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1、提高沥青路面耐久性关键技术,长安大学公路学院 蒋应军 教授 Tel:0296263007813636709568,主要内容,一、沥青路面耐久性问题及技术途径 二、水泥稳定碎石抗裂设计与施工技术 三、基于层位功能沥青混合料设计技术 四、沥青路面施工关键技术,一、沥青路面耐久性问题及技术途径,1、沥青路面耐久性问题,表面功能 衰减,裂缝,永久变形,水损害,1.纵裂 2.横裂 3.网裂 4.龟裂,1.松散 2.剥落 3.坑槽 4.唧浆,1.车辙 2.拥包 3.搓板,1.泛油 2.磨光,沥青路面破坏,高温稳定性,低温稳定性,水稳定性,耐久性,抗滑性能,图2 Rutting cont车辙,沥青路面的
2、病害类型、原因分析,（2）拥包（Shoving） 推移导致隆起（横向、侧向） 多发生在车辆变速和停站处 （3）搓板（Corrugations） 又称波浪、是一种紧挨而呈步长规律的 纵向起伏（波长一般小于2米） 多发生在基层松散而沥青面层较薄处,四、水损害类,（3）坑槽（Potholes）（图8） 剥落进一步向深度发展而形成,图8 沥青路面的坑槽,（4）唧浆（Sluirry Mud Pumping） 水从沥青面层裂缝处渗入基层顶面，在汽车荷载作用下，动水压力冲刷基层致使细料溶解成泥浆，从裂缝处被唧出。,耐久性影响因素,2、沥青路面耐久性解决方案,裂缝提高沥青面层抗裂性能提高半刚性基层抗裂性能设置
3、级配碎石过渡层柔性基层 车辙提高沥青面层材料抗车辙性能合理路面结构加强层间结合 水损害骨架密实级配提高粘附性提高密实性,耐久性解决技术途径,二、水泥稳定碎石抗裂设计与施工技术,现规范设计,振动法设计,现规范设计,振动法设计,现规范设计,振动法设计,三、基于层位功能沥青混合料设计,基于层位功能的沥青混合料设计技术,目标配合比设计阶段供拌和机确定各冷料仓的供料比例、进料速度及试拌使用 生产配合比设计阶段标配合比确定最佳油石比及0.3三挡进行试验应保证4.75、2.36、0.075mm通过率稳定该阶段必须进行性能检验 生产配合比验证阶段,配合比三阶段设计方法,原材料,矿料加热,振动筛二次 筛分热料,
4、提升,热料仓,根据目标配合比 OAC OAC0.3% 三组沥青用量,根据热料比例,确定最佳 沥青用量,确定热料 比例,生产配合比,目标配合比,确定冷料 比例,确定最佳 沥青用量,取冷料 筛分,根据冷料比例 成型5组 马歇尔试件,通过调整 皮带转速,青用量确定提供标准,为生产配合比最佳沥,热料比例 最佳沥青 生产沥青 混合料,热料筛分,目标配合比与生产配合比设计关系图,成型3组马歇尔试件,矿质集料级配与设计级配范围,石屑,冷料比例,2.364.75mm碎石,热料级配,3号仓,2号仓,4号仓,4.759.5mm碎石,四、沥青混合料的施工关键技术,1、路面耐久性的关键施工因素,增加空隙率1%，至少
5、减少10%的寿命压密的意义【内在质量】 粗细集料离析、温度不均匀导致空隙率不均匀，结果同压密不够类似，增加剥落与水损害、减少疲劳寿命控制均匀性的意义【内在质量】 平整度舒适性指标,不均匀密度的位置,温差超过14C 空隙率增加2%,2、沥青路面施工关键技术 （1）粗细集料离析的控制 （2）混合料施工温度的控制 （3）摊铺 确保平整、均匀、密实 （4）压实 确保密实,确保均匀,（1）粗细集料离析控制原材料,（1）粗细集料离析控制原材料,（1）粗细集料离析控制原材料,（1）粗细集料离析控制混合料生产,（1）粗细集料离析控制混合料生产,（1）粗细集料离析控制混合料生产,（1）粗细集料离析控制混合料生产
6、,（1）粗细集料离析控制混合料生产,（1）粗细集料离析控制混合料生产,（1）粗细集料离析控制混合料生产,（1）粗细集料离析控制混合料生产,（1）粗细集料离析控制混合料生产,（1）粗细集料离析控制混合料生产,（1）粗细集料离析控制混合料生产,（1）粗细集料离析控制混合料运输,（1）粗细集料离析控制混合料运输,（1）粗细集料离析控制混合料运输,（1）粗细集料离析控制混合料运输,沥青混合料的摊铺, 确保摊铺均匀连续 平衡沥青混合料生产、运输和摊铺,（1）粗细集料离析控制混合料摊铺,（1）粗细集料离析控制混合料摊铺,（1）粗细集料离析控制混合料摊铺,（1）粗细集料离析控制混合料摊铺,（1）粗细集料离析
7、控制混合料摊铺,（1）粗细集料离析控制混合料摊铺,（1）粗细集料离析控制混合料摊铺,（1）粗细集料离析控制混合料摊铺,（1）粗细集料离析控制混合料摊铺,（1）粗细集料离析控制混合料摊铺,施工温度是沥青路面施工重要参数 施工各环节的温度分为：摊铺的“最低温度”开始碾压的“混合料内部最低温度”碾压终了的“路表面最低温度”开放交通的“路表温度” 施工时应注意各工序必须符合规范要求温度,（2）施工温度控制,（2）施工温度控制生产,（2）施工温度控制生产,（2）施工温度控制生产,（2）施工温度控制运输,（2）施工温度控制运输,（2）施工温度控制运输,（2）施工温度控制运输,（2）施工温度控制摊铺,（2）
8、施工温度控制摊铺,优化压实工艺，尽快完成碾压 减少轮胎喷水 减少初压遍数,（2）施工温度控制压实,（3）沥青路面的压实,影响路面压实的因素,碾压程序,薄层路面的压实,厚层路面的压实,目前碾压中存在的问题,压路机距离摊铺机太远，碾压温度偏低。建议不要按规范规定最低温度控制，只要不推移，温度越高，效果越好； 压路机碾压速度普遍偏快。碾压速度快，作用时间短，碾压效果差，容易影响平整度； 压路机碾压段长度过长。长度应该与摊铺机速度相适应，并保持大体稳定。压路机两端折回的位置应成阶梯型随摊铺机向前进，使折回处不在同一横断面上。 配备的压路机操作手少。压路机经常休息，应该做到人歇压路机不歇 碾压时没有将驱
9、动轮面对摊铺机。在坡道上碾压时应将驱动轮由低向高处碾压 压路机碾压过程中喷水过多。喷水必须是雾状，不得自流，喷嘴必须经常检查是否堵塞。,压路机的数量和配置,原则上，需要的压路机台数可根据与铺筑速度匹配的原则，由压路机宽度、速度、要求的碾压遍数计算确定。 规范首次提出了高速公路铺筑双车道沥青路面的压路机数量不宜少于5台的要求。,压路机的折返,压路机的折返很有技巧，要密切注意在折返过程中会不会产生推移拥包，有的压路机是在前进多靠近摊铺机时曲线拐弯，然后倒退错轮，这样容易在未碾压段落产生横向推移。,碾压时机,在高温下紧跟压路机碾压是提高碾压效果的重要手段，错过了时机将使压实很难进行。 沥青混合料施工
10、难于碾压的“敏感区(tender zone)”，或称为“不稳定区”，此温度范围约为93115。这是针对非改性沥青混合料而言的，在此温度下，混合料的碾压犹如土基含水量过大时的弹簧情况一样，不过没有那么明显。,碾压时机,混合料在碾压过程中发生推移是密级配沥青混合料的一种常见的现象，那是因为集料的嵌挤作用不足以抵抗压路机碾压过程中的水平力而造成的，这时只能将温度降下一些再碾压。,防止混合料产生发丝裂缝和推移,首先是要改善沥青混合料自身条件，包括彻底烘干集料、选择合理的级配、减少离析，尤其是减少砂和圆滑集料的数量、保持合理的粉胶比 施工过程中必须彻底清除下表面。不得有滑动的砂石存在 混合料运输时要有遮
11、盖措施，防止遭雨淋，禁止雨天和路面潮湿的情况下摊铺混合料， 采用稠度较大的粘层油，喷洒适宜的粘层油数量。 认真研究并采取合理的压实工艺，这是防止混合料软化和产生推移的关键。尤其是要控制好压实温度，配置合理的压路机台数，在温度下降到不稳定区(115左右)之前完成碾压。 从原则上讲，混合料开始碾压的温度应该就是摊铺温度，即压路机应该紧跟在摊铺机后面碾压。,推移发生时的措施,如果混合料的摊铺温度过高，混合料中沥青的粘结性太低，尤其是对那些集料有离析的混合料采用钢轮压路机初压是困难的，很难避免发生推移。此时就不得不等待温度稍稍下降后在适宜的压实温度范围内加快碾压。 如果已经发现有推移的情况发生，应该立
12、即停止钢轮压路机的碾压，改用轮胎压路机碾压。实践证明，即使在不稳定区，采用轮胎压路机碾压也不会发生推移，这也是很多国家推荐或优先采用轮胎压路机进行复压的原因。,如何解决轮胎粘沥青的问题,采用轮胎压路机碾压的最大的困难是如何解决轮胎粘沥青的问题，并可能造成混合料表面不平整。 根据国外的经验，通常的做法是在碾压开始前用喷灯对轮胎加热，在开始碾压时洒少量的肥皂水，待轮胎发热后，就可以停止洒水了。 近来已经有厂家在生产轮胎压路机时采用不粘沥青的复合橡胶作轮胎。只要能很好地解决沥青粘附轮胎的问题，轮胎压路机的效果就会很好。,密级配沥青混凝土复压应优先采用轮胎压路机,轮胎压路机对混合料具有搓揉作用 轮胎压
13、路机碾压后的沥青层透水性最小，对石料的压碎和棱角磨损小 使用方法不正确，既不预先加热，又不注意轮胎保温，轮胎粘沥青情况比较严重，导致晒水过多； 还有一些工程，并不把轮胎压路机放在前面碾压，担心影响平整度，压实效果受影响 实际使用中，很少优先考虑采用轮胎压路机复压。 针对早期水损坏严重情况，大力推广轮压是一项重要措施,复压是关键,薄压实层适宜于采用静态的刚性碾，不宜用振动压路机。 轮胎压路机可以适宜于不同厚度的压实层，使用最“皮实” 对沥青粘度较大、或者较厚的压实层，静态的刚性碾可能难以达到要求的压实度。 在法国，要求轮胎压路机的吨位保证每个轮胎不小于5吨，日本为了增加轮胎压路机的压强，减少轮胎
14、的数目到只有57个。相比之下我国国产的轮胎压路机吨位轻，轮数多，压实效果将受到影响，,轮胎压路机具有几大优点：具有特别好的搓揉作用、密水性效果好、碾压均匀、不需要洒水、不会出现发裂、能比钢性碾达到更大的密实度、不如振动碾那么操作难度大、有较大的温度适应范围等等。所以在欧洲和日本，轮胎压路机使用最普遍。 近年来，我国开始重视采用大吨位轮胎压路机，或者采用轮胎压路机和振动压路机组合碾压，对防止水损坏已经起到了明显的效果。但对于粗集料含量多、粒径大的混合料，尤其是大粒径沥青稳定碎石基层，以及SMA混合料，采用轮胎压路机碾压的效果将不及振动压路机。对SMA混合料，由于沥青含量高，采用轮胎压路机碾压可能
15、使沥青玛蹄脂胶浆挤出来，所以通常不能使用轮胎压路机。,复压是关键（续）,轮胎压路机和振动压路机同时使用时谁前谁后的问题，各地的做法不尽相同。 通常情况下，振动压路机在开始阶段比轮胎压路机好，而轮胎压路机的后期搓揉压实效果好。但为使轮胎压路机的轮胎尽快发热，应放在最前面趁高温碾压使轮胎发热，再调到后面。 为了减少有风天气轮胎容易降温发生粘附沥青，给轮胎压路机做围裙是国外一种常用的方法。工程上经常反映轮胎压路机轮迹不容易清除，对此要客观分析，有的看似轮迹，实际上并不是轮迹。另一方面即使有极轻微轮迹，通车后也很快消除，不必计较。,复压是关键（续）,碾压工艺优化,有研究资料对振动与静态压路机的结合方式及压实工艺提出了新的观点，即为尽快获得所要求的压实度，将振动压路机用于初压可能是重要手段。 在沥青混合料处于高温状态时，把集料颗粒碾压到它的最后位置、振动压路机可促进集料的嵌挤，并对先静压后振动的传统工艺提出质疑，认为先用静态压路机使混合料定位并压实，继而使用振动压路机则可能引起集料断裂，并导致混合料密度减少而不是增大,据此，建议使用高频低幅的振动压路机进行初压，再用一台静态钢轮压路机实施终压的碾压步骤，但这种做法有人担心会影响路面的平正度，工程实践证明这种担心是不必要,
