庄河至盖州高速公路沥青路面设计及施工

1、庄河至盖州高速公路路面庄河至盖州高速公路路面设计与施工设计与施工材料、级配、施工工艺材料、级配、施工工艺辽宁省交通勘测设计院辽宁省交通勘测设计院2011-06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

2、发生的病害路面设计首先要防止发生的病害 路面水损害路面水损害 路面高温车辙路面高温车辙 路面耐久性路面耐久性 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

3、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。沥青路面的功能设计沥青路面的功能设计 表面层：抗滑、防水、耐久性表面层：抗滑、防水、耐久性 中面层：抗车辙、防水中面层：抗车辙、防水 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 交通量大；交通量大； 面层透水，而水分无法排除；面层透水，而水分无法排除； 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

4、因 交通量；交通量； 沥青的高温性能；沥青的高温性能； 长上坡路段；长上坡路段； 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 沥青路面的温度收缩沥青路面的温度收缩 半刚性基层的反射裂缝半刚性基层的反射裂缝 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表面层表面层3cm沥青玛蹄脂碎石（沥青玛蹄脂碎石（SMA13型）型）中面层中面层5cm中粒式沥青混凝土（中粒式沥青混凝土（AC20型）型）下面层下面层7cm粗粒式沥青混凝土（粗粒式沥青混凝土（AC25型）型）封层封层0.5cm稀浆封层稀浆封层透层透层高渗透乳化沥青高渗透乳化沥青基层基层20cm厂拌水泥稳

5、定碎石厂拌水泥稳定碎石底基层底基层20cm厂拌水泥稳定碎石厂拌水泥稳定碎石垫层垫层15.5cm级配碎石级配碎石总厚度总厚度71cmSBS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 沥青种类技术指标SBS改性沥青针入度 25,100g,5s （0.1mm）50针入度指数PI-0.2延 度5,5cm/min （cm）45软化点TR&B（）70运动粘度135（Pas）3闪 点（COC）（）230溶解度（三氯乙稀）（%）99离析,软化点差（）2.5弹性恢复25（%）85旋转薄膜烘箱试验（RTFOT）后残留物质量损失（%）1.0针入度比25（%）60延度5（cm）25配伍性配伍性

6、 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； 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 基质沥青不变的条件下，改性沥青的各种基质沥青不变的条件下，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；性能基本上随着改性剂剂量的增加而提高； 剂量在剂量在3%以下时，对沥青性能的改善不明以下时，对沥青性能的改善不明显；剂量大于显；剂量大于4%时，

7、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9 0+燕 化改性沥青的加工改性沥青的加工 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； 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

8、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 ； 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 现场检查软化点、低温现场检查软化点、低温延度、延度、PIPI值、弹性恢复值、弹性恢复四大指标；四大指标； 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 中下面层采用石灰岩，表面层采用玄武岩或辉绿中下面层采用石灰岩，表面层采用玄武岩或辉绿岩，岩，大型反击式破

9、碎机加工成具有良好的颗大型反击式破碎机加工成具有良好的颗粒形状粒形状应满足技术指标的要求；应满足技术指标的要求；项目压碎值（%）洛杉矶磨耗损失（%）视密度（T/m3）吸水率（%）与沥青粘附性（级）坚固性（%）改性沥青普通沥青指标22(24)28(30) 2.6(2.5)2.0548项目细长扁平颗粒含量（%） 2 23 34 4. .8 8 F F* * 6 68 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

10、 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 分成小堆存料；分成小堆存料； 装车时挪动车位；装车时挪动车位； 加强覆盖，避免温度离析；加强覆盖，避免温度离析； 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； 调整摊铺机到最佳状态；调整摊铺机到最佳状态； 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 保证路面足够的承载能力； 足够厚度保证基层底面的容许拉应力； 足够厚度保证土基顶面的压应变； 良好的抗收缩性能。原材料技术要求原材料技术要求 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，

11、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。 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 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现象，减少“粗集料窝” 。 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

12、优良的抗裂性能和力学性能； 减轻沥青路面的裂缝率； 降低水泥用量，节约工程造价； 提高路面的承载力； 提高沥青路面的耐久性。骨架密实型混合料级配设计 综合采用了计算法和捣实法； 以筛孔尺寸4.75mm作为粗细集料的分界线； 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； 粗集料在混合料中起到骨架作用； 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型混合料基层基层、底基层混合料中集料的级配基层、底基层混合料中集料的级配范围表范围表层位通过下列方孔筛（mm）的质量百分率（%）31.5199.54.752.360.60.075基层1006886 3858

13、 2232 162881503底基层1007590 5070 2950 153582005基层混合料配合比设计基层混合料配合比设计 粗集料形成稳定的骨架； 提供细集料和粘结料的填充空间； 减少离析； 细集料不宜过多； 保证0.6mm筛孔的通过率； 限制0.075mm筛孔的通过率； 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 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； 采用振动成型法； 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。 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 为增强和易性，在基层水

14、泥稳定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）。 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 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。 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

15、料的干缩特性基层混合料的干缩特性 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 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 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%。 从控制干缩的角度讲，水泥稳定级

16、配碎石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 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 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%。 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

17、佳含水量。 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 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。 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。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。基层拌和站的产量能保证进行连续作业。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。严格控制水泥剂量。基层

18、施工工艺基层施工工艺 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。 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 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 水泥稳定基层应在碾压成型后48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。 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 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。层位通过下列方孔筛（mm）的质量百分率（%）37.531.5199.54.752.360.60.075