道桥工程设计与施工2-5.ppt

1、第五章 路面工程,第一节 绪论 第二节 中、低级路面与基层 第三节 沥青路面,5.1路面工程发展趋势,与世界各国的路面工程发展趋势相似，主要特点为： 1.设计自动化 路面典型结构标准图 2.施工机械化 振动压路机、沥青洒布车、沥青混凝土自动摊铺机等 3.设计和质检规范化 各种规范、标准和规程,4.量测自动化 自动化测试仪器如全站仪、红外线测距仪、核子密度仪、自动弯沉仪、激光平整度仪等。 5.材料和结构多样化 高性能高粘度的重交通沥青和改性沥青。改性沥青：掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细地橡胶粉和其他填料等外掺剂（改性剂），或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青地性能得以改善而制成的沥青结合料

2、。,路面工程发展趋势,5.2对路面的基本要求,应该具备以下性能： 1.强度和刚度 强度抵抗“四力”，刚度防止过大变形。 2.水温稳定性 水稳防止基层和土基变形，温稳防止面层软化泛油等 3.耐久性 防止疲劳破坏和塑性累积过大。,应该具备以下性能 4.表面平整性 减少磨耗和消耗，保证行车舒适。 5.抗滑性 保证行车安全。 6.环保性 减少飞尘和降低噪声的污染。,对路面的基本要求,5.3 路面构造,槽式横断面 全铺式横断面 路拱,路面结构层图例,路面结构层包括面层（包含磨耗层）、基层和垫层（副基层）,路面结构层,1、面层应平实坚固、耐磨抗滑，并具有不透水性能。 2、基层除了具有强度外，还应该具有足够

3、的水稳定性。由半刚性材料（石灰土，水泥砂砾等）和碎砾石材料做成。 3、垫层为了改善土基的湿度和温度状况，用来隔离路基土中水的上冒或防止路面下的冰冻深度深入至土基引起冻融翻浆。又称隔离层或隔温层。常用材料有砂石、炉渣、片石和二灰集料等。,5.4路面的分类,路面分为刚性路面、柔性路面、半刚性路面三大类 刚性路面指水泥混凝土路面，强度高，刚性大，板体性好，扩散应力能力大，弯沉变形小，其下基层基本不受荷载。 柔性路面主要有碎（砾）石路面和各类沥青路面，刚度小，弯沉变形大，其下基层需要承受荷载。,两者详细比较见后页所示,两种路面对比表,半刚性材料：无机结合料（水泥、石灰）水硬性材料稳定土、砂、砾石和工业

4、废料（如粉煤灰、矿渣等）。 半刚性基层材料特点：后期强度大，最终强度比柔性路面强度高，比刚性路面低。不耐磨耗，只能作为基层使用。,5.4路面的分类,5.4路面类型分级及特点,高级路面：强度高，刚度大，稳定性好，使用寿命长，能适应较繁重地交通量，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，需要用质量高地材料来修筑。,次高级路面：与高级路面相比强度和刚度低，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，行车速度也较低，次高级路面的初期投资虽然比高级路面低些，但要求定期修理，养护费用和运输成本也较高。,路面类型分级及特点,中级路面：中级路面的强

5、度和刚度差，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较低，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。,路面类型选择,低级路面：强度和刚度差，水稳定性差，平整度差，易扬尘，只能保证低速行车，所适应的交通量最小，雨季有时不能通车。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。,6中、低级路面与基层,用不同形状和尺寸的石块或混凝土预制块砌筑的结构层称为块料路面或基层。 块石路面坚固耐用，清洁少尘，维修方便。 人工操作，难于实现机械化施工，块料间易松动，铺筑进度慢，修筑费用高。 构造特点：必须设置整平

6、层，块料间需要填缝料。 块料路面的强度，主要借基础的承载力和石块和石块之间的摩擦力构成。 块料路面的基层一般采用粒料基层和半刚性基层。,6中、低级路面与基层,用碎石或轧制砾石按嵌锁原理压实形成的路面称为碎（砾）路面。 分为干压碎石、水结碎石、泥结碎石和泥灰结碎石四种。 优点：施工方便、造价低廉，适于道路分期修建和改善。 缺点：强度低，平整度差，易扬尘，易产生露骨松散等病害，养护工作量大。 适用于三四级公路得中级路面。 强度取决于碎石间得嵌挤锁结作用产生得内摩擦阻力，和碎石本身的强度。测定碎石的抗压强度和磨耗值。,6中、低级路面与基层,填隙碎石基层：采用单一的粗碎石做主骨料，形成嵌锁作用，用石屑

7、填隙，增加密实度和稳定性。 适用于干旱缺水的地区的施工。 一般填隙碎石只能用作基层或底基层。 施工程序：1、准备下承层；2、施工放样；3、备料；4、摊铺粗碎石；5、初压；6、撒铺填隙料；7、碾压；8、再次撒布填隙料；9、终压 干压碎石路面：干压靠嵌挤作用形成强度，不洒水。,水结碎石路面：使用大小不同的轧制碎石从大到小分层铺筑，经洒水碾压后而成，靠嵌挤和石粉与水形成的水粉浆的粘结作用形成强度。 水结碎石路面常用材料：石灰岩和白云岩。 泥结碎石路面或基层：碎石采用轧制碎石，粘土材料要较好的粘土。 施工采用拌和法或灌浆法，拌和法较均匀但是工作量大，灌浆法强度均匀，效果较好。 缺点是稳定性不好，为了提

8、高强度和水稳定性常常掺加石灰形成泥灰结碎石路面。,6中、低级路面与基层,级配砾（碎）石路面：由各种集料（砾、碎石）和土，按最佳级配原理修筑而成的路面层。 由于按照不同级配，逐渐填充空隙，并用粘土粘结，所以压实后形成密实的结构。 级配砾（碎）石路面的强度是由磨阻力和粘结力构成，具有一定的水稳定性和力学强度。 施工程序：1、开挖路槽；2、备料运料；3、铺料；4、拌和与整形；5、碾压；6、铺封层 采用重型击实和振动成型方法对级配碎石的试验表明，振动成型可以使级配碎石获得更高的CBR值和回弹模量值。,6中、低级路面与基层,半刚性基层：用无机结合料（如水泥、石灰）稳定土或矿料（如砂、砂砾、石屑等），或与

9、工业废渣（如粉煤灰、灰渣，高炉矿渣等）综合稳定的结构层。 特点：强度较高，板体性和水稳性好。 会干缩开裂，不耐磨耗，故不宜用作面层，只能作为基层使用。 例如：二灰土、二灰碎石、水泥碎石、水泥砂砾、二灰砂砾、二灰矿渣等。,6中、低级路面与基层,沥青路面,1）特点与分类 使用沥青作为粘结料修筑的面层并与各类基层所组成的路面。又成为黑色路面。 沥青作为粘结料提高了粘结力，提高了混合料的强度和稳定性，适宜分期修建。 温度敏感性高，热易发软或泛油，重车通行易形成车辙。冷则变脆或产生由于基层引起的反射裂缝。 按照强度构成原理分为嵌挤式和密实式两类。,1）特点与分类 嵌挤式要求大小尺寸较均匀的石料经过压实后

10、主要靠颗粒的嵌挤锁结构成强度，粘结力只起次要作用。 嵌挤式结构热稳定性好，但孔隙率大，易透水，耐久性较差，宜作为基层或者面层的下层，主要有沥青表面处治、贯入式和沥青碎石，属于次高级路面。 密实式沥青混合料按最大密实度原则设计。强度取决于沥青粘结力和混合料的内摩阻力。沥青混凝土属于此类，其结构致密，孔隙率小，强度高和耐久性好，路面等级为高级路面。,沥青路面,沥青包括：石油沥青、煤沥青、沥青乳液等 道路石油沥青按照材料的相关指标共分为A、B、C三个等级，各等级适用各种道路情况以及等级鉴定下表所示。,沥青路面材料,沥青路用性质的三大主要指标有：1、粘性针入度；2、塑性延度；3、温度稳定性软化点；,道

11、路石油沥青技术要求表,此外对一般物理性质也有规定。如AH90号沥青闪点应大于230C保证施工的安全生产，含腊量小于3保证沥青的粘性和温度稳定性；溶解度大于90，保证沥青的纯度。 沥青标号的选择路面类型和交通气候有关。繁重交通选AH，轻中交通选A类沥青。现场洒油路面（表处，贯入式）用沥青需要中等稠度。热拌宜稠些如A100。寒冷区用稀，湿热地区用稠些。,沥青路面材料,煤沥青性质较易老化，高温施工有异味，对人体健康和环境有影响，只用于三、四级公路，或作为次高级路面的面层下层。高等级路面使用石油沥青。 沥青呈酸性，粗集料宜采用碱性石料（如石灰石，大理石和白云石等）。它与沥青能起较好的物理化学作用，粘附

12、性能好。若使用酸性石料（如花岗岩、玄武岩和砂岩等）则要掺加抗剥落剂，保证粘附性不与沥青剥离。,沥青路面材料,细集料应采用天然砂、机制砂或石屑。应洁净、无风化、无杂质，并有一定级配，用酸性石料破碎的机制砂和石屑不宜用于高速公路和一级公路路面。 矿粉是作为沥青混合料的填充料，除了填充作用还能促进沥青混合料中沥青与集料的化学粘结作用，从而有效地提高强度。 矿粉要求干燥、洁净。,沥青路面材料,是在路面表面分层浇洒沥青、撒铺矿料并压实而成的路面薄层（小于3cm）。不起承载作用，而是构成磨耗层，保证路面免受车轮磨损破坏。也可以作为表面封层，防止地表水下渗，提高路面平整度，改善行车条件延长使用寿命。 分为层

13、铺法和拌和法施工。拌和法是按照比例拌和铺筑压实；层铺法按照浇洒沥青和撒铺矿料的次数分为单层式、双层式和三层式三种。,沥青表面处治,表处按照嵌挤原则修筑，要求石料尺寸均匀，有良好的嵌挤作用。 施工程序如下： 1、清理基层； 2、洒布透层沥青； 3、浇洒第一层沥青； 4、撒铺矿料； 5、碾压；6、重复；7、养护。,沥青表面处治,沥青贯入式路面,将沥青贯入基本压实成型的碎石层后在撒铺嵌缝料逐层压实的路面。 施工方式正好与表处相反，是先石后油，不是先油后石。 贯入式按照贯入深度不同分为浅贯入（45cm）和深贯入（68cm）。 使用的石料尺寸大，结构强度较高，热稳定性好，但是孔隙率较大，易透水影响路面强

14、度，因此适用与二、三级公路或高级路面下的联结层。,施工程序为： 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。,沥青贯入式路面,沥青碎石路面,按照嵌挤式原则形成路面结构，代号AM。 在路上用拌和机械将热的或冷的沥青材料与冷的矿料拌和，并摊铺、压实而成。 仅适合高等级公路的过渡层及整平层或者低等级公路路面使用。 施工程序为： 1、清扫基层；2、铺撒矿料；3、洒布沥

15、青材料；4、拌和；5、整形；6、碾压；7、初期养护；8、封层。,沥青路面混凝土路面,按照密实度原则修筑的路面。 由不同颗粒尺寸的矿料（碎石、石屑、砂和矿粉）按最佳级配原则选配，按一定比例的沥青作结合料经拌和压实而成。 密实度大，强度高，整体性好，并富有弹性，是一种适合现代快速汽车交通的高级路面。 温度稳定性较差，若处理不当，在高温季节可能产生推挤和拥包变形。,沥青混凝土按矿料的粒径尺寸分为：粗粒式：AC30或AC25；中粗式：AC19或AC16；细粒式：AC13或AC10；沥青砂：AC5。 沥青混凝土适合在高等级公路的上、中、下面层使用。 沥青混凝土按其空隙率可分为两类，I型的空隙率为26，II型的空隙率为610。I型沥青混凝土称为闭级配或密级配沥青混凝土，II型沥青混凝土称为开级配或疏级配沥青混凝土。,沥青路面混凝土路面,沥青碎石混合料的级配要求不如沥青混凝土，其细粒含量较少，不掺或掺极少矿粉，沥青用量也较沥青混凝土少些，热稳定性较好。 因为沥青用量少些，所以沥青碎石空隙率大于10，易透水和影响沥青与石料的粘结。 两者的组合，在沥青混合料上加铺中粒式和细粒式沥青混凝土