第6.1～6.2概述～沥青路面

1、第六章 路面设计第一节第一节 概概 述述第二节第二节 沥青路面设计沥青路面设计第三节第三节 水泥混凝土路面设计水泥混凝土路面设计第四节第四节 路面抗滑性能评定及路面抗滑性能评定及 防滑措施防滑措施1第一节 概 述一、路面及其功能一、路面及其功能 路面是用各种材料铺筑在路基上供车辆行驶的层状层状构造物。未铺筑路面的路基虽然也能行驶车辆，但它抵御自然因素和车辆荷载的能力很差。天晴时尘土飞扬，雨天时泥泞不堪，行车时会使其表面崎岖不平，造成车辆颠簸、打滑，行车速度低，甚至无法通行，而且燃料和机件耗损严重。铺筑路面后，改善了道路条件，就能使车辆全天侯通行，而且汽车能以一定的速度，安全、舒适且经济地在道路

2、上行驶。 路面是公路的主要组成部分，它的品质的好坏直接影响行车速度、安全和运输成本。如：高等级公路修筑良好的路面，能够保证车辆高速、安全而且舒适地行驶，还可以较多地节约运输费用，充分发挥高等级公路的功能。2二、路面工程发展趋势二、路面工程发展趋势1、设计自动化 路面材料的配合比设计；路面应力、应变计算；路面结构选型、各层厚度计算；工程概预算以及路面优化设计，均能使用计算机自动进行设计与计算。 2、施工机械化 在路面施工中，从土基的整修、路面材料的备料及拌制、运输到摊铺、压实、成形，均可全部实现机械化施工。3、勘测新技术 利用航空摄影测量、地面立体测量、电磁波测量仪器以及遥感技术，使勘测技术正进

3、一步向自动化、数字化、多功能化和高精度方向发展。如红外线测距仪、激光经纬仪、全站仪等的使用。34、量测自动化 路面量测是对路面工程结构物进行检查、质量鉴定、技术品质检测、工作状态测定的工作，主要包括：对路面状况和质量的测定；对路面结构进行无路面破损质量检查。自动化测试仪器主要有：核子密度仪、自动弯沉仪、激光平整度仪、自动摩阻系数测定车、自动噪声测量车等。5、设计和质检规范化 对于各类路面材料和结构，都制定有相关的设计、施工和工程质量检验等标准。46、材料和结构多样化 如：在高等级沥青路面中，广泛采用高性能、高粘度的重交通沥青和改性沥青。重交通沥青按针入度又可分为50#、70#、90#、110#

4、、130#五种；改性沥青又分为化学改性和物理改性两种。 化学改性有：乳化沥青、水泥乳化沥青、环氧树脂改性沥青、环氧树脂改性水泥乳化沥青等等，这类改性是加入聚合物改性。 物理改性：橡胶及热塑性弹性体改性沥青（如天然橡胶改性沥青、SBS改性沥青等）、塑料与合成树脂类改性沥青（如：聚乙烯改性沥青、聚苯乙烯改性沥青、环氧树脂改性沥青等）、共混型高分子聚合物改性沥青等。 路面结构也呈多样化的趋势，如沥青路面有采用土工布、土工格栅、沥青碎石玛碲脂SMA、沥青superpave路面等；水泥混凝土路面有碾压混凝土路面、钢纤维混凝土路面、预应力混凝土路面、连续配筋混凝土路面等。57、路面管理系统（简称PMS）

5、路面管理系统是路面工程技术、系统工程理论和计算机技术相结合的产物，是一种现代化的路面养护管理新技术。6三、对路面的要求三、对路面的要求1 1、足够的强度和刚度足够的强度和刚度 路面的强度是指路面抵抗破坏的能力。汽车在路面上行驶时，车辆通过车轮把垂直力和水平力传给路面，水平力又分纵向和横向两种。此外，路面还受到车辆的振动力和冲击力作用，在汽车身后还有真空吸力的作用。在这些外力的综合作用下，路面结构内就会产生不同的压应力、拉应力和剪应力。如果路面结构整体或某一组成部分的强度不足，不能抵抗这些应力的作用，路面就会出现断裂、沉陷、碎裂、波浪和磨损等破坏现象，从而影响道路的使用质量。因而，要求路面结构及

6、其各组成部分必须具备足够的强度，以抵抗行车作用下所产生的各种应力，避免路面破坏。 路面的刚度是指路面抵抗变形的能力。路面结构整体或某一组成部分的刚度不足，即使其强度足够，在车辆荷载作用下也会产生过量变形而形成车辙、沉陷和波浪等破坏。因而，要求路面结构及其各组成部分必须具备足够的刚度，使整个路面及其各组成部分的变形均控制在容许范围内。72 2、良好的稳定性良好的稳定性 路面的稳定性是指路面保持其本身结构强度和刚度的性能，也就是指路面在外界各种影响因素的作用下其强度和刚度的变化幅度。变化幅度越小，则路面的稳定性能越好，反之则稳定性能越差。 如：沥青路面在夏季高温季节可能会软化，因而在车轮荷载的作用

7、下会出现车辙和推移；而在冬季低温时又可能出现收缩、变脆而开裂。水泥混凝土路面在高温时，可能发生拱胀开裂，低温时可能出现收缩裂缝，温度急骤变化时也可能出现翘曲而破坏。砂石路面，特别是含泥量较多时，在雨季，雨水渗入路面使路面结构含水量增大，强度随之下降，在行车荷载的作用下，很容易出现沉陷、裂缝及泥泞现象。83 3、足够的平整度足够的平整度 路面的平整度是反映路面使用品质的一项重要指标。路面平整度差时行车阻力增大，行车因振动作用而使车辆颠簸，从而影响行车速度和行车的安全性和舒适性。同时，车辆振动对路面施加冲击力而使路面破坏加快，汽车的机件和轮胎的损坏也加快，还要增加油耗。而且不平整的路面还会积滞雨水

8、，加速路面的破坏。因此，为了减小车辆荷载的冲击力，提高行车速度和行车的安全性和舒适性，路面应保持一定的平整度。道路的等级越高，对路面平整度的要求也越高。4 4、足够的耐久性足够的耐久性 路面结构要长期承受行车荷载和冷热、干湿等气候因素的多次重复作用，因而会逐渐出现疲劳破坏和塑性变形累积，路面材料也可能由于老化而导致破坏。因而，到一定使用年限后，路面就会出现各种病害，进而影响路面的使用性能。如果路面的耐久性不足，就会缩短路面的使用时间，增加养护工作量和费用，而且会干扰正常的交通运输。因此路面必须具备足够的耐久性。95 5、足够的抗滑性足够的抗滑性 汽车在光滑的路面上行驶，车轮与路面之间缺乏足够的

9、附着力和摩擦阻力。在雨天高速行驶、转弯和紧急制动时容易打滑，爬坡和突然起动时容易空转，致使行车速度降低，也容易发生交通事故，特别是在雨雪天。所以，路面表面应具有足够的粗糙度，即要具有足够的抗滑性。6 6、与环境谐调与环境谐调 路面应与周围环境谐调，一般应洁净少尘，有时根据道路所在地区的环境要求，还应有低振动、低噪声要求以及质地、亮度和色彩等要求。10四、路面结构及其层次的划分四、路面结构及其层次的划分p路面结构层是为了适应行车和自然因素影响而设计的。铺筑在一般路基上的路面，至少应具有基层和面层，有时还要铺设垫层。 图图6-1 6-1 路面结构层次划分示意图路面结构层次划分示意图1面层；2基层（

10、包括底基层）； 3垫层 ；4路缘石； 5加固路肩； 6土路肩11路面各层的功能与特点路面各层的功能与特点p面层面层：面层是直接同行车及大气接触的表面层次，它承受较大行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用，同时还受到降雨的浸蚀和气温变化的影响，因此，同其它层次相比，它应具有较高的结构强度、抗变形能力和较好的水稳定性与温度稳定性，且应耐磨、不透水，表面还应有良好的抗滑性与平整度。根据自然条件、荷载、材料等因素，面层可分为表面层、中面层、底面层三种。 面层的主要材料有水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎石、整齐或半整齐的石块以及粒料加固土等。因此，面层的类型主要有五种五种：121、水泥混凝土面层 水泥混凝

11、土面层强度高、刚度大、使用寿命长，能承受繁重的车辆荷载的作用。可分为普通水泥混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、钢纤维混凝土、预应力混凝土、碾压混凝土面层 6种。2、沥青混合料面层 这类面层主要以碎石为骨料、沥青为结合料。可分为沥青混凝土、沥青碎石、乳化沥青碎石、沥青贯入碎石、沥青表面处治面层。其中，沥青混凝土、沥青碎石具有较好的使用品质，可用作高级路面的面层；乳化沥青碎石适用于做二级及二级以下道路的面层、柔性路面的上基层以及调平层；沥青贯入碎石，由于空隙多，用作面层时还应加封层；沥青表面处治则主要起封层和磨耗层的作用，用来改善路面的行驶条件。133、粒料面层 指的是以土作为结合料的各种碎石或

12、砾石混合料。主要有级配碎石、泥（灰）结碎（砾）石、粒料改善土等。粒料面层的顶面宜设置磨耗层和松散保护层。这类面层只能承受中等和较轻的交通，属中、低级路面。4、块料面层 指的是用水泥混凝土块料、整齐或半整齐的块石、其它材料块料铺筑而成。该面层下需铺设薄垫砂层垫砂层，以调节砌块高度，形成块料间的嵌挤作用。这类面层能承受较重的荷载，但平整度较差。5、复合式路面 由水泥混凝土（贫混凝土或经济混凝土）作下面层，水泥混凝土或沥青混凝土作上面层组成。这类路面综合了水泥混凝土面层强度高、刚度大、使用寿命长和沥青混凝土面层舒适性好、便于修补的长处，是一种经久耐用的优质面层。14p基层基层：主要承受由面层传来的车

13、辆荷载垂直力并将其扩散到下面的垫层及土基上，因此，它也应具有足够的强度、刚度和耐久性，并应具有良好的扩散应力的能力；基层受大气影响较面层小，但仍可能受地下水及面层渗入雨水的浸湿，故也应具有足够的水稳定性；同时，为保证面层厚度均匀，它还应具有较好的平整度。水泥混凝土面层下的基层还应具有足够的耐冲刷性。基层可分为两层或三层，称为基层（或上基层、基层）、底基层。 用作基层的材料主要有：（1 1）有机结合料稳定类：有机结合料稳定类：热拌沥青碎石或乳化沥青碎石混合料、沥青贯入碎石等。15（2）无机结合料稳定类（半刚性类），无机结合料稳定类（半刚性类），包括：a：水泥稳定类：水泥稳定砂砾、砂、砾石、碎石土

14、、未筛分 碎石、石屑、土等；b：石灰稳定类：石灰稳定土、砂砾土、碎石土以及用石灰稳 定级配砂砾、级配碎石和矿渣等；c：工业废渣稳定类：石灰粉煤灰（二灰）类：二灰、二灰土、二灰砂、二灰砂 砾、二灰碎石、二灰矿渣等； 水泥粉煤灰类：水泥粉煤灰稳定砂砾、碎石、砂等；石灰煤渣类：石灰煤渣、石灰煤渣土、石灰煤渣碎石、石 灰煤渣砂砾、石灰煤渣矿渣、石灰煤渣碎石土等；（3 3）粒料类：粒料类：嵌锁型：泥结碎石、泥灰结碎石等； 级配型：级配碎石、级配砾石等；（4 4）刚性类刚性类：贫水泥混凝土和碾压混凝土。16p垫层垫层：垫层介于底基层和土基之间，它可改善土基的湿度和温度状况，使面层与基层免受土基水温状况变化

15、的不良影响，保护土基处于稳定状态（地下水位较高时铺设的垫层可以起隔水的作用，又称隔离层；在冰冻较深地区铺设的垫层可以起防冻的作用，又称防冻层）；同时，还可扩散基层传递的荷载应力，减小土基的应力与变形，并可阻止路基土挤入基层。 垫层所用的材料强度不一定很高，但水稳定性或隔热性要较好。一般用砂砾、碎石等水稳定性好的材料或炉渣、石灰土等保温性材料。17表表6-16-1 各类路面各结构层次可选用的组成材料各类路面各结构层次可选用的组成材料 结构结构层次层次 路路 面面 类类 型型 沥青路面沥青路面 水泥混凝土路面水泥混凝土路面复合式路面复合式路面块料路面块料路面 粒料路面粒料路面 面层面层 沥青混凝土

16、沥青混凝土沥青碎石沥青碎石乳化沥青碎石乳化沥青碎石沥青贯入碎石沥青贯入碎石沥青表面处治沥青表面处治 普通水泥混凝土普通水泥混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土连续配筋混凝土连续配筋混凝土钢纤维混凝土钢纤维混凝土预应力混凝土预应力混凝土碾压混凝土碾压混凝土 贫水泥混凝土贫水泥混凝土或经济混凝土或经济混凝土（下面层）（下面层）高强水泥混凝高强水泥混凝土或沥青混凝土或沥青混凝土（上面层）土（上面层） 嵌锁式混凝嵌锁式混凝土块料土块料整齐或半整整齐或半整齐块石齐块石 级配碎石级配碎石泥（灰）结泥（灰）结碎（砾）石碎（砾）石粒料改善土粒料改善土 基层基层 水泥或石灰粉煤灰稳定碎石或砾石粒料水泥或石灰粉煤灰稳定碎石

17、或砾石粒料贫水泥混凝土贫水泥混凝土沥青碎石、沥青贯入式沥青碎石、沥青贯入式水结碎石、泥灰结碎石水结碎石、泥灰结碎石 石灰、水泥石灰、水泥或石灰、粉或石灰、粉煤灰稳定土、煤灰稳定土、砂砾砂砾 垫层垫层水泥、石灰或石灰粉煤灰稳定土等整体性材料水泥、石灰或石灰粉煤灰稳定土等整体性材料碎石、砂或砂砾碎石、砂或砂砾 等松散性材料等松散性材料18五、路面分级和分类五、路面分级和分类（一）按路面等级划分（一）按路面等级划分 通常按照路面面层的使用品质、材料组成类型以及结构的强度与稳定性，将路面分为高级、次高级、中级和低级四个等级，各等级对应的面层材料如下表所示。表表6-36-3 各等级路面所具有的面层类型及

18、其所适用的公路等级各等级路面所具有的面层类型及其所适用的公路等级路面等级面 层 类 型所适用的公路等级高级路面沥青混凝土、水泥混凝土、厂拌沥青碎石、整齐石块或条石高速、一级、二级公路次高级路面沥青混凝土、沥青贯入式、路拌沥青碎（砾）石、沥青表面处治、半整齐石块二级、三级公路中级路面泥结或级配碎（砾）石 、水结碎石、不整齐石块、其他粒料三级、四级公路低级路面粒料加固土、其他当地材料加固或改善土四级公路191 1、高级路面高级路面 高级路面具有：强度高、刚度大、稳定性好、使用寿命长，能适应较繁重的交通量、路面平整少尘、能保证高速行车、养护费用低、运输成本低等优点。但它的初期建设费用高，需要用质量高

19、的材料来铺筑，如：水泥混凝土、沥青混凝土等。2 2、次高级路面次高级路面 与高级路面相比，次高级路面使用品质稍差、使用年限稍短、造价也较低，但养护费用和运输成本较高。3 3、中级路面中级路面 中级路面的使用品质更差、使用年限更短、造价也更低，但是养护工作量大，需要经常维修和补充材料，才能延长使用寿命，运输成本也高。4 4、低级路面低级路面 低级路面使用品质最差、使用年限最短、造价也最低，只能适应小的交通量，在雨季有时甚至不能通车，要求经常养护修理，而且运输成本高。20（二）按路面结构的力学特性分类（二）按路面结构的力学特性分类 根据路面结构的力学特性，可将路面分为柔性路面、刚性路面、半刚性路面

20、三种。1 1、柔性路面柔性路面 柔性路面是指刚度较小（在车辆荷载作用下产生较大的弯沉变形），抗弯拉强度较低，主要靠抗压、抗剪强度来承受车辆荷载作用的路面。包括各种未经处理的粒料类基层和各类沥青混合料面层、碎（砾）石面层或块石面层组成的路面结构。由于柔性路面刚度较小、抗弯拉强度较低，荷载作用下变形较大，故对基层和路基的强度要求较高，但此类路面弹性好，路面无接缝，行车舒适。2 2、刚性路面刚性路面 刚性路面主要指用水泥混凝土作面层或基层的路面结构。刚性路面的强度高，特别是抗弯拉强度比其它路面要高得多，抗变形能力强，板体性好，荷载通过水泥混凝土路面板体的扩散分布作用，传递给基层的应力较小。213 3

21、、半刚性路面半刚性路面 用水泥、石灰等水硬性材料与土、砂砾或工业废渣（如粉煤灰、矿渣）的混合料铺筑的基层（称为半刚性基层），在前期具有柔性路面的力学特性，后期的强度和刚度均有较大幅度的增长，但仍小于水泥混凝土。由于这种材料的刚性处于柔性路面与刚性路面之间，因此把这种基层和铺筑在它上面的沥青混合料面层统称为半刚性路面。这种基层称为半刚性基层。 半刚性基层的显著特点是整体性强、承载力高、刚度大、水稳定性好，而且较为经济。高等级公路越来越多地采用半刚性基层。22第二节 沥青路面设计 23一、沥青路面的特点一、沥青路面的特点 沥青路面是指在柔性基层、半刚性基层上铺筑一定厚度的沥青混合料面层的路面结构。

22、p沥青路面的优点：表面平整、无接缝，行车舒适、 振动小、噪声低、施工期短、养护维修简便、适宜 分期修建等优点。p沥青路面的缺点：表面易受硬物损坏，并容易磨光 而降低抗滑性；在外界气温影响下，强度和刚度变 化很大，即夏季易变软而冬季易变脆；它的施工受 季节影响较大，除乳化沥青外，在低温季节和雨季 不能施工。 24二、沥青路面的分类二、沥青路面的分类 1 1、按混合料密实度分类按混合料密实度分类（）连续密级配沥青混合料：（）连续密级配沥青混合料：指按连续密级配原理设计组成的矿料与沥青结合料拌制而成的混合料，通常称为沥青混凝土沥青混凝土，用AC表示。压实后剩余空隙率在%10%范围。（）开级配沥青混合

23、料（）开级配沥青混合料 ：指矿料级配主要由粗集料组成，细集料及填料很少，采用高粘度沥青结合料拌制而成的混合料。压实后剩余空隙率大于15% 。如排水式沥青磨耗层混合料（OGFC）。25（）连续半开级配沥青混合料：（）连续半开级配沥青混合料：指由适当比例的粗集料、细集料及少量填料（或不加填料）与沥青结合料拌制而成的混合料，通常称为沥青碎石沥青碎石，用AM表示。压实后剩余空隙率在10%左右。（4 4）间断级配沥青混合料）间断级配沥青混合料 ：指矿料级配中缺少1个或几个粒级而形成的级配不连续的沥青混合料，压实后剩余空隙率在%4%范围。典型代表是沥青玛蹄脂碎石混合料，用SMA表示。26沥青碎石路面沥青碎

24、石路面272 2、按施工工艺的不同分类按施工工艺的不同分类 p层铺法层铺法是用分层洒布沥青、分层撒铺集料和碾压的方法修筑。 优点：工艺和设备简便，工效较高，施工进度快，造价低廉。缺点：路面成形期较长，质量不易保证，需要经过炎热季节行车碾压之后方能完全成形。p路拌法路拌法是在路上用机械或人工将集料和沥青材料就地拌和、摊铺和碾压密实而成的沥青路面。与层铺法相比，路拌法中的沥青材料在集料中分布比较均匀，成形快。p厂拌法厂拌法是由一定级配的集料和沥青材料在工厂用专用设备加热拌和，然后送到工地摊铺碾压而成的沥青路面。 283 3、根据沥青路面的技术特性分类根据沥青路面的技术特性分类（）沥青表面处治（）沥青表面处治 沥青表面处治是用沥青和细粒料按层铺法或拌和法施工，厚度一般为1.5cm-3cm的薄层路面面层。由于处治层很薄，一般不起提高强度作用，其主要作用是抵抗行车的磨耗和大气作用，增强防水性，提高平整度，改善路面的行车条件，延长路面寿命。 沥青表面处治大多应用于： a）为碎石路面或基层提供一个能承受行车和大气作用的磨耗层或面层，并提高等级。 b）改善或恢复原有路面的使用品质。对原路面磨损较严重者，可采用单层表面处治；对磨耗或老化严重者，可采用双层表面处治；当路面