莊河至蓋州高速公路瀝青路面設(shè)計(jì)及施工

1、莊河至蓋州高速公路路面莊河至蓋州高速公路路面設(shè)計(jì)與施工設(shè)計(jì)與施工材料、級(jí)配、施工工藝材料、級(jí)配、施工工藝遼寧省交通勘測(cè)設(shè)計(jì)院遼寧省交通勘測(cè)設(shè)計(jì)院2011-06路面設(shè)計(jì)的總體思想路面設(shè)計(jì)的總體思想瀝青路面的病害分類：結(jié)構(gòu)性破壞 路面結(jié)構(gòu)承載力不足（彎沉）路面結(jié)構(gòu)承載力不足（彎沉） 疲勞開(kāi)裂（拉應(yīng)力）疲勞開(kāi)裂（拉應(yīng)力） 功能性破壞 裂裂 縫縫橫縫、縱縫、網(wǎng)裂橫縫、縱縫、網(wǎng)裂 變變 形形 類類車轍、推移、擁包車轍、推移、擁包 表面損壞表面損壞水損害（泛油、推移、坑洞）、橋面鋪裝脫落水損害（泛油、推移、坑洞）、橋面鋪裝脫落我國(guó)瀝青路面使用狀況與破壞模式我國(guó)瀝青路面使用狀況與破壞模式 路面設(shè)計(jì)首先要防止

2、發(fā)生的病害路面設(shè)計(jì)首先要防止發(fā)生的病害 路面水損害路面水損害 路面高溫車轍路面高溫車轍 路面耐久性路面耐久性 路面低溫開(kāi)裂路面低溫開(kāi)裂瀝瀝青青材材料料與與瀝瀝青青路路面面性性能能的的關(guān)關(guān)系系瀝瀝 青青 路路 面面瀝瀝青青結(jié)結(jié)合合料料 礦礦料料品品種種, ,質(zhì)質(zhì)量量, ,級(jí)級(jí)配配瀝瀝青青混混合合料料備備注注高高溫溫抗抗車車轍轍性性能能低低溫溫抗抗裂裂性性能能耐耐久久性性抗抗疲疲勞勞性性能能水水穩(wěn)穩(wěn)定定性性與與空空隙隙率率關(guān)關(guān)系系極極大大抗抗老老化化性性能能與與空空隙隙率率關(guān)關(guān)系系極極大大表表面面服服務(wù)務(wù)功功能能路路面面透透水水性性與與空空隙隙率率關(guān)關(guān)系系極極大大行行車車舒舒適適性性能能取取決決于

3、于施施工工水水平平及及結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)施施工工性性能能 注注：表表中中表表示示特特別別重重要要，表表示示比比較較重重要要，表表示示有有影影響響，表表示示幾幾乎乎無(wú)無(wú)關(guān)關(guān)。瀝青路面的功能設(shè)計(jì)瀝青路面的功能設(shè)計(jì) 表面層：抗滑、防水、耐久性表面層：抗滑、防水、耐久性 中面層：抗車轍、防水中面層：抗車轍、防水 下面層：抗疲勞、抗車轍下面層：抗疲勞、抗車轍路面水損害路面水損害路面車轍路面車轍水損害的誘因水損害的誘因 交通量大；交通量大； 面層透水，而水分無(wú)法排除；面層透水，而水分無(wú)法排除； 動(dòng)水壓力，導(dǎo)致瀝青從集料表面剝落，路面動(dòng)水壓力，導(dǎo)致瀝青從集料表面剝落，路面產(chǎn)生坑槽。產(chǎn)生坑槽。產(chǎn)生車轍的誘因產(chǎn)生車轍的誘

4、因 交通量；交通量； 瀝青的高溫性能；瀝青的高溫性能； 長(zhǎng)上坡路段；長(zhǎng)上坡路段； 瀝青混合料的級(jí)配和油石比瀝青混合料的級(jí)配和油石比開(kāi)裂的誘因開(kāi)裂的誘因 瀝青路面的溫度收縮瀝青路面的溫度收縮 半剛性基層的反射裂縫半剛性基層的反射裂縫 路面疲勞開(kāi)裂路面疲勞開(kāi)裂莊蓋高速公路路面結(jié)構(gòu)莊蓋高速公路路面結(jié)構(gòu)表面層表面層3cm瀝青瑪蹄脂碎石（瀝青瑪蹄脂碎石（SMA13型）型）中面層中面層5cm中粒式瀝青混凝土（中粒式瀝青混凝土（AC20型）型）下面層下面層7cm粗粒式瀝青混凝土（粗粒式瀝青混凝土（AC25型）型）封層封層0.5cm稀漿封層稀漿封層透層透層高滲透乳化瀝青高滲透乳化瀝青基層基層20cm廠拌水泥穩(wěn)

5、定碎石廠拌水泥穩(wěn)定碎石底基層底基層20cm廠拌水泥穩(wěn)定碎石廠拌水泥穩(wěn)定碎石墊層墊層15.5cm級(jí)配碎石級(jí)配碎石總厚度總厚度71cmSBS改性瀝青我省我省SBS改性瀝青的技術(shù)性能指改性瀝青的技術(shù)性能指標(biāo)標(biāo) 瀝青種類技術(shù)指標(biāo)SBS改性瀝青針入度 25,100g,5s （0.1mm）50針入度指數(shù)PI-0.2延 度5,5cm/min （cm）45軟化點(diǎn)TR&B（）70運(yùn)動(dòng)粘度135（Pas）3閃 點(diǎn)（COC）（）230溶解度（三氯乙稀）（%）99離析,軟化點(diǎn)差（）2.5彈性恢復(fù)25（%）85旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(yàn)（RTFOT）后殘留物質(zhì)量損失（%）1.0針入度比25（%）60延度5（cm）25配伍

6、性配伍性 選擇不同瀝青與各種改性劑進(jìn)行室內(nèi)摻選擇不同瀝青與各種改性劑進(jìn)行室內(nèi)摻配試驗(yàn)，比較改性瀝青的性能指標(biāo)；配試驗(yàn)，比較改性瀝青的性能指標(biāo)； 不同批次的瀝青與改性劑的質(zhì)量都可能不同批次的瀝青與改性劑的質(zhì)量都可能發(fā)生變化，選定材料之后，應(yīng)要求廠家發(fā)生變化，選定材料之后，應(yīng)要求廠家保證供貨材料質(zhì)量的穩(wěn)定性；保證供貨材料質(zhì)量的穩(wěn)定性；改性劑劑量改性劑劑量 基質(zhì)瀝青不變的條件下，改性瀝青的各種基質(zhì)瀝青不變的條件下，改性瀝青的各種性能基本上隨著改性劑劑量的增加而提高；性能基本上隨著改性劑劑量的增加而提高； 劑量在劑量在3%以下時(shí)，對(duì)瀝青性能的改善不明以下時(shí)，對(duì)瀝青性能的改善不明顯；劑量大于顯；劑量大于

7、4%時(shí)，改善幅度明顯增加。時(shí)，改善幅度明顯增加。 軟化點(diǎn)變化比較圖4050607080903%4%5%6%改性劑劑量軟化點(diǎn)西9 0+燕 化遼9 0+岳 化遼9 0+燕 化 5延度變化比較圖0102030405060702%3%4%5%6%改性劑劑量5延度西9 0+燕 化遼9 0+岳 化 彈性恢復(fù)變化比較圖60657075808590951002%3%4%5%6%改性劑劑量彈性恢復(fù)遼9 0+岳 化遼9 0+燕 化改性瀝青的加工改性瀝青的加工 大規(guī)模生產(chǎn)采用固定式或移動(dòng)式設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)；大規(guī)模生產(chǎn)采用固定式或移動(dòng)式設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)； 應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行不斷的調(diào)試直至達(dá)到最佳狀態(tài)為止，應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行不斷的調(diào)試直至

8、達(dá)到最佳狀態(tài)為止，包括膠體磨的間隙、溫度、遍數(shù)，剪切機(jī)的轉(zhuǎn)速、包括膠體磨的間隙、溫度、遍數(shù)，剪切機(jī)的轉(zhuǎn)速、時(shí)間這些參數(shù)時(shí)間這些參數(shù) ； 應(yīng)要求生產(chǎn)設(shè)備廠家派專門(mén)人員到場(chǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行應(yīng)要求生產(chǎn)設(shè)備廠家派專門(mén)人員到場(chǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，設(shè)計(jì)改性瀝青的專業(yè)配方調(diào)試，設(shè)計(jì)改性瀝青的專業(yè)配方；改性瀝青的質(zhì)量檢驗(yàn)與控制改性瀝青的質(zhì)量檢驗(yàn)與控制 現(xiàn)場(chǎng)檢查軟化點(diǎn)、低溫現(xiàn)場(chǎng)檢查軟化點(diǎn)、低溫延度、延度、PIPI值、彈性恢復(fù)值、彈性恢復(fù)四大指標(biāo)；四大指標(biāo)； 采用顯微鏡觀察分散的采用顯微鏡觀察分散的均勻性；均勻性；粗集料粗集料 中下面層采用石灰?guī)r，表面層采用玄武巖或輝綠中下面層采用石灰?guī)r，表面層采用玄武巖或輝綠巖，巖，大型

9、反擊式破碎機(jī)加工成具有良好的顆大型反擊式破碎機(jī)加工成具有良好的顆粒形狀粒形狀應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)的要求；應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)的要求；項(xiàng)目壓碎值（%）洛杉磯磨耗損失（%）視密度（T/m3）吸水率（%）與瀝青粘附性（級(jí)）堅(jiān)固性（%）改性瀝青普通瀝青指標(biāo)22(24)28(30) 2.6(2.5)2.0548項(xiàng)目細(xì)長(zhǎng)扁平顆粒含量（%） 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 0

10、2 22 20 0. .0 0溫度離析溫度離析防止離析的方法防止離析的方法 分成小堆存料；分成小堆存料； 裝車時(shí)挪動(dòng)車位；裝車時(shí)挪動(dòng)車位； 加強(qiáng)覆蓋，避免溫度離析；加強(qiáng)覆蓋，避免溫度離析； 攤鋪機(jī)在還剩較多料時(shí)，提前收料斗；攤鋪機(jī)在還剩較多料時(shí)，提前收料斗； 調(diào)整攤鋪機(jī)到最佳狀態(tài)；調(diào)整攤鋪機(jī)到最佳狀態(tài)； 控制攤鋪速度；控制攤鋪速度；基層設(shè)計(jì)的主要原則基層設(shè)計(jì)的主要原則 保證路面足夠的承載能力； 足夠厚度保證基層底面的容許拉應(yīng)力； 足夠厚度保證土基頂面的壓應(yīng)變； 良好的抗收縮性能。原材料技術(shù)要求原材料技術(shù)要求 水泥 選用終凝時(shí)間較長(zhǎng)(宜在6h以上)的水泥?？煊菜?、早強(qiáng)水泥以及已受潮變質(zhì)的水泥不

11、能使用，保證有足夠的時(shí)間進(jìn)行拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓以及保證其后期具有足夠的強(qiáng)度，采用32.5級(jí)的礦渣硅酸鹽水泥。 集料 集料應(yīng)堅(jiān)硬、耐久并具有足夠的強(qiáng)度?；鶎雍偷谆鶎佑盟槭蜕暗[的壓碎值應(yīng)不大于30%，液限應(yīng)小于28，塑性指數(shù)應(yīng)小于9。水泥穩(wěn)定碎石集料對(duì)巖性沒(méi)有特殊要求，但一般多采用石灰?guī)r。原材料的技術(shù)要求原材料的技術(shù)要求 最大粒徑均采用31.5mm，可以有效減少基層混合料在拌和運(yùn)輸、攤鋪過(guò)程中產(chǎn)生離析現(xiàn)象，減少“粗集料窩” 。 石屑建議2檔分為03mm和35mm?；鶎拥慕M成結(jié)構(gòu)基層的組成結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)骨架空隙結(jié)構(gòu)骨架空隙結(jié)構(gòu)骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)骨架密實(shí)型基層

12、的優(yōu)點(diǎn) 優(yōu)良的抗裂性能和力學(xué)性能； 減輕瀝青路面的裂縫率； 降低水泥用量，節(jié)約工程造價(jià)； 提高路面的承載力； 提高瀝青路面的耐久性。骨架密實(shí)型混合料級(jí)配設(shè)計(jì) 綜合采用了計(jì)算法和搗實(shí)法； 以篩孔尺寸4.75mm作為粗細(xì)集料的分界線； 骨架密實(shí)型混合料中細(xì)料的壓實(shí)體積應(yīng)填充粗集料形成的空隙體積； 粗集料在混合料中起到骨架作用； 混合料中摻加3%的粉煤灰，降低水泥用量為4%。骨架密實(shí)型混合料的芯樣骨架密實(shí)型混合料基層基層、底基層混合料中集料的級(jí)配基層、底基層混合料中集料的級(jí)配范圍表范圍表層位通過(guò)下列方孔篩（mm）的質(zhì)量百分率（%）31.5199.54.752.360.60.075基層1006886

13、3858 2232 162881503底基層1007590 5070 2950 153582005基層混合料配合比設(shè)計(jì)基層混合料配合比設(shè)計(jì) 粗集料形成穩(wěn)定的骨架； 提供細(xì)集料和粘結(jié)料的填充空間； 減少離析； 細(xì)集料不宜過(guò)多； 保證0.6mm篩孔的通過(guò)率； 限制0.075mm篩孔的通過(guò)率； 生產(chǎn)配合比曲線的確定，其波動(dòng)范圍作為施工控制范圍。室內(nèi)試驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn) 原材料含水量測(cè)定，確定施工過(guò)程中水流量計(jì)的合理設(shè)定范圍； 采用振動(dòng)成型法； 通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)，得出曲線，確定混合料最大干密度和最佳含水量以及參數(shù)變化對(duì)混合料性能的影響。 通過(guò)抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)，確定混合料水泥劑量。混合料組成混合料組成 為增強(qiáng)和易性，

14、在基層水泥穩(wěn)定碎石混合料中外摻粉煤灰，摻量為3%5%，基層混合料水泥的推薦劑量為4.0%（外摻），底基層混合料水泥的推薦劑量為3.54.0%（外摻）。 粉煤灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3的總含量應(yīng)大于70%，粉煤灰的燒失量不應(yīng)超過(guò)20%，通過(guò)0.3mm篩孔的顆粒含量應(yīng)大于90%，通過(guò)0.075mm篩孔的顆粒含量應(yīng)達(dá)到70%以上?；旌狭辖M成混合料組成 水泥穩(wěn)定碎石基層室內(nèi)成型宜采用振動(dòng)成型方法，基層混合料室內(nèi)試驗(yàn)混合料7天（試件在20條件下濕養(yǎng)6天、浸水1天）的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)不小于3.3MPa，底基層不低于2.0MPa。 基層壓實(shí)度（按重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)）應(yīng)不小于98，底基層壓實(shí)度不小于97。

15、基層混合料的干縮特性基層混合料的干縮特性 干縮主要發(fā)生在成型后初期階段，在干燥環(huán)境中，水泥與集料和水經(jīng)拌和壓實(shí)后，由于蒸發(fā)和混合料內(nèi)部發(fā)生水化作用而引起的體積變化?；鶎踊旌狭系母煽s特性基層混合料的干縮特性 水泥劑量增加，干縮應(yīng)變和干縮系數(shù)隨之增大，尤其是當(dāng)水泥劑量超過(guò)6%時(shí)，干縮應(yīng)變和干縮系數(shù)急劇增大（因?yàn)榧?xì)集料與水泥反應(yīng)形成的膠結(jié)料干縮性較大）。所以，水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石的水泥劑量用量不宜超過(guò)6%，最好控制在45%之間，若強(qiáng)度不足，可通過(guò)改善集料級(jí)配來(lái)調(diào)整?；鶎踊旌狭系母煽s特性基層混合料的干縮特性 從抗干縮的角度，道路粒料類無(wú)機(jī)穩(wěn)定材料基層和底基層，壓實(shí)度宜不小于98%。 從控制干縮的角度講，水

16、泥穩(wěn)定級(jí)配碎石的適宜含水量范圍為最佳含水量1%。當(dāng)含水量上升或下降時(shí)都會(huì)對(duì)混合料抗干縮性能不利，但含水量大時(shí)不利的影響大于含水量較低時(shí)，因此在含水量控制方面寧低勿高?；鶎踊旌狭系臏乜s特性基層混合料的溫縮特性 由固、液、氣三相材料組成的半剛性材料，其外觀脹縮性是三相在降溫過(guò)程中相互作用，使無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料產(chǎn)生體積收縮，即溫度收縮?；鶎踊旌狭系臏乜s特性基層混合料的溫縮特性 隨著水泥劑量的增加，材料溫縮系數(shù)不斷增大，特別是水泥劑量超過(guò)5%時(shí)，溫縮系數(shù)具有迅速增加的趨勢(shì)。水泥劑量不應(yīng)超過(guò)5%。 最佳含水量附近，材料的溫縮系數(shù)最?。划?dāng)含水量大于最佳含水量時(shí)，其溫縮系數(shù)有急劇增加趨勢(shì)，因此施工中含水量應(yīng)

17、不大于最佳含水量。 混合料的溫縮系數(shù)隨著壓實(shí)度的增加而減小基層施工工藝集料堆放基層施工工藝集料堆放 隔離明晰，細(xì)集料應(yīng)覆蓋，水泥防潮，防止細(xì)料在傳送帶上不連續(xù)分布。 主要控制水泥和細(xì)料的遭雨淋。 基層施工工藝基層施工工藝基層及底基層混合料均采用廠拌，拌和設(shè)備要求配備六個(gè)上料斗，其中一個(gè)為粉煤灰備用料斗，兩個(gè)細(xì)集料斗，三個(gè)粗集料斗4.759.5、9.519、1931.5，上料斗之間應(yīng)設(shè)置隔離，防止串倉(cāng)，避免混料。采用二個(gè)拌和缸進(jìn)行二次拌和，混合料均采用攤鋪機(jī)攤鋪，以保證均勻性和表面的平整度?；鶎影韬驼镜漠a(chǎn)量能保證進(jìn)行連續(xù)作業(yè)。拌和時(shí)配料必須準(zhǔn)確，拌和應(yīng)均勻，顆粒級(jí)配應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。嚴(yán)格控制水泥劑

18、量?；鶎邮┕すに嚮鶎邮┕すに?半剛性基層攤鋪時(shí)，應(yīng)采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)一前一后相隔510m同步向前攤鋪混合料，并一起進(jìn)行碾壓，以避免產(chǎn)生縱向接縫。在攤鋪機(jī)后面應(yīng)設(shè)專人消除粗細(xì)集料離析現(xiàn)象，特別應(yīng)鏟除局部粗集料“窩”，并用新拌混合料填補(bǔ)。 碾壓含水量不宜超過(guò)最佳含水量的1%?；鶎邮┕すに嚮鶎邮┕すに?應(yīng)使用18噸以上的重型振動(dòng)壓路機(jī)碾壓。濕度及齡期對(duì)水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度影響相當(dāng)大，因此碾壓完成后，應(yīng)采用灑水車灑水并用土工布等材料覆蓋進(jìn)行養(yǎng)生，養(yǎng)生時(shí)間應(yīng)在7天以上，整個(gè)養(yǎng)生其間必須始終保持基層或底基層表面潮濕，保證水泥進(jìn)行水化反應(yīng)所需水分，并應(yīng)封閉交通。透層的施工時(shí)機(jī)透層的施工時(shí)機(jī) 水泥穩(wěn)定基層應(yīng)在碾壓成型后48小時(shí)至72小時(shí)之間灑布透層油，灑布前應(yīng)使用高壓水槍或壓縮空氣徹底清掃基層表面，清除松散物質(zhì)。 當(dāng)基層表面過(guò)分干燥時(shí)，必須在灑布透層油前5分鐘，對(duì)基層表面灑水預(yù)濕。墊層墊層 用作墊層的碎石壓碎值應(yīng)不大于30%，液限小于28%，塑性指數(shù)小于9，碎石墊層的級(jí)配范圍見(jiàn)下表。層位通過(guò)下列方孔篩（mm）的質(zhì)量百分率（%）37.531.5199.54.752.360.60.07