第十二章沥青路面施工

第十二章沥青路面施工一、沥青类路面分类及基本特征1、基本特征沥青路面是用沥青材料作结合料粘结矿料修筑面层的路面结构。（一）与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪音低、施工期短、养护维修简便、适宜于分期修建等优点。（二）沥青路面属柔性路面，强度与稳定性在很大程度上取决于土基和基层的特性。2、沥青路面的分类（一）按强度构成原理密实类:嵌挤类：层铺法:分层洒布沥青，分层铺撒矿料和碾压的方法修筑;路拌法:在路上用机械将矿料和沥青材料就地拌和摊铺和碾压密实而成的沥青面层;厂拌法:一定级配的矿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。（二）按施工工艺的不同（三）按沥青路面的技术特性沥青表面处治：用沥青和集料按层铺法或拌和法铺筑而成的厚度不超过3cm的沥青路面；沥青贯入：用沥青和集料按层铺法铺筑而成，厚度一般为4～8cm的沥青路面；热拌沥青碎石：以沥青和嵌挤结构集料热拌铺筑的路面；乳化/溶剂沥青碎石：以常温熔融的沥青和嵌挤结构的集料冷拌或热拌，冷铺而成的路面；沥青混凝土：以沥青和密实结构集料热拌铺筑而成的路面；沥青封层：液体沥青洒铺或沥青砂（石屑）铺筑而成的防水结构薄层；沥青透层：液体沥青洒铺而成的，稳定和粘结基层或旧路顶面松散颗粒的结构薄层；沥青粘层：为使面层与基层或上下面层粘结更好而撒铺的粘结薄层。二、沥青类路面对材料的基本要求1、沥青沥青路面所用的沥青材料有石油沥青、煤沥青、液体石油沥青和沥青乳液等。2、粗集料沥青路面所用粗集料有轧制碎（砾）石、筛选砾石、矿渣等。3、细集料沥青面层的细集料可采用天然砂、机制砂及石屑。4填料沥青混合料的填料宜采用石灰岩和岩浆岩中的强基性岩石等憎水性岩石经磨细得到的矿粉，原石料中的泥土杂质应除尽。1、沥青混合料的强度特性沥青混合料的强度特性随温度变化巨大，高温时，混合料的强度特性接近粒料，低温时接近整体性材料。常温下，沥青与矿料之间粘结力（自由沥青和结构沥青）、矿料之间的内摩阻角决定混合料的强度。通常我们关心沥青混合料的抗剪强度和抗拉、抗弯拉强度。沥青混合料（粗分散系）分散相—粗集料分散介质—砂浆（细分散系）分散介质—沥青胶结物（微分散系）分散相—细集料分散相—填料分散介质—沥青（一）沥青混合料结构组成的胶浆理论自由沥青结构沥青矿粒三、沥青混合料技术性质与组成设计沥青混合料是一种弹性－粘塑性材料，有时主要呈现为弹性性质，有时则主要呈粘塑性性质。而大多数情况下，几乎同时综合呈现上述性质。呈现何种性质与荷载作用时间和沥青粘滞度（温度）相关。其应力——应变关系要考虑以上两种情况，以劲度模量表征：StTtT,,二、沥青混合料的应力－应变特性加荷时间t破坏点εεe影响沥青混合料疲劳特性的因素：材料的性质（种类、组成等）、环境因素（温度、湿度等）、加荷方式、沥青混合料的劲度（矿料级配、沥青种类和用量、混合料的压实程度和空隙率、试验的温度、加荷速度和应力级等）三．沥青混合料的疲劳特性疲劳极限：低温、常温时表现为疲劳断裂，高温时表现为塑性变形累计，无明显疲劳极限。弯拉疲劳剪切疲劳10-410-310-5104106107105拉应变作用次数典型控制应变条件的疲劳曲线1dfrNc1bfrNa控制应力模式的疲劳方程控制应变模式的疲劳方程四、沥青混合料的高温稳定性上海地区的沥青路面年变温和日变温曲线温度（℃）平均抗压强度（MPa）501.0～2.0202.5～5.008.0～13.0－1010.0～17.0－3518.0～30.0沥青混凝土抗压强度随温度的变化影响因素因素变化车辙深度集料表面纹理光滑→粗糙减小形状圆角→砾减小尺寸最大粒径增加减小结合料劲度增加减小用量增加增加粘度增加减小混合料空隙率增加增加VMA增加增加荷载大小增加增加作用次数增加增加环境条件温度增加增加湿度增加一般增加影响高温稳定性的因素降温30℃时,沥青面层的温度应力xttmixtStTTdTt(),0沥青混合料的温度应力五、沥青混合料的低温抗裂性影响沥青路面低温开裂的因素2.混合料的沥青含量3.混合料的剩余空隙率4.混合料的级配与矿料品种1.混合料中沥青的性质沥青低温延度及针入度越大，其开裂温度就越低，低温延度比针入度对开裂温度的影响更为显著。6.基础情况沥青面层相同情况下，在沙土路基上的沥青路面的裂缝比粘土路基上的沥青路面的裂缝要密5.沥青层的厚度在马歇尔实验最佳用量-1%—+0.5%范围内，不明显影响路面的横缝产生频率剩余空隙率越大，沥青混合料的劲度越小，低温收缩越小连续、密实的级配低温开例较小，矿料品种对低温开例影响不明显较厚的沥青层能限制和约束收缩裂纹的发展6.基层情况收缩明显的半刚性基层常常使沥青面层产生较多的低温裂缝和反射裂缝六、沥青混合料的水稳定性（一）表现基层翻浆混合料松散坑槽（二）影响水稳定性的因素1.混合料空隙率2.混合料中矿料与沥青的黏附性3.下层排水情况2沥青混合料组成设计(1)矿料配合比设计图10-3沥青用量与密度、稳定度、流值和空隙率的关系曲线(2)沥青最佳用量确定(3)配合比设计沥青混合料的配合比设计用马歇尔试验进行。目标配合比设计阶段。生产配合比设计阶段。生产配合比验证阶段。1.目标配合比设计阶段试验室采用体积法或功能验证法进行矿料级配调整和最佳沥青用量确定。供拌和机确定各冷料仓的供料比例、进料速度及试拌使用1）体积法：适用于间断级配混合料（SMA为典型）粗集料骨架粗集料骨架间隙由小集料填充填充集料过大破坏了骨架的嵌挤结构填充集料过多破坏了骨架的嵌挤结构2）功能法：适用于各种混合料（沥青混凝土为典型）2.生产配合比设计阶段从二次筛分后进入各热料仓的材料取样进行筛分，以确定各热料仓的材料比例，供拌和机控制室使用。同时反复调整冷料仓进料比例以达到供料均衡，并取目标配合比设计的最佳沥青用量、最佳沥青用量±0.3%等三个沥青用量进行功能性试验（通常为马歇尔试验），确定生产配合比的最佳沥青用量。3.生产配合比验证阶段拌和机采用生产配合比进行试拌、铺筑试验段，并用拌和的沥青混合料及路上钻取的芯样进行马歇尔试验检验，由此确定生产用的标准配合比。四、沥青类路面的施工工艺及质量控制1沥青表面处治（一）、洒铺法沥青路面面层的施工1）备料；2）清理基层及放样；3）浇洒透层沥青；4）洒布第一次沥青；5）铺撒第一层矿料；6）碾压；7）洒布第二次沥青；8）铺撒第二层矿料；9）碾压；10）初期养护。所用的矿料，其最大粒径应与所处治的层次厚度相当。矿料的最大与最小粒径比例应不大于2，介于两个筛孔之间颗粒的含量应不少于70%～80%2沥青贯入式路面1）整修和清扫基层；2）浇洒透层或粘层沥青；3）铺撒主层矿料；4）第一次碾压；5）洒布第一次沥青；6）铺撒第一次嵌缝料;7）第二次碾压;8）洒布第二次沥青;9）铺撒第二次嵌缝料;10）第三次碾压；11）洒布第三次沥青;12）铺撒封面矿料;13）最后碾压;14）初期养护。沥青贯入式的主层矿料约为层厚的1/2～2/3，第一遍嵌缝料与主层矿料差3～4个粒级（最大粒径差2倍以上），第二遍嵌缝料再小2～3个粒级（二）、路拌沥青碎石路面的施工1.清扫基层；2.铺撒矿料；3.洒布沥青材料；4.拌和；5.整形；6.碾压；7.初期养护；8.封层。路拌沥青碎石路面的施工程序：（三）、热拌沥青混合料路面的施工1.基层准备和放样1）面层铺筑前，应对基层或旧路面的厚度、密实度、平整度、路拱等进行检查；2）为使面层与基层粘结好，在面层铺筑前4～8h，在粒料类的基层洒布透层沥青；透层沥青用油AL(M)－1、2或油AL(S)－1、2标号的液体石油沥青，或用T—1标号的煤沥青。透层沥青的洒布量：液体石油沥青为0.8～1.0kg/m2；煤沥青为1.0～1.2kg/m2。3）若基层为旧沥青路面或水泥混凝土路面或无机结合料稳定类，则在面层铺筑之前，在旧路面上洒布一层粘层沥青；粘层沥青用油AL(M)—3、4、5标号的液体石油沥青，或用T－4、5标号的软煤沥青。粘层沥青的洒布量：液体石油沥青为0.4～0.6kg/m2；煤沥青为0.5～0.8kg/m2。4）若基层为灰土类基层或有抗冲刷要求，为加强面层与基层的粘结，减少水分浸入基层，可在面层铺筑前铺下封闭层在灰土基层上洒布0.7～0.9kg/m2的液体石油沥青或0.8～1.0kg/m2的煤沥青后，随即撒铺3～8mm颗粒的石屑，用量为5m3/1000m2，并用轻型压路机压实5）为控制摊铺厚度，沿路面中心线和四分之一路面宽处设置样桩，标出混合料的松铺厚度。采用自动调平摊铺机摊铺时，还应放出引导摊铺机运行走向和标高的控制基准线。2．沥青混合料的拌制1）间歇式拌和设备2）连续式拌和设备3）拌合温度的控制（℃）沥青种类石油沥青煤沥青沥青标号AH—50AH—70AH—90A—60AH-110AH-130A-100A-140A-180A-200T-8T-9T-5T-6T-7沥青加热温度150～170140～160130～150100～13080～120矿料温度间隙式拌和机比沥青加热温度高度0～20（填料不加热）比沥青加热温度高15（填料不加热）连续式拌和机比沥青加热温度高5～10（填料不加热）比沥青加热温度高8（填料不加热）沥青混合料出厂正常温度140～165125～160120～15090～12080～110混合料贮料仓贮存温度贮料过程中温度降低不超过10贮料过程中温度降低不超过103.热拌沥青混合料的摊铺1）人工摊铺将汽车运来的沥青混合料先卸在铁板上，随即用人工铲运，以扣铲方式均匀摊铺在路上，摊铺时不得扬铲远甩，以免造成粗细粒料分离，一边摊铺一边用刮板刮平。刮平时做到轻重一致，往返刮2～3次达到平整即可，防止反复多刮使粗粒料刮出表面。摊铺过程中要随时检查摊铺厚度、平整度和路拱，如发现有不妥之处应及时修整沥青混合料的摊铺顺序，应从进料方向由远而近逐步后退进行。应尽可能在全幅路面上摊铺，以避免产生纵向接缝。如路面较宽不能全幅摊铺，可按车道宽度分成两幅或数幅分别摊铺，但接缝必须平行路中心线，纵缝搭接要密切，以免产生凹槽。操作过程应满足施工规范的要求。人工摊铺时，沥青混凝土松铺系数混合料为1.25～1.50，沥青碎石为1.20～1.452）机械摊铺自动倾卸汽车将沥青混合料卸到摊铺机料斗后，经链式传送器将混合料往后传到螺旋摊铺器，随着摊铺机向前行使，螺旋摊铺器即在摊铺带宽度上均匀地摊铺混合料，随后由振捣板捣实，并由摊平板整平运输到现场温度不低于120～150摊铺温度正常施工不低于110～130且不超过165低温施工不低于120～140且不超过175摊铺做业温度控制4.热拌沥青混合料的碾压初压（稳压）：用60～80KN双轮压路机以1.5～2.0km/h的速度先碾压2遍，使混合料得以初步稳定复压：用100～120KN三轮压路机或轮胎式压路机碾压4～6遍。碾压速度：三轮压路机为3km/h；轮胎式压路机为5km/h。复压阶段碾压至稳定无显著轮迹为止终压：是在复压之后用60～80KN双轮压路机以3km/h的碾压速度横向碾压2～4遍，以消除碾压过程中产生的轮迹，并确保路面表面的平整。一般碾压时压路机开行的方向应平行于路中心线，并由一侧路边缘压向路中。用三轮压路机碾压时，每次应重叠后轮宽的1/2；双轮压路机则每次重叠大于30cm；轮胎式压路机亦应重叠碾压。沥青混合料的分层压实厚度不得大于10cm碾压温度正常施工110～140且不低于110低温施工120～150且不低于110碾压终了温度钢轮压路机不低于70轮胎压路机不低于80振动压路机不低于65开放交通温度路面冷却后5.热拌沥青混合料路面的接缝施工1）纵缝施工对当日先后修筑的两个车道，摊铺宽度应与已铺车道重叠3～5cm，所摊铺的混合料应高出相邻已压实的路面，以便压实到相同的厚度对不在同一天铺筑的相邻车道，或与旧沥青路面连接的纵缝，在摊铺新料之前，应对原路面边缘加以修理，要求边缘凿齐，塌落松动部分应刨除，露出坚硬的边缘。缝边应保持垂直，并