第3章 路面工程.docx

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第3章路面工程

第三章路面工程

第一节概述

一、路面的功能与构造

1．路面的功能

1）全天候------不受任何季节和气候的影响。

2）平整度------良好的行车性能。

3）粗糙度------安全性能。

2．基本要求

1）强度和刚度。

2）稳定性。

3）耐久性。

4）表面性能。

3．结构层次

1）面层。

2）基层。

3）垫层。

二、路面的分级与分类

1．路面的分级

路面等级

面层类型

所适用的公路等级

高级

水泥混凝土、沥青混凝土、厂拌沥青碎石、整齐石块或条石

高速、一级、二级

次高级

沥青贯入碎（砾）石、路拌沥青碎（砾）石、沥青表面处治、半整齐石块

二级、三级

中级

泥结或级配碎（砾）石、水结碎石、不整齐石块、其他粒料

三级、四级

低级

各种粒料或当地材料改善土，如炉渣土、砾石土和砂砾土等

四级

2．路面的分类

按面层材料划分：

水泥混凝土路面、沥青路面、砂石路面等。

按力学特性划分：

柔性路面、刚性路面、半刚性路面三类。

三、路面设计

设计内容：

结构方案比选、材料选择、配合比设计、设计参数的测试与确定、

结构层组合与厚度计算、以及路面排水系统设计、路肩加固设计等。

设计原则：

（1）自然条件、当地实践。

（2）就地取材、经济合理。

（3）技术先进、最新成果。

（4）安全可靠、注意环保。

（5）机械施工、确保质量。

第二节基层、底基层及垫层

一、垫层

1.设置原则

（1）地下水位高，排水不良，路基经常处于潮湿、过湿状态的路段。

（2）排水不良的土质路堑，有裂隙水、泉眼等水文不良的岩石挖方路段。

（3）季节性冰冻地区的中湿、潮湿路段，可能产生冻胀需设置防冻垫层的路段。

（4）基层或底基层可能受污染以及路基软弱的路段。

2.垫层材料

粒料：

粗砂、砂砾、碎石等

废料：

煤渣、矿渣等

稳定料：

水泥、石灰煤渣稳定粗粒土，二灰稳定粗粒土等。

3.垫层设置宽度

高速公路、一、二级公路的排水垫层应铺至路基同宽。

三、四级公路的垫层宽度可比底基层每侧至少宽25cm。

二、路面基层的类型

粒料类、稳定类。

1．粒料类基层（底基层）

嵌锁形：

（嵌锁和摩阻作用）填隙碎石等。

级配型：

（内摩阻角和粘结力）级配碎（砾）石、天然砂砾等。

特点：

透水性大、施工方便、取材较易。

2．无机结合料稳定类基层（底基层）-----半刚性基层

1）水泥稳定类。

2）石灰稳定类。

3）综合稳定类。

4）石灰工业废渣类。

优点：

强度高、力学性能好、水稳定性好、板体性好。

缺点：

易开裂（干缩、低温收缩裂缝）。

3．贫混凝土基层

强度最高的基层类型，发达国家已广泛用作高速公路的上基层。

三、混合料配合比设计

1．混合料试验项目

1）重型击实试验

2）承载比

3）抗压强度

4）耐久性

2．混合料配合比设计的一般方法

1）一般原则

剂量合理、集料级配、综合稳定。

2）设计方法

过程：

按照强度标准、选取适宜材料、确定材料配比、确定最大干密度和最佳含水量。

步骤：

见教材。

四、基层（底基层）施工

　　稳定类为例：

如水泥稳定砂砾（碎石）、石灰粉煤灰稳定砂砾（碎石）施工

（1）拌和与运输

①拌和应采用厂拌法。

②运输中应覆盖以防水分蒸发，井保证装载高度均匀以防离析，应控制

好卸料速度、数量与摊铺厚度及宽度。

拌和好的馄合料要尽快摊铺。

（2）摊铺和整型

①机械摊铺、均匀摊埔、及时摊铺。

②含水量宜高于最佳含水量0．5—1%，补偿摊碾水分损失。

③松铺厚度、宽度。

（3）碾压

①碾压顺序：

直线段，由两侧向中心碾压；

超高段，由内侧向外侧碾压。

②碾压过程中，混合料的表面应始终保持潮湿。

③严禁“调头”和急剩车，以保证结构层表面不受破坏。

④从加水拌和到碾压终了的延迟时间不应超过规定。

（4）接缝和“调头”的处理：

　应按施工技术规范处理。

（5）养生：

时间不应少于7天。

（6）气候条件*工地气温低于5℃时，不应进行施工。

　　　　　　*雨季施工，勿使水泥和混合料受雨淋。

降雨时应停止施工。

　　　　　　*已摊铺的混合料应尽快压实。

（7）取样和试验

第三节沥青路面

一、沥青路面概述

1．沥青混合料的分类

1）按密实类型分为5类：

（1）密级配沥青混凝土混合料：

剩余空隙率为3%~5%（对重载道路为4%~6%）。

（2）开级配沥青混合料：

剩余空隙率通常大于15%~18%。

（3）半开级配沥青混合料：

剩余空隙率在8%~10%。

（4）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。

（5）沥青稳定碎石混合料（沥青碎石）：

分为三种类型：

①密级配沥青稳定碎石基层混合料（ATB）

②开级配排水式沥青稳定基层混合料（ATPB）

③半开级配沥青稳定混合料

2）按沥青结合料分为5类：

（1）普通沥青和改性沥青混合料

（2）乳化沥青碎石混合料

（3）沥青马蹄脂碎石混合料SMA。

（4）沥青马蹄脂

（5）沥青胶浆

3）按颗粒最大粒径和级配又可以分成5个同级别：

（1）砂粒式沥青混合料：

最大粒径≤4.75mm。

又称沥青石屑、或沥青砂

（2）细粒式沥青混合料：

最大粒径为9.5mm、或13.2mm。

（3）中粒式沥青混合料：

最大粒径为16mm、或19mm。

（4）粗粒式沥青混合料：

最大粒径为26.5mm、或31.5mm。

（5）特粗式沥青混合料：

最大粒径≥37.5mm。

4）按沥青生产工艺分为2类：

（1）热拌热铺沥青混合料。

（2）再生沥青混合料。

5）按强度构成原则分为2类

⑴按嵌挤原则构成的结构

⑵按密实级配原则构成的结构。

2．沥青混合料结构类型

按其结构组成三种组成方式：

1）悬浮密实结构。

2）骨架空隙结构。

3）骨架密实结构。

图3-3沥青混合料结构示意图

二、沥青面层材料选择

1.沥青的分类

⑴按产源：

⑵按基属：

图3-5石油沥青基属

⑶按状态：

可分为液体沥青、粘稠沥青。

⑷按交通等级：

可分为重交通沥青、轻交通沥青、和中交通沥青。

⑸按道路等级：

可分为A级沥青、B级沥青、和C级沥青。

⑹按生产工艺：

蒸馏法、氧化法、半氧化法、溶剂脱沥青法、和调配法等。

2.沥青路面材料的选择

1）沥青

（1）考虑气候条件。

（2）考虑交通条件。

（3）考虑路面类型。

2）集料

　　粗集料：

可采用碎石、破碎砾石、筛选砾石、矿渣等。

　　细集料：

可采用天然砂、机制砂及石屑等。

　　选择要求：

　①规格：

粒径规格应符合规范规定、有良好的颗粒形状。

　②品质：

洁净、干燥、无风化、无杂质、有足够强度和耐磨性。

　③性质：

避免选用酸性集料。

　　酸性岩石的集料（花岗岩、石英岩）用于高速公路、一级公路和城市快速路、主干路时，宜使用针人度较小的沥青。

为保证与沥青的粘附性，应采用下列抗剥离措施：

　　　（A）用干燥磨细消石灰或生石灰粉、水泥作为填料的一部分。

　　　　其用量宜为矿料总量的1％-2％；

　　（B）在沥青中掺加抗剥离剂；

　　（C）将粗集料用石灰浆处理后使用。

3）填料

①宜采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉。

　②矿粉要求洁净、干燥，质量符合技术规范要求。

③当采用水泥、石灰、粉煤灰作填料时，其用量不宜超过矿料总量的2％。

　　高速公路、一级公路的沥青混疑土面层不宜采用粉煤灰作为填料。

三、沥青混合料配合比设计

设计方法：

马歇尔实验法

设计流程：

沥青混合料配和比设计流程图（图3-7）

四、沥青路面施工

　1、沥青混凝土（热拌沥青混合料）面层施工

（1）施工准备：

a、原材料质量检查b、施工机械选型配套

　c、拌和厂选址与备料d、实验路铺筑

（2）沥青混合料拌和

（3）混合料的运输

*避免离析

*避免雨淋

*运至铺筑现场的混合料当班完成压实。

（4）摊铺

*下层准备*全幅摊铺*匀速摊铺

*摊铺温度*特殊位置人工摊铺

（5）碾压

*碾压前检查（宽度、厚度、平整度、路拱及温度检查）

*初压、复压、终压

*由轻到重、由慢到快、由低到高

*温度、重叠、不得中途停留转向或制动、接缝处理

（6）接缝处理

（7）气候条件

　施工气温不低于lO℃

（8）取样和实验

２、沥青表处路面施工

适用条件：

二级以下公路、及高等级公路施工便道

主要用于改善行车条件，（厚度不大于3CM）

（1）拌和法施工：

热拌热铺（同热拌沥青碎石混合料路面）

冷拌冷铺（同乳化沥青碎石混合料路面）

（2）层铺法施工：

单层式、双层式、三层式

①下承层准备（浇洒透层、粘层、或铺筑封层）

②浇洒第一层沥青

③撒布第一层集料

④碾压

（双层式、三层式重复②--④步）

３、沥青贯入式路面施工

适用条件：

二级以下公路面层、沥青砼路面基层。

（厚度4∼8CM）

（1）撒布主层集料

（2）碾压主层集料（6）浇洒第二层沥青、撒布第二层嵌缝料、

（3）浇洒第一层沥青碾压、再浇洒第三层沥青

（4）撒布第一层嵌缝料（7）撒布封层料

（5）碾压　　　　　　　　　（8）终压

第四节水泥混凝土路面

一、水泥混凝土路面概述

　优点：

1.强度高2.稳定性好3.耐久性好，4.有利于夜间行车。

缺点：

1.水泥和水用量大。

2.有接缝，影响舒适性，接缝是薄弱点。

3.开放交通迟。

4.修复困难。

二、水泥混凝土配合比设计

设计要求：

强度、耐久性，抗磨性好、质量均匀、离散性小、施工和易性。

设计指标：

混凝土配合比设计以抗折强度为指标。

设计方法：

采用石子用量法、或砂率法。

三、水泥混凝土路面施工

1、人工、小型配套机具施工

（1）设备：

拌和机、运输车辆、振捣器、振动梁、抹面机、锯缝机、模板等。

（2）工序：

施工准备"模板安装"传力杆安设"砼拌和运输"摊铺振捣"

接缝施工"表面整修"养护与填缝"模板拆卸。

2、滑模式摊铺机施工

（1）准备工作：

①基层质量检查验收②测量放样

③混凝土配合比与外加剂④调整滑模宽度、置放纵缝拉杆

（2）施工过程：

3、轨模式摊铺机施工

（1）施工准备

（2）拌和与运输（3）摊铺与振捣

（4）表面修整（5）养护（6）接缝施工

４、特种路面施工

⑴半刚性路面：

特殊水泥乳浆灌入沥青砼空隙

⑵透水性路面：

空隙率大、单粒径骨料为主的开级配。

主要用于人行道、非机动车道等。

⑶彩色路面：

①彩色特种混合料：

有色骨料和颜料联合使用

②涂布、喷洒彩色稀浆封层

③彩色砌块铺砌

⑷复合式路面层间裸化及施工技术

1）复合式路面：

如PCC+AC、CRC+AC等。

刚度、模量相差大，层间形成薄弱面，容易发生剪切破坏。

2）裸化技术

是一种清除水泥混凝土表面浮浆，使碎石露出骨料的施工技术。

裸化时间：

裸露化时间控制在160~200℃·h进行裸化比较合适。

裸化深度：

控制在2~3mm，以露出碎石面为准。

思考题

1.公路路面的基本要求包括哪些内容？

2.公路路面的组成如何？

路面设计的一般原则是什么？

3.公路路面的分类及适用范围是什么？

4.公路路面垫层的设置原则是什么？

5.公路路面基