《沥青面层施工》PPT课件.ppt

道路施工基础知识 道路面层沥青类 杂交稻 2013年11月 市政 公路建造师培训 一、有关概念 1. 粗集料：经加工（轧碎、筛分）而成的粒径大 于2.36mm的碎石、破碎砾石、筛选砾石、矿渣等集料。 就是我们平常所说的0.5-1cm、1-2cm、1-3cm石子。 2. 细集料：天然形成或经轧碎、筛分等加工而成 的粒径小于2.36mm的天然砂、机制砂及石屑等集料。 3. 填料：在沥青混合料中起填充作用的粒径小于 0.075mm的矿物质粉末。拌和站所指的填料就是矿粉和生 产过程产生的回收粉。 4. 矿料：用于沥青混合料的粗集料、细集料、填 料的总称。 5. 沥青结合料：在沥青混合料中起胶结作用的沥青 类材料（含掺加的外掺剂、改性剂等）的总称。 6. 乳化沥青：石油沥青与水在乳化剂、稳定剂等的作 用下经乳化得到的沥青产品。我们常用的是喷洒型阳离子 乳化沥青，简称PC。 7. 改性沥青：掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、天然 沥青、磨细的橡胶粉等改性剂，使沥青或沥青混合料的性 能得以改善而成的结合料成为改性沥青。常见的有MAC 和SBS。 8. 沥青混合料:由矿料与沥青结合料拌合而成的混合 料成为沥青混合料。按材料组成及结构分成连续级配、间 断级配混合料。按矿料级配及空隙率大小分为密级配、半 开级配、开级配混合料。按工程最大粒径的大小可分为特 粗式，粗粒式、中粒式、细粒式、砂粒式。 9.密级配沥青混合料：按密实级配原理设计组成的混合 料，包括空隙率较小的密实式沥青混凝土混合料（以 AC表示）和密实式沥青稳定碎石混合料（以ATB表示 ）。 特点：级配为连续密级配，空隙率较低。 孔隙率为36%的混合料为I型密实型沥青混凝土， 孔隙率为410的为II型半密实沥青混凝土混合料 。 10、连续半开级配沥青碎石混合料：由适当比例的粗集 料、细集料及少量填料（或不加填料）与沥青结合料 拌和而成，经马歇尔标准击实成型试件的空隙率在10 以上的半开式沥青碎石混合料（以AM表示）。 11.开级配沥青混合料：矿料级配主要由粗集料嵌挤组 成，细集料及填料较少，压实后剩余空隙率为15以 上的混合料称为开级配沥青混合料。 12. 间断级配沥青混合料：矿料级配组成中缺少1个 或几个档次（或用量极少）而形成的沥青混合料。SMA 就属于本类型。 14. 沥青马蹄脂碎石混合料：由沥青结合料与少量的 纤维稳定剂、细集料以及较多的填料（矿粉）构成， 简称SMA。 15. 沥青面层：由沥青材料、矿料及其他外掺剂按要求 比例混合、铺筑而成的单层或多层式结构层。一般沥青 面层分为下、中、上三层结构。 *16. 透层：为使沥青面层与非沥青材料基层结合良好 ，在基层上喷洒液体石油沥青、乳化沥青、煤沥青而形 成的透入基层表面一定深度的薄层。 作用： 1. 增进基层与沥青层的粘结力； 2.封闭基层表面的孔隙，减少水分下渗； 3.防止基层吸收表面处治的第一次喷洒沥青； 4. 在铺筑面层前，能作为临时性的保护基层。 17. 粘层：为加强路面沥青层与沥青层之间、沥青层与 水泥混凝土路面之间的粘结而洒布的沥青材料薄层。 19. 符号及代号 AC：密级配沥青混凝土混合料 AM：半开级配沥青稳定碎石混合料 SMA：沥青马蹄脂碎石混合料 SBS：改性沥青的一种（苯乙烯丁二烯苯 乙烯嵌段共聚物 ) 18. 封层：为封闭表面空隙、防止水分侵入而在沥 青面层或基层上铺筑的有一定厚度的沥青混合料薄层 。铺筑在沥青面层表面的称为上封层，铺筑在沥青面 层下面、基层表面的称为下封层。 二、沥青路面分类 按强度构成原理 密实类 嵌挤类 密实类沥青路面要求矿料的级 配按最大密实原则设计，其强度和 稳定性主要取决于混合料的粘聚力 和内摩阻力。密实类沥青路面按其 空隙率的大小可分为闭式和开式两 种：闭式混合料中含有较多的小于 0.5mm和0.074mm的矿料颗粒， 空隙率小于6，混合料致密而耐久 ，但热稳定性较差；开式混合料中 小于0.5mm的矿料颗粒含量较少， 空隙率大于6，其热稳定性较好。 嵌挤类沥青路面要求采用颗粒尺 寸较为均一的矿料，路面的强度 和稳定性主要依靠骨料颗粒之间 相互嵌挤所产生的内摩阻力，而 粘聚力则起着次要的作用。按嵌 挤原则修筑的沥青路面，其热稳 定性较好，但因空隙率较大、易 渗水，且耐久性较差。 二、沥青路面分类 按施工工艺 层铺法 厂拌法 路拌法 二、沥青路面分类 沥青路面的技术特性 热拌沥青碎石 沥青混凝土 沥青表面处治 乳化沥青碎石混合料 沥青贯入式 沥青玛蹄脂碎石SMA 二、沥青路面分类 按颗粒大小 粗粒式 中粒式 细粒式 砂粒式 传统的表面理论认为沥青混合料是由粗、细集料和填料 组配而成的矿质骨架和沥青组成，沥青分布在矿质骨料表面 ，将矿质骨料胶结成具有强度的整体。其中沥青的胶结作用 是一个相当复杂的过程，包括物理吸附、化学吸附、选择性 吸附等。 所谓物理吸附是在固-液界面间产生的表面张力作用下 ，在矿料表面形成定向吸附和湿润现象，吸附的沥青没有发 生任何化学变化； 化学吸附是沥青中的沥青酸及沥青酸酐与矿料表面的 金属阳离子间产生的化学反应，生成了沥青酸盐，化学吸附 比物理吸附产生的吸附作用更强烈，形成的沥青膜更稳定； 选择性吸附主要是由于矿料表面的微孔或毛细孔产生 的吸附作用，使得沥青中的小分子如油分和树脂被吸收而增 强了沥青的粘结力，从而使沥青与矿料作用更稳固。 三、沥青混合料的组成结构的现代理论 （一）主要优点： 优良的结构力学性能和表面功能特性：一般沥青路面 均具有良好的受力特性；路面平整、无裂缝或接缝、柔 韧舒适、噪音小等优点 表面抗滑性能好：沥青路面既平整、表面又粗糙，有 一定的粗、细纹理构造，能保证车辆高速安全行驶 施工方便：沥青路面可以集中拌和（厂拌）、机械化 施工（摊铺、碾压等），完全可以实现大面积施工，质 量能够得以保障，开放交通早 经济耐久性好：与水泥路面相比，沥青路面一次性投 资要低得多，其使用寿命达到15年，若施工质量好、养 护保养及时有的可以使用20年 四、沥青路面的特点 便于再生利用：沥青再生利用已成为发达国家一项热 门的可持续发展和能源再生利用的新型课题，我国目前 也在进行这方面的研究和技术开发； 其它，如抗震性好、日照下不反射引起眩光、晴天无 扬尘、雨后不泥泞等 （二）主要缺点： 沥青易老化：沥青是多组分有机材料，随着使用期的 延长，沥青的胶体结构和组成成分发生变化，使沥青粘 性变差、塑性降低、沥青路面易表面松散、整体性降低 ，从而导致结构破坏； 一般可以添加抗老化剂，如添加碳黑可以起到抗 氧化的作用，增强沥青的老化特性，还有其他材料如阻 酚类、氨基甲酸酯类、钙盐、胺类等，但研究不成熟。 温度敏感性较差：夏季高温易流淌，高温稳定性差； 低温易发脆，抗裂性能差。可采用优质沥青或采取改性 措施等。 五、沥青类路面材料 1.道路沥青 根据气候、交通性质等可选用油-100、油-60等 ，气温较高和交通繁重条件下应选用稠度较高的石 油，反之可选用稠度较低的石油。根据标准的不同 ，又分为“重交沥青”与“普通道路沥青”。 普通沥青AH-70中的字母A是Asphalt沥青的英语翻译 中第一个字母，H是Highway重交通的英语翻译中第一 个字母，70是沥青针入度的范围中值即60-80（0.1mm ），因此说针入度是普通沥青三大指标中最重要的，普 通沥青常常作为改性沥青的基质沥青。 2. 改性沥青 改性沥青是指通过往沥青中掺加橡胶、树脂、 高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂 （改性剂）或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使 沥青或沥青混合料的性能得到改善而制成的沥青结 合料。而改性剂则是指在沥青或沥青混合料中加入 的天然或人工的有机或无机材料，它应可熔融、分 散在沥青中，能够改善或提高沥青路面材料性能， 与沥青发生反应或裹复在集料表面上 。 改性沥青的主要功用之一是提高沥青混合料在高 温下的抵抗变形能力，而在其他温度下对沥青或沥 青混合料的特性无不利作用。 国内用于沥青改性的聚合物品种大致可分为三种 类型：一是橡胶改性类，如天然橡胶（NR）、丁苯 橡胶（SBR）等；二是热塑性弹性体：如苯乙烯-丁 二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、苯乙烯异二烯 苯乙烯嵌段共聚物（SIS）；三是树脂类：包括热 塑性树脂与热固性树脂。 SBS改性沥青是在原有基质沥青（AH-70）的基 础上，掺加2.5%、3.0%、4.0的SBS改性剂，改 性后的沥青，与原沥青相比，其高温粘度增大，软 化点升高。在良好的设计配合比和施工条件下，沥 青路面的耐久性和高温稳定性明显提高。 4. 碎石 应选耐磨、方正有棱角和与沥青粘结力较强的碱 性石料，如石灰岩、白云岩等，若选用酸性石料（ 如花岗岩），则在使用前应掺加少量（0.6%2%)的 表面活性剂预先碱化。 在改性沥青中，为了增强骨料的强度，级别较高 的路面采用玄武岩，造价较高。 细骨料 沥青中的细骨料常常采用干净的砂或石屑。 3. 乳化沥青 乳化沥青适用于表处、贯入式、透层、粘层等， 它是用5570沥青、纯净水在乳化剂的作用下 ， 由不相容的两相形成一相的稳定分散系。 5. 矿粉 一般采用石灰石粉，其中的粒径小于0.074mm 的成分不宜小于80%，亦可采用水泥、消石灰粉， 但消石灰粉不宜超过3。矿粉在沥青混合料中的作 用是填充混合料的空隙，增强矿料和沥青的粘结力 ，它能显著的提高混合料的强度和温度稳定性。 六、沥青砼路面施工工艺 配合比设计 运输 摊铺 碾压 放开交通 沥青 加工 骨料 加热 拌和 拌和 运输 摊铺 石油温度：130170 砂石温度：140170 出厂温度：130160 运达温度：130 压实温度：80130 1、拌和控制：控制油石比、级配、温度，前两项也 是控制造价的关键。 2、运输控制：根据运输距离、生产能力、摊铺压实 速度和行车情况等因素，遵照生产施工现场应保留3-5辆 等候的原则匹配运输车数量。确保生产、摊铺的连续性 和摊铺质量的稳定性。 运料车每次使用前后必须清扫干净，在车厢板上涂 一层防止沥青粘结的隔离剂或防腐剂，运料车运输混合 料宜用苫布覆盖保温、防雨、防污染。 运料车应在摊铺机前1030cm处停住，空挡等侯， 由摊铺机推动前进开始缓缓卸料，避免撞击摊铺机。运 料车每次卸料必须倒干净，尤其是对改性沥青或SMA混合 料，如有剩余，应及时清除，防止硬结。 3、摊铺：沥青混合料摊铺机摊铺的过程中，自卸汽 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。 4、碾压：分层压实厚度不得大于10cm。 5、接缝施工 纵缝 尽量采用多台联合避免纵缝。缝边应保 持垂直，涂刷一薄层粘层沥青之后方可摊铺新料。 纵缝应在摊铺之后立即碾压，压路机应大部分在 已铺好的路面上，仅有1015cm的宽度压在新铺的车道 上，然后逐渐移动跨过纵缝。 横缝施工 横缝应与路中线垂直。接缝时先沿已 刨齐的缝边用热沥青混合料覆盖，以资预热，覆盖厚度 约15cm，待接缝处沥青混合料变软之后，将所覆盖的混 合料清除，换用新的热混合料摊铺，随即用热夯沿接缝 边缘夯捣，并将接缝的热料铲平，然后趁热用压路机沿 接缝边缘碾压密实。 双层式沥青路面上下层的接缝应相互错开20 30cm，做成台阶式衔接。 七、沥青混合料检验 1、混合料温度 沥青混合料到场温度是混合料质量的一个重要参 数，到摊铺温度、初始碾压温度、终了碾压温度和开放 交通时间。 据统计，一般情况下运输时间在1h内，混合料温 度损失在0-5内。 据统计，卸料时在天气晴朗的情况下，混合料冒 淡淡的青烟，这时温度约为130-140；冒较浓的青烟或 蓝烟，这时温度为145-160；冒白烟，这时温度为170- 185，冒较浓的白烟或白中带黄色时，这时温度可能已 超过195，应作为废弃料处理。 控制出厂温度普通沥青145165；改性沥青 170185； 高于195的混合料视为废料。 2、抽提筛分试验：将取的混合料拌和均匀按四分法 分至要求的试验质量约1000g1500g，倒入离心式抽提 仪进行试验。抽提结束将矿料烘干筛分，计算油石比和 筛分通过量，与设计油石比和设计级配作比较。抽提筛 分应至少检查0.075mm 、2.36mm 、4.75mm公称最大粒径 及中间粒径等5个筛孔的通过率。 3、马歇尔试验：取46份要求质量(一般在1180 1220g 左右)的混合料再加热进行马歇尔试验。测定马歇 尔试件的空隙率、稳定度、流值等物理指标,计算合格率 ,并结合规范要求和设计规定进行比较。 4、路面钻芯：测定路面钻芯试件的空隙率及压实 度。 项 次 检查项目 规定值或允许偏差 检查方法 和频率 权 值 高速公路、 一级公路 其他 公路 1压实度(%) 试验室标准密度的96%(*98%)； 最大理论密度的92%(*94%)； 试验段密度的98%(*99%) 3 2平 整 度 (mm) 1.22.5 2 IRI(mkm)2.04.2 最大间隙 h(mm) -5 3弯沉值(0.01mm)符合设计要求2 4渗水系数 SMA路面200ml/min； 其他沥青混凝土路面 300ml/min -2 1、公路标准 八、评定标准 5抗滑 摩擦系数 符合设计要求-2 构造深度 6厚度 (mm) 代表值 总厚度：设计值的-8% 上面层：设计值的-10% -8%H 3 合格值 总厚度：设计值的-10% 上面层：设计值的-20% -15%H 7中线平面偏位(mm)20 30 8纵断高程(mm)10 15 9宽度 (mm) 有侧石20 30 无侧石不小于设计 10横 坡(%)0.3 0.5 2、市政标准 九、几个问题的探讨 1.透层油渗透深度多少为最佳？ 通常认为至少应该有5-10mm以上，如果不能透入基层 只洒在表面形成了一层油膜（或油皮），它并不能起到固 结、稳定、联结、防水等作用，就不是真正意义上的透层 油。这一层油皮很容易在施工过程中被运料车、摊铺机粘 起、推掉。 2.透层油什么时候喷洒？喷洒了透层油后不能马上铺筑 沥青面层时采取什么措施？ 柔性基层的透层油何时喷洒乳化沥青一般都没有疑问 ，时间上也不太讲究，但半刚性基层因为有一个强度形成 和增长的问题。要求透层宜选择在基层施工结束后表面稍 干后浇洒乳化沥青，这是非常重要，也是正确的。有些工 程在施工养生1周后喷洒，这是错误的做法。为什么必须 在半刚性基层碾压以后立即喷洒呢？ 这是因为经过养生将逐渐产生强度，内部结构 将越来越致密。试验可知，半刚性基层在水泥尚未 结硬的时候喷洒透层油透入的深度最深，随着龄期 的增长与强度的增长，透层油越来越难以透入。而 且及时喷洒透层油对基层的水分有良好的保护作用 ，基层表面也不容易松散，透层油起保护半刚性基 层不受太阳曝晒开裂的作用。 为了保护透层油不被运输车辆破坏，通常是在 上面撒一层石屑或粗砂，乳化沥青的喷洒可有两种 选择：不撒石屑或粗砂，可喷洒1.0-1.4kg/m2；喷 洒石屑或粗砂时可喷洒1.5-2.0 kg/m2乳化沥青，待 透层油一破乳立即撒布用量为2m3/1000m2的石屑或粗 砂保护。 3.粘层可不喷洒粘层油吗？ 粘层的作用在于联结沥青层，国外规范规定层与层之 间必须喷洒粘层沥青。原规范定稿时仅仅从经济考虑，同 意下层是连续摊铺并未产生污染时可省去粘层，当已遭污 染时必须打扫干净，再洒布粘层油。实际上对于“尚未产 生污染”有不同的理解，北京市以往认为第二天就接着摊 铺的可以不洒。但绝大部分地区则是对看起来路面并不太 脏的都可以不洒，或者即使脏了，甚至污染已很严重，只 要用高压水冲、扫把扫了，也可以不洒；还有一种情况是 即使洒粘层油，也不是满洒，而是洒成一条一条间隔的； 甚至还有人担心粘层油会导致层间滑动，产生车辙变形。 以上说明在喷洒粘层油的问题上，认识十分混乱。 沥青路面的结构设计以弹性层状体系理论为基础， 结构层之间完全连续是一个整体，只有这样才能符合完全 连续的界面条件。如果几层沥青层没有粘结好，在使用过 程中进入水分，则沥青层与沥青层之间的界面条件将变成 不完全连续，甚至完全不连续，就如三合板在使用过程中 逐渐脱落一样，导致沥青路面的受力状态发生质的变化。 因此粘层油是必须喷洒的。粘层油喷洒量根据情况可喷洒 0.2-0.3 kg/m2。 沥青混凝土分类表 种类方孔筛系列对应的圆孔筛系列 沥青混 凝土 沥青 碎石 最大集 料粒径 (mm) 沥青混 凝土 沥青 碎石 最大集 料粒径 (mm) 特粗式/AM-4037.5/LS-5050 粗粒式 AC-30AM-3031.5 LH-40 LH-35 LS-40 LS-35 40 35 AC-25AM-2526.5LH-30LS-3030 中粒式AC-20AM-2019.0LH-25LS-2525 AC-16AM-1616.0LH