铺面工程材料工艺学课件0 引言_W

1、铺面工程材料工艺学教学内容 本课程主要介绍铺面工程材料在工程应用中的工艺方法与技术要求。 教学内容主要包括铺面工程材料的组成设计要求与拌合质量控制、工艺方法、施工质量控制要求与检测技术，以及 铺面工程质量评定方法等。 教学目标。参考教材学时分配（共计32学时） 一、引言2学时二、铺面工程材料2学时三、基层施工工艺6学时四、基层施工质量控制2学时五、沥青路面施工工艺4学时六、沥青路面施工质量控制4 学 时七、水泥混凝土路面施工工艺4学时八、水泥混凝土路面施工质量控制4学时九、铺面工程质量评定方法4学时考 核 方 式 成绩评定采用考试与平时成绩相结合的方式。 闭卷考试：期末考试占40%，期中考试占

2、30%，平时成绩占30%。 考勤超过四次未到者取消考试资格。引言铺面 铺筑在地表的工程结构物，用于改善地表状况（基础表面特性）， 以满足各种运载工具的行驶要求（速度、载重等）和服务性能要 求（舒适性、经济性、安全性等）的措施的总称。 包括道路路面、机场道面、港区 场地铺面、广场/停车场铺面等。一、对铺面的要求使用要求技术要求环境要求使 用要 求舒适性安全性经济性使用要求（1）舒适性 舒适性与三个因素有关： 路面的平整度； 车辆悬挂系统的振动特性； 人对振动的反应和接受能力。 影响行驶舒适性的主要因素： 。路面的平整度RoadSurfaceRoughness由两部分组成：n 初始平整度，与施工技

3、术水平（工艺和设备）、面层构造（如接缝）等有关，但主要取决于施工质量控制和选用材料（如粗集料的粒径）；n 由于路面的损坏引起的路面平整度的恶化。平整度检测技术方法 指以规定的标准量规，间断地或连续地量测路表面 的凹凸情况，即不平整度的指标。 路面的平整度与路面各结构层次的平整状况有着一定的联系，即各层次的平整效果将累积反映到路面表面上， 这是路面平整度传递理论的一个重要结论。平整度检测方法及评价指标检测方法三米直尺 8 轮仪 颠簸累积仪 断面仪（水准仪，断面尺，激光技术） 评价指标最大间隙 标准差 颠簸累积值VBI 国际平整度指数IRI路网的全面调查宜采用车载式检测设备快速检测；小范围的抽样调

4、查可采用连续式平整度仪或三米直尺检测。 各种方法的测定结果应建立与国际平整度指数之间的对应关系。International Roughness Index （IRI）国际平整度指数n 模拟标准车在80km/h速度条件下，车身悬架的总位移(单位为m)与行驶距离(单位为km)之比。铺面结构、面层材料的强度和变形能力影响着铺面平整度的衰变（衰减变化）速率。（1） 3m直尺法 3m直尺测定法有单尺测定最大间隙及等距离(1.5m)连续测定两种。两种方法测定的路面平整度有较好的相关关系。前者常用于施工质量控制与检查验收，单尺测定时要计算出测定段的合格率；等距离连续测试也可用于施工质量检查验收， 要算出标准

5、差，用标准差来表示平整程度。（2）车载式颠簸累积仪法 本方法规定用车载式颠簸累积仪测量车辆在路面上通行时后轴与车厢之间的单向位移累积值VBI.表示路面的平整度，以cm/km计。n 主要设备车载式颠簸累积仪测试车（见右图）工作原理 测试车以一定的速度在路面上行驶，由于路面上的凹凸不平状况，引起汽车的激振，通过机械传感器可测量后轴同车厢之间的单向位移累积值VBI，以/km计。VBI越大，说明路面平整性越差，人乘坐汽车时越不舒适。n 使用技术要点1. 仪器安装应准确、牢固、便于操作。2. 测试速度以32km/h为宜，一般不宜超过40km/h。（3）连续式平整度仪法n 适用范围用于测定各等级公路路表面

6、的平整度，评定路面的施工质量和使用质量，但不适用于在已有较多坑槽、破损严重的路面上测定n 主要仪器设备连续式平整度仪牵引车 使用技术要点n 1.在牵引汽车的后部，将平整度的挂钩挂上后，放下测定轮，启动检测仪器及记录仪，随即启动汽车，沿道路纵向行驶，横向位置保持稳定，并检查平整度检测仪表上测定数字显示、打印、记录的情况。如检测设备中某项仪表发生故障， 即停车检测。牵引平整度仪的速度应均匀，速度宜为5km/h，最大不得超过12km/h。n 在测试路段较短时，亦可用人力拖拉平整度仪测定 路面的平整度，但拖拉时应保持匀速前进。激光位移传感器检测原理 主要零部件： （1） 激光器组件（2） 成像镜头（3

7、） 窄带滤光片（4） 光电（5） 驱动电路（6） 精密结构（7） 电路及数据接口 影响精度的因素：工作距，光电的大小和像素的多少，测量范围，采样频率， 结构尺寸等。使用要求（2）经济性 用户所关心的经济性是指使用道路所付出代价。实际上，这与行驶舒适性具有相关性。 平整的路面带来的燃油消耗、机械磨耗以及轮胎磨耗都小。 用户一般不会直接关心使用中的经济性问题，但会通过行驶舒适性来间接反映这一点。 使用要求（3）安全性 路面的摩擦力和附着力 决定这两个力的因素是： 集料本身的特性（纹理） 混合料级配设计 路面的抗滑能力 是指车辆行驶时，车轮与路面之间保持必要的附着系数而不致发生空转打滑的能力，它直接

8、影响车辆的行驶安全。 在影响抗滑表面结构的诸多因素中，最主要的不仅是在引车作用下决定路面粗糙度的矿料磨光，而且包对路面功括路面表面的；同时路面的能和表面排水特征也有影响，会造成滑溜性污染交通事故。 路面的微观构造、宏观构造和防止污染是路面抗滑的三要素。路面的抗滑能力 指面层石料表面水平方向0-0.5m，垂直方向0-0.2m的微小构造。微观构造的粗糙对100%的车速范围都是需要的，它制约轮胎与路面之间湿摩擦力的水平。指面层石料颗粒间的空隙，也就是面层表面的粗糙度，也称表面构造深度，水平方向为0.5mm-50mm，垂直方向为0.2mm-10m。为保持大量车辆在高速公路上能安全舒适地高速通行，路面表

9、面必须要有高效排水的宏观构造，以保证高速行车时表层的抗滑 能力。u 路面不平整将影响路面的行车安全。尤其是车辙和坑槽；u 排水不畅也将影响路面的行车安全；u 轮胎本身的性质。抗滑性能检测技术表征抗滑性能的指标与方法： 摩擦系数：摩擦系数测试车、制动距离法 摩擦摆值：摆式仪法 构造深度：手工铺砂法、电动铺砂法、激光法 横向力系数：横向力系数测试车几个重要概念：车辆轮胎受到制动时沿表面滑移所产生的力。：指用标准的手提式摆式摩擦系数测试仪测定的路面在潮湿条件下对摆的摩擦阻力。：指一定面积的路表面凹凸不平的开口空隙的平均深度。：指用标准的摩擦系数测试车测定，当测定轮与行驶方向成一定角度且以一定速度行驶

10、时，轮胎与潮湿路面之间的摩擦阻力与试验轮上荷载的比值。（1）手工铺砂法主要仪具与材料： 手工铺砂仪 量砂 量尺 其他 准备工作 1.量砂准备：取洁净的细砂晾干、过筛，取0.150.3mm的砂置适当的容器中备用。量砂只能 在路面上使用一次，不宜重复使用。回收砂必须经干燥、过筛处理后方可使用。 2.对测试路段按随机取样选点的方法，决定测点所在横断面位置。测点应选在行车道的轮迹 带上，距路面边缘不应小于lm。注意事项 1. 装砂: 用小铲向圆筒中注满砂，手提圆筒上方，在硬质路面上轻轻地叩打3 次，使砂密实， 补足砂面用钢尺一次刮平。不可直接用量砂筒装砂，以免影响量砂密度的均匀性。 2. 摊铺时不可用

11、力过大或向外推挤。 3. 同一处平行测定不少于3次，3个测点均位于轮迹带上，测点间距35m。该处的测定位置以 中间测点的位置表示。 （2）电动铺砂法电动铺砂法与手工铺砂法的比较及注意事项 人为因素小 使用前先要进行室内标定 量砂: 0.150.3mm n 试验过程（略） （3）摆式仪测定路面抗滑值试验方法仪具与材料： 摆式仪 标准量尺 洒水壶 路面温度计 其他 准备工作 1.检查摆式仪的调零灵敏情况，并定期进行仪器的标定。当用于路面工程检查验收时，仪器必须定。重新标 2.对测试路段按随机取样方法，决定测点所在横断面位置。测点应选在行车车道的轮迹带上，距路面边缘不应小于1m，并用粉笔作出标记。测

12、点位 置宜紧靠铺砂法测定构造深度的测点位置，并与其一一对应。试验步骤 仪器调平 将仪器置于路面测点上，并使摆的摆动方向 与行车方向一致。 转动底座上的调平螺栓，使水准泡居中。 调零 校核滑动长度 洒水 测摆值、（4）摩擦系数测定车测定路面横向力系数仪具与材料 （1)摩擦系数测定车：SCRIM型，主要组成如图所示，由车辆底盘、测量机构、供水系统荷 载传感器、仪表及操作记录系统、标定装置等组成。测定车应符合下列要求： 1)测量机构：可以为单侧或双侧各安装二套， 测试轮与车辆行驶方向成20角，作用于测试轮上的静态标准载荷为2kN。测试轮胎应为3.00-20的光面轮胎，其标准气压为 0.35MPa0.

13、0lMPa。 2)测定车辆轮胎气压应符合所使用汽车规定的标准气压范围。 3) 能控制洒水量， 使路面水膜厚度不得小于lmm。通常测量速度为50km/h时，水阀开启量宜为50，测量速度为70km/h时，宜为70， 余类推。 (2)备用轮胎等备件。 对铺面的要求使用要求技术要求环境要求技术要 求结构要求耐久性经济性结构要求 载运工具通过把荷载传给铺面，在铺面结构内部形成应力与应变，形成了一个十分复杂的三维应力状态。 铺面的结构特性包括两个方面，一是强度特性；另一是变形特 性（刚度特性）。 铺面材料对温度和湿度变化影响很敏感，其承载能力也发生周期性的变化，因此，承载能力应同当地的气候条件相 适应，即

14、使在最不利的状况下也能满足使用要求。面层基层路基耐久性耐久性是指结构保持其性能的时间或能力。对铺面工程，耐久性指使其在较长的使用期内具有 足够的抗疲劳和抗塑性变形的能力。影响耐久性的主要因素包括 外在因素：内在因素：经济性 对铺面的要求使用要求技术要求环境要求环境要求噪声环保景观污染噪声环保u 路面建设材料的开采可能会破坏自然环境，养护废弃物也可能会污染环境。u 工程中应注意环境保护。景观不同的路面会造成好的视觉或景观效果，如彩色路面、拼花路面、黑色路面等。满足景观要求变得越来越重要。污染n 包括废弃物污染、废气污染、轮胎粉末污染等。n 路面平整度、刚度以及维修作业也会带来污染问题。二、铺面类

15、型-按使用材料分 土路面砂石路面块体路面沥青路面水泥路面复合式路面其他二、铺面类型-按力学特性分 柔性路面刚性路面半刚性路面二、铺面类型-按使用品质、材料类型及结构强度和 稳定性划分 水泥混凝土，沥青混凝土，整齐石块等； 适用于高速、一级、二级高级沥青贯入碎石，路拌沥青碎石，沥青表处，半整齐石块等；适用于二、三级次高级中级泥结碎石，水结碎石，不整齐石块； 适用于三、四级低级各种粒料，砾石土，砂砾土，炉渣土等；适用于四级公路与路面等级划分路面等级 路面结构形式及其适用情况公路等级 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 X

16、XX砂石路面 XXXX公路等级 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 次高级 三级公路 乡道 中级 四级公路 专用公路 低级 三、铺面的结构组成结构层次排水考虑路肩1.结构层次-由多层次的结构层组成的复合结构物，为侧向支持铺面结构。 力学特点是：行车荷载和自然因素对路面的影响随深度增加而逐渐减弱，对路面的材料的强度、刚度和稳定性要求也逐渐降低。为适应这一特点，绝大部分路面的结构是多层次的。按使用要求、受力状况、土基支承条件和自然因素影响程 度的不同，在路基顶面采用不同规格和要求的材料分别铺 设垫层、基层和面层等结构层。细粒式中粒式粗粒式（1）

17、面层n 功能：n 要求：应具有较高的强度、刚度、耐磨、不透水和高低温稳定性，并且其表面层还应具有良好的平整度和粗糙度。n 材料：可分为沥青混合料、水泥混凝土、粒料和块料四种类型。n 沥青铺面以沥青类材料作为粘结剂，辅以砂、石集料，在一定温度下拌和均匀，碾压成型后构成的道面。水泥混凝土铺面以水泥作为胶结材料，辅以砂、石集料加水拌和均匀铺筑而成的道面。这种道面强度高，刚度大、使用寿命长，应用广泛。但初期投资大，完工后需较长的养护期，不能立即开放交通。块料铺面p 由整齐或半整齐的石块、嵌锁式水泥混凝土模制块料或其他块料铺砌而成。p 面层下需铺设薄垫砂层，以调节砌块高度，形成块料间的嵌挤作用。p 颜色

18、丰富、承受较重的荷载，但表面平整度差。粒料铺面由各种碎石或砾石混合料组成，其顶面需铺设砂土磨耗层。其强度、测度差、路面平整性差，易扬尘，雨季有时甚至不能通车。这类面层仅限于在偏远且交通量小的局部地区采用。强度高，刚度大，稳定性好， 使用寿命长，适应的交通量大水泥混凝土以碎石为集料，沥青为结合料，如沥青混凝土、沥青碎石、SMA、乳化沥青碎石、沥青贯入碎石、沥青表面处治、Superpave等沥青混合料面层以土作为结合料的各种碎石或砾石混合料，如泥结碎石、级配砾石等粒料面层材由水泥混凝土嵌锁式块料，整齐或半整齐块石、其他材料块料铺筑而成。块料面层料由水泥混凝土作下面层，沥青混合料或水泥混凝土作上面层

19、组成。经久耐用的优质面层。复合式路面（2）基层n 功能：n 要求：基层应具有足够的强度和刚度。基层受自然因素的影响虽不如面层强烈，但也应具有足够的水稳定性，以防基层湿软后产生过大的变形，导致面层损坏。耐冲刷性。基层材料主要有：贫水泥混凝土、碾压混凝土；沥青稳定碎（砾）石混合料；无机结合料（水泥、石灰、粉煤灰等）稳定碎（砾）石混合料或土；（砾）石混合料、天然砂砾；片石、块石或圆石。：指符合工程要求的岩石，经开采并加工而成的形状大致方正的石块。，上下面大致平整， 厚度不小于20cm，宽度约为厚度11.5倍，长度约为厚度1.53倍。：指符合工程要求的岩石，经开采选择所得的形状不规则的、厚度一般不小于15厘米的石块。片石分许多种，高速路护坡，河道渠道护堤片石。（3）垫层n 功能：因此，通常在土基湿、温状况不良时设置。n 要求：应具备良好的水稳定性，强度要求不一定高。路基经常处于潮湿或过湿状态的路段以及在季节性冰冻地区产生冰冻的路段应设垫层。垫层材料有和两类。透水性垫层是由松散的