时，宜选用阴离子乳化沥青。 4）改性沥青 ①热塑性橡胶类：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯( SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯（SIS)等 ②橡胶类：天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、氯丁橡胶(CR)、丁二烯橡胶(BR)等 ③树脂类:乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯( PE }、无规聚丙烯(APP) ,聚氧乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS）等。
