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1、道路施工基础知识 道路面层沥青类,杂交稻 2013年11月,市政 公路建造师培训,一、有关概念,1. 粗集料：经加工（轧碎、筛分）而成的粒径大于2.36mm的碎石、破碎砾石、筛选砾石、矿渣等集料。就是我们平常所说的0.5-1cm、1-2cm、1-3cm石子。2. 细集料：天然形成或经轧碎、筛分等加工而成的粒径小于2.36mm的天然砂、机制砂及石屑等集料。3. 填料：在沥青混合料中起填充作用的粒径小于0.075mm的矿物质粉末。拌和站所指的填料就是矿粉和生产过程产生的回收粉。4. 矿料：用于沥青混合料的粗集料、细集料、填料的总称。,5. 沥青结合料：在沥青混合料中起胶结作用的沥青类材料（含掺加的
2、外掺剂、改性剂等）的总称。6. 乳化沥青：石油沥青与水在乳化剂、稳定剂等的作用下经乳化得到的沥青产品。我们常用的是喷洒型阳离子乳化沥青，简称PC。7. 改性沥青：掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、天然沥青、磨细的橡胶粉等改性剂，使沥青或沥青混合料的性能得以改善而成的结合料成为改性沥青。常见的有MAC和SBS。8. 沥青混合料:由矿料与沥青结合料拌合而成的混合料成为沥青混合料。按材料组成及结构分成连续级配、间断级配混合料。按矿料级配及空隙率大小分为密级配、半开级配、开级配混合料。按工程最大粒径的大小可分为特粗式，粗粒式、中粒式、细粒式、砂粒式。,密级配沥青混合料：按密实级配原理设计组成的混合料，包括
3、空隙率较小的密实式沥青混凝土混合料（以AC表示）和密实式沥青稳定碎石混合料（以ATB表示）。特点：级配为连续密级配，空隙率较低。孔隙率为36%的混合料为I型密实型沥青混凝土，孔隙率为410的为II型半密实沥青混凝土混合料。 10、连续半开级配沥青碎石混合料：由适当比例的粗集料、细集料及少量填料（或不加填料）与沥青结合料拌和而成，经马歇尔标准击实成型试件的空隙率在10以上的半开式沥青碎石混合料（以AM表示）。,11.开级配沥青混合料：矿料级配主要由粗集料嵌挤组成，细集料及填料较少，压实后剩余空隙率为15以上的混合料称为开级配沥青混合料。12. 间断级配沥青混合料：矿料级配组成中缺少1个或几个档次
4、（或用量极少）而形成的沥青混合料。SMA就属于本类型。 14. 沥青马蹄脂碎石混合料：由沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料以及较多的填料（矿粉）构成，简称SMA。,15. 沥青面层：由沥青材料、矿料及其他外掺剂按要求比例混合、铺筑而成的单层或多层式结构层。一般沥青面层分为下、中、上三层结构。*16. 透层：为使沥青面层与非沥青材料基层结合良好，在基层上喷洒液体石油沥青、乳化沥青、煤沥青而形成的透入基层表面一定深度的薄层。作用：1. 增进基层与沥青层的粘结力；2.封闭基层表面的孔隙，减少水分下渗；3.防止基层吸收表面处治的第一次喷洒沥青；4. 在铺筑面层前，能作为临时性的保护基层。17. 粘层
5、：为加强路面沥青层与沥青层之间、沥青层与水泥混凝土路面之间的粘结而洒布的沥青材料薄层。,19. 符号及代号AC：密级配沥青混凝土混合料AM：半开级配沥青稳定碎石混合料SMA：沥青马蹄脂碎石混合料SBS：改性沥青的一种（苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物 ),18. 封层：为封闭表面空隙、防止水分侵入而在沥青面层或基层上铺筑的有一定厚度的沥青混合料薄层。铺筑在沥青面层表面的称为上封层，铺筑在沥青面层下面、基层表面的称为下封层。,二、沥青路面分类,按强度构成原理,密实类,嵌挤类,密实类沥青路面要求矿料的级配按最大密实原则设计，其强度和稳定性主要取决于混合料的粘聚力和内摩阻力。密实类沥青路面按其空隙率的大
6、小可分为闭式和开式两种：闭式混合料中含有较多的小于0.5mm和0.074mm的矿料颗粒，空隙率小于6，混合料致密而耐久，但热稳定性较差；开式混合料中小于0.5mm的矿料颗粒含量较少，空隙率大于6，其热稳定性较好。,嵌挤类沥青路面要求采用颗粒尺寸较为均一的矿料，路面的强度和稳定性主要依靠骨料颗粒之间相互嵌挤所产生的内摩阻力，而粘聚力则起着次要的作用。按嵌挤原则修筑的沥青路面，其热稳定性较好，但因空隙率较大、易渗水，且耐久性较差。,二、沥青路面分类,按施工工艺,层铺法,厂拌法,路拌法,二、沥青路面分类,沥青路面的技术特性,热拌沥青碎石,沥青混凝土,沥青表面处治,乳化沥青碎石混合料,沥青贯入式,沥青
7、玛蹄脂碎石SMA,二、沥青路面分类,按颗粒大小,粗粒式,中粒式,细粒式,砂粒式,传统的表面理论认为沥青混合料是由粗、细集料和填料组配而成的矿质骨架和沥青组成，沥青分布在矿质骨料表面，将矿质骨料胶结成具有强度的整体。其中沥青的胶结作用是一个相当复杂的过程，包括物理吸附、化学吸附、选择性吸附等。所谓物理吸附是在固-液界面间产生的表面张力作用下，在矿料表面形成定向吸附和湿润现象，吸附的沥青没有发生任何化学变化；化学吸附是沥青中的沥青酸及沥青酸酐与矿料表面的金属阳离子间产生的化学反应，生成了沥青酸盐，化学吸附比物理吸附产生的吸附作用更强烈，形成的沥青膜更稳定；选择性吸附主要是由于矿料表面的微孔或毛细孔
8、产生的吸附作用，使得沥青中的小分子如油分和树脂被吸收而增强了沥青的粘结力，从而使沥青与矿料作用更稳固。,三、沥青混合料的组成结构的现代理论,（一）主要优点： 优良的结构力学性能和表面功能特性：一般沥青路面均具有良好的受力特性；路面平整、无裂缝或接缝、柔韧舒适、噪音小等优点 表面抗滑性能好：沥青路面既平整、表面又粗糙，有一定的粗、细纹理构造，能保证车辆高速安全行驶 施工方便：沥青路面可以集中拌和（厂拌）、机械化施工（摊铺、碾压等），完全可以实现大面积施工，质量能够得以保障，开放交通早 经济耐久性好：与水泥路面相比，沥青路面一次性投资要低得多，其使用寿命达到15年，若施工质量好、养护保养及时有的可
9、以使用20年,四、沥青路面的特点,便于再生利用：沥青再生利用已成为发达国家一项热门的可持续发展和能源再生利用的新型课题，我国目前也在进行这方面的研究和技术开发； 其它，如抗震性好、日照下不反射引起眩光、晴天无扬尘、雨后不泥泞等 （二）主要缺点： 沥青易老化：沥青是多组分有机材料，随着使用期的延长，沥青的胶体结构和组成成分发生变化，使沥青粘性变差、塑性降低、沥青路面易表面松散、整体性降低，从而导致结构破坏；一般可以添加抗老化剂，如添加碳黑可以起到抗氧化的作用，增强沥青的老化特性，还有其他材料如阻酚类、氨基甲酸酯类、钙盐、胺类等，但研究不成熟。 温度敏感性较差：夏季高温易流淌，高温稳定性差；低温易
10、发脆，抗裂性能差。可采用优质沥青或采取改性措施等。,五、沥青类路面材料,1.道路沥青根据气候、交通性质等可选用油-100、油-60等，气温较高和交通繁重条件下应选用稠度较高的石油，反之可选用稠度较低的石油。根据标准的不同，又分为“重交沥青”与“普通道路沥青”。普通沥青AH-70中的字母A是Asphalt沥青的英语翻译中第一个字母，H是Highway重交通的英语翻译中第一个字母，70是沥青针入度的范围中值即60-80（0.1mm），因此说针入度是普通沥青三大指标中最重要的，普通沥青常常作为改性沥青的基质沥青。,2. 改性沥青改性沥青是指通过往沥青中掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其它
11、填料等外掺剂（改性剂）或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得到改善而制成的沥青结合料。而改性剂则是指在沥青或沥青混合料中加入的天然或人工的有机或无机材料，它应可熔融、分散在沥青中，能够改善或提高沥青路面材料性能，与沥青发生反应或裹复在集料表面上 。改性沥青的主要功用之一是提高沥青混合料在高温下的抵抗变形能力，而在其他温度下对沥青或沥青混合料的特性无不利作用。,国内用于沥青改性的聚合物品种大致可分为三种类型：一是橡胶改性类，如天然橡胶（NR）、丁苯橡胶（SBR）等；二是热塑性弹性体：如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、苯乙烯异二烯苯乙烯嵌段共聚物（SIS）；三是树脂
12、类：包括热塑性树脂与热固性树脂。SBS改性沥青是在原有基质沥青（AH-70）的基础上，掺加2.5%、3.0%、4.0的SBS改性剂，改性后的沥青，与原沥青相比，其高温粘度增大，软化点升高。在良好的设计配合比和施工条件下，沥青路面的耐久性和高温稳定性明显提高。,4. 碎石应选耐磨、方正有棱角和与沥青粘结力较强的碱性石料，如石灰岩、白云岩等，若选用酸性石料（如花岗岩），则在使用前应掺加少量（0.6%2%)的表面活性剂预先碱化。在改性沥青中，为了增强骨料的强度，级别较高的路面采用玄武岩，造价较高。,细骨料沥青中的细骨料常常采用干净的砂或石屑。,3. 乳化沥青乳化沥青适用于表处、贯入式、透层、粘层等，
13、它是用5570沥青、纯净水在乳化剂的作用下， 由不相容的两相形成一相的稳定分散系。,5. 矿粉一般采用石灰石粉，其中的粒径小于0.074mm的成分不宜小于80%，亦可采用水泥、消石灰粉，但消石灰粉不宜超过3。矿粉在沥青混合料中的作用是填充混合料的空隙，增强矿料和沥青的粘结力，它能显著的提高混合料的强度和温度稳定性。,六、沥青砼路面施工工艺,配合比设计,运输,摊铺,碾压,放开交通,沥青加工,骨料加热,拌和,拌和,运输,摊铺,石油温度：130170 砂石温度：140170 出厂温度：130160 运达温度：130 压实温度：80130,1、拌和控制：控制油石比、级配、温度，前两项也是控制造价的关键
14、。2、运输控制：根据运输距离、生产能力、摊铺压实速度和行车情况等因素，遵照生产施工现场应保留3-5辆等候的原则匹配运输车数量。确保生产、摊铺的连续性和摊铺质量的稳定性。运料车每次使用前后必须清扫干净，在车厢板上涂一层防止沥青粘结的隔离剂或防腐剂，运料车运输混合料宜用苫布覆盖保温、防雨、防污染。运料车应在摊铺机前1030cm处停住，空挡等侯，由摊铺机推动前进开始缓缓卸料，避免撞击摊铺机。运料车每次卸料必须倒干净，尤其是对改性沥青或SMA混合料，如有剩余，应及时清除，防止硬结。,3、摊铺：沥青混合料摊铺机摊铺的过程中，自卸汽车将沥青混合料卸到摊铺机料斗后，经链式传送器将混合料往后传到螺旋摊铺器，随
15、着摊铺机向前行使，螺旋摊铺器即在摊铺带宽度上均匀地摊铺混合料，随后由振捣板捣实，并由摊平板整平。4、碾压：分层压实厚度不得大于10cm。5、接缝施工纵缝 尽量采用多台联合避免纵缝。缝边应保持垂直，涂刷一薄层粘层沥青之后方可摊铺新料。纵缝应在摊铺之后立即碾压，压路机应大部分在已铺好的路面上，仅有1015cm的宽度压在新铺的车道上，然后逐渐移动跨过纵缝。,横缝施工 横缝应与路中线垂直。接缝时先沿已刨齐的缝边用热沥青混合料覆盖，以资预热，覆盖厚度约15cm，待接缝处沥青混合料变软之后，将所覆盖的混合料清除，换用新的热混合料摊铺，随即用热夯沿接缝边缘夯捣，并将接缝的热料铲平，然后趁热用压路机沿接缝边缘
16、碾压密实。双层式沥青路面上下层的接缝应相互错开2030cm，做成台阶式衔接。,七、沥青混合料检验1、混合料温度沥青混合料到场温度是混合料质量的一个重要参数，到摊铺温度、初始碾压温度、终了碾压温度和开放交通时间。据统计，一般情况下运输时间在1h内，混合料温度损失在0-5内。据统计，卸料时在天气晴朗的情况下，混合料冒淡淡的青烟，这时温度约为130-140；冒较浓的青烟或蓝烟，这时温度为145-160；冒白烟，这时温度为170-185，冒较浓的白烟或白中带黄色时，这时温度可能已超过195，应作为废弃料处理。控制出厂温度普通沥青145165；改性沥青170185； 高于195的混合料视为废料。,2、抽提筛分试验：将取的混合料拌和均匀按四分法分至要求的试验质量约1000g1500g，倒入离心式抽提仪进行试验。抽提结束将矿料烘干筛分，计算油石比和筛分通过量，与设计油石比和设计级配作比较。抽提筛分应至少检查0.075mm 、2.36mm 、4.75mm公称最大粒径及中间粒径等5个筛孔的通过率。3、马歇尔试验：取46份要求质量(一般在11801220g 左右)的混合料再加热进行马歇尔试验。测定马歇尔试件的空隙率、稳定度、流值等物理指标,计算合格率,并结合规范要求和设计规定进行比较。4、路面钻芯：测定路面钻芯试件的空隙率及压实度。,
