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沥青途面

道路

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  沥青路面是指在矿质材料中掺入路用沥青材料铺筑的各种类型的路面。沥青结合料提高了铺路用粒料抵抗行车和自然因素对路面损害的能力,使路面平整少尘、不透水、经久耐用。因此,沥青路面是道路建设中一种被最广泛采用的高级路面。

  沥青路面的沥青类结构层本身,属于柔性路面范畴,但其基层除柔性材料外,也可采用刚性的水泥混凝土,或半刚性的水硬性材料。

  英国在1832~1838年之间,用煤沥青在格洛斯特郡修筑了第一段煤沥青碎石路;法国于1858年在巴黎用天然岩沥青修筑了第一条地沥青碎石路;到20世纪,使用量最大的铺路材料为石油沥青。中国上海在1920年代开始铺设沥青路面。1949年以后随着中国自产路用沥青材料工业的发展,沥青路面已广泛应用于城市道路和公路干线,成为目前中国铺筑面积最多的一种高级路面。

  碾压成型而形成的各种类型的路面。沥青混凝土是用具有一定黏度和适当用量的沥青材料与一定级配的矿物集料,经过充分拌合形成的混合物。沥青混凝土作为沥青路面材料,在使用过程中要承受行使车辆荷载的反复作用,以及环境因素的长期影响。所以沥青混凝土在具备一定的承受能力的同时,还必须具备良好的抵抗自然因素作用的耐久性。也就是说,要能表现出足够的高温环境下的稳定性、低温状况下的抗裂性、良好的水稳定性、持久的抗老化性和利于安全的抗滑性等特点,以保证沥青路面良好的服务功能。

  沥青混凝土适合修筑路面的沥青材料主要为石油沥青和煤沥青,此外,还有天然沥青。有些国家或地区亦有采用或掺用天然沥青拌制的。按所用集料品种不同,可分为碎石的、砾石的、砂质的、矿渣的数类,以碎石采用最为普遍。沥青的性质和标号要求,随沥青路面种类、地区的气候和路段的交通情况不同而异;热拌或热法浇洒以及在炎热地区和重交通道路上宜选用较稠的沥青;冷拌或冷法浇洒以及在寒冷地区和轻交通道路上宜选用较稀的沥青。

  沥青结合料是在沥青混合料中起胶结作用的沥青类材料(含添加的外掺剂、改性剂等)的总称。它将矿质粒料粘结成整体,增加强度和增强路面抵抗行车破坏的能力,并使路面具有抗水性。

  集料是沥青路面材料中矿物质粒料的通称,在路面材料中起骨架作用和填充作用。有时需数种粗、细粒料混合组成所需要的粒度级配。集料中把粒径在 5毫米以上的称作粗集料,5毫米及以下者称为细集料。根据来源不同,集料可分为天然集料和人造集料两大类。天然集料有碎石、砾石、砂、石屑等;人造集料有烧矾土、稳定的坚实冶金矿渣等。沥青路面用的集料应洁净无泥,粗集料的颗粒宜接近立方体,多棱角,少扁片长条,其抗压强度不宜小于60兆帕,作重车道面层者,不宜小于80兆帕,而且能耐磨耗。集料和沥青材料应有良好的粘着力,不易经水的侵蚀而剥落,如集料和沥青粘着不良,应掺入有效的抗剥落剂改善。选配集料时,分层铺浇的应为粒径相近的各档的同粒径集料;拌制混合料的则常需有大小粒径按规格配合的级配集料,这类集料也可采用分档不同的同粒径集料按比例掺合而成。

  矿粉粒径小于 0.074毫米的矿质粒料。多用于沥青混凝土和沥青碎石路面,其作用为填充空隙,防止热沥青流淌,增强沥青材料的粘结力和热稳定性。矿粉也要和沥青有良好的亲和力(即粘着力),能抵抗水的剥蚀作用。最常用的矿粉为石灰石粉。

  沥青路面公路按照集料和矿粉混合比例的不同,可以分为多碎石沥青混凝土面层(SAC)和沥青玛蹄脂碎石混合料面层(SMA)两种。

  多碎石沥青混合料是采用较多的粗碎石形成骨架,沥青砂胶填充骨架中的孔隙并使骨架胶合在一起而形成的沥青混合料形式。具体组成为:粗集料含量69%~78%,矿粉6%~10%,油石比5%左右。经几条高等公路的实践证明,多碎石沥青混凝土面层既能提供较深的表面构造,又具有传统Ⅰ型沥青混凝土那样的较小空隙及较小透水性,同时又具有较好的抗形变能力(动稳定度较高)。

  20世纪80年代中期中国开始修筑高等级公路,从沥青面层的结构形式来看:Ⅰ型沥青混凝土,空隙率3%~6%,透水性小,耐久性好,为了解决沥青面层的抗滑性能,多碎石沥青混凝土面层被加以研究和使用。

  沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料,填充于间断级配的矿料骨架中,所形成的骨架密实混合料。SMA是一种间断级配的沥青混合料,5mm以上的粗集料比例高达70%~80%,矿粉的用量达7%~13%。由此形成的间断级配,很少使用细集料;为加入较多的沥青,一方面增加矿粉用量,同时使用纤维作为稳定剂;沥青用量较多,高达6.5%~7%,粘结性要求高,并希望选用针入度小、软化点高、温度稳定性好的沥青。

  20世纪60年代的德国交通十分发达,根据德国的气候特点,习惯修筑“浇筑式沥青混凝土”路面。这种结构中沥青含量12%左右,矿粉含量高。使用中发现路面的车辙十分严重,另外当时该国家的汽车为了防滑的需要,经常使用带钉的轮胎,其结果是路面磨耗十分严重(1年可减薄4cm左右)。为了克服日益严重的车辙,减少路面的磨耗,公路工作者对沥青混合料的配合比进行调整,增大粗集料的比例,添加纤维稳定剂,形成了SMA结构的初形。90年代初,美国公路界认为其公路路面质量不如欧洲国家的路面质量好。经考察发现存在两个方面的差距:①在改性沥青的运用上;②在路面的结构形式上(即SMA)。1991、1992年开始加以研究、推广SMA这种结构形式,最典型的是:1995年亚特兰大市为举办奥运会对公路网进行改建和新建,全部采用了SMA这种结构形式做路面。

  垫层组成。沥青路面的沥青类结构层本身,属于柔性路面范畴,但其基层除柔性材料外,也可采用刚性的水泥混凝土,或半刚性的水硬性材料。

  面层是直接承受车轮荷载反复作用和自然因素影响的结构层,可由1~3层组成。表面层应根据使用要求设置抗滑耐磨、密实稳定的沥青层;中面层、下面层应根据公路等级、沥青层厚度、气候条件等选择适当的沥青结构层。

  基层是设置在面层之下,并与面层一起将车轮荷载的反复作用传布到底基层、垫层、土基,起主要承重作用的层次。基层材料的强度指标应有较高的要求。基层视公路等级或交通量的需要可设置一层或两层。当基层较厚需分两层施工时,可分别称为上基层、下基层。

  底基层是设置在基层之下,并与面层、基层一起承受车轮荷载反复作用,起次要承重作用的层次。底基层材料的强度指标要求可比基层材料略低。底基层视公路等级或交通量的需要可设置一层或两层。底基层较厚需分两层施工时,可分别称为上底基层、下底基层。5)垫层是设置在底基层与土基之间的结构层,起排水、隔水、防冻、防污等作用。

  沥青砂、沥青土、沥青碎(砾)石混合料等;按沥青材料品种不同分为:石油沥青路面、煤沥青路面、天然沥青路面和渣油路面。但较普遍的分类方法是按其施工方法、技术品质和使用特点分为:沥青混凝土路面、厂拌沥青碎石路面、沥青贯入式路面、路拌沥青碎(砾)石混合料路面和沥青表面处治路面。

  由适当比例的各种不同大小颗粒的集料、矿粉和沥青,加热到一定温度后拌和,经摊铺压实而成的路面面层。

  ① 碾压式。沥青混凝土混合料多用热拌热铺法制备,其路用性质比较好,故对制备工艺和原材料要求也较高,大多采用集中厂拌法。用得较普遍的沥青混凝土混合料为碾压式类型,即混合料需经重型机械压实后才能成型,故有的国家称它为碾压式地沥青。成型以后路面平整、密实、少尘,有一定粗糙性,因而有较好的行车舒适性和外观;且有较好的耐老化性、耐磨性、温度稳定性和抗行车损坏的能力。使用寿命一般较长,当采用石油沥青作结合料时,大修年限常在15年以上。

  ② 冷铺式。沥青混凝土热拌冷铺,有的国家也称为冷地沥青,常用于养护小修或需远距离输送混合料的工程,所用沥青比热拌热铺者为稀,用量亦较少,以求在常温时有适当的松散度和粘性,但其使用寿命不及热拌热铺者。

  ③ 摊铺式。热拌热铺的沥青混凝土混合料可以不用重型机械压实即能成型,常称作摊铺地沥青。为了使摊铺地沥青混合料在摊铺时有适当流动。

  也称黑色碎石路面或开级配沥青混凝土路面。其加工工艺和铺筑工艺接近沥青混凝土路面,但其孔隙较大(两者的分界线并不严格,中国以孔隙率10%为分界)。沥青碎石混合料可以热拌热铺,也可热拌冷铺;热铺质量较好,用得较普遍。集料的颗粒有同颗粒及有级配之分,多采用有级配者。和沥青混凝土相比,沥青碎石的细集料和矿粉含量较少,粗集料的比例较大,沥青用量相应也较少。沥青碎石混合料的热稳定性主要依靠集料颗粒间的锁结力,故对沥青用量、稠度、混合料的配合比和集料级配的变动范围可比沥青混凝土为宽,而仍能保持其热稳定性。但因多孔之故,路面容易渗水和老化,故沥青碎石常用于面层的下层、联结层、整平层和基层。若用于路面的上层时,须加沥青封层或嵌撒细粒沥青混合料。但也有把它铺在密实的沥青面层之上,作透水的防滑层用的。沥青碎石路面的使用寿命一般短于沥青混凝土路面,但其工程造价常较廉。

  是浇洒成型的一类沥青路面。把沥青浇洒在铺好的主层集料上,再分层撒布嵌缝石屑和浇洒沥青,分层压实,形成一个较致密的沥青结构层。浇洒施工的优点是设备简单,运料方便;其缺点是施工受气候的影响较大,而且最终成型需要一定时间,成型后的路面不如厂拌沥青混合料路面平整和美观,成型期又多浮动灰砂,并可能泛油。为了克服这一缺点,可把最后一层浇洒沥青和撒布石屑改为铺筑预拌细粒沥青混合料,以加速成型和减少浮动灰尘,并有利于表面排水。贯入式路面的热稳定性主要依靠粗集料间的锁结力,故对沥青用量和沥青稠度也没有沥青混凝土路面那样敏感,其路用性质和适用层位与沥青碎石路面相接近。沥青贯入式路面可热法施工,也可冷法施工。热法施工时用加热的粘稠沥青浇在冷集料上,路面成型较快,适用于城市道路和交通繁忙的公路;冷法施工时用乳化沥青冷浇,但需待乳化沥青的油水分裂、水分蒸发后才能初步成型,适用于养护小修及设置加热设备有困难的长距离公路。贯入式用的集料颗粒宜为接近同粒径集料,以便沥青能充分渗入主层,并使嵌缝层厚度均匀;主层集料的最大粒径应接近面层厚度或为面层厚度的0.7~0.8倍;集料应洁净无灰,表面干燥。

  路拌法是堆料于路床上,浇洒适量沥青,然后用机械或人工拌匀,并铺平压实。由于在路床上的集料无法加热,因此需要采用稠度较稀的沥青乳液或液体沥青作结合料,拌和时乳化沥青不常加热,液体沥青闪点高者可以加热。气候潮湿时,还需要在沥青中加入抗剥落剂或采用阳离子沥青乳液,或在混合料中掺入水泥、石灰等,以增加潮湿集料与沥青的粘着力。路拌沥青混合料因受各种条件限制,其路用性质不如厂拌沥青混合料,但可节约就地沙石料的往返运输费和能耗,常用于次要的公路或农村道路。

  表面处治的施工工艺和路用性质接近贯入式,但因其层厚较薄(一般为1~3厘米),故不用主层集料,而是将沥青直接浇洒在洁净干燥的下层上,然后依次撒布集料和浇洒沥青,最后压实成型。表面处治按浇洒沥青和撒布集料的遍数不同,分为单层式、双层式、三层式。表面处治路面的使用寿命不及贯入式路面,设计时一般不考虑其承重强度,其作用主要是对非沥青承重层起保护和防磨耗作用,而对旧沥青路面,则是一种日常维护的常用措施。施工中第一次撒布的集料颗粒一般较大,然后逐层缩小粒径;但也有相反的工艺,即先逐层用较细的集料修筑一薄的表面处治层,待积累到一定厚度后,用粗集料压入,形式较厚而热稳定性较好的表面处治层;或先用细集料处治形成一层不透水的封层,然后再用较粗的集料处理,使表面粗糙。

  用和大气因素的影响,同时沥青混合料的物理、力学性质受气候因素与时间因素影响较大,因此为了能使路面给车辆提供稳定、耐久的服务。必须要求沥青路面具有以下几个重要的特征:

  高温稳定性即沥青路面抵抗流动变形的能力。由于沥青路面的强度与刚度随温度升高而显著下降,为了能够更好地保证沥青路面在高温季节行车荷载反复作用下不致产生诸如波浪、推移、车辙、拥包等病害,沥青路面应具有良好的高温稳定性。

  低温抗裂性指的是沥青路面抵抗低温收缩裂缝的能力。由于沥青路面随温度下降,劲度增大,变膨能力降低。在外界荷载作用下,使得—部分应力来不及松弛,应力逐渐累积下来,这些累计应力超过材料抗拉强度时即发生开裂,从而会导致路面的破坏,所以沥青路面在低温时应具有较低劲度和较大的抗变形能力来满足低温抗裂性能。

  水稳定性指的是沥青路面抵抗受水的侵蚀逐渐产生沥青膜剥离、掉粒、松散、坑槽而破坏的能力。这是由于水分的存在一方面降低了沥青本身的粘结力,同时也破坏了沥青路面中沥青与矿料间的粘聚力,从而加速了剥落现象发生,造成了道路的水损害。所以说,沥青路面一定要具有水稳定性,这样才能够保证路面的耐用。

  耐疲劳性指的是沥青路面在反复荷载作用下抵抗破坏的能力。它是由于沥青路面在使用期间经受车轮荷载的反复作用,长期处于应力应变交迭变化状态,致使路面结构强度逐渐下降。当荷载重复作用超过一定次数以后,在荷载作用下路面内产生的应力就会超过强度下降后的结构抗力,使路面出现裂纹,产生疲劳断裂破坏,所以,沥青路面应该具有耐疲劳性。

  首先是沥青施工原材料的选用。第一,沥青材料的选用。在道路施工过程中,沥青材料的选用一定要根据道路所在地区的地形、气候、人口数量等因素,综合各种因素选用合适的沥青材料;第二,粗集料的选用。在道路沥青路面施工的过程中,粗集料的选用应该严格按照《城镇道路工程施工与质量验收规范》(JTGF40-2004)的相关规定进行选取。在选取粗集料的时候一定要保证材料的清洁、干净、干燥,保证材料具有更大的强度和抗磨损能力;第三,细集料的选用。沥青细集料的选取一定要严格按照《城镇道路工程施工与质量验收规范》(CJJ1—2008)的相关规定,保证材料的干净、无杂质;第四,沥青路面填料的选用。在填料的选用中要把石灰岩的矿粉作为首选,在利用之前应该取出里面的泥土杂质清除,保证干净。

  在沥青路面施工过程中,沥青混合材料的重要性能主要包括:水稳定性、抗疲劳性、高温稳定性和耐久性。在沥青混合料的配比中,为了能够增加沥青的高温稳定性,就要增加集料的颗粒,减少油的使用量,但是颗粒大了容易造成路面出现裂缝的现象,耐久性差;要进一步克服裂缝的问题,就必须使用用量较多、针入度比较大的沥青加之比较细的混合料,但是同时在高温时节也会出现车辙问题;为了保证沥青路面的粗糙程度,要采用抗滑性能比较好的沥青;为了保证沥青路面的耐久性,还要根据路面施工地区的气候、温度、地形等情况来确定沥青的配合比例。

  在热拌沥青混合料的配比过程中一般包括三个主要方面:目标配合比设计、生产配合比设计以及生产配合比验证。在热拌沥青混合料的过程中一定要选取和技术规范相符合的材料,充分利用以往道路施工的经验,通过相应的配合比例设计出沥青混合料的用量和材料品种,保证混合料的配比质量。同时,配合比设计的每个阶段都要进行马歇尔试验,根据《公路沥青路面施工技术规范》的相应规范进行比例设定,在设定过程中,对每台沥青混合料拌和机,都要严格按目标配合比设计、生产配合比设计和试拌试铺配合比调整等三个阶段做好沥青混合料配合比的设计工作。

  在沥青混合料搅拌的工序中,要注意以下几点:首先,要选择适宜的搅拌场地,一般都是在拌和场进行搅拌;其次,在沥青混合料的配比中,要根据室内的配合比例进行搅拌,保证沥青用量、搅拌时间以及加热温度的适合,从而确保沥青混合料的质量;再次,在沥青混合料搅拌的过程中,一定要根据配料单进料进行搅拌,保证沥青以及各种材料的加热温度,保证搅拌的均匀度,防止花白、成块、粗细分离问题的出现;第四,在搅拌工作完成之后,相关技术人员一定要抽样做沥青混合料、矿料级配组成的沥青用量试验,如果发现沥青混合料与要求不相符合,那么应该及时进行调整,保证混合料的正常使用。

  首先是实验室配合比的有关设计。第一,优化矿质混合料的配合组成设计。在沥青路面施工中,对矿质混合料配合进行相关设计,主要是为了能够选配一个具有足够密实度和内摩阻力的矿质混合料,然后采用级配理论,通过数据分析得出需要的矿质混合料的级配范围。为了应用已有的研究成果和实践经验,通常是采用规范推荐的矿质混合料级配范围来确定;第二,确定出沥青混合料的使用量。如果想得出精确的沥青混合料使用量,可以通过计算得出。通常情况下有两个基本的方法:马歇尔法和维姆法。中国还是采用(JTJ032-94)规定的技术方法,这是在对生产实践和研究成果经验进行总结的结果。

  其次,进行沥青生产配合比设计。在目标配合比确定之后。应利用实际砸工的拌和机进行试拌以确定施工配合比。在试验前,首先应该根据相关情况选择振动筛筛号,从而能够使得几个热料仓的材料不会差别太大。比例最大筛孔要确保排出超粒径料,从而能够使最大粒径筛孔通过量符合设计的基本要求。在试验的过程中,相关人员要按试验室配合比设计的冷料比例,进而进行筛选,选择出与试验室配合比设计一样进行矿料级配计算,从而得出最佳油石比,供试拌试铺使用。

  沥青混合料配比搅拌之后,下一道工序就是进行沥青混合料的摊铺工作。在这个环节中,要注意以下几个重要的方面:首先,在进行路面沥青摊铺之前,一定要清除路面基层上的杂物,保证路面基层的干燥、干净。同时,要保证基层路面密实度、厚度的合理性,为沥青摊铺工作奠定重要的前提基础。在基本路面的整理中,要及时休整基层路面存在的坑槽、松散等问题;其次,进行粘层、透层沥青的浇洒工作。在施工过程中,为了能够更好地保证基层和面层粘结好,在面层铺筑工作的5-8个小时之前,要用1.0-1.2kg/m2的沥青量对基层表面进行浇注,这样就有利于面层和基层的相互粘合。如果路面的基层是水泥混凝土路面或者是陈旧的沥青路面,为了保证面层和基层的粘合,要在旧路面上喷洒一层粘度比较大的沥青;第三个步骤是摊铺沥青混合料。在沥青混合料的摊铺过程中,沥青混合料摊铺机摊铺的过程是自动倾卸汽车将沥青混合料卸到摊铺机料斗后,然后根据沥青路面的基本情况,通过链式传送器将混合料往后传到螺旋摊铺器,随着摊铺机不断往前移动,螺旋摊铺器即在摊铺带宽度上均匀地摊铺混合料,沥青混合料摊铺之后,然后用振捣器进行振动挤压,最后通过熨平板整平。

  沥青混合料进行摊铺工序之后,就进入了压实环节。沥青混合料的压实是沥青路面施工的重要方面,是非常重要的一道工序,在路面压实的过程中,一定要配备充足的大吨位的压实设备,尽量选用当前最为先进的双轮振动压路机。

  沥青路面的压实环节一般包括以下几个方面:路面的初压、路面的复压以及路面的终压。首先,路面的初压。初压是路面压实的首要环节,本环节一般是在混合料摊铺之后直接进行的,此时的温度较高,一般先采用振捣器进行振动挤压,振动之后关闭振动装置,进行慢慢的碾压2-3遍,初压环节的温度一般保持在110—140摄氏度之间。所以说,只要吨位比较小的压实设备就能够起到很好的效果。一般情况下,采用6—8吨位的双钢轮压路机就可以。在碾压的过程中,驱动轮要匀速前进,后退的时候要按照前进时候的碾引移动。在沥青路面进行初压的时候,初压后要有相关的技术人员对路面的平整度、路拱进行检查,一旦发现问题要立刻纠正。如果在路面碾压过程中出现推移现象,这个时候可以等到温度变低之后再进行碾压,如出现横向裂纹,应检查原因并及时采取纠正措施。其次,路面的复压。路面的复压是压实环节的重要阶段,通过复压主要是保证沥青混料的稳定成型,所以说,复压环节一般是在高温下并紧跟初压工序之后进行的。通常情况下,路面的复压环节温度应该保持在120—130摄氏度。一般是通过双轮振动压路机进行路面的碾压,在碾压方式上可以采用与初压相同的方法,碾压的次数应该在6次以上,只有这样才能够保证路面的稳固和结实;再次,沥青路面终压。终压是消除轮迹、缺陷和保证面层有较好平整度的最后一步。由于终压要消除复压过程中面层遗留的不平整,又要保证路面的平整度,因此,沥青混合料也需要在较高但又不能过高的碾压温度下结束碾压。终压结束时的温度应该大于90摄氏度。在路面终压的环节里,终压常使用静力双轮压路机并应紧接在复压后进行,碾压遍数为 2 ~3 遍。通过路面初压、复压、终压三个方面的相互结合,进而保证沥青路面的光滑、稳定和厚实,提高了沥青路面的整体质量。

  用洒布法施工的沥青路面面层有沥青表面处治和沥青贯入式两种,沥青表面处治是用沥青和细料矿料分层铺筑成厚度不超过3cm的薄层路面面层,通常采用层铺法施工,按照洒布沥青及铺撒矿料的层次的多少,可分为单层式、双层式和三层式三种,单层式和双层式为三层式的一部分。

  清理基层,在表面处治施工前,应将路面基层清扫干净,使基层的矿料大部分外露,并保持干燥;若基层整体强度不足时,则应先予以补强。

  洒透层(或粘层)沥青,洒布第一层沥青要洒布均匀,当发现洒布沥青后有空白、缺边时,应立即用入工补洒,有积聚时应立即刮除。施工时应采用沥青洒布车喷洒沥青,其洒布长度应与矿料撒布能力相协调。沥青洒布温度应根据施工气温以及沥青标号确定,一般情况下,石油沥青宜为130℃~170℃,煤沥青宜为80℃~120℃,乳化沥青宜在常温下散布。

  铺撒第一层矿料:洒布主层沥青后,应立即用矿料撒布机或入工撒布第一层矿料。矿料要撒布均匀,达到全面覆盖一层、厚度一致、矿料不重叠、不露沥青,当局部有缺料或过多处,应适当找补或扫除。

  碾压:撒布一段矿料后,用60~80kN双轮压路机碾压。碾压时,应从一侧路缘压向路中,宜碾压3~4遍,其速度开始不宜超过2km/h,以后可适当增加。

  洒第二层沥青,撒布第二层矿料,碾压,再洒第三层沥青,撒布第三层矿料,碾压。

  初期养护:沥青表面处治后,应进行初期养护。当发现有泛油时,应在泛油部位补撒与最后一层矿料规格相同的嵌缝料并均匀;当有过多的浮动矿料,应扫出路外;当有其它损坏现象时,应及时修补。

  沥青贯入式路面属多孔结构,为防止路表水侵入和增强路面的水稳定性,其面层的最上层应撒布封层料或加铺拌和层,而当沥青贯入层作为联结层时,可不撒布表面封层料。沥青贯入式路面适用于二级及二级以下的公路,其厚度宜为4~8cm,但乳化沥青贯入式路面厚度不宜超过5cm,当贯入层上部加铺拌和层的沥青混合料面层时,总厚度宜为6~10cm,其中拌合层的厚度宜为2~4cm。

  沥青贯入式路面的施工工艺流程为:清扫基层→洒透层或粘层沥青(乳化沥青贯入式或沥青贯入式厚度小于5cm)→撒主层矿料→碾压→洒布第一遍沥青→撒布第一遍嵌缝料→碾压→洒布第二遍沥青→撒第二遍嵌缝料→碾压→洒布第三遍沥青→撒封层料→碾压→初期养护。

  热拌沥青混合料路面施工可分为沥青混合料的拌制与运输和现场铺筑两阶段。热拌沥青混合料路面完工后待自然冷却,表面温度低于50℃后,方可开放交通。

  在拌制沥青混合料之前,应根据确定的配合比进行试样,试拌时对所用的各种矿料及沥青应严格计量,对试样的沥青混合料进行试验以后,即可选定施工配合比。

  (2)城市主干路、快速路的沥青混凝土宜采用间歇式(分拌式)搅拌机拌合。

  (3)拌制的沥青混合料应均匀一致,无花白料、无结团成块或严重的粗细料分离现象。

  (4)为配合大批量生产混合料,宜用大吨位自卸汽车运输。运输时对货厢底板、侧板均匀喷涂一薄层油水(柴油:水为1:3的混合液,注意不得将油聚积在车厢底部。

  (5)出厂的沥青混合料应逐车用地磅称重,并测量温度,签发一式三份的运料单。

  (6)从搅拌锅往汽车中卸料时,要前后均匀卸料,防止粗细料分离。运输过程中要对沥青混合料加以覆盖。

  基层准备和放样,铺筑沥青混合料前,应检查确认下层的质量,当下层质量不符合要求,或未按规定洒布透层、粘层沥青或铺热下封层时,不得铺筑沥青面层。为了控制混合料的摊铺厚度,在准备好基层之后,应进行测量放样,即沿路面中心线和四分之一路面宽度处设置样桩,标出混合料松铺厚度。当采用自动调平摊铺机时,应放出引导摊铺机运行走向和标高的控制基准线]

  摊铺,热拌沥青混合料应采用机械摊铺,对高速公路和一级公路宜采用两台以上摊铺机联合摊铺,以减少纵向次冷按缝,相邻两台摊铺机纵向相距10~30m,横向应有5~cm宽度摊铺重叠。沥青混合料摊铺机摊铺过程是由自卸汽车将混合料卸在料斗内,经传送器将混合料往后传到螺旋摊铺器,随着摊铺机前进,螺旋摊铺器即在摊铺带宽度上均匀地摊铺混合料,随后捣实,并由摊平板整平。

  运料车的运输能力应较主导机械的工作能力稍大。城市主干路、快速路开始摊铺时,等候卸料的车不宜少于5辆。宜采用两台(含两台)以上摊铺机成梯队作业,进行联合摊铺。相邻两幅之间宜重叠5~10cm,前后摊铺机宜相距10~30m,且保持混合料合格温度。摊铺机应具有自动调平、调厚装置,具有足够容量的受料斗和足够的功率可以推动运料车,具有初步振实、熨平装置,摊铺宽度可以调整。城市主干路、快速路施工气温低于10℃时,或其他等级道路施工气温低于5℃时均不宜施工。摊铺沥青混合料应缓慢、均匀、连续不间断。用机械摊铺的混合料,不得用人工修整。

  碾压,摊铺后紧跟碾压工序,压实分初压、复压、终压(包括成型)三个阶段。正常施工时碾压温度为110~140℃,且不低于110℃;低温施工碾压温度120~150℃。碾压终了温度不低于65~80℃。碾压速度应慢而均匀。初压时料温较高,不得产生推移、开裂。压路机应从外侧向中心碾压,相邻碾压带重叠1/3~1/2轮宽。碾压时应将驱动轮面向摊铺机。复压采用重型轮胎压路机或振动压路机,不宜少于4-6遍,达到要求的压实度。终压可用重型轮胎压路机或停振的振动压路机,不宜少于2遍,直至无轮迹。在连续摊铺后的碾压中,压路机不得随意停顿。为防止碾轮粘沥青,可将掺洗衣粉的水喷洒碾轮,严禁涂刷柴油。

  压路机不得在未碾压成型并冷却的路面上转向、调头或停车等候。也不得在成型路面上停放任何机械设备或车辆,不得散落矿料、油料等杂物,加强成品保护意识。碾压的最终目的是保证压实度和平整度达到规范要求。

  压实后的沥青混合料应符合平整度和压实度的要法,因此,沥青混合料每层的碾压成型厚度不应大于10cm,否则应分层摊铺和压实,其碾压过程分为初压、复压和终压三个阶段。初压是在混合料摊铺后较高温度下进行,宜采用60~80kN双轮压路机慢速度均匀碾压2遍,碾压温度应符合施工温度的要求,初压后应检查平整度、路拱必要时应予以适当调整;复压是在初压后,采用重型轮式压路式或振动压路机碾压4~6遍,要达到要求的压实度,并无显著轮迹,因此,复压是达到规定密实度的主要阶段;终压紧接着复压进行,终压选择60~80kN的双轮压路机碾压不少于2遍,并应消除在碾压过程中产生的轮迹和确保路表面的良好平整度。

  沥青路面的各种施工,包括纵缝、横缝和新旧路的接缝等处,往往由于压实不足,容易产生台阶、裂缝、松散等质量事故,影响路面的平整度和耐久性。接缝的内容、要求和注意事项如下: 摊铺时采用梯队作业的纵过采用热接缝。施工时应将先铺的已铺混合料留下l0~2Ocm宽度暂时不碾压,作为后摊铺部分的高程基准面。纵缝应在后铺部分摊铺后立即进行碾压,压路机应大部分压在已先铺碾压好的路面上,仅有10~15cm的宽度压在新铺的车道上,然后逐渐移动跨缝碾压以消除缝迹。

  摊铺梯队作业时的纵缝应采用热接缝。上下层的纵缝应错开15cm以上。上面层的纵缝宜安排在车道线上。相邻两幅及上下层的横接缝应错位1m以上。中、下层可采用斜接缝,上层可用平接缝。接缝应粘结紧密、压实充分,连接平顺。

  半幅施工或与旧沥青路面连接的纵缝,不能采用热接缝时,宜加设挡板或采用切刀切齐。铺另半幅前必须将缝边缘清扫干净,并刷粘层沥青。摊铺时应重叠在已铺层上5~10cm,摊铺后用入工将摊铺在前半幅上面的混合料铲走。碾压时先在已压实的路面上行驶,碾压新铺层10~15cm,然后再逐渐移动跨过纵缝,将纵缝碾压紧密。上下层的纵缝应错开15cm以上。表层的纵缝应顺直,且位于车道的画线]

  平接缝应做到紧密粘结,充分压实,连接平顺。接缝处应清扫干净,切齐,边缘涂粘层沥青,并在其压实后用热烙铁烫平,再在缝口涂粘层沥青,撒石粉封口,以防渗水。

  彩色沥青路面在国外已较多地应用到城市道路中,起到美化城市和诱导交通的作用,但在中国道路上应用尚少,彩色沥青混凝土是由脱色沥青、有色石料、色料和添加剂等材料组成,彩色沥青混凝土面层施工工艺为。原材料质量控制是保证彩色沥青混凝土面层施工质量的前提,每一批原材料进场必须按品种、规格分别取样试验,严禁不合格原材料进入施工流程;彩色沥青施工的关键在于原材料的选用和配合比的设计,其施工关键工序在于拌和与碾压,也就是说拌和时间控制色粉投入量和拌和次序、时间。碾压时做到快捷;本工程采用脱色沥青、色料和本地区集料,通过掺入抗剥落剂来提高本地酸性集料和沥青的粘附性,采用水泥代替矿粉提高了沥青混合料水稳性等技术措施,成功地配制出彩色沥青混凝土,为今后本地区彩色沥青铺面的施工积累了经验。

  为了提高公路的使用年限,预防路面早期破坏,表面层施工引入了改性沥青工艺,以迎合交通量的迅速增长、车量大型化和严重超载问题的严峻考验。在中国广泛推广的改性沥青主要是掺加SBS改性剂或SBR改性剂,改性后沥青在物理性能方面得到提高,主要表现在软化点、针入度、脆点、延度等方面都得到改善。

  车辙是路面结构层及土基在行车重复荷载作用下的补充压实,以致结构层材料的侧向位移所产生的累积永久变形。

  a车辙属变形类,是指路面上沿行车轮迹产生的纵向带状凹槽,深度1.5cm以上。车辙是在行车荷载重复作用下,路面产生永久性变形积累形成的带状凹槽。车辙降低了路面平整度,当车辙达到一定深度时,由于辙槽内积水,极易发生汽车飘滑而导致交通事故。产生车辙的原因主要是由于设计不合理以及车辆严重超载导致的。影响沥青路面车辙深度的主要因素是沥青路面结构和沥青混凝土本身的内在因素,以及气候和交通量及交通组成等的外界因素。车辙产生的主要原因有:(1)沥青混合料油石比过大;(2)表面磨损过度:(3)雨水侵入沥青混凝土内部;(4)由于基层含不稳定夹层而导致路面横向推挤形成波形车辙。

  主要是由于沥青混合料路面在水平荷载作用下抗剪强度不足所引起的。导致此类沥青混合料抗剪强度不足的内在原因主要有:混合料用油量过大,细集料或填料过多,沥青标号选择不合适,在沥青混合料铺筑之前表面平整度差,上下层间光滑接触,无层间黏结力等,实际的原因则是其中一种或数种原因的共同作用。其外界原因可能是夏季高温时间长、交通量大、车速慢,特别是刹车较多的路段,易产生推移、拥包等。

  泛油是指沥青混合料内部多余的沥青在车辆荷载作用下向沥青路面表面迁移的结果。泛油的主要原因是沥青用量过大或压实沥青混合料的残留空隙率太小。

  沥青路面开裂的主要原因可分为两大类:一种是由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝,一般称之为荷载型裂缝。另一种主要是由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝,包括低温收缩裂缝和疲劳裂缝,一般称之为非荷载型裂缝。

  横向收缩裂缝 位于路面面层的沥青混合料结构层,直接受到气温变化的影响,待温度应力积累到超过沥青混合料的极限抗拉强度时,路面就将出现裂缝,以便将应力释放出去。另外,接近表面的沥青比内部沥青更易老化。沥青混合料的极限拉伸应变小,应力松驰性变差,也是容易产生裂缝的一个重要因素。沥青材料在较高温度条件下,具有良好的应力松驰性能,温度升降产生的变形不致于产生过大的温度应力,但当气温大幅度下降时,沥青材料逐渐发硬并开始收缩。由于沥青路面宽度有限,收缩受路面结构的相互约束小,所以低温裂缝主要是横向的。

  冬季或在寒冷地区,在结合得好的沥青面层下,开裂的半刚性基层的水平位移使得直接在裂缝上的面层内产生大的拉应力或拉应变,由于在较低温度下沥青面层通常较硬,它只能承受小的拉应力或拉应变,因此容易被拉裂,并且裂缝的扩展途径是由下至上的。沥青面层的厚度愈薄,反射裂缝形成的愈早和愈多。

  对于新铺的半刚性基层,随着混合料中水分的减少,要产生干缩和干缩应力;水分减少得愈多愈快,产生的干缩应力和干缩应变就愈大。在已经产生干缩裂缝的半刚性基层上铺筑沥青面层,在较薄沥青面层的情况下,半刚性基层的裂缝会由于温度应力而使面层底部先开裂,并较快形成反射裂缝。

  冻缩裂缝主要是路基冻胀及收缩产生的开裂。这种裂缝在路面与路肩交界处最常见。

  影响沥青混合料低温抗裂性的因素 影响沥青混合料低温抗裂性的主要因素有:材料特性如沥青的感温性、感时性、老化性能等,路面结构几何尺寸如面层的厚度等,气温等环境因素如温差等。

  (1)沥青路面的结构性破坏裂缝主要是由于行车荷载引起的。在车轮荷载作用下,大于半刚性基层材料的抗拉强度时,半刚性基层的底部就会很快开裂。在行车荷载的反复作用下,底部的裂缝会逐渐扩展到上部,并使沥青面层也产生开裂破坏。影响拉应力主要因素有面层的厚度、基层本身的厚度、基层的回弹模量和下承层的回弹模量。选取不同的沥青面层厚度和半刚性基层厚度,通过试验得出半刚性基层底部的拉应力与半刚性材料回弹模量间的关系曲线)在半刚性基层下采用半刚性材料做底基层,可使基层底面由行车荷载产生的拉应力明显减小,甚至还小于半刚性底基层底面产生的拉应力,这对半刚性基层承受行车荷载的反复作用是十分有利的。

  a2、基层材料的性质基层材料的收缩性愈小,面层裂缝愈少。基层上有透层油以加强与面层的粘结对抗开裂是有好处的,基层材料种类对沥青面层的裂缝率有明显影响。

  a沥青未达到适合本地区气候条件和使用要求的质量标准,低温抗变形能力较差,致使沥青面层在低温下产生收缩开裂。地基处理不当,路基碾压不均匀,造成路基沉降不均匀。

  a随着交通运输的高速发展。原有的路面强度日趋不足,路面满足不了交通量迅速增长和汽车载重明显增大的需求,沥青路面过早产生疲劳破坏,沥青路面很快开裂。

  a4、原结构设计不合理,未充分考虑到各种不利因素,施工质量不好,沥青路面面层厚度不足,沥青路面原材料的品质不符合设计规范要求,路面强度明显不能满足行车要求。在行车作用下,特别是超大吨位车辆的频繁碾压,沥青路面很快开裂。

  a施工因素主要指半刚性基层材料的碾压含水量,半刚性基层完成后的暴晒时间等因素。

  松散是直接影响行车安全的路面病害,松散可能出现在整个路面表面。也可能在局部区域出现,但由于行车作用,一般在轮迹带比较严重。其产生的主要原因有:(1)局部路基和基层不均匀沉降引起路面破坏;(2)碎石中含有风化颗粒,水侵入后引起沥青剥离;(3)随着使用时间的增多,沥青结合料本身的粘结性能降低,促使面层与轮胎接触部分的沥青磨耗,造成沥青含量减少,细集料散失;(4)机械损害或油污染。

  沥青路面在存在水分的条件下,经受交通荷载和温度涨缩的反复作用,一方面水分逐步侵入到沥青与集料的界面上,同时由于水动力的作用。沥青膜渐渐地从集料表面剥离,并导致集料之间的粘结力丧失而发生路面破坏。沥青路面产生水损害的原因主要有材料、设计、施工、土基和基层、超载车辆等原因。脱皮(松散类)沥青路面脱皮是指路面面层层状脱落,面积0.1 ㎡以上。导致沥青路面脱皮主要是因为水损害。

  沥青路面产生冻胀和翻浆主要是在冻融时期,因为水的侵入和路基土的水稳定性能差,由于冰冻的作用,路基上层积聚的水分冻结后引起路面胀起并开裂。道路翻浆是水、土质、温度、路面和行车荷载五个主要因素综合作用的结果。其中水、土、温度构成翻浆的三个自然因素,缺少任何一个因素都不可能形成翻浆。

  沉陷是路面变形中最普遍的一种,特点是面积大,涉及的结构层次深,主要出现在挖方段和填挖交界处。其产生的主要原因是:(1)土质路堑排水不畅,路床下部路基过湿润而产生不均匀沉降,引起路面局部下沉;(2)路面强度不能适应日益增长的交通量,易发生疲劳破坏:(3)路基或基层强度不足或填挖路基强度不一致,在车辆荷载作用下,路基或基层结构遭破坏而引起沉陷;(4)桥头路面沉降不均匀而引起沉陷并与桥面发生错位。

  针对以上分析的沥青路面病害的原因,主要从施工材料、设计、施工、养护和交通管理等5个方面采取相应的预防措施。

  a通过路面结构设计和厚度计算可以满足沥青路面强度和承载能力要求,基本解决荷载型裂缝产生的问题。对于如何避免或减轻非荷载型裂缝的产生,应从设计与施工两个方面来进行考虑。

  加强交通管理,限制大型超载车通行;在夏季连续高温时段,运营管理单位可将重车安排在夜间、凌晨路表气温较低时段通过:禁止带钉轮胎对路面的过度磨损或者更加严厉地限制使用。

  影响沥青混合料高温稳定性的因素可归纳为内在因素和外部条件。内在因素主要反映在材料本身的质量上,如沥青的用量,沥青的黏度,矿料的级配,矿料的尺寸、形态以及沥青混合料摊铺面积等;而外部条件则主要包括气候条件和交通条件,当外部条件与材料本身的内在因素结合在一起时就会对沥青路面产生综合影响。

  a沥青混合料高温稳定性的改善措施 由于沥青路面高温稳定性不足出现的车辙不仅影响行车的舒适性和快速性,而且影响行车的安全性。改善沥青混合料的高温稳定性应针对下面这些因素采取相应的措施。

  ②沥青结合料:有关研究认为,就沥青对沥青混合料高温性能的影响来说,沥青含量的影响可能比沥青本身特性的影响更重要,对于细粒式或中粒式密级配沥青混合料,适当减少沥青用量有利于抗车辙,在考虑抗车辙因素时应综合考虑级配、集料对沥青的吸收性、集料与沥青间的粘聚力、混合料的空隙率等。

  ②混合料:在进行混合料设计时,可有意识地按较多的重载车辆、较大的轴载、较高的轮胎气压进行沥青混合料的设计于试验室验证。

  ③施工:沥青路面施工应针对不同的混合料采用不同的施工方法,除了把握好材料质量关以外,最重要的还有两点:一是施工温度,包括拌和、摊铺温度等;二是压实,碾压次数不能过多或过少,适当的碾压能获得最满意的效果。

  低温抗裂性是指沥青混合料不出现低温脆化、低温缩裂、温度疲劳等现象,从而导致出现低温裂缝的性能。影响沥青混合料低温抗裂性的因素 影响沥青混合料低温抗裂性的主要因素有:材料特性如沥青的感温性、感时性、老化性能等,路面结构几何尺寸如面层的厚度等,气温等环境因素如温差等。

  沥青混合料低温抗裂性的改善措施 混凝土的低温变形能力在很大程度上取决于沥青材料的低温性质、沥青与矿料的粘结强度、级配类型以及沥青混合料的均匀性。应从设计与施工两个方面来进行考虑。

  2、选用松弛性能好的优质沥青做沥青面层。在缺少优质沥青的情况下,应采取改善沥青性质的措施。

  3、为进一步提高表面层抗温度裂缝性能,可采用橡胶沥青或聚合物沥青在沥青混凝土表面做一封层。

  2、半刚性基层碾压完成后或最迟在养生结束后应立即用乳化沥青做透层或封层。

  沥青路面的再生工艺主要有:①在老化的沥青路面上喷洒软化剂,使老化发脆的沥青重新变软,多用于贯入式和表面处治路面的再生;②将老化了的旧沥青层挖出,重新轧碎,必要时加入“再生剂”使沥青质量改进,并加入部分新的集料和沥青,重新加工回用;该法可以就地粉碎拌和,也可以集中到工厂拌和,以厂拌热法加工者质量较好。旧沥青路面材料的再生和回用可节约沥青、集料和能耗,减少环境污染,已引起各国筑路部门的注意和推广使用。

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