《道路工程》講義1102T12

路面工程概述中南大學(xué)土木工程學(xué)院道路工程系主要內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)瀝青路面材料組成和基本性能

由于行車荷載、自然因素等對(duì)路面的影響隨深度的增加而逐漸減弱，路面的強(qiáng)度、抗變形能力和穩(wěn)定性也應(yīng)隨深度而逐漸降低要求，因此，路面的結(jié)構(gòu)應(yīng)分層鋪筑、分為若干層次結(jié)構(gòu)，并按各結(jié)構(gòu)層次的特定狀況進(jìn)行相應(yīng)的材料要求?！?、路面結(jié)構(gòu)組成第一節(jié)概述

路面結(jié)構(gòu)按照使用要求、受力狀況、土基支承條件和自然因素影響程度的不同分成若干層次，通常按照各個(gè)層位功能的不同劃分為面層、基層和路基三個(gè)層次，基層中包括底基層在內(nèi)。

面層：

直接同行車荷載、大氣接觸，承受較大的行車荷載作用（包括沖擊），同時(shí)受到降水、氣溫等的影響。與其它層次相比，它應(yīng)具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、抗變形能力，較好的水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性，而且應(yīng)耐磨、不透水、抗滑、平整（另外還應(yīng)能適應(yīng)基層開裂對(duì)其影響或舊路面病害的反映）。材料的使用應(yīng)能適應(yīng)此功能要求。第一節(jié)概述◆2、路面的結(jié)構(gòu)層次與材料要求

基層：主要承受由面層傳來的車輛荷載垂直力并將其擴(kuò)散到下面的墊層及土基，是路面結(jié)構(gòu)的主要承重層（對(duì)于瀝青路面）或重要功能層（對(duì)于水泥砼路面），因此，它也應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度與剛度，并應(yīng)具有良好的擴(kuò)散應(yīng)力的能力；基層受大氣影響較面層小，但仍可能被面層滲入雨水浸濕或地下水影響，也可受溫度影響變形，因此仍應(yīng)具有足夠的水溫穩(wěn)定性；同時(shí)，為保證面層平整，它還應(yīng)具有較好的平整度。

墊層：墊層介于基層和土基之間，它可改善土基的濕度和溫度狀況、使面層與基層免受土基水溫狀況變化的不良影響或保護(hù)土基處于穩(wěn)定狀態(tài)；同時(shí)，也可擴(kuò)散基層傳遞的荷載應(yīng)力、減小土基的應(yīng)力與變形，并可阻止路基土擠入基層。一般墊層修于特定狀況道路工程結(jié)構(gòu)中，如防砂土基礎(chǔ)擠入基層、軟土地基擴(kuò)散應(yīng)力、凍土保溫隔溫等?！?、路面的結(jié)構(gòu)層次與材料要求第一節(jié)概述

面層：

用水泥混凝土、瀝青混凝土、瀝青碎石、泥灰結(jié)石、塊料等材料。

基層（包括底基層）：

材料主要有各種結(jié)合料穩(wěn)定土或穩(wěn)定碎石、貧水泥砼、天然砂礫、碎石/塊石/片石/礫石、工業(yè)廢渣結(jié)合混合料等。當(dāng)用不同材料修筑基層時(shí)，最下層的統(tǒng)一材料層稱為底基層，它可就近使用當(dāng)?shù)氐牟牧匣蛲痢?/p>

路基及墊層：

材料主要有松散粒料類透水層或穩(wěn)定土等穩(wěn)定隔離層。第一節(jié)概述◆2、路面的結(jié)構(gòu)層次與材料要求路面等級(jí)面層材料類型適用的技術(shù)等級(jí)高級(jí)瀝青混凝土，水泥混凝土高速、一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)次高級(jí)瀝青貫入式，瀝青碎石，瀝青表面處治，整齊石塊或條石二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)中級(jí)碎、礫石（泥結(jié)或級(jí)配），半整齊塊石，其它粒料

三級(jí)、四級(jí)低級(jí)粒料加固土，其它當(dāng)?shù)夭牧霞庸袒蚋纳仆?，不整齊石塊四級(jí)第一節(jié)概述◆3、路面等級(jí)與分類

路面類型可從不同角度來進(jìn)行劃分，一般常按照面層所用的材料來進(jìn)行區(qū)分，如水泥混凝土路面、瀝青路面、砂石路面等等。但在工程設(shè)計(jì)中，則主要從路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和設(shè)計(jì)方法的相似性出發(fā)，將路面劃分為柔性路面、剛性路面和半剛性路面三類?！?、路面的分類第一節(jié)概述

柔性路面總體結(jié)構(gòu)剛度較小，荷載作用下的彎沉變形較大，抗彎拉強(qiáng)度較低，傳遞給土基的單位壓力也較大，它主要包括各種未經(jīng)處理的粒料基層和各類瀝青面層、碎（礫）石面層或塊石面層組成的路面結(jié)構(gòu)。

剛性路面主要指用水泥混凝土作面層或基層的路面結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度高、彈性模量高、處于板體工作狀態(tài)，傳遞給基礎(chǔ)的單位壓力小。

半剛性路面通過改善瀝青混凝土性能使其呈半剛性特性，其剛度介于瀝青混凝土和水泥混凝土之間。第一節(jié)概述◆3、路面的分類4、瀝青路面(AsphaltPavement)柔性基層瀝青路面(Asphaltpavementwithflexiblebase)半剛性基層瀝青路面(Asphaltpavementwithsemi-rigidbase)剛性基層瀝青路面(Asphaltpavementwithrigidbase)全厚式瀝青路面(FullDepthasphaltpavement)第一節(jié)概述5、水泥混凝土土路面（水水泥路面））普通混凝土土（JPCP）鋼筋混凝土土（JRCP）連續(xù)配筋混混凝土（CRCP）鋼纖維混凝凝土(SFCP)預(yù)應(yīng)力混凝凝土、裝配配式混凝土土、碾壓混混凝土第一節(jié)概概述第一節(jié)概述6、行車荷載載及其對(duì)路路面的影響響汽車荷載既既是路基路路面的服務(wù)務(wù)對(duì)象，又又是造成路路基路面結(jié)結(jié)構(gòu)損傷的的主要原因因；它是不斷移移動(dòng)著的、、具有振動(dòng)動(dòng)和沖擊影影響的動(dòng)荷載；汽車荷載的的特性包括括汽車輪重與與軸重的大大小與特性性、車軸的布置置、汽車軸載的的時(shí)間分布布特性、以及汽車靜靜態(tài)與動(dòng)態(tài)態(tài)荷載的特特性比較等不同方面面。第一節(jié)概述輪壓與壓圓：：輪胎對(duì)路面面的靜態(tài)壓壓力大小與與胎內(nèi)壓相相接近，壓壓面近似為為圓形。輪壓的影響響因素（1）汽車輪胎胎的壓力（2）輪載大小?。?）輪胎的剛剛度、輪胎胎與路面的的接觸形態(tài)態(tài)接觸壓力受受接觸面的的形態(tài)和輪輪胎花紋的的影響，一一般情況下下接觸面上上的壓力分分布是不均均勻的。6、行車荷載載及其對(duì)路路面的影響響運(yùn)動(dòng)車輛對(duì)對(duì)路面的作作用力道路上行駛駛的汽車除除給路面施施加垂直靜壓力力外，還施加加水平力和振動(dòng)力，對(duì)路面固固定點(diǎn)而言言，這種影影響又具有有瞬時(shí)性和重重復(fù)性。車輪作用于于路面的垂垂直壓力與與水平壓力力a)停駐；b)啟動(dòng)、一般般行駛、加加速；c)減速、制動(dòng)動(dòng)；d)轉(zhuǎn)向PPPPVQQa)b)c)d)第一節(jié)概述1）水平力：：行車安全要要求qmax≤p??，其中為路路表與車車輪的附附著系數(shù)數(shù)，它同同路面類類型與濕濕度（路路面狀態(tài)態(tài)）以及及行車速速度有關(guān)關(guān)。路表表層水平平力過大大易導(dǎo)致致推擠、、擁包、、波浪及及車轍等等病害。2）振動(dòng)力力：振動(dòng)輪載載最大峰峰值與靜靜載之比比稱為沖沖擊系數(shù)數(shù)，設(shè)計(jì)計(jì)路面時(shí)時(shí)，應(yīng)以以靜輪載載乘以沖沖擊系數(shù)數(shù)作為設(shè)設(shè)計(jì)荷載載。3）瞬時(shí)作作用及重重復(fù)：路面點(diǎn)的的車輪作作用時(shí)間間約為0.01~0.10s，結(jié)構(gòu)變變形來不不及呈現(xiàn)現(xiàn)，瞬時(shí)時(shí)作用利利于結(jié)構(gòu)構(gòu)，但多多次重復(fù)復(fù)作用又又易使其其疲勞。第一節(jié)概述什么是瀝瀝青混合合料？瀝青混合合料是由由礦質(zhì)混合合料(包括粗集集料、細(xì)細(xì)集料和和礦物填填料等））與瀝青結(jié)合合料拌和而成成的混合合物，也也可以稱稱為瀝青混凝凝土。將這種混混合料加加以攤鋪鋪、碾壓壓成型，，即成為為各種類類型的瀝瀝青混凝凝土路面面。在這這種結(jié)構(gòu)構(gòu)中，粗骨料起骨架作用，瀝青與填料起膠結(jié)和填充的作用。。第二節(jié)瀝瀝青路路面材料料組成及及性質(zhì)瀝青混合合料的主主要組成成材料：：1.瀝青有機(jī)結(jié)合合料（膠結(jié)作作用）2.粗集料礫石、卵卵石等（骨架支支撐作用用）3.細(xì)集料天然砂、、人造砂砂、石屑屑等（填充，，增加粗粗集料接接觸點(diǎn)））4.填料礦物填料料，水泥泥，細(xì)粉粉等（填充密密實(shí)、增增強(qiáng)瀝青青的粘結(jié)結(jié)作用））主要組成成材料瀝青混合合料與水泥混凝凝土的工程性性質(zhì)和制制備工藝藝截然不不同，但但是在組組成材料料上卻有有相似之之處。所所以在學(xué)學(xué)習(xí)瀝青青混合料料的過程程中可以以與水泥泥混凝土土進(jìn)行對(duì)對(duì)比。第二節(jié)瀝瀝青路路面材料料組成及及性質(zhì)瀝青材料料是由高高分子碳碳?xì)浠虾衔锛捌淦溲苌镂锝M成的的、黑色色或深褐褐色的固體、半半固體或或粘稠狀狀物、不溶于于水而幾幾乎全溶溶于二硫硫化碳的的非晶態(tài)有有機(jī)材料料（有機(jī)機(jī)膠凝材材料）。。瀝青無機(jī)膠凝材料是？第二節(jié)瀝瀝青路路面材料料組成及及性質(zhì)瀝青有什什么特點(diǎn)點(diǎn)?熱塑性材材料，加熱就軟軟化；憎水性材材料，耐耐水、不不溶于水水；不導(dǎo)電；；良好的粘粘結(jié)性和和粘彈性性；60C25C1hour1hour10hours第二節(jié)瀝瀝青路路面材料料組成及及性質(zhì)瀝青有哪哪些種類類?地瀝青瀝青分類：*石油瀝青：地殼中的原油，經(jīng)開采加工得到的瀝青?？梢詮纳a(chǎn)工藝中考慮。天然瀝青：當(dāng)?shù)叵略屯ㄟ^巖石裂縫滲透到地表后并長期暴露在大氣中時(shí)，其中所含輕質(zhì)部分蒸發(fā)，而殘留物經(jīng)氧化后成為天然瀝青，一般存在于巖石裂縫中（巖瀝青）、地面上或形成湖泊（湖瀝青、海底瀝青）。焦油瀝青：是煤、木材、頁巖等有機(jī)物經(jīng)干餾加工而得到的焦油再加工所得的產(chǎn)物。第二節(jié)瀝瀝青路路面材料料組成及及性質(zhì)石油瀝青青Petroleumasphalt認(rèn)識(shí)石油油瀝青第二節(jié)瀝瀝青路路面材料料組成及及性質(zhì)石油瀝青青生產(chǎn)工工藝：原油在提提取了汽汽油、煤煤油、柴柴油和潤潤滑油等等石油產(chǎn)產(chǎn)品后，，其殘?jiān)俳?jīng)氧化化裝置、、溶劑脫脫瀝青裝裝置或深深拔裝置置等處理，即可制制成石油油瀝青。。石油瀝青是怎么生產(chǎn)出來的？汽油煤油輕質(zhì)柴油柴油機(jī)油瀝青第二節(jié)瀝瀝青路路面材料料組成及及性質(zhì)化學(xué)成分：83%碳；10%氫；7%氧,氮和硫；微量的釩、鎳鎳、鋁和硅。。石油瀝青含哪哪些化學(xué)成分分？第二節(jié)瀝青青路面材料組組成及性質(zhì)瀝青是瀝青混合料料中最重要的的材料，其性性能直接影響響瀝青混合料料的各項(xiàng)技術(shù)術(shù)性質(zhì)（今后專門學(xué)習(xí)習(xí)）；瀝青路面在選選擇瀝青標(biāo)號(hào)號(hào)時(shí)，必須考考慮環(huán)境對(duì)瀝瀝青混合料的的作用：公路等級(jí)荷載等級(jí)&重要性氣候條件溫度交通條件交通量路面類型路面結(jié)構(gòu)和設(shè)設(shè)計(jì)的需求瀝青的選擇第二節(jié)瀝青青路面材料組組成及性質(zhì)粒徑大于2.36mm的集料為粗集集料，起骨架作用。高速公路和和一級(jí)公路宜宜選用堅(jiān)硬、、耐磨性好的的碎石和破碎碎礫石。粗集料應(yīng)該潔潔凈、干燥、、表面粗糙，，符合一定的的級(jí)配要求，，具有足夠的的力學(xué)性能，，與瀝青有較較好的粘附性性等。粗集料第二節(jié)瀝青青路面材料組組成及性質(zhì)粗集料對(duì)強(qiáng)度度的影響第二節(jié)瀝青青路面材料組組成及性質(zhì)粒徑小于2.36mm的集料為細(xì)集集料：增加密實(shí)實(shí)度和耐久性性瀝青路面的細(xì)細(xì)集料包括天天然砂、機(jī)制制砂、石屑。。細(xì)集料應(yīng)潔潔凈、干燥、、無風(fēng)化、無無雜質(zhì)，并有有適當(dāng)?shù)念w粒粒級(jí)配；細(xì)集料也要富富有棱角，應(yīng)應(yīng)盡可能采用用機(jī)制砂。天天然砂的棱角角已被磨去，，如果用量過過多，會(huì)引起起混合料穩(wěn)定定性明顯下降降。細(xì)集料天然砂機(jī)制砂第二節(jié)瀝青青路面材料組組成及性質(zhì)在瀝青混合料料中起填充作用的粒徑小于0.075mm的礦質(zhì)粉末稱為填料；通通常采用礦粉粉。瀝青混合料的的礦粉必須采采用石灰?guī)r或或巖漿巖中的的強(qiáng)基性巖石石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得得到的礦粉（（堿性)，原石料中的的泥土雜質(zhì)應(yīng)應(yīng)除凈。填料第二節(jié)瀝青青路面材料組組成及性質(zhì)按結(jié)合料分類石油瀝青混合料煤瀝青混合料按生產(chǎn)工藝分分類：熱拌瀝青混合料溫拌瀝青混合料冷拌瀝青混合料再生瀝青混合料按礦料級(jí)配組組成及空隙率率大小分類密級(jí)配瀝青混合料（（設(shè)計(jì)空隙率率為3-5%）半開級(jí)配瀝青混合料（（設(shè)計(jì)空隙率率為6-12%）開級(jí)配瀝青混合料（（設(shè)計(jì)空隙率率大于18%）瀝青混合料的的種類按照公稱最大大粒徑分類特粗式＞31.5mm粗粒式≥26.5mm中粗式16mm或19mm細(xì)粒式9.5mm或13.2mm砂粒式＜9.5mm第二節(jié)瀝青青路面材料組組成及性質(zhì)瀝青混合料的的抗剪強(qiáng)度的的決定因素：：內(nèi)因：內(nèi)摩擦擦角和粘聚力力，其值越大大，抗剪強(qiáng)度度越大；外因：決定于于溫度等環(huán)境境因素。(1)影響瀝青混合合料內(nèi)摩擦角角的因素礦質(zhì)集料：礦料尺寸較大大、顆料均勻勻、有棱角、、表面粗糙時(shí)時(shí)，所組成的的混合料具有有較大嵌擠力力與內(nèi)摩阻力力。瀝青含量：含量越少，則則礦料表面形形成的瀝青膜膜越薄，內(nèi)摩摩擦角越大。瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度(2)影響瀝青混合合料粘聚力的的因素瀝青材料的粘粘結(jié)性瀝青的粘度越越大，混合料的粘滯滯阻力也越大大，抵抗剪切切變形的能力力越強(qiáng)。礦料顆粒間的的聯(lián)結(jié)形式結(jié)構(gòu)瀝青，自自由瀝青。瀝瀝青薄膜形成成結(jié)構(gòu)瀝青比比例越大則粘粘聚力越大。。當(dāng)瀝青含量量不變時(shí)，增增加礦料的比表面面可以減薄瀝青青