鋪面工程材料工藝學引言

鋪面工程材料工藝學引 言

鋪面

鋪筑在地表的工程結構物，用于改善地表狀況（基礎表面特性），以滿足各種運載工具的行駛要求（速度、載重等）和服務性能要求（舒適性、經(jīng)濟性、安全性等）的措施的總稱。

包括道路路面、機場道面、港區(qū)場地鋪面、廣場/停車場鋪面等。一、對鋪面的要求使用要求技術要求環(huán)境要求使

用

要

求經(jīng)濟性安全性舒適性——使用要求（1）舒適性

舒適性與三個因素有關：路面的平整度；車輛懸掛系統(tǒng)的振動特性；人對振動的反應和接受能力。

影響行駛舒適性的主要因素：。路面的平整度

Road Surface Roughness由兩部分組成：初始平整度，與施工技術水平（工藝和設備）、面層構造（如接縫）等有關，但主要取決于施工質量控制和選用材料（如粗集料的粒徑）；由于路面的損壞引起的路面平整度的惡化。平整度檢測技術方法指以規(guī)定的標準量規(guī)，間斷地或連續(xù)地量測路表面的凹凸情況，即不平整度的指標。

路面的平整度與路面各結構層次的平整狀況有著一定的聯(lián)系，即各層次的平整效果將累積反映到路面表面上，這是路面平整度傳遞理論的一個重要結論。平整度檢測方法及評價指標① 三米直尺② 8

輪儀③ 顛簸累積儀④ 斷面儀（水準儀，斷面尺，激光技術）① 最大間隙Δ② 標準差σ③ 顛簸累積值VBI④ 國際平整度指數(shù)IRI檢測方法 評價指標路網(wǎng)的全面調(diào)查宜采用車載式檢測設備快速檢測；小范圍的抽樣調(diào)查可采用連續(xù)式平整度儀或三米直尺檢測。各種方法的測定結果應建立與國際平整度指數(shù)之間的對應關系。InternationalRoughness

Index

（IRI）國際平整度指數(shù)模擬標準車在80km/h速度條件下，車身懸架的總位移(單位為m)與行駛距離(單位為km)之比。鋪面結構、面層材料的強度和變形能力影響著鋪面平整度的衰變（衰減變化）速率。（1）

3m直尺法

3m直尺測定法有單尺測定最大間隙及等距離(1.5m)連續(xù)測定兩種。兩種方法測定的路面平整度有較好的相關關系。前者常用于施工質量控制與檢查驗收，單尺測定時要計算出測定段的合格率；等距離連續(xù)測試也可用于施工質量檢查驗收，要算出標準差，用標準差來表示平整程度。（2）車載式顛簸累積儀法

本方法規(guī)定用車載式顛簸累積儀測量車輛在路面上通行時后軸與車廂之間的單向位移累積值VBI.表示路面的平整度，以cm/km計。主要設備車載式顛簸累積儀測試車（見右圖）工作原理

測試車以一定的速度在路面上行駛，由于路面上的凹凸不平狀況，引起汽車的激振，通過機械傳感器可測量后軸同車廂之間的單向位移累積值VBI，以㎝/km計。VBI越大，說明路面平整性越差，人乘坐汽車時越不舒適。使用技術要點儀器安裝應準確、牢固、便于操作。測試速度以32km/h為宜，一般不宜超過40km/h。（3）連續(xù)式平整度儀法適用范圍用于測定各等級公路路表面的平整度，評定路面的施工質量和使用質量，但不適用于在已有較多坑槽、破損嚴重的路面上測定

主要儀器設備連續(xù)式平整度儀牽引車

使用技術要點1.

在牽引汽車的后部，將平整度的掛鉤掛上后，放下測定輪，啟動檢測儀器及記錄儀，隨即啟動汽車，沿道路縱向行駛，橫向位置保持穩(wěn)定，并檢查平整度檢測儀表上測定數(shù)字顯示、打印、記錄的情況。如檢測設備中某項儀表發(fā)生故障，即停車檢測。牽引平整度儀的速度應均勻，速度宜為5km/h，最大不得超過12km/h。在測試路段較短時，亦可用人力拖拉平整度儀測定路面的平整度，但拖拉時應保持勻速前進。激光位移傳感器檢測原理主要零部件：激光器組件成像鏡頭窄帶濾光片光電接收器驅動電路精密結構電路及數(shù)據(jù)接口

影響精度的因素：工作距，光電接收器的大小和像素的多少，測量范圍，采樣頻率，結構尺寸等?！褂靡螅?）經(jīng)濟性用戶所關心的經(jīng)濟性是指使用道路所付出代價。實際上，這與行駛舒適性具有相關性。平整的路面帶來的燃油消耗、機械磨耗以及輪胎磨耗都小。用戶一般不會直接關心使用中的經(jīng)濟性問題，但會通過行駛舒適性來間接反映這一點。

——使用要求（3）安全性

路面的摩擦力和附著力

決定這兩個力的因素是：集料本身的特性（紋理）混合料級配設計

路面的抗滑能力

是指車輛行駛時，車輪與路面之間保持必要的附著系數(shù)而不致發(fā)生空轉打滑的能力，它直接影響車輛的行駛安全。

在影響抗滑表面結構的諸多因素中，最主要的不僅是在引車作用下決定路面粗糙度的礦料磨光—括路面表面的 ；同時路面的，而且包對路面功能和表面排水特征也有影響，會造成滑溜性污染交通事故。

路面的微觀構造、宏觀構造和防止污染是路面抗滑的三要素。路面的抗滑能力

指面層石料表面水平方向0-0.5mm，垂直方向0-0.2mm的微小構造。微觀構造的粗糙對100%的車速范圍都是需要的，它制約輪胎與路面之間濕摩擦力的水平。指面層石料顆粒間的空隙，也就是面層表面的粗糙度，也稱表面構造深度，水平方向為0.5mm-50mm，垂直方向為0.2mm-10mm。為保持大量車輛在高速公路上能安全舒適地高速通行，路面表面必須要有高效排水的宏觀構造，以保證高速行車時表層的抗滑能力。路面不平整將影響路面的行車安全。尤其是車轍和坑槽；排水不暢也將影響路面的行車安全；輪胎本身的性質?？够阅軝z測技術表征抗滑性能的指標與方法：摩擦系數(shù)：摩擦系數(shù)測試車、制動距離法摩擦擺值：擺式儀法構造深度：手工鋪砂法、電動鋪砂法、激光法橫向力系數(shù)：橫向力系數(shù)測試車幾個重要概念：車輛輪胎受到制動時沿表面滑移所產(chǎn)生的力。：指用標準的手提式擺式摩擦系數(shù)測試儀測定的路面在潮濕條件下對擺的摩擦阻力。：指一定面積的路表面凹凸不平的開口空隙的平均深度。：指用標準的摩擦系數(shù)測試車測定，當測定輪與行駛方向成一定角度且以一定速度行駛時，輪胎與潮濕路面之間的摩擦阻力與試驗輪上荷載的比值。（1）手工鋪砂法主要儀具與材料：手工鋪砂儀量砂量尺其他準備工作1

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量砂準備：

取潔凈的細砂晾干、過篩，

取0.15～0.3mm的砂置適當?shù)娜萜髦袀溆谩Ａ可爸荒茉诼访嫔鲜褂靡淮?，不宜重復使用?；厥丈氨仨毥?jīng)干燥、過篩處理后方可使用。2.對測試路段按隨機取樣選點的方法，決定測點所在橫斷面位置。測點應選在行車道的輪跡帶上，距路面邊緣不應小于lm。注意事項1.

裝砂:

用小鏟向圓筒中注滿砂，手提圓筒上方，在硬質路面上輕輕地叩打3次，使砂密實，補足砂面用鋼尺一次刮平。不可直接用量砂筒裝砂，以免影響量砂密度的均勻性。2.

攤鋪時不可用力過大或向外推擠。3.

同一處平行測定不少于3次，3個測點均位于輪跡帶上，測點間距3～5m。該處的測定位置以中間測點的位置表示。（2）電動鋪砂法電動鋪砂法與手工鋪砂法的比較及注意事項人為因素小使用前先要進行室內(nèi)標定量砂:

0.15～0.3mm試驗過程（略）

（3）擺式儀測定路面抗滑值試驗方法儀具與材料：擺式儀標準量尺灑水壺路面溫度計其他

準備工作1.檢查擺式儀的調(diào)零靈敏情況，并定期進行儀器的標定。當用于路面工程檢查驗收時，儀器必須重新標定。2.對測試路段按隨機取樣方法，決定測點所在橫斷面位置。測點應選在行車車道的輪跡帶上，距路面邊緣不應小于1m，并用粉筆作出標記。測點位置宜緊靠鋪砂法測定構造深度的測點位置，并與其一一對應。試驗步驟儀器調(diào)平

①將儀器置于路面測點上，并使擺的擺動方向

與行車方向一致。②轉動底座上的調(diào)平螺栓，使水準泡居中。調(diào)零校核滑動長度灑水測擺值

（4）摩擦系數(shù)測定車測定路面橫向力系數(shù)儀具與材料（1)摩擦系數(shù)測定車：SCRIM型，主要組成如圖所示，由車輛底盤、測量機構、供水系統(tǒng)、荷載傳感器、儀表及操作記錄系統(tǒng)、標定裝置等組成。測定車應符合下列要求：1)測量機構：可以為單側或雙側各安裝二套，測試輪與車輛行駛方向成20°角，作用于測試輪上的靜態(tài)標準載荷為2kN。測試輪胎應為3.00-20的光面輪胎，其標準氣壓為0.35MPa±0.0lMPa。2)測定車輛輪胎氣壓應符合所使用汽車規(guī)定的標準氣壓范圍。

3)能控制灑水量，使路面水膜厚度不得小于lmm。通常測量速度為50km/h時，水閥開啟量宜為50％，測量速度為70km/h時，宜為70％，余類推。(2)備用輪胎等備件。對鋪面的要求使用要求技術要求環(huán)境要求技術要

求經(jīng)濟性耐久性結構要求——結構要求基層路基載運工具通過輪子把荷載傳給鋪面，在鋪面結構內(nèi)部形成應力與應變，形成了一個十分復雜的三維應力狀態(tài)。鋪面的結構特性包括兩個方面，一是強度特性；另一是變形特性（剛度特性）。鋪面材料對溫度和濕度變化影響很敏感，其承載能力也發(fā)生周期性的變化，因此，承載能力應同當?shù)氐臍夂驐l件相適應，即使在最不利的狀況下也能滿足使用要求。面層——耐久性

耐久性是指結構保持其性能的時間或能力。對鋪面工程，耐久性指使其在較長的使用期內(nèi)具有足夠的抗疲勞和抗塑性變形的能力。影響耐久性的主要因素包括

外在因素： 內(nèi)在因素：

——經(jīng)濟性

對鋪面的要求使用要求技術要求環(huán)境要求環(huán)境要求噪聲環(huán)保景觀污染—噪聲—環(huán)保路面建設材料的開采可能會破壞自然環(huán)境，養(yǎng)護廢棄物也可能會污染環(huán)境。工程中應注意環(huán)境保護?！坝^不同的路面會造成好的視覺或景觀效果，如彩色路面、拼花路面、黑色路面等。滿足景觀要求變得越來越重要。—污染包括廢棄物污染、廢氣污染、輪胎粉末污染等。路面平整度、剛度以及維修作業(yè)也會帶來污染問題。二、鋪面類型-按使用材料分土路面砂石路面塊體路面瀝青路面其他水泥路面復合式路面二、鋪面類型-按力學特性分柔性路面剛性路面半剛性路面二、鋪面類型-按使用品質、材料類型及結構強度和

穩(wěn)定性劃分高級次高級中級水泥混凝土，瀝青混凝土，整齊石塊等；適用于高速、一級、二級低級瀝青貫入碎石，路拌瀝青碎石，瀝青表處，半整齊石塊等；適用于二、三級泥結碎石，水結碎石，不整齊石塊；適用于三、四級各種粒料，礫石土，砂礫土，爐渣土等；適用于四級公路與路面等級劃分公路等級路面等級按技術等級分按行政等級分高速公路國道高級一級公路省道次高級二級公路縣道次高級三級公路鄉(xiāng)道中級四級公路專用公路低級公路等級高速公路一級公路二級公路三級公路四級公路瀝青混凝土√√√√√水泥混凝土√√√√√瀝青貫入式碎石、瀝青碎石、瀝青表面處置XXX√√砂石路面XXXX√路面結構形式及其適用情況三、鋪面的結構組成結構層次排水考慮路

肩1.結構層次-由多層次的結構層組成的復合結構物，為側向支持鋪面結構。力學特點是：行車荷載和自然因素對路面的影響隨深度增加而逐漸減弱，對路面的材料的強度、剛度和穩(wěn)定性要求也逐漸降低。為適應這一特點，絕大部分路面的結構是多層次的。按使用要求、受力狀況、土基支承條件和自然因素影響程度的不同，在路基頂面采用不同規(guī)格和要求的材料分別鋪設墊層、基層和面層等結構層。細粒式中粒式粗粒式（1）面層功能：要求：應具有較高的強度、剛度、耐磨、不透水和高低溫穩(wěn)定性，并且其表面層還應具有良好的平整度和粗糙度。材料：可分為瀝青混合料、水泥混凝土、粒料和塊料四種類型。瀝青鋪面以瀝青類材料作為粘結劑，輔以砂、石集料，在一定溫度下拌和均勻，碾壓成型后構成的道面。水泥混凝土鋪面以水泥作為膠結材料，輔以砂、石集料加水拌和均勻鋪筑而成的道面。這種道面強度高，剛度大、使用壽命長，應用廣泛。但初期投資大，完工后需較長的養(yǎng)護期，不能立即開放交通。由整齊或半整齊的石塊、嵌鎖式水泥混凝土模制塊料或其他塊料鋪砌而成。面層下需鋪設薄墊砂層，以調(diào)節(jié)砌塊高度，形成塊料間的嵌擠作用。顏色豐富、承受較重的荷載，但表面平整度差。塊料鋪面粒料鋪面由各種碎石或礫石混合料組成，其頂面需鋪設砂土磨耗層。其強度、測度差、路面平整性差，易揚塵，雨季有時甚至不能通車。這類面層僅限于在偏遠且交通量小的局部地區(qū)采用。水泥混凝土瀝青混合料復合式路面粒料面層塊料面層面層材料強度高，剛度大，穩(wěn)定性好，使用壽命長，適應的交通量大以碎石為集料，瀝青為結合料，如瀝青混凝土、瀝青碎石、SMA、乳化瀝青碎石、瀝青貫入碎石、瀝青表面處治、Superpave等以土作為結合料的各種碎石或礫石混合料，如泥結碎石、級配礫石等由水泥混凝土嵌鎖式塊料，整齊或半整齊塊石、其他材料塊料鋪筑而成。由水泥混凝土作下面層，瀝青混合料或水泥混凝土作上面層組成。經(jīng)久耐用的優(yōu)質面層。（2）基層功能：要求：基層應具有足夠的強度和剛度?；鶎邮茏匀灰蛩氐挠绊戨m不如面層強烈，但也應具有足夠的水穩(wěn)定性，以防基層濕軟后產(chǎn)生過大的變形，導致面層損壞。耐沖刷性?；鶎硬牧现饕校孩儇毸嗷炷痢⒛雺夯炷?；②瀝青穩(wěn)定碎（礫）石混合料；③無機結合料（水泥、石灰、粉煤灰等）穩(wěn)定碎（礫）石混合料或土；④（礫）石混合料、天然砂礫；⑤片石、塊石或圓石。，：指符合工程要求的巖石，經(jīng)開采并加工而成的形狀大致方正的石塊。，上下面大致平整厚度不小于20cm，寬度約為厚度1～1.5倍，長度約為厚度1.5～3倍。：指符合工程要求的巖石，經(jīng)開采選擇所得的形狀不規(guī)則的、厚度一般不小于15厘米的石塊。片石分許多種，高速路護坡，河道渠道護堤片石。（3）墊層功能：因此，通常在土基濕、溫狀況不良時設置。要求：應具備良好的水穩(wěn)定性，強度要求不一定高。①路基經(jīng)常處于潮濕或過濕狀態(tài)的路段．以及在季節(jié)性冰凍地區(qū)產(chǎn)生冰凍危害的路段應設墊層