庄河至盖州高速公路路面设计与施工培训课件.ppt

1、路面设计的总体思想路面设计的总体思想沥青路面的病害分类：结构性破坏 路面结构承载力不足（弯沉）路面结构承载力不足（弯沉）疲劳开裂（拉应力）疲劳开裂（拉应力）功能性破坏 裂裂 缝缝横缝、纵缝、网裂横缝、纵缝、网裂 变变 形形 类类车辙、推移、拥包车辙、推移、拥包 表面损坏表面损坏水损害（泛油、推移、坑洞）、桥面铺装脱落水损害（泛油、推移、坑洞）、桥面铺装脱落我国沥青路面使用状况与破坏模式我国沥青路面使用状况与破坏模式 路面设计首先要防止发生的病害路面设计首先要防止发生的病害v路面水损害路面水损害v路面高温车辙路面高温车辙v路面耐久性路面耐久性v路面低温开裂路面低温开裂沥沥青青材材料料与与沥沥青青

2、路路面面性性能能的的关关系系沥沥 青青 路路 面面沥沥青青结结合合料料 矿矿料料品品种种,质质量量,级级配配沥沥青青混混合合料料备备注注高高温温抗抗车车辙辙性性能能低低温温抗抗裂裂性性能能耐耐久久性性抗抗疲疲劳劳性性能能水水稳稳定定性性与与空空隙隙率率关关系系极极大大抗抗老老化化性性能能与与空空隙隙率率关关系系极极大大表表面面服服务务功功能能路路面面透透水水性性与与空空隙隙率率关关系系极极大大行行车车舒舒适适性性能能取取决决于于施施工工水水平平及及结结构构施施工工性性能能 注注：表表中中表表示示特特别别重重要要，表表示示比比较较重重要要，表表示示有有影影响响，表表示示几几乎乎无无关关。沥青路面

3、的功能设计沥青路面的功能设计v表面层：抗滑、防水、耐久性表面层：抗滑、防水、耐久性v中面层：抗车辙、防水中面层：抗车辙、防水v下面层：抗疲劳、抗车辙下面层：抗疲劳、抗车辙路面水损害路面水损害路面车辙路面车辙水损害的诱因水损害的诱因v交通量大；交通量大；v面层透水，而水分无法排除；面层透水，而水分无法排除；v动水压力，导致沥青从集料表面剥落，路面动水压力，导致沥青从集料表面剥落，路面产生坑槽。产生坑槽。产生车辙的诱因产生车辙的诱因v交通量；交通量；v沥青的高温性能；沥青的高温性能；v长上坡路段；长上坡路段；v沥青混合料的级配和油石比沥青混合料的级配和油石比开裂的诱因开裂的诱因v沥青路面的温度收缩

4、沥青路面的温度收缩v半刚性基层的反射裂缝半刚性基层的反射裂缝v路面疲劳开裂路面疲劳开裂庄盖高速公路路面结构庄盖高速公路路面结构SBS改性沥青我省我省SBS改性沥青的技术性能指改性沥青的技术性能指标标配伍性配伍性v选择不同沥青与各种改性剂进行室内掺选择不同沥青与各种改性剂进行室内掺配试验，比较改性沥青的性能指标；配试验，比较改性沥青的性能指标；v不同批次的沥青与改性剂的质量都可能不同批次的沥青与改性剂的质量都可能发生变化，选定材料之后，应要求厂家发生变化，选定材料之后，应要求厂家保证供货材料质量的稳定性；保证供货材料质量的稳定性；改性剂剂量改性剂剂量v基质沥青不变的条件下，改性沥青的各种性基质沥

5、青不变的条件下，改性沥青的各种性能基本上随着改性剂剂量的增加而提高；能基本上随着改性剂剂量的增加而提高；v剂量在剂量在3%以下时，对沥青性能的改善不明显；以下时，对沥青性能的改善不明显；剂量大于剂量大于4%时，改善幅度明显增加。时，改善幅度明显增加。软化点变化比较图4050607080903%4%5%6%改性剂剂量软化点西9 0+燕 化辽9 0+岳 化辽9 0+燕 化 5延度变化比较图0102030405060702%3%4%5%6%改性剂剂量5延度西9 0+燕 化辽9 0+岳 化 弹性恢复变化比较图60657075808590951002%3%4%5%6%改性剂剂量弹性恢复辽9 0+岳 化辽

6、9 0+燕 化改性沥青的加工改性沥青的加工v大规模生产采用固定式或移动式设备进行生产；大规模生产采用固定式或移动式设备进行生产；v应对设备进行不断的调试直至达到最佳状态为止，应对设备进行不断的调试直至达到最佳状态为止，包括胶体磨的间隙、温度、遍数，剪切机的转速、包括胶体磨的间隙、温度、遍数，剪切机的转速、时间这些参数时间这些参数 ；v应要求生产设备厂家派专门人员到场对设备进行应要求生产设备厂家派专门人员到场对设备进行调试，设计改性沥青的专业配方调试，设计改性沥青的专业配方；改性沥青的质量检验与控制改性沥青的质量检验与控制v现场检查软化点、低温现场检查软化点、低温延度、延度、PIPI值、弹性恢复

7、值、弹性恢复四大指标；四大指标；v采用显微镜观察分散的采用显微镜观察分散的均匀性；均匀性；粗集料粗集料v中下面层采用石灰岩，表面层采用玄武岩或辉绿岩，中下面层采用石灰岩，表面层采用玄武岩或辉绿岩，大型反击式破碎机加工成具有良好的颗粒形大型反击式破碎机加工成具有良好的颗粒形状状应满足技术指标的要求；应满足技术指标的要求；SMA粗集料规格中下面层粗集料规格中下面层粗集料规格细集料细集料v使用石灰岩机制砂，采用专用制砂机制造，使用石灰岩机制砂，采用专用制砂机制造，机制砂分为三档，有利于级配设计。机制砂分为三档，有利于级配设计。v应注意应注意0.075mm0.075mm筛孔的通过量。筛孔的通过量。v在

8、拌和站采取措施防止细集料受雨淋或受潮，在拌和站采取措施防止细集料受雨淋或受潮，冷料仓开启困难，细集料量数量不准。冷料仓开启困难，细集料量数量不准。v细集料干燥、加棚十分必要。细集料干燥、加棚十分必要。机制砂规格机制砂规格填料填料v在中下面层沥青混合料中掺加在中下面层沥青混合料中掺加42.542.5级普通硅级普通硅酸盐水泥代替部分矿粉，水泥用量为矿料总酸盐水泥代替部分矿粉，水泥用量为矿料总量的量的1.51.52%2%。v面层用填料必须采用由石灰石磨细的矿粉。面层用填料必须采用由石灰石磨细的矿粉。v矿粉必须保持干燥，能从石粉仓中自由流出。矿粉必须保持干燥，能从石粉仓中自由流出。v沥青混凝土拌和站除

9、尘装置回收的粉尘不得沥青混凝土拌和站除尘装置回收的粉尘不得作为填料使用。作为填料使用。层间的要求层间的要求v沥青路面的设计是在层间完全连续的条件下进行的；沥青路面的设计是在层间完全连续的条件下进行的；v面层施工前，绝对保证下承层顶面干净，没有污染；面层施工前，绝对保证下承层顶面干净，没有污染；v严禁中央分隔带的填土散落到下面层或摊铺完成的严禁中央分隔带的填土散落到下面层或摊铺完成的面层表面；面层表面；v采用改性乳化沥青粘层。采用改性乳化沥青粘层。拉应力曲线拉应力曲线剪应力曲线剪应力曲线结构剪应变横断面图沥青混合料剪切流变性SMA级配范围中下面层的级配范围中下面层的级配范围中下面层沥青混合料的指

10、标要求中下面层沥青混合料的指标要求压实度要求压实度要求v沥青中下面层的压实度以马歇尔试验密度为标准，其代表值应大于97%。v表面层SMA应不小于98。配合比设计的建议配合比设计的建议v可以适当减少可以适当减少4.75mm4.75mm以下细集料的用量，有利于解以下细集料的用量，有利于解决路面压实时的推拥现象；决路面压实时的推拥现象；v马歇尔试验时，击实的温度一定要保证，否则会造马歇尔试验时，击实的温度一定要保证，否则会造成路面实际空隙率偏低，容易导致路面产生车辙；成路面实际空隙率偏低，容易导致路面产生车辙；v保证混合料的保证混合料的VMAVMA值，这样在一定的油石比条件下值，这样在一定的油石比条

11、件下仍然可以保证混合料空隙率；仍然可以保证混合料空隙率；v在不使用天然砂的条件下，级配曲线通过限制区一在不使用天然砂的条件下，级配曲线通过限制区一般不会产生问题；般不会产生问题；配合比设计的建议配合比设计的建议施工温度要求施工温度要求保证级配的稳定性保证级配的稳定性v料源要固定，不能随意变更；料源要固定，不能随意变更；v随时检查冷料仓的进料速度，尤其是细集料部分；随时检查冷料仓的进料速度，尤其是细集料部分；v反复调整冷料的进料速度，尽量避免溢料；反复调整冷料的进料速度，尽量避免溢料；v拌和站要自动控制，不可手动调整，尤其在有溢料的拌和站要自动控制，不可手动调整，尤其在有溢料的时候；时候；v逐锅

12、在线监测时各筛孔级配允许的波动范围：逐锅在线监测时各筛孔级配允许的波动范围：4.75mm4.75mm筛：筛：5%5%；0.15mm0.15mm2.36mm2.36mm筛：筛：3%3%0.075mm0.075mm筛：筛：2%2%油石比：油石比：0.3%0.3%保证高温施工保证高温施工v运料车加强覆盖；运料车加强覆盖；v配备足够的压实设备；配备足够的压实设备；v紧跟摊铺机进行碾压；紧跟摊铺机进行碾压；v事先预热胶轮压路机，尝试先上胶轮再振动碾压；事先预热胶轮压路机，尝试先上胶轮再振动碾压；v控制压路机的洒水量。控制压路机的洒水量。离析的控制离析的控制l集料级配离析集料级配离析最常见的沥青混合料离析

13、形式。最常见的沥青混合料离析形式。表现为粗细集料分离，铺筑的路面可见表面局部粗表现为粗细集料分离，铺筑的路面可见表面局部粗细差别大，表面构造深度、透水性、材料密度、空细差别大，表面构造深度、透水性、材料密度、空隙率等均匀性不好、离散性大。隙率等均匀性不好、离散性大。l混合料温度离析混合料温度离析由于混合料生产、储存、运输、由于混合料生产、储存、运输、摊铺过程造成的内部温度的不均匀分布，使得路面摊铺过程造成的内部温度的不均匀分布，使得路面压实效果不均匀。温度低、压实度不足的区域可能压实效果不均匀。温度低、压实度不足的区域可能会发生早期破坏。会发生早期破坏。不详无显著影响车辙隐患99%80%38%

14、无疲劳寿命损失暂无评价方法低温拉伸应力30%50%75%80-90%饱水拉伸强度30-50%50-80%90-100%110%拉伸强度50-70%70-80%80-90%没变化动模量50-70%70-80%80-90%没变化回弹模量随离析的严重程度增加轻微增加透水性严重离析中等水平离析轻微离析无离析离析程度对混合料性质的损害混合料性质改性沥青路面施工质量改性沥青路面施工质量圆锥形料堆的离析圆锥形料堆的离析锥角处的离析锥角处的离析大料跌落集中大料跌落集中集料传送带集料传送带90.0%182.488.9%158.993.4%209.293.8%224.3*2 23 34 4.8 8 F F*6 6

15、8 8.0 0 F F8 80 0.0 01 10 00 0.0 01 12 20 0.0 01 14 40 0.0 01 16 60 0.0 01 18 80 0.0 02 20 00 0.0 02 22 20 0.0 0温度离析温度离析防止离析的方法防止离析的方法v分成小堆存料；分成小堆存料；v装车时挪动车位；装车时挪动车位；v加强覆盖，避免温度离析；加强覆盖，避免温度离析；v摊铺机在还剩较多料时，提前收料斗；摊铺机在还剩较多料时，提前收料斗；v调整摊铺机到最佳状态；调整摊铺机到最佳状态；v控制摊铺速度；控制摊铺速度；基层设计的主要原则基层设计的主要原则v保证路面足够的承载能力；v足够厚度

16、保证基层底面的容许拉应力；v足够厚度保证土基顶面的压应变；v良好的抗收缩性能。原材料技术要求原材料技术要求v水泥 选用终凝时间较长(宜在6h以上)的水泥。快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥不能使用，保证有足够的时间进行拌和、运输、摊铺、碾压以及保证其后期具有足够的强度，采用32.5级的矿渣硅酸盐水泥。v集料 集料应坚硬、耐久并具有足够的强度。基层和底基层用碎石和砂砾的压碎值应不大于30%，液限应小于28，塑性指数应小于9。水泥稳定碎石集料对岩性没有特殊要求，但一般多采用石灰岩。原材料的技术要求原材料的技术要求v最大粒径均采用31.5mm，可以有效减少基层混合料在拌和运输、摊铺过程中产生离析

17、现象，减少“粗集料窝”。v石屑建议2档分为03mm和35mm。基层的组成结构基层的组成结构组成结构组成结构 悬浮密实结构悬浮密实结构 骨架空隙结构骨架空隙结构 骨架密实结构骨架密实结构骨架密实型基层的优点v优良的抗裂性能和力学性能；v减轻沥青路面的裂缝率；v降低水泥用量，节约工程造价；v提高路面的承载力；v提高沥青路面的耐久性。骨架密实型混合料级配设计v综合采用了计算法和捣实法；v以筛孔尺寸4.75mm作为粗细集料的分界线；v骨架密实型混合料中细料的压实体积应填充粗集料形成的空隙体积；v粗集料在混合料中起到骨架作用；v混合料中掺加3%的粉煤灰，降低水泥用量为4%。骨架密实型混合料的芯样骨架密实

18、型混合料基层基层、底基层混合料中集料的级配范基层、底基层混合料中集料的级配范围表围表基层混合料配合比设计基层混合料配合比设计v粗集料形成稳定的骨架；v提供细集料和粘结料的填充空间；v减少离析；v细集料不宜过多；v保证0.6mm筛孔的通过率；v限制0.075mm筛孔的通过率；v生产配合比曲线的确定，其波动范围作为施工控制范围。室内试验室内试验v原材料含水量测定，确定施工过程中水流量计的合理设定范围；v采用振动成型法；v通过击实试验，得出曲线，确定混合料最大干密度和最佳含水量以及参数变化对混合料性能的影响。v通过抗压强度的试验，确定混合料水泥剂量。混合料组成混合料组成v为增强和易性，在基层水泥稳定

19、碎石混合料中外掺粉煤灰，掺量为3%5%，基层混合料水泥的推荐剂量为4.0%（外掺），底基层混合料水泥的推荐剂量为3.54.0%（外掺）。v粉煤灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3的总含量应大于70%，粉煤灰的烧失量不应超过20%，通过0.3mm筛孔的颗粒含量应大于90%，通过0.075mm筛孔的颗粒含量应达到70%以上。混合料组成混合料组成v水泥稳定碎石基层室内成型宜采用振动成型方法，基层混合料室内试验混合料7天（试件在20条件下湿养6天、浸水1天）的无侧限抗压强度应不小于3.3MPa，底基层不低于2.0MPa。v基层压实度（按重型击实标准）应不小于98，底基层压实度不小于97。基层混合料的干

20、缩特性基层混合料的干缩特性v干缩主要发生在成型后初期阶段，在干燥环境中，水泥与集料和水经拌和压实后，由于蒸发和混合料内部发生水化作用而引起的体积变化。基层混合料的干缩特性基层混合料的干缩特性v水泥剂量增加，干缩应变和干缩系数随之增大，尤其是当水泥剂量超过6%时，干缩应变和干缩系数急剧增大（因为细集料与水泥反应形成的胶结料干缩性较大）。所以，水泥稳定级配碎石的水泥剂量用量不宜超过6%，最好控制在45%之间，若强度不足，可通过改善集料级配来调整。基层混合料的干缩特性基层混合料的干缩特性v从抗干缩的角度，道路粒料类无机稳定材料基层和底基层，压实度宜不小于98%。v从控制干缩的角度讲，水泥稳定级配碎石

21、的适宜含水量范围为最佳含水量1%。当含水量上升或下降时都会对混合料抗干缩性能不利，但含水量大时不利的影响大于含水量较低时，因此在含水量控制方面宁低勿高。基层混合料的温缩特性基层混合料的温缩特性v由固、液、气三相材料组成的半刚性材料，其外观胀缩性是三相在降温过程中相互作用，使无机结合料稳定材料产生体积收缩，即温度收缩。基层混合料的温缩特性基层混合料的温缩特性v随着水泥剂量的增加，材料温缩系数不断增大，特别是水泥剂量超过5%时，温缩系数具有迅速增加的趋势。水泥剂量不应超过5%。v最佳含水量附近，材料的温缩系数最小；当含水量大于最佳含水量时，其温缩系数有急剧增加趋势，因此施工中含水量应不大于最佳含水

22、量。v混合料的温缩系数随着压实度的增加而减小基层施工工艺集料堆放基层施工工艺集料堆放v隔离明晰，细集料应覆盖，水泥防潮，防止细料在传送带上不连续分布。v主要控制水泥和细料的遭雨淋。基层施工工艺基层施工工艺v基层及底基层混合料均采用厂拌，拌和设备要求配备六个上料斗，其中一个为粉煤灰备用料斗，两个细集料斗，三个粗集料斗4.759.5、9.519、1931.5，上料斗之间应设置隔离，防止串仓，避免混料。v采用二个拌和缸进行二次拌和，混合料均采用摊铺机摊铺，以保证均匀性和表面的平整度。v基层拌和站的产量能保证进行连续作业。v拌和时配料必须准确，拌和应均匀，颗粒级配应符合设计要求。v严格控制水泥剂量。基

23、层施工工艺基层施工工艺v半刚性基层摊铺时，应采用两台摊铺机一前一后相隔510m同步向前摊铺混合料，并一起进行碾压，以避免产生纵向接缝。在摊铺机后面应设专人消除粗细集料离析现象，特别应铲除局部粗集料“窝”，并用新拌混合料填补。v碾压含水量不宜超过最佳含水量的1%。基层施工工艺基层施工工艺v应使用18吨以上的重型振动压路机碾压。湿度及龄期对水泥稳定碎石的强度影响相当大，因此碾压完成后，应采用洒水车洒水并用土工布等材料覆盖进行养生，养生时间应在7天以上，整个养生其间必须始终保持基层或底基层表面潮湿，保证水泥进行水化反应所需水分，并应封闭交通。透层的施工时机透层的施工时机v水泥稳定基层应在碾压成型后4

24、8小时至72小时之间洒布透层油，洒布前应使用高压水枪或压缩空气彻底清扫基层表面，清除松散物质。v当基层表面过分干燥时，必须在洒布透层油前5分钟，对基层表面洒水预湿。垫层垫层v用作垫层的碎石压碎值应不大于30%，液限小于28%，塑性指数小于9，碎石垫层的级配范围见下表。垫层施工要求垫层施工要求v垫层施工要求采用厂拌、摊铺机摊铺。v垫层摊铺碾压完成后，应禁止车辆在其上通行，并应尽快摊铺底基层，其间隔时间应不超过2天。v摊铺底基层时如发现垫层表面有松散现象，应首先采用底基层材料补平之后，再摊铺底基层。路基验收路基验收vK1 季节影响系数；vl0路基表面的回弹弯沉计算值（0.01mm）vE0路基表面回弹模量（MPa）。v填方及非石质挖方段路基顶面验收弯沉值的参考控制标准采用241.8（0.01mm）v石质挖方段为145.8（0.01mm）938.0010)(9308EKl谢谢 谢！谢！