路基路面工程 沥青路面.ppt

第十三章
沥青路面
Asphalt Pavement
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第1节 概述一、沥青路面的基本特性
沥青路面－用沥青材料作结合料粘结矿料修筑面层与各类基层和垫层所组成的路面结构。
属柔性路面，其强度和稳定性拉伸试验－劈裂试验测定
影响因素
沥青性质、沥青含量
矿料级配
测试时的温度
加荷速率
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3 抗弯拉强度
在行车荷载反复作用下，路面弯曲而产生开裂破坏。
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试验：测重复荷载作用下的弯拉强度和弯拉回弹模量。
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抗弯拉强度的影响因素：
沥青性质及用量，矿料性质及级配，加载速率及重复加载次数，试件温度。
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三、沥青混和料的应力－应变特 性
沥青混合料以粘弹塑性为其基本力学特征，其应力－应变特性与荷载大小和作用时间、材料温度有关。
沥青混和料的粘弹塑性特征
沥青混和料是一种典型的弹、粘、塑性综合体，
在低温小变形范围内接近弹性体，
在高温大变形范围内表现为粘塑性体，
而在通常温度的过渡范围内则为一般粘弹性体。
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三、沥青混和料的应力－应变特 性
沥青混和料的粘弹塑性特征主要表现在以下三个方面：
材料的力学特性与加载速度有关，随着加载速度的增加，材料的强度和刚度均会增大。
材料的力学特性对温度十分敏感，随着温度的升高，材料的物理特征表现为变软，强度与刚度变小。
材料具有十分明显的蠕变creep和应力松弛looseness现象。
－具有对时间的敏感性
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三、沥青混和料的应力－应变特 性
沥青混和料的蠕变与松弛特性
蠕变 :当应力为一恒定值时，应变随时间逐渐增加的现象。（下图中横坐标为加荷历时）
应变蠕变阶段
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1 沥青混和料的蠕变Creep
作用应力较小（低于屈服点），作用时间较短时，表现有：
瞬时弹性变形－纯弹性（加荷瞬时产生，卸荷瞬时恢复）
滞后弹性变形－粘弹性（荷载作用下缓慢增长，卸荷后又缓慢恢复）
作用应力较大（高于屈服点），作用时间较长时，表现有：
瞬时弹性变形－纯弹性
滞后弹性变形－粘弹性
塑性流动变形－塑性（残余变形）
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三、沥青混和料的应力－应变特性
2 沥青混和料的应力松弛
应力松驰：应变为一恒定值时，应力随时间而衰减的过程。
松弛时间：为使物体保持既得变形所需的力越来越小，当应力下降到初始值的那段时间。（它与沥青粘滞度和弹性模量有关，见下式）
上式表示松驰时间t’与粘滞度η成正比，与弹性模量E成反比
因此，沥青混合料力学特性与以下因素有关
荷载大小
荷载作用时间与应力松弛时间的比值
材料的温度
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三、沥青混和料的应力－应变特性
劲度模量Stiffness Modulus
荷载作用时间和材料温度对沥青混和料的影响－用劲度模量Stiffness Modulus来表征。
沥青混合料的劲度模量由Van der Peol 提出：
定义：材料在给定的荷载作用时间和温度条件下应力与总应变的比值，即：
计算公式
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式中，Sm，Sb—分别为沥青混合料和沥青 的劲度模量，Mpa.
CV—混合料中集料的集中系数，即：
CV=集料体积/（集料体积+沥青体积）
上式当沥青混合料的空隙率VV为3%时适用，若VV大于3%，则CV需修正，即
沥青的劲度模量与沥青的软化点与沥青温度之差、针入度和荷载作用时间有关，可按Van der Poel 诺谟图查出（建材中已讲）
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四、沥青混和料的疲劳特性
疲劳破坏、疲劳寿命
沥青混和料疲劳破坏的发展过程
疲劳裂缝：沥青混和料由于材料表面和内部存在异质和瑕疵等缺陷，如尘粒、水泡、孔隙以及表面形状不规则等使应力传递不均匀而引起应力集中，局部区域的应力经过一定的荷载重复作用次数后就开始形成疲劳裂缝。
疲劳断裂破坏：在重复荷载作用下，裂缝端面不断改变并逐渐扩展，当疲劳裂缝扩展到临界裂缝尺寸，裂缝就产生由稳定扩展到不稳定扩展的转化而导致沥青混和料的疲劳断裂破坏。
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四、沥青混和料的疲劳特性
室内大型疲劳试验法：采用梁式试件，进行反复加载弯曲试验，也可采用反复加荷间接拉伸试验（劈裂试验）。
疲劳试验通常采用两种方式控制加荷：
控制应力
控制应变
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