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第三章沥青混凝土路面施工技术第二篇路面施工技术路面工程发展概况•路面工程是道路工程科学派生出来的一个主要分支，它主要研究公路与城市道路以及机场跑道的路面设计原理与方法、路面结构组合、材料性能要求，以及路面结构层的施工、养护、维修和管理的技术。单位：万公里路面材料和结构发展阶段第一阶段，以恢复原有公路和加快建设干线公路为主，以解决通车问题为主第二阶段，以改善路面行驶质量，提高车辆行驶速度，减少养护工作量为主第三阶段，以提高路线和路面等级，改建和新建高等级公路，开始建设高速公路路面等级低，路面施工水平较低，主要采用就地取材方式施工，路面铺筑以当地产粒料、人工砸制碎石、软质石料、碎砖、碎石土为主，路面结构主要是泥结碎石和级配碎石开始推行渣油表面处治路面，以适应交通量的增长，但由于施工工艺和方法影响，路面易变形和破坏开始采用沥青贯入式面层、沥青碎石面层和沥青混凝土面层等高级路面以提高路面使用性能和耐久性应对交通量和车辆轴载的不断增加20世纪60年代20世纪80年代1988年以后随着我国石油资源的大规模开发，揭开了使用国产沥青筑路的序幕。早期的沥青路面主要是铺筑在中级路面上的薄层表面处治层，以改善行车条件。至70年代末，逐步形成了以贯入式路面为主的沥青路面承重结构。随着石油提炼技术的不断提高，我国已经能自行生产优质粘稠沥青自1988年沪嘉高速及沈大高速建成通车以来，我国公路建设进入了以建设高速公路、一级公路等高等级公路为主的新时代，其中，沥青路面因其良好的行车舒适性和优异的使用性能得到广泛应用。多蜡满凝液体沥青（渣油）沥青路面现状通过长期的科学研究，我国形成了适合自己实际的沥青路面整套技术，包括沥青原材料的生产工艺、装备；沥青材料的技术指标和标准、试验设备与方法；沥青混合料的技术指标和标准、混合料设计技术、混合料性能检测设备及方法；沥青路面现代化施工整套设备、施工技术和施工管理。优质粘稠沥青改性沥青沥青路面的发展概况路面的定义路面是铺筑在公路路基上与车轮直接接触的结构层。它承担和传递车轮荷载，承受磨耗，受到各种自然因素的影响。路面结构一般由面层、基层、底基层与垫层组成。不同等级、不同地区的公路，其路面结构形式和选用的材料存在一定的差异。沥青路面是采用沥青材料作为结合料，黏结矿料或混合料修筑面层的路面结构。公路与路面等级划分公路等级路面等级按技术等级分按行政等级分高速公路国道高级一级公路省道次高级二级公路县道中级三级公路乡道低级四级公路专用公路公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路沥青混凝土√√√√√水泥混凝土√√√√√沥青贯入式碎石、沥青碎石、沥青表面处置×××√√砂石路面××××√路面结构形式及其适用情况路面的基本功能路面的基本功能是为车辆提供快速、安全、舒适和经济的行驶表面，为了满足这些基本功能，路面应具有足够的强度、稳定性、平整度和抗滑性等。路面应具有足够的强度以满足车辆安全运行的需要，同时承载能力方面还应有足够的储备以适应交通量增长的客观需求。强度路面的平整度体现了行车舒适性和安全性两个方面的要求，其中，舒适性是衡量路面服务性能的重要指标平整度路面抗滑性主要从安全的角度上评价路面的适用性能.抗滑性路面稳定性既包括了结构稳定性的方面，有涵盖了路面耐久性的含义，即路面在各种外部环境下均应有良好的服务能力。稳定性对路面的要求——强度•所谓路面强度是指路面抵抗破坏的能力。行驶在路面上的车辆，产生竖向压力、纵向水平力、振动力和冲击力，以及真空吸力。在这些力的综合作用下，路面会出现断裂、沉陷、波浪和磨损等破坏。•因此，要求路面结构及其各组成部分必须具有足够的强度，以抵抗行车作用下所产生的各种应力，避免路面破坏。对路面的要求——刚度•所谓路面刚度是指路面抵抗变形的能力。路面结构整体或某一部分刚度不足，即使强度足够，在车辆荷载作用下也会产生过量变形而产生车辙、沉陷和波浪等破坏。•因此，路面必须具备足够的刚度，使整个路面结构及其各组成部分的变形量控制在容许范围内。对路面的要求——稳定性•路面的稳定性是指路面保持其本身结构强度的性能，也就是指在外界各种影响因素作用下路面强度的变化幅度，路面强度的变化越小，则稳定性越好；反之则稳定性越差。对路面的要求——平整度不平整度路面会增大行车阻力，并使车辆产生附加的振动作用，这种作用会造成行车颠簸，影响行车的速度与安全、驾驶的平稳和乘客的舒适；同时，振动作用还会对路面施加冲击力，从而加剧路面和车辆机件的损坏和轮胎的磨损，并增大油料的消耗。不平整的路面还会积滞雨水，加速路面的破坏。因此，为了减少车辆荷载的冲击力，提高行车速度和行车舒适性、安全性，路面应保持一定的平整度。道路等级越高，对路面平整度的要求也越高。对路面的要求——耐久性•路面应具有足够的耐久性，使路面在荷载、气候因素的长期综合多次作用下耐疲劳、耐老化和没有不容许的塑性变形和积累。对路面的要求——抗滑能力•车辆在光滑路面上行驶时，车轮和路面之间缺乏足够的附着力和摩擦力，在雨天高速行驶或是紧急制动及突然启动时，或者爬坡、转弯时，车轮容易产生空转或打滑，致使行车速度减低，油耗增加，甚至引起严重交通事故。•所以路面应具有足够的粗糙度，即要有足够的抗滑性。对路面的要求——环境协调•路面应与周围环境协调，一般应洁净少尘，有时根据道路所在地区的特殊要求，还应有低振动、低噪声要求，以及质地、亮度和色彩的要求。路面的结构及组成由于行荷载和自然因素对路面的影响，是随路面深度的增加而逐渐减弱的。因此，对路面材料的强度、抗变形能力和稳定性的要求也随着路面深度的增加而逐渐降低。为了适应这一要求，路面结构通常是分层铺筑的。路面的结构及组成为了保证路面上的雨水即时排出，减少雨水对路面的浸润和渗透而减弱路面结构强度，路面表面应做成直线或抛物线型的路拱。等级高的路面，平整度和水稳定性较好，透水性也小，通常采用直线型路拱和较小的路拱横坡。等级低的路面，为了利于迅速排除积水，一般采用抛物线形路拱和较大的路拱横坡。面层类型路拱平均横坡（%）沥青混凝土、水泥混凝土1~2沥青碎石、沥青贯入式、沥青表面处治1.5~2.5砂石路面3~4路面的结构及组成路面结构按照使用要求、受力状况、土基支承条件和自然因素影响程度的不同，分成若干层次。通常按照各个层位功能的不同，划分为三个层次，即面层、基层和垫层。路面的结构及组成——面层面层是直接同行车和大气接触的表面层次，它承受较大的行车荷载的垂直力，水平力和冲击力的作用。同时还受到降水的浸蚀和气温变化的影响。同其它层次相比，面层应具备较高的结构强度，抗变形能力，较好的水稳定性和温度稳定性，而且应当耐磨，不透水；其表面还应有良好的抗滑性和平整度。修筑面层所用的材料主要有：水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎(砾)石混合料、砂砾或碎石掺土或不掺土的混合料以及块料等。路面的结构及组成——基层基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基中去，实际上基层是路面结构中的承重层，它应具有足够的强度和刚度，并具有良好的扩散应力的能力。基层遭受大气因素的影响虽然比面层小，但是仍然有可能经受地下水和通过面层渗入雨水的浸湿，所以基层结构应具有足够的水稳定性。基层表面虽不直接供车辆行驶，但仍然要求有较好的平整度，这是保证面层平整性的基本条件。修筑基层的材料主要有各种结合料(如石灰、水泥或沥青等)稳定土或稳定碎(砾)石、贫水泥混凝土、天然砂砾、各种碎石或砾石、片石、块石或圆石，各种工业废渣(如煤渣、粉煤灰、矿渣、石灰渣等)和土、砂、石所组成的混合料等。路面的结构及组成——垫层垫层介于土基与基层之间，它的功能是改善土基的湿度和温度状况，以保证面层和基层的强度、刚度和稳定性不受土基水温状况变化所造成的不良影响。另一方面的功能是将基层传下的车辆荷载应力加以扩散，以减小土基产生的应力和变形。同时也能阻止路基土挤入基层中，影响基层结构的性能。修筑垫层的材料，强度要求不一定高，但水稳定性和隔温性能要好。常用的垫层材料分为两类，一类是由松散粒料，如砂、砾石、炉渣等组成的透水性垫层；另一类是用水泥或石灰稳定土等修筑的稳定类垫层。路面的分类与分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公路、一级、二级公路次高级路面沥青贯入式、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按面层的使用品质分类路面的分级——高级路面高级路面的特点是强度高，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，无尘埃，能保证高速行车。高级路面养护费用少，运输成本低，但初期建设投资高，需要用质量高的材料来修筑。路面的分级——次高级路面次高级路面与高级路面相比，强度和刚度较差，使用寿命较短，所适应的交通量较小，行车速度也较低，次高级路面的初期建设投资虽较高级路面低些，但要求定期修理。养护费用和运输成本也较高。路面的分级——中级路面中级路面的强度和刚度低，稳定性差，使用期限短，平整度差，易扬尘，仅能适应较小的交通量，行车速度低。中级路面的初期建设投资虽然很低，但是养护工作量大，需要经常维修和补充材料，才能延长使用年限。运输成本也高。路面的分级——低级路面低级路面的强度和刚度最低，水稳定性差，路面平整性差，易扬尘，故只能保证低速行车，所适应的交通量最小，在雨季有时不能通车。低级路面的初期建设投资最低，但要求经常养护修理，而且运输成本最高。沥青路面的发展概况沥青路面的发展概况沥青路面的发展概况沪嘉高速:被称为“用脚走出的第一高速”沈大公路以开工最早、当时里程最长等几项第一，被誉为“神州第一路”。沥青混凝土路面水泥混凝土路面沥青贯入式路面沥青表面处治路面•沥青路面由于采用了黏结力较强的沥青材料作为结合料，不仅增强了矿料颗粒间的黏结力，而且提高了路面系列的技术品质，使路面具有平整、耐磨、不扬尘、不透水、耐久等优点。沥青路面特点（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）车辆与路面的视觉效果好；（4）施工期短、施工成型快，能够迅速交付使用（在机场跑道、高速公路上尤其需要）；（5）易于维修，可再利用；（6）适宜于分期修建。缺点：（1）沥青路面属柔性路面，其强度与稳定性在很大程度上取决于土基和基层的特性。沥青路面的抗弯强度较低；（2）在低温时（易缩裂），沥青路面的抗变形能力很低，在寒冷地区为了防止土基不均匀冻胀而使沥青路面开裂，需设置防冻层。（3）沥青面层的透水性小，从而使土基和基层内的水分难以排出，在潮湿路段易发生土基和基层变软，导致路面破坏。（4）高温时易产生车辙。沥青路面常见病害——裂缝路面裂缝的形式有横向裂缝、纵向裂缝、网裂和龟裂等。（1）裂缝产生的原因①土基和路面基层压实不足，路面整体或基层失稳，沥青面层老化强度不够，会引起网裂和龟裂病害。②土基和路面基层，由于受温度变化、冬季冰冻产生的冻胀，导致路基和基层反射裂缝，一般以横缝居多。③土基压实不够，特别在路基拓宽时新老土基压实度不匀产生沉陷，冬季冻胀作用时冻胀量不同或铺筑沥青面层接缝处理不当，碾压不密实，在行车作用下形成纵向裂缝。④在水文条件不利情况下，土基和路面基层的水稳性差，含水率逐年增多，强度减小，在行车作用下面层出现网裂，并逐渐扩大为龟裂。沥青路面常见病害——麻面和松散麻面面层沥青用量不足、矿料级配偏粗或嵌缝料规格不当，以及在低温、雨季施工时路面未能成型，致使粒料脱落，即形成麻面。如处理不及时，往往由于麻面渗水、沥青面层碎裂，可发展成为松散。松散松散多发生在沥青路面使用的初期，其原因是使用的沥青稠度偏低，用量偏少，与矿料的黏附力不足；或沥青加热过高失去黏性；或用矿料过湿、铺撒不匀以及嵌缝料不合规格而未能被沥青牢固黏结所致。基层或土基湿软变形，也可导致松散产生。坑槽是由于路面松散、龟裂等破损，或被犁铲、履带车、铁轮车轧伤后未及时进行修复，在行车作用下不断扩展恶化而形成的一种路面损坏。沥青路面常见病害——坑槽