高于屈服点
35
• 2.蠕变与应力松弛 • 蠕变：材料在固定的应力作用下，变形随时间而发展的过程
0瞬时弹性变形（纯弹性变形） t滞后弹性变形（粘弹性变形） t'粘滞性塑性变形
36
37
38
• 3.基本流变模型 • A.Maxwell模型 • B.Kelvin模型 • C.Zener模型 • D.弹塑性模型 • 4.沥青混合料的力学模型（见课本）
• 研究原则
• （1）沥青混合料兼具胡克弹性与牛顿粘性的双重性质
• （2）沥青混合料的力学性质应作为温度与时间的函数表示
• （3）沥青混合料的性质宜将其描述为在某一条件下才具有的性质
• • •
1.蠕变试验：蠕变柔量计算公式 2.应力松弛试验：松弛模量计算公式
Gr
(t)
1
d dt
• • 3.等应变速率试验
和弹性模量试验。各项指标的试验应按规 范规定的方法执行。 1.抗压强度试验
采用圆柱体试件，尺寸为 7×7cm或 10×10cm。沥青混合料试验温r 度2P 为20℃和60℃。
试件在压力机上加压测出破坏tD 荷载P，其与试 件承压面积F的比值，即为抗压强度R。
29
2.劈裂试验
又称间接拉伸试验。由于沥青混合料难于嵌制 试件的两端进行直接拉伸试验，因此通常将圆柱 体试件侧放，进行劈裂试验，如图所示。
46
• 2.沥青混合料高温稳定性评价方法 • （1）单轴压缩试验 • （2）马歇尔试验（1948年） • （3）蠕变试验：单轴静载、三轴静载、单轴重复加载和
三轴重复加载4种方式
• （4）轮辄试验：是评价沥青混合料在规定温度条件下抵
抗塑性变形能力的有效方法
•
47
• 从车辙试验得到的时间变形曲线如图13-21.得出三类指标：
3
沥青混凝土、热拌沥青碎石、乳化沥
青碎石、沥青贯入式、沥青表面处治
18
3按沥青路面的技术特性
沥青砼、沥青玛蹄脂碎石： 适用于高速公路，一级公路和其他各级公路路面；
乳化沥青碎石：适用于三、四级公路沥青面层，二级公路罩面 和其他各级公路调平层；
热拌沥青碎石：适用于二级以下公路路面面层； 沥青贯入式：适用于二级及二级以下的公路路面面层； 沥青表面处治：适用于三、四级公路面层和抗滑，磨耗层 •
—沥青混合料承受的垂直正压力。
32
4.弯拉强度 试验使用的试件尺寸为5×5×24cm（细粒式）、
10×10×40cm（中粒式）或15×15×55cm（粗粒 式）。试验用三分点加载，见图。
测出破坏荷载P，则 弯拉强度：
式中：b，h—试件的宽度和长度； l—试件的试验跨度，小、中和大梁的试验跨度分别 为15cm、30cm和45cm。
[E*] 0 0
• •
4.动载试验：
S(t,T) （ ）t，T
• •
Cv
Va Va Vb
44
•
• 1.沥青的劲度模量
• •
DS(60D6045D)4542C1C2(次/min)
• 2.沥青混合料的劲度模量
45
第三节 沥青路面的稳定性与耐久性
• 一 沥青路面的高温稳定性 • 沥青路面的高温稳定性通常是指沥青混合料在荷载作用下抵抗永久变
第十三章 沥青路面
《路基路面工程》课程
1
第十三章 沥青路面
• 第一节 概述 • 第二节 沥青路面材料的力学特性与温度稳
定性 • 第三节 对沥青路面材料的要求 • 第四节 沥青路面的施工与质量控制
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2
第一节 概述
1、定义： 沥青路面是在柔性基层、半刚性基层上，铺筑一定厚度
的沥青混合料作面层的路面结构。
试验测出试件劈裂破坏的 荷载P，则劈裂抗拉强度r为：
c 1 Rr 2
S
in
1
R R
r r
式中：t、D—分别表示试件的高度和直径。
30
ctg
31
3.抗剪强度 根据试验测得的沥青混合料的抗压强度R和
间接抗拉强度r可以求得沥青混合料的粘聚为c
和内摩擦角：
沥青混合料的抗剪强度为：
式中： Pl S bh2
• 对于磨耗型：通过交通管制。改善混合料级配来防治。
49
• 二 沥青路面的低温抗裂性（内部应力导致开裂） • 沥青路面低温开裂有2种形式：1.由于气温骤降使面层收缩，在有约
束的沥青层内产生的温度应力超过沥青混凝土的抗拉强度造成开裂。 2.温度疲劳裂缝，沥青混凝土经受长时间的温度循环，应力松弛性能 下降，极限拉应力变小，结果在温度应力小于抗拉强度的情况下开裂。
试验温度 30℃ 40℃ 30℃ 40℃ 30℃ 40℃
E1 (MPa) 2246.1 1792.1 2007.7 1666.2 2036.1 337.9
计算参数
E2 (MPa) 93.4
ŋ1(MPa•s) 126006.0
62.7
13776.4
47.4
256824.0
32.6
23597.0
96.6
2、沥青路面的优点：
表面平整无接缝，行车振动小，噪音低，开放交通快，养 护简便，适宜于路面分期修建。
3、沥青路面的缺点：
沥青路面的缺点是温度敏感性较高。夏季强度下降，若控 制不好会使路面发软泛油或推移剪裂破坏。低温时沥青材料 变脆可能引起路面开裂。
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3
二、沥青路面的损坏类型及其成因
区划数目：4个二级区（冬严寒区、冬寒区、 冬冷区、冬温区）
14
三级区划
• 依据：采用工程所在地最近30年的年降雨 量的平均值，并作为气候区划的三级指标。
• 作用：作为受雨水影响的气候因子。 • 区划数目：4个三级区（潮湿区、湿润区、
半干区、干旱区）
15
2.气候分区的确定
• 沥青路面使用性能气 候分区由一、二、三 级区划组合而成，以 综合反映该地区的气 候特征，见表3-5。如
• ①任何一个时刻的总变形，即车辙深度 • ②在变形曲线的直线发展期，通常是求取45min、60min的
变形D45.D60按下式计算动稳定度DS
• • • ③变形速率RD，它实际上是动稳定度的倒数
（5）简单剪切试验
48
• 3.沥青路面高温稳定性技术指标 • （1）沥青路面车辙的技术指标 （表13-6） • （2）沥青路面混合料抗永久变形指标 （表13-7 ） • （3）轮辄试验标准 （表13-9 ） • 4.沥青路面车辙的防治措施 • 对于失稳型：确保沥青混合料中含有较高的经破碎的集料；集料级配
379926.0
39.2
241176.0
ŋ2(MPa•s)
43189.2 1213.1 89094.0 1762.6 97242.0 11686.8
30℃温度条件下：ATB3#高温稳定性最强，ATB1#高温稳定性最弱。 40℃温度条件下：ATB2#高温稳定性最强，ATB1#高温稳定性最差。
43
• 四 沥青混合料的模量
一级区划
依据：采用工程所在地最 近30年内最热月份平均最 高气温的平均值。
作用：作为反映高温和重 载条件下出现车辙等流动 变形的气候因子。
区划数目：3个一级区 （夏炎热区、夏热区、夏 凉区）。
13
二级区划
依据：采用工程所在地最近30年内的极端最 低气温。
作用：作为反映温度收缩产生裂缝的气候因 子。
必须含有足够的矿粉；大尺寸集料必须具有较好的表面纹理和粗糙度； 集料级配要含有足够的粗颗粒；沥青结合料具有足够的粘度；集料颗 粒表面的沥青膜须具有足够的厚度，确保沥青与集料间的粘聚力。
• 对于结构型：确保基层设计满足工程实践要求；基层材料满足规范要
求，含有较多经破碎的颗粒；混合料内含有足够的矿粉；基层应充分 地压实，工后不产生附加压密；路基压实应满足规范规定的要求。
k 1
c
b 2
1 sin cos
b 2k
与
1
3
25
R
P F
当 无 侧 限 抗 压 时 ， 3= 0， 1= R， 得
R
1=
2c 1
cos sin
2 c ta n ( ) 42
当 抗 拉 时 ， 1 = 0 及 - 3 = r， 得
r
-
3
2c cos 1 sin
2 c c o t( 4
19
第二节 沥青路面材料的结构与力学特性
一、三相体系与压实性能
Vv e VV Ve
Va
Vg
空气 沥青 集料
Pe M
PS
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20
Vv e VV Ve
Va
Vg
空气 沥青 集料
Pe M
PS
21
二、沥青混合料的结构力学特性
悬浮—密实结构 连续型密级配混合料结构 内摩擦角较小 粘聚力较高
39
40
(t)1t 11e(E22)t E1 1 E2
41
2.3试验结果分析
2.3.1流变参数对比分析
• 沥青混合料在大多数实 际使用情况下为粘弹性 体，其变形处于粘弹性 状态，流变行为可以用 Burgers模型描述。
J (t)
(t ) 0
42
沥青稳定碎石Burgers模型参数
级配 ATB1# ATB2# ATB3#
我国上海市属于1-3-1 气候区，即为夏炎热 冬冷潮湿区。
16
沥青路面使用性能气候分区
气候分区指标
高温气候区
按照高温指 标
气候名称 七月平均最高温度
按照低温指标 按照雨量指标
低温气候区 气候名称
极端最低气温 雨量气候区 气候区名称
年降雨量(mm)
1 冬严寒区
<-37 1