沥青路面施工工艺讲解.ppt
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1、2024年5月9日星期四,1,学习情境1 沥青混合料配合比设计学习情境2 测量放样学习情境3 混合料生产及运输学习情境4 现场摊铺及压实学习情境5 质量检查及验收,学习项目4 沥青混凝土路面施工,2024年5月9日星期四,2,学习情境4.1 沥青混合料配合比设计,4.1.1沥青路面的分类及特点 沥青路面是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。与普通水泥路面相比沥青路面的优缺点有:(1)表面平整无接缝、行车较舒适;(2)结构较柔,振动小,行车稳定性好;(3)车辆与路面的吸着感明显(但损耗能量多);(4)施工期短、施工成型快;(5)易于维修,可再利用,能够迅速交付使用
2、(在机 场跑道、高速公路上尤其需要);(6)强度和稳定性受基层、土基影响较大;(7)沥青混合料力学性能受温度影响大;(8)沥青会老化,沥青结构层易出现老化破坏。,2024年5月9日星期四,3,4.1.1.1沥青路面的基本特性:1.足够的力学强度,能承受车辆荷载施加到路面上的各种作用力;2.一定的弹性和塑性变形能力,能承受应变(应力)而不破坏;3.与汽车轮胎的附着力较好,可保证行车安全;4.有较好的减振性,可是汽车快速行驶时有很好的平稳性;5.噪音低、不扬尘,比较容易清扫和冲洗;6.维修养护简单,沥青材料可以再生利用。,2024年5月9日星期四,4,4.1.1.2沥青路面的分类及特点:1 按强度
3、构成原理(1)密实类(2)嵌挤类2.按施工工艺(1)层铺法:(2)路拌法(3)厂拌法:3.按沥青路面材料的技术特点可分为:(1)沥青混凝土路面(Asphalt Concrete)(2)热拌沥青碎石路面(Asphalt Macadam)(3)乳化沥青碎石路面(Emulsion Asphalt Macadam)(4)沥青贯入式路面(5)沥青表面处治路面(6)沥青玛碲脂碎石路面SMA(Stone Mastic Asphalt),2024年5月9日星期四,5,4.1.2标准轴载与交通量分级4.1.2.1标准轴载及当量换算1.标准轴载2.轴载换算3.轴载当量换算的原则:(1)等破坏原则:(2)等厚度原则
4、:4.当量轴次:5.我国公路沥青路面设计中的轴载换算公式6.设计年限与累计当量轴次,2024年5月9日星期四,6,4.1.2.2交通量分级 我国沥青路面交通量按以下两种方法划分等级:(1)根据设计年限内一个车道沿一个方向通过的累计标准轴次(万次车道)划分。(2)按通车营运第一年轴重不小于40kN的大客车、中型货车、大型货车、拖挂车等车型在一个车道上的日平均货车数量(辆日车道)。我国沥青路面根据承担交通荷载的轻重,按表4-5的规定划分为低交通(A型)、轻交通(B型)、中交通(C型)、重交通(D型)和特重交通(E型)5个等级。,2024年5月9日星期四,7,4.1.3沥青路面结构设计4.1.3.1
5、.沥青路面结构设计的原则(1)保证路面表面使用品质长期稳定。(2)路面各结构层的强度、抗变形能力与各层次的力学响应相匹配。(3)直接经受温度、湿度等自然因素变化而造成强度、稳定性下降的结构层次应提高其抵御能力。1.沥青面层结构4.1.3.2.沥青路面结构设计(4)充分利用当地材料,节约外运材料,做好优化选择,降低建设与养护费用。,2024年5月9日星期四,8,2.沥青路面基层结构(1)柔性基层 柔性基层主要采用沥青处治的级配碎石和无结合料的级配碎石修筑基层。通常沥青碎石适用于C级及C级以上交通等级的柔性基层;无结合料的级配碎石适用于交通等级较低的C级以下的沥青路面基层。由于柔性基层的力学特性与
6、沥青面层一样,都属于柔性结构。(2)半刚性基层 半刚性基层主要采用水泥、石灰或工业废渣等无机结合料,对级配集料作稳定处理的基层结构。半刚性基层对集料的品质要求不是很高,且经过适当养生结合料硬化之后,整个基层有板体效应,大大提高了路面结构的整体刚度。半刚性基层沥青路面整体刚度较强。,2024年5月9日星期四,9,(3)刚性基层 刚性基层采用低强度等级混凝土修筑基层混凝土板,板上铺筑沥青面层。刚性基层沥青路面的基层混凝土板承受了绝大部分车轮荷载,沥青面层的弯拉应力很小,主要考虑表面的功能效应,即满足路面平整性、抗车辙、防水、抗渗等要求。刚性基层沥青路面同样存在基层收缩裂缝向上反射而形成沥青面层横向
7、裂缝等病害的可能性。,2024年5月9日星期四,10,3.沥青路面垫层结构 路基处于以下状况,应专门设置垫层。(1)地下水位高,排水不良,路基经常处于潮湿、过湿状态的路段。(2)排水不良的土质路堑,有裂隙水、泉眼等水文不良的岩石挖方路段。(3)季节性冰冻地区的中潮、潮湿路段,可能产生冻胀需设防冻垫层的路段。(4)基层或底基层可能受污染以及路基软弱的路段。从垫层的设置目的与功能出发,垫层可分为以下几类:1)防水垫层,2)排水垫层,3)防污垫层,4)防冻垫层。,2024年5月9日星期四,11,4.沥青路面层间结合 沥青路面各结构层之间应紧密结合,不因层问滑动或松散而丧失结构的整体效应。(1)沥青面
8、层与基层之问应设置透层沥青或黏层沥青。(2)沥青面层由两层或三层组成又不能连续摊铺时,则在铺上层之前彻底清扫下层表面的灰尘、泥土、油污等有可能破坏层间结合的有害物质,然后设黏层沥青。(3)透层沥青、黏层沥青,单层表面处治下封层,稀浆封层下封层的材料规格、用量应根据地区气候特点,施工季节和结构类型的不同,按公路沥青路面设计规范的规定选定。,2024年5月9日星期四,12,学习情境4.2 测量放样 路基工程完工后,由施工单位会同监理人员按照设计文件对路基中线、高程、宽度、横坡等检查合格后便可开始路面的施工。由路面结构图可知,路面结构分别由基层和面层组成,在高等级公路中,沥青面层也通常是由好几层组成
9、,从上往下,面层颗粒直径由小到大。路面结构层施工测量的任务主要有:第一、控制中线平面位置偏离值不超出规范要求;第二、控制路线纵断高程满足规范要求;第三、路面横坡度、各结构层厚度、宽度、平整度满足规范要求。下面主要介绍一下沥青路面施工关于平面位置和高程的放样。,2024年5月9日星期四,13,4.2.1 沥青路面施工放样4.2.1.1平面放样 1.根据“路面结构图”,计算各结构层边桩至中桩的水平距离由于路面各结构层的宽度不尽相同,所以需引起大家注意,必须仔细识图。2.中桩放样和根据计算的边桩至中桩距离放出边桩位置。3.用距离交会法放样路面边桩及施工加桩的位置路面施工时,通常以10m桩距设桩,但在
10、实际放样中,只要放出20m的中桩,中间10m桩位及边桩可以通过距离交会法放出。(1)直线段加桩的放样:1)加放中桩:直线段中桩加桩的测设比较简单,只要用皮尺或钢尺在相邻俩中桩间拉直线,然后在尺上找出该中桩尺寸即可。2)距离交会法放样边桩。(2)曲线段加桩的放样:1)中桩加桩放样。2)边桩的加桩或边桩放样。,2024年5月9日星期四,14,4.2.1.2高程放样 主要放样路面各结构层各中桩、边桩设计高程、实测高程、考虑松铺系数施工线。路面结构层松铺厚度的测定方法通过试验来确定。关于松铺厚度,规范规定:通过试验来确定不同机具压实不同填料的最佳含水率、适宜松铺厚度和相应的碾压遍数、最佳的机械配套和施
11、工组织。对于高速公路、一级公路按松铺厚度30cm进行试验,以确保压实层的匀质性。公路路面基层施工技术规范(JTJ0342000)规定:人工摊铺混合料时,其松铺系数1.41.5;平地机摊铺混合料时,其松铺系数为1.251.35。施工放样时,也可根据自身多年施工经验确定松铺厚度。但需指出的是松铺系数不是个定数,应在使用过程中多留意观察碾压实况,及时调整松铺厚度,以确保达到设计高程为原则。,2024年5月9日星期四,15,4.2.2 沥青混合料摊铺层厚控制 沥青面层高程放样的实施:1.先依照计算准备好的数据放出中、边桩平面位置,然后在各桩位置打钢筋桩。2.按照前述高程放样方法放出各桩位处填料松铺位置
12、,然后画线标记。3.按桩上标记位置摊铺填料整平。4.开始碾压。5.各结构层施工中的跟踪测量。跟踪测量就是紧跟在各结构层摊铺作业后面的水准测量。它能及时发现摊铺过程中的超填欠填,及时指导路面整修,使其达到设计高程。6.铺筑完后,进行自检和会同监理人员检测路面高程,使其达到施工规范表4-1的要求。,2024年5月9日星期四,16,4.2.3 路基路面放样精度要求和检测4.2.3.1检测目的与要求 在路基路面施工过程中、交工验收期间及旧路调查中,都需要检测路基路面各部分的几何尺寸,以保证其符合要求。路基路面几何尺寸检测所需仪器有:钢尺、经纬仪、全站仪、水准仪、塔尺、粉笔等。几种结构层的几何尺寸检测项
13、目的精度要求见表4-7,其他结构层检测要求参见公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2004)。,2024年5月9日星期四,17,4.2.3.2准备工作1.在路基或路面上准备恢复桩号。2.按随机取样方法,在一个检测段内选取测定的断面位置及里程桩号,在测定断面上作上记号。通常将路面宽度、横披、高程及中线偏差选在同一断面位置,且宜在整数桩号上。3.根据道路设计的要求,确定路基路面各部分的设计宽度的边界位置,在测定位置上用粉笔作记号。4.根据道路设计的要求,确定设计高程的纵断面位置,在测定位置上用粉笔作记号。5.根据道路设计要求,在与中线垂直的横断面上,确定成型后的路面的实际中线位置。6.根据
14、道路设计的路拱形状,确定曲线与直线的交界位置及路面与路肩(或硬路肩)的交界处,作为横坡检验的标准;但有路缘石或中央分隔带时,以两侧路缘石边缘为横坡测定的基准点,用粉笔做记号。,2024年5月9日星期四,18,4.2.3.3纵断面高程测定1.将水准仪架设在路面平顺处整平,以路线附近的水准点高程为基准,依次将塔尺竖立在中线的测定位置上,测记选定点的高程读数,精确至0.001m。2.连续测定全部测点,并与水准点闭合。4.2.3.4路面横披测定 对于无中央分隔带的公路路面横披是指路拱两侧直线部分的坡度;对于有中央分隔带的公路路面横披是指路面与中央分隔带交界处及路面边缘与路肩交界处两点的高程差与水平距离
15、的比值,以表示。其测定方法如下:,2024年5月9日星期四,19,1.对于无中央分隔带的路面,测定横坡时,将水准仪架设在路面平顺处整平,将塔尺竖立在路拱曲线与直线的交界位置处以及路面与路肩的交界位置处,和测点必须在同一横断面上,测量与高程并记录,精确至0.001m。2.对有中央分隔带的路面,测定横坡时,将水准仪架设在路面平顺处整平,将塔尺分别竖立在路面与中央分隔带交界的路缘石边缘处,以及路面与路肩交界(或外侧路缘石边缘)的标记处,和测点必须在同一横断面上,测量与高程并记录,精确至0.001m。3.用钢尺测量两侧点的水平距离,以m计。对于高速以及一级公路,准确至0.005m,对于其他公路,准确至
16、0.01m。,2024年5月9日星期四,20,4.2.3.5路基路面宽度及中线偏差测定 路基宽度是行车道与路肩宽度之和,以m计;路面宽度包括行车道、路缘带、高速车道、爬坡车道、硬路肩和紧急停车带的宽度,以m计。其测定方法如下:用钢尺沿中线垂直方向水平量取路基路面各部分宽度,以m计。对于高速公路及一级公路,准确至0.005m,对于其他公路准确至0.01。实际路基、路面中心线与设计中心线的距离为中心偏差,以cm计。对于高速公路、一级公路,准确至0.5cm,对于其他等级公路,准确至1.0cm。其测量方法同宽度测量。,2024年5月9日星期四,21,学习情境4.3 混合料生产及运输4.3.1沥青混合料
17、原材料性能 为保证沥青混合料的技术性质,首先应正确选择符合质量要求的组成材料。沥青混合料主要组成材料有:沥青、粗集料、细集料、填缝料。4.3.1.1 沥青 按我国现行国标沥青路面施工及验收规范(GB 50092-96)规定,对高速公路、一级公路和城市快速路、主干路用沥青混合料的沥青,应采用符合重交通量道路石油沥青质量要求规定的沥青。(如AH-50AH-130等)。对其他道路用沥青混合料的沥青,应采用符合中、轻交通量道路石油沥青质量要求规定的沥青。,2024年5月9日星期四,22,4.3.1.2粗集料 粗集料是指集料中粒径大于4.5mm(或236mm)的那部分材料。它包括碎石、筛选砾石、破碎砾石
18、、钢渣、矿渣等。高速公路和一级公路沥青路面的粗集料,必须采用碎石或破碎砾石。粗集料应该洁净、干燥、表面粗糙、形状接近立方体、且无风化、无杂质,并具有足够的强度和耐磨耗性能。粗集料按粒径大小不同分为14种规格,即S1S14,成品碎石按规格生产和使用。沥青与粗集料之间应具有良好的黏附性。如黏附性达不到要求时,可采取提高黏附性的抗剥离措施。,2024年5月9日星期四,23,4.3.1.3细集料 细集料是集料中粒径小于4.75mm(或236mm)的那部分材料。沥青面层的细集料可采用机制砂、天然砂、石屑。细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质,并应有适当的颗粒级配,其质量应符合要求。采用河砂、海砂等天然砂作
19、为细集料使用时,其规格应符合规定要求。用水洗法得到的小于0.075mm颗粒含量对于高速公路和一级公路不得大于3。通常粗砂、中砂质量较好。,2024年5月9日星期四,24,4.3.1.4填料 粒径小于0.075mm的材料称为填料。由于沥青与填料混合而成的胶浆,是沥青混合料形成强度的重要因素。所以,填料必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细,并通过0.075mm筛孔的矿粉。矿粉要求洁净、干燥、能自由地从矿粉仓流出,其质量必须符合规定的技术要求。有时为提高沥青混合料的黏结力,也可掺加部分消石灰或水泥作为填料,其用量一般为矿料总量的13。,2024年5月9日星期四,25,4.3.2沥青
20、混合料生产工艺 沥青混合料施工工艺流程为施工前的准备工作、沥青混合料的拌和与运输、摊铺、压实等过程。4.3.2.1施工前的准备工作 施工前的准备工作主要有料源的确定及进场材料的质量检验、机械选型与配套、拌和厂选择、修筑试验路段等项工作。1.确定料源及进场材料的质量检验 应从质量和经济两方面综合考虑,选用国外进口沥青或国产沥青,对进场的沥青材料应抽样检测其技术指标。2.拌和设备的选型及场地布置 应根据工程量和工期选择拌和设备的生产能力和移动方式(固定式、半固定式和移动)。目前使用较多的是生产率在300th以下的拌和设备。,2024年5月9日星期四,26,3.施工机械 主要对拌和与运输设备、沥青洒
21、布车、沥青碎石同步封层车、沥青混合料摊铺机和沥青混合料压路机的规格、性能和运转、液压系统进行检测与检查。4.修筑试验路段 正式开工前,应根据计划使用的机械设备和设计的混合料配合比铺筑试验路段,以确定合适的拌和时间和温度;摊铺温度和速度;压实机械的合理组合,压实温度及压实方法;松铺系数;合适的作业段长度。并在试验段中抽样检测沥青混合料的沥青含量、矿料级配、稳定度、流值、空隙率、饱和度、密实度等,最终提出混合料的生产配合比、机械的优化组合及标准施工方法。,2024年5月9日星期四,27,4.3.2.2沥青混合料的拌和1.试拌 根据室内配合比进行试拌,通过试拌及抽样试验确定施工质量控制指标。(1)对
22、间歇式拌和设备,应确定每盘热料仓的配合比。对连续式拌和设备,应确定各种矿料送料口的大小及沥青、矿料的进料速度。(2)沥青混合料应按设计沥青用量进行试拌,取样做马歇尔试验,以验证设计沥青用量的合理性,或作适当的调整。(3)确定适宜的拌和时间(4)确定适宜的拌和与出厂温度。石油沥青的加热温度宜为130160,不宜超过6h。沥青混合料的出厂温度宜控制在130160。,2024年5月9日星期四,28,2.沥青混合料的拌制 根据配料单进料,严格控制各种材料用量及其加热温度。拌和后的混合料应均匀一致,无花白、无离析和结团成块等现象。每班抽样做沥青混合料性能、矿料级配组成和沥青用量检验。4.3.3沥青混合料
23、质量检验 沥青混合料的试验项目很多,现行公路工程沥青混合料试验规程(JTJ052-2000)中,列出的沥青混合料试验有很多项,但实际施工中,项目试验室只需对少数几个满足路面质量要求的检测项目做试验。对沥青混合料几个常规试验项目的试验要点及注意事项做简介如下:,2024年5月9日星期四,29,4.3.3.1沥青混合料试件制作 沥青混合料的制备和试件制作,是按照设计的配合比,应用现场实际施工用材料,在试验室内,用小型拌和机(或人工)按规定的拌制温度制备成沥青混合料,然后将混合料在规定的成型温度下制成圆柱体试件或直接从工地取回沥青混合料,在室内成型试件,供测定其物理力学性质之用。沥青混合料试件的制作
24、,是沥青混合料诸多试验的基础试验。1.制作方法 沥青混合料试件的制作方法,在现行公路工程沥青混合料试验规程(JTJ052-2000)中列出了三种方法,即击实法、轮碾法和静压法。,2024年5月9日星期四,30,(1)击实法是用标准击实仪直接制作型沥青混合料试件。其特点是仪器设备简单,操作方便。缺点是击实试件中集料容易破碎,人工击实成型的试件,因人为操作差异,试件所测各项指标均有差异。(2)轮碾法是用轮碾制成板块状试件,再用切割机或芯样钻机钻取所需规格的试件。其优点是试件内部均匀,无集料破碎情况,集料嵌挤及排列状符合路面实际情况,没有边缘效应(即在静压时,靠试模的部分密实度差,且不光滑);主要缺
25、点是需轮碾成型机、切割机或钻机取芯机等专用设备,一般项目试验室不易配备齐全。,2024年5月9日星期四,31,(3)静压法是用压力机或带压力表的千斤顶,将沥青混合料压入规定的模具中而成型试件。其优点是操作简便;缺点是制作方法不符合路面成型的实际条件,而且成型时粗集料压碎情况严重,极大地影响试验指标的测试结果,所以一般不宜采用静压的方法制作试件。以上三种方法,各有其优缺点,从工程实践看,目前大部分项目试验室多采用击实法成型试件。下面介绍击实法成型试件的要点和注意事项。详细试验方法见公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000)。,2024年5月9日星期四,32,2试验要点及注意事项(
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