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路面施工要求及混合料选用

时间:2023-09-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:一般要求路面面层混合料必须具有较高的抗弯拉强度、工作性和耐久性。此外,混合料还应具有适当的施工和易性,其相应的坍落度如表9.2.1所示。表9.2.1 不同路面施工方式混凝土坍落度混凝土混合料中的粗集料 宜选用岩浆岩或未风化的沉积岩碎石。

路面施工要求及混合料选用

9.2.1 概述

1. 路面结构的要求

路面工程系指在路基的上面用各种筑路材料铺筑而成的一种层状结构物。这种层状结构物的功能就是要保证汽车以一定的速度,安全、舒适而经济地运行,因此结构上要求路面工程满足下述性能:

(1) 足够的强度和刚度

路面强度是指路面抵抗破坏的能力。在各种荷载的作用下,路面结构内会产生不同大小的压应力、拉应力和剪应力。如果这些应力超过路面结构整体或某一组成部分的强度,则路面会出现断裂、沉陷、波浪和磨损等破坏,严重时会造成道路交通中断。因此,路面结构整体及其各组成部分必须具备足够的强度,以抵抗上述各种应力。

路面刚度是指路面抵抗变形的能力。如果路面结构整体或某一组成部分刚度不足,即使强度足够,在车轮荷载的作用下也会产生过量的变形,而形成车辙、沉陷或波浪等破坏。所以,整个路面结构及其各组成部分的变形量必须控制在容许范围内。

(2) 稳定性

路面结构暴露于大气之中,经常受到温度、阳光、风和水分等变化的影响,其力学性能也就随之不断发生变化,若路面的强度和刚度不稳定,则路况会时好时坏。

路面的稳定性应包括以下内容:

①具有足够的高温稳定性;

②具有足够的低温稳定性;

③具有足够的水稳定性;

④具有足够的大气稳定性 (即抗老化能力)。

(3) 耐久性

路面结构要承受行车荷载和冷热、干湿气候等因素的反复作用,由此而逐渐产生疲劳破坏和塑性形变累积。另外,路面材料还可能由于老化衰变而导致破坏。这些都将缩短路面的使用年限,增加养护工作量。因此,路面结构必须具备足够的抗疲劳强度以及抗老化和抗形变累积的能力。

(4) 表面平整度

不平整的路面会增大行车阻力,且使车辆产生附加的振动,造成行车颠簸,影响车速和安全。同时,源自车辆的振动作用还会对路面施加冲击力,从而加剧路面和汽车机件、轮胎的磨损,增加油耗。不平整的路面还会积滞雨水,加速路面的破坏。

(5) 表面抗滑性能

当汽车在光滑的路面上行驶时,车轮与路面之间缺乏足够的附着力或摩擦力。在雨天高速行车,紧急制动或突然起动,以及爬坡、转弯时,车轮易产生空转或打滑,致使车速降低,油耗增多,甚至引起严重的交通事故。因此,路面应具备足够的抗滑性能。

(6) 少尘性

汽车在路面上行驶时,车身后面所产生的真空吸力会将表层较细材料吸出而飞扬尘土。若是砂石路面甚至导致路面松散、脱落和坑洞等破坏。扬尘还会影响驾驶员视距,降低车速,加速汽车机件损坏,影响环境卫生。因此,要求路面在行车过程中尽量减少扬尘。

2. 路面结构层次划分

行车荷载和大气因素对路面的作用是随着路面下深度的增大而逐渐减弱的。同时,路基的湿度和温度状况也会影响路面的工作状况。因此,一般根据使用要求、受力情况和自然因素等,把整个路面结构自上而下分成若干层次来铺筑。

(1) 面层

路面面层是直接与行车和大气接触的表面层次,路面面层承受行车荷载的垂直力、水平力和冲击力作用以及雨水和气温变化的不利影响最大。因此,与其他层次相比较,路面面层应具备较高的结构强度、刚度和稳定性,而且应当耐磨、不透水; 其表面还应有良好的抗滑性和平整度。修筑路面面层所用的材料主要有: 水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎石混合料、砂砾或碎石掺土或不掺土的混合料以及块石等。

(2) 基层

路面基层主要承受由面层传来的车辆荷载垂直力,且把这种垂直力扩散到垫层和土基中,故基层应具有足够的强度和刚度。由于车轮荷载水平力作用,沿深度递减得很快,对基层影响很小,故对基层没有耐磨性要求。但为保证面层厚度均匀,基层应有平整的表面。基层受大气因素的影响虽比面层小,但因表层可能透水及地下水的浸入,故要求基层结构有足够的水稳性。修筑路面基层所用的材料主要有: 各种结合料 (如石灰、水泥和沥青等) 稳定土或稳定碎石 (砾石)、贫混凝土、天然砂砾、各种碎石或砾石、片石、块石或圆石; 各种工业废渣 (如煤渣、粉煤灰、矿渣、石灰渣等) 所组成的混合料,以及这些材料与土、砂、石所组成的混合料等。

(3) 垫层

在土基与基层之间设置垫层,其功能是改善土基的湿度和温度状况,以保证路面面层和基层的强度和刚度的稳定性,避免冻胀翻浆现象。垫层通常设在排水不良和有冰冻翻浆路段,在地下水位较高地区铺设的能起隔水作用的垫层称为隔离层; 在冻深较大地区铺设的能起防冻作用的垫层称为防冻层。此外,垫层还能扩散由路面面层和基层传来的车轮荷载垂直作用力,以减小土基的应力和变形; 而且垫层也能阻止路基土挤入基层中,影响基层结构的性能。修筑垫层所用的材料强度不一定很高,但水稳定性和隔热性要好。常用材料有两类: 一类是松散粒料,如砂、砾石、炉渣、片石或圆石等组成的透水性垫层; 另一类是整体性材料,如石灰土或炉渣、石灰土等组成的稳定性垫层。

9.2.2 水泥混凝土路面施工工艺

水泥混凝土路面是指以水泥混凝土面板和基 (垫) 层所组成的路面,也称刚性路面。水泥混凝土路面一般在高等级公路路面中采用。

1. 材料要求

修筑水泥混凝土路面面层所用的混合料,因其受到动荷载的冲击、摩擦和反复弯曲作用,同时还受到温度和湿度反复变化的影响,所以对其有较高的要求。一般要求路面面层混合料必须具有较高的抗弯拉强度、工作性和耐久性。此外,混合料还应具有适当的施工和易性,其相应的坍落度如表9.2.1所示。

表9.2.1 不同路面施工方式混凝土坍落度

混凝土混合料中的粗集料 (粒径大于5mm) 宜选用岩浆岩或未风化的沉积岩碎石。最好不用石灰岩碎石,因其易被磨光,导致表面过滑。碎石的强度和磨耗率应满足设计要求。符合使用要求的砾石也可以采用,但由于砾石混合料的强度 (特别是弯拉强度) 低于碎石混合料,故在使用时宜掺加占总量1/3~1/2以上轧制的碎砾石。砾石混凝土一般用于双层式板的下层。采用连续级配的集料,混凝土的和易性和均匀性较好; 采用间断级配的集料则强度较高。集料的颗粒级配规定按有关道路材料的要求确定。

混凝土中小于5mm的细集料可以用天然砂。要求颗粒坚硬耐磨,具有良好的级配,表面粗糙而有棱角,清洁和有害杂质含量少。砂中含泥量按质量计不得大于3.0%,云母含量不宜大于2.0%。

面层混凝土一般使用普通硅酸盐水泥。拌制和养护混凝土用的水,宜用自来水。为保证混凝土具有足够的强度和密实度,水灰比应控制在0.40~0.48。

为了提高混凝土的和易性和抗冻性,以及防止为融化路面冰雪所用盐类对混凝土的侵蚀,常掺入加气剂,使混凝土具有3.5%~5.5% (体积比) 的含气量。加气温凝土的强度稍有降低,此时可以采用降低水灰比和含砂率的办法来补救。为提高混凝土的强度,还可以采用干硬性混凝土,并掺入增塑剂或减水剂,以改善其和易性。

2. 施工准备工作

(1) 选择混凝土拌合场地

根据施工路线的长短和所采用的运输工具,混凝土可以集中在一个场地拌制,也可以在沿线选择几个场地,随工程进展情况迁移。混凝土拌合场地的选择首先要考虑运送混合料的运距最短。同时,拌合场应有足够的面积,以供堆放砂石材料和搭建水泥库房。

(2) 进行材料试验和混凝土配合比设计

根据技术设计要求与当地材料供应情况,做好混凝土各组成材料的试验,进行混凝土各组成材料的配合比设计。

(3) 基层的检查与整修

对基层的宽度、路拱与标高、表面平整度和压实度,均应检查其是否符合要求。若有不符之处,立即整修。半刚性基层的整修一定要及时,过迟则难以修整且很费工。当在旧砂石路面上铺筑混凝土路面时,所有旧路面的坑洞、松散等损坏,以及路拱横坡或宽度不符合要求之处,均应事先翻修调整压实。

混凝土摊铺前,基层表面应洒水润湿,以免混凝土底部的水分被干燥的基层吸去,变得疏松以致产生裂缝,有时也可以在基层和混凝土之间铺设薄层沥青混合料或塑料薄膜。

3. 混凝土面层板的施工程序和施工技术

面层板的施工程序为: 安装模板→安设传力杆→混凝土的拌合与运送→混凝土的摊铺和振捣→接缝的修筑→表面整修→混凝土的养护与填缝。

(1) 边模的安装

当路基施工完成后,在摊铺混凝土前,应先安装两侧模板。如果采用手工摊铺混凝土,则边模的作用仅在于支撑混凝土,可以采用厚40~80mm的木模板,在弯道和交叉口路缘处,应采用15~30mm厚的薄模板,以便弯成弧形。条件许可时宜采用钢模,这不仅节约木材,而且保证工程质量。当用机械摊铺混凝土时,必须采用钢模。

侧模按预先标定的位置安放在基层上,两侧用铁钎打入基层以固定位置。模板顶面用水准仪检查其标高,要严格控制在现行相关规范规定的允许偏差范围内。

(2) 传力杆安设

当两侧模板安装好后,即在需要设置传力杆的胀缝或缩缝位置上安设传力杆。传力杆是为了保证接缝的传荷能力和路面的平整度,防止产生错台等而设置的。传力杆采用光圆钢筋,主要用于横向接缝。对胀缝或缩缝,传力杆均采用相同的间距和尺寸。对设在缩缝上的传力杆,其长度的一半再加5cm,应涂以沥青或加塑料套,涂沥青端宜在相邻板中交错布置; 对设于胀缝上的传力杆,尚应在涂沥青一端加套筒,内留3cm的空隙,填以弹性填料、纱头或泡沫塑料。套筒端宜在相邻板中交错布置。注意其外边的传力杆距离接缝或自由边的距离一般为15~25cm。

混凝土板一般是在嵌缝板上预留圆孔以便传力杆穿过,嵌缝板上面布设木制或铁制压缝板条,其旁再放一块胀缝模板,按传力杆位置和间距,在胀缝模板下部挖成倒U形槽,使传力杆由此通过。传力杆的两端固定在钢筋支架上,支架脚插入基层内,如图9.2.1所示。

对于混凝土板不连续浇筑结束时设置的胀缝,宜用顶头木模固定传力杆的安装方法。即在端模外侧增设一块定位模板,板上同样按照传力杆间距及杆径钻成孔眼,将传力杆穿过端头模板孔眼和外侧定位模板孔眼。两模板之间可以用传力杆一半长度的横木固定,如图9.2.2所示。继续浇筑邻板时,拆除端头模板、横木及定位模板,设置胀缝板、木制压缝板条和传力杆套管。

9.2.1 胀缝传力杆的架设之一 (钢筋支架法)

; 2—传力杆; 3—金属套筒; 4—钢筋; 5—支架; 6—压缝板条7—嵌缝板; 8—胀缝模板

图9.2.2 胀缝传力杆的架设之二 (横木固定法)

1—端头模板; 2—外侧定位模板; 3—固定横木

(3) 制备与运送混凝土混合料

在工地制备混凝土混合料时,应在拌合场地上合理布置搅拌机和砂石、水泥等材料的堆放地点,力求提高搅拌机的生产率。拌制混凝土时,应准确掌握配合比,特别要严格控制用水量。每天开始拌合前,应根据天气变化情况,测定砂、石材料的含水量,每盘所用材料均应过秤。

混凝土混合料用手推车、翻斗车或自卸汽车运送。合适的运距视车辆种类和混合料容许的运输时间而定。通常,夏季运输时间不宜超过30~40min,冬季运输时间不宜超过60~90min。高温天气运送混合料时应采取覆盖措施,以防止混合料中水分蒸发。运送用的车箱,必须在每天工作结束后用水冲洗干净。

(4) 摊铺和振捣

当运送混凝土混合料的车辆到达摊铺地点后,一般直接将混凝土混合料倒向安装好侧模的路槽内,并通过人工找补均匀,要注意防止出现混凝土离析现象。摊铺的厚度约高出设计厚度的10%,使振捣后的面层标高同设计相符。混凝土混合料的振捣器具,应由平板振捣器、插入式振捣器和振动梁配套作业。混凝土路面板厚在0.24m以内时,一般可以一次摊铺,用平板振捣器振实,凡振捣器不易达到之处,如面板的边角部位、窨井、进水口附近,以及安设钢筋的部位,可以用插入式振捣器进行振实; 当混凝土板厚较大时,可以先用插入式振捣器插入振捣,然后再用平板振捣器振捣,以免出现蜂窝现象。

平板振捣器在同一位置停留的时间一般为15~30s,以达到表面振出浆水,混合料不再沉落为度。平板振捣后,用带有振捣器的、底面符合路拱横坡的振捣梁,两端搁在侧模上,沿摊铺方向振捣拖平。拖振过程中,多余的混合料将随着振捣梁的拖移而刮去,低陷处则应随时补足。随后再用直径75~100mm长的无缝钢管,两端放在侧模上,沿纵向滚压一遍。

(5) 修筑接缝

1) 胀缝

为了防止夏天高温混凝土膨胀造成路面破坏需正确留设胀缝,如图9.2.3所示。修筑胀缝时先浇筑胀缝一侧混凝土,取去胀缝模板后,再浇筑另一侧混凝土,钢筋支架浇筑在混凝土内不取出。压缝板条使用前应涂废机油或其他润滑油,在混凝土振捣后,先抽动一下,而后最迟在终凝前将压缝板条抽出。抽出压缝板条时为确保两侧混凝土不被扰动,可以用木板条压住两侧混凝土,然后轻轻抽出压缝板条,再用铁抹板将两侧混凝土抹平整。缝隙上部浇灌填缝料,留在缝隙下部的嵌缝板是用沥青浸制的软木板或油毛毡等材料制成的预制板

图9.2.3 胀缝构造示意图

2) 横向缩缝 (即假缝)

为了防止因冬天气温降低,混凝土收缩造成路面破坏,需正确留设横向缩缝,如图9.2.4所示。留设横向缩缝的方法主要有:

图9.2.4 缩缝构造图

①切缝法。在混凝土捣实整平后,利用振捣梁将T形振动刀准确地按缩缝位置振出一条槽,随后将铁制压缝板放入,并用原浆修平槽边。当混凝土收浆抹面后,再轻轻取出压缝板,随即用专用抹子修整缝缘。这种做法要求谨慎操作,以免混凝土结构受到扰动和接缝边缘出现不平整 (错台)。

②锯缝法。在结硬的混凝土中用锯缝机 (带有金刚石或金刚砂轮锯片) 锯割出要求深度的槽口。这种方法可以保证缝槽质量和不扰动混凝土结构。但应掌握好切割时间,切割迟了,会因混凝土过硬而使锯片磨损过大且费工,而且更主要的是在锯割前混凝土可能会出现收缩裂缝。切割早了,混凝土因还未结硬,锯割时槽口边缘易产生剥落。合适的时间视气候条件而定,炎热且多风的天气,或者早晚气温有突变时,混凝土板会产生较大的湿度或温度坡差,使内应力过大而出现裂缝,锯缝应在表面整修后4h即可开始。若天气较冷,一天内气温变化不大,锯割时间可以等到12h以上。

(6) 表面整修与防滑措施

混凝土终凝前必须用人工或机械抹平其表面。当用人工平板抹面时,不仅劳动强度大、工效低,而且还会把水分、水泥和细砂带至混凝土表面,致使面层比下部混凝土或砂浆有较高的干缩性和较低的强度。而采用机械抹面时可以克服以上缺点。目前国产的小型电动抹面机有两种装置: 装上圆盘即可进行粗光; 装上细抹叶片即可进行精光。一般情况下,面层表面仅需粗光即可。抹面结束后,有时再用拖光带横向轻轻拖拉若干次。

为保证行车安全,混凝土表面应具有粗糙抗滑的表面。最普通的做法是用棕刷顺横向在抹平后的表面上轻轻刷毛; 也可以用金属丝梳子梳成深1~2mm的横槽。近年来,国外已采用一种更有效的方法,即在已硬结的路面上,用锯槽机将路面锯割成深5~6mm、宽2~3mm、间隔20mm的小横槽。

(7) 养护与填缝

为防止混凝土中水分蒸发过速而产生缩裂,且保证水泥水化过程的顺利进行,混凝土应及时养护。一般采用下列两种养护方法。

1) 洒水湿养护。混凝土抹面2h后,当表面已有相当硬度,用手指轻压不出现痕迹时即可开始养护。一般采用湿麻袋或草垫,或者20~30mm厚的湿砂覆盖于混凝土表面。每天均匀洒水数次,使其保持潮湿状态,至少延续14d。

2) 塑料薄膜养护。当混凝土表面不见浮水,用手指按压无痕迹时,即均匀喷洒塑料溶液,形成不透水的薄膜粘附于表面,从而阻止混凝土中水分的蒸发,保证混凝土的水化作用。

近年来国内也有采用塑料布覆盖以代替喷洒塑料溶液的养护方法,效果良好。

填缝工作宜在混凝土初步结硬后及时进行。填缝前,首先将缝隙内泥砂杂物清除干净,然后浇灌填缝料。

理想的填缝料应能长期保持弹性、韧性,夏季缝隙缩窄时不软化挤出,冬季缝隙增宽时能胀大且不脆裂,且能与混凝土粘牢,防止土砂、雨水进入缝内,此外还要耐磨、耐疲劳、不易老化。相关实践表明,填料不宜填满缝隙全深,最好在浇灌填料前先用多孔柔性材料填塞缝底,然后再加填料,这样在夏季胀缝变窄时填料不致受挤而溢出路面。常用的填缝料有下列几种:

聚氯乙烯类填缝料。这种填缝料适宜灌注各种接缝 (包括胀缝、缩缝等),具有软化点与耐热度高且低温塑性较好的优点,价格适中,施工方便。特别是ZJ型填缝料,由于出厂前已经配制成单组分材料,因此使用更为方便。

②沥青玛蹄脂。这种填缝料具有价格便宜施工方便的优点,但低温延伸率较差,故适宜于南方地区。同时应特别加强养护修理。

③聚氨酯填缝料。这种填缝料同样具有较高的耐热性和较大的低温延伸性,但其价格昂贵,灌注后成形较慢,适宜于严寒地区采用。

④氯丁橡胶条。这种填缝料仅适用于填塞胀缝,施工较麻烦,且与路面缝壁不宜粘结牢固,容易从胀缝中被挤出,价格也较贵,故目前不常使用。

(8) 冬季和夏季施工。

混凝土强度的增长主要依靠水泥的水化作用。当水结冰时,水泥的水化作用即停止,而混凝土的强度也就不再增长,而且当水结冰时体积会膨胀,促使混凝土结构松散破坏。

当摊铺现场连续5昼夜平均气温低于5℃,夜间最低气温在-3℃~5℃之间,混凝土路面的施工应按下述低温季节施工规定的措施进行:

①拌合物中应优选掺加早强剂或促凝剂。

②应选用水化总热量大的R型水泥或单位水泥用量较多的32.5级水泥,不宜掺粉煤灰。

③搅拌机出料温度不得低于10℃,摊铺混凝土温度不得低于5℃。在混凝土养护期间,应始终保持混凝土板最低温度不低于5℃。否则,应采用热水或加热砂石料拌合混凝土,热水温度不得高于80℃; 砂石料温度不宜高于50℃。

④应对混凝土加强保温、保湿覆盖养护,可以选用塑料薄膜保湿隔离覆盖或喷洒养生剂,再采用草帘、泡沫塑料垫等保温覆盖初凝后的混凝土路面。若遇雨雪必须再加盖油布、塑料薄膜等。

⑤应随时监测气温、水泥、拌合水、拌合物及路面混凝土的温度,每工班至少测定3次。

在气温超过30℃时施工,铺筑混凝土路面和桥面应采取下列措施:

①当现场气温不低于30℃时,应避开中午高温时段施工,可以选择在早晨、傍晚或夜间施工,夜间施工应有良好的操作照明,并确保施工安全。

②砂石料堆应设遮阳篷; 抽用地下冷水或采用冰屑水拌合; 拌合物中宜添加允许最大掺量的粉煤灰或磨细矿渣,但不宜掺硅灰。拌合物中应掺足够剂量的缓凝剂、高温缓凝剂、保塑剂或缓凝 (高效) 减水剂等。

自卸车上的混凝土拌合物应加遮盖。

④应加快施工各环节的衔接,尽量压缩搅拌、运输、摊铺、饰面等各工艺环节所耗费的时间。

⑤可以使用防雨篷作防晒遮阳篷。在每日气温最高和日照最强烈时段遮阳。

⑥高温天气施工时,混凝土拌合物的出料温度不宜超过35℃,且应随时监测气温、水泥、拌合水、拌合物及路面混凝土温度。必要时加测混凝土水化热。

⑦在对混凝土采用覆盖保湿养护时,应加强洒水,保持足够的湿度。(www.xing528.com)

⑧切缝应视混凝土强度的增长情况或按250℃·h计,宜比常温施工适当提早切缝,以防止断板。特别是在夜间降温幅度较大或降雨时,应提早切缝。

4. 质量控制和检查

进行路面用混凝土设计时,应对取用的各原材料 (粗细集料、水泥、水源) 分别进行检验,以判断其是否适用。对于合格的材料,可以进一步设计达到要求强度的配合比。

二级及其以上公路混凝土路面工程,使用滑模、轨道、碾压、三辊轴机组机械施工时,在正式摊铺混凝土路面前,必须铺筑试验路段。试验路段长度不应短于200m,高速公路、一级公路宜在主线路面以外进行试铺。路面厚度、摊铺宽度、接缝设置、钢筋设置等均应与实际工程相同。

混凝土路面施工时,施工质量的控制、管理与检查应贯穿整个施工过程,应对每个施工环节严格控制把关,对出现的问题,立即进行纠正直至停工整顿。为保证工程质量,需要控制和检查的主要项目包括:

①土基完成后应检查其密实度,基层完成后应检查其强度、刚度和均匀性。

②按相关规定要求验收水泥、砂和碎石,测定砂、石的含水量,以调整用水量,测定坍落度,必要时调整配合比。

③检查磅秤的准确性,抽查材料配量的准确性。

④摊铺混凝土之前,应检查基层的平整度和路拱横坡,校验模板的位置和标高,检查传力杆的定位。

⑤冬季和夏季施工时,应测定混凝土拌合与摊铺时的温度。

⑥观察混凝土拌合、运送、振捣、整修和接缝等工序的质量。

⑦混凝土路面的检验项目、方法和频率应按相关现行规范执行。其中,对高速公路、一级公路,每班留2~4组试件; 当日进度小于500m时,取2组; 当日进度不小于500m时,取3组; 当日进度不小于1000m时,取4组,每组试件需检测指标包括: 合格判定平均弯拉强度fcs、最小弯拉强度fmin和实测弯拉强度统计变异系数cv

⑧外观鉴定应符合相关规定。

9.2.3 沥青路面施工

1. 概述

沥青路面是指用沥青作为结合料铺筑面层的路面的总称。

在沥青路面工程施工过程中,沥青材料起着非常关键的作用。沥青路面使用的各种材料运至现场后必须取样进行质量检验,经评定合格后方可使用。沥青路面集料的选择必须经过认真的料源调查,确定料源应尽可能就地取材。质量符合使用要求,石料开采必须注意环境保护,防止破坏生态平衡。集料粒径规格以方孔筛为准。不同料源、品种、规格的集料不得混杂堆放。

沥青路面施工技术主要包括: 沥青表面处治、沥青贯入式路面、乳化沥青稀浆封层、热拌沥青混合料路面等。

2. 沥青表面处治

沥青表面处治也称为沥青表处,是指用沥青合集料按拌合法或层铺法施工,铺筑成厚度不超过3cm的一种薄层面层。其主要作用是抵抗车轮磨耗,增强抗滑和防水能力,提高路面平整度,改善路面的行车条件。

沥青表处大多用于下列场合:

①用做碎石路面或基层的磨耗层或面层,以改善行车条件并提高路面等级。

②改善或恢复原有面层的使用品质。对原路面磨损较严重的或路面严重老化的或路面过于光滑的道路通过表面处治,则使路面平整度、泌水性、抗滑能力等均得以恢复、改善或提高。

③用做路面封层,即作为空隙较多的沥青面层的防水层。位于沥青面层之上即为上封层,位于非沥青类基层之上即为下封层。

3. 沥青贯入式路面

(1) 沥青贯入式施工的特点

沥青贯入式施工的路面,是指在初步压实的碎石上,分层浇洒沥青、撒布嵌缝料,或再在上部铺筑热拌沥青混合料封层,经压实而成的沥青面层。其厚度一般为4~8cm。这种面层是一种多孔结构,其强度主要依靠有棱角、嵌挤性好的碎石之间的锁结作用,沥青起到粘结碎石的作用,故路面温度的稳定性、抗滑性均好。但沥青贯入式施工的路面孔隙多,结构不密实,易渗水,为了防止表面水浸入,沥青贯入式面层应铺筑封层。若作为沥青混凝土路面的基层或联结层,可以不必做封层。沥青上拌下贯式面层是将沥青贯入式的封层材料改用热拌沥青混合料的一种路面面层结构。其厚度宜为6~8cm,其中拌合层厚度宜为2~4cm。

(2) 施工技术要求

1) 施工程序

撒布主层料→初压→浇洒第一层沥青→撒布第二层嵌缝料→碾压→浇洒第二层沥青→撒布第三层嵌缝料→碾压→浇洒第三层沥青→撒布封层料→终压→开放交通并初期养护。

2) 施工要点

①撒布主层集料应避免颗粒大小不匀,并检查松铺厚度。撒布后严禁车辆在其上通行。

②用6~8t的钢筒式压路机初压,速度宜为2km/h。分别从路边缘压向中心,每次轮迹重叠30cm。并注意检验路拱和纵向坡度,若不合要求,应及时调整找平,直至集料无显著推移为止。然后再用10~12t压路机碾压,每次轮迹重叠1/2,宜碾压4~6遍,直至主层集料嵌挤稳定,无显著轮迹为止。

③主层集料碾压完毕立即浇洒第一层沥青,其施工方法与要求与沥青表面处治相同。

④主层沥青浇洒后,立即均匀撒布第一层嵌缝料,并扫匀,不足处应找补,当使用乳化沥青时,石料撒布必须在乳液破乳前完成。

⑤嵌缝料扫匀后,立即用8~12t钢筒式压路机碾压,轮迹重叠1/2左右,宜碾压4~6遍,直至稳定为止。且应随压随扫,使嵌缝料均匀嵌入。若因气温过高使碾压过程中发生大推移现象,应立即停止碾压,待气温稍低时再进行碾压。

⑥浇洒第二层沥青,撒布第二层嵌缝料,然后碾压,再洒第三层沥青。

⑦撒布封层料。施工要点与撒布嵌缝料相同。

⑧终压。宜采用6~8t压路机碾压2~4遍,然后开放交通。

⑨初期养护与交通管制要点: 在通车初期,应设专人指挥交通或设置路障控制行车,使路面全宽均匀受压。在路面完全成型前,应限制车速不超过20km/h。严禁畜力车和铁轮车行驶。当发现路面泛油时,应在泛油处补撒与最后一层石料规格相同的嵌缝料并扫匀,而过多集料应扫出路面外,且不得搓动已经粘着就位的集料。若还有其他破坏现象,亦应及时进行修补。

⑩若不撒布封层料而加铺沥青混合料拌合层时,应紧跟贯入施工,使上下成为一体。贯入部分采用乳化沥青时,应待其破乳、水分蒸发且成型稳定后方可铺筑拌合层。当拌合层与贯入部分不能连续施工而又要在短期内通行施工车辆时,贯入层部分的第二遍嵌缝料应增加用量(2~3) m3/1000m2。在摊铺拌合层沥青混合料前,应清除贯入表面的杂物、尘土以及浮动石料,再补充碾压一遍,且应浇洒粘层沥青。

4. 热拌沥青混合料路面

(1) 热拌沥青混合料路面的特点

热拌沥青混合料包括沥青混凝土和热拌沥青碎石。高速公路和一级公路的上面层、中面层及下面层应采用沥青混凝土铺筑,沥青碎石混合料仅适用于过渡层及整平层。其他等级公路的沥青面层上面层宜采用沥青混凝土铺筑。

沥青混凝土混合料系指由适当比例的粗集料、细集料和填料组成的符合规定级配、符合相关技术标准的矿料与沥青拌合而成沥青混合料 (矿料筛分的标准筛是方孔筛,其级配类型以AC表示),简称沥青混凝土。

按其集料中的最大颗粒尺寸可以分为粗粒式、中粒式、细粒式和砂粒式等类型,其最大粒径 (方孔筛) 分别为30mm、20mm、13mm、5mm。砂粒式又简称沥青砂。采用粒径3~10mm石屑拌制的混合料,则称为沥青石屑。

沥青碎石混合料是由适当比例的粗集料、细集料及少量填料 (或不加填料) 与沥青拌制而成,压实后剩余孔隙率大于10%以上的半开级配沥青混合料 (以AM表示),按集料中的最大颗粒尺寸可以分为特粗式、粗粒式、中粒式、细粒式,其最大粒径 (方孔筛)分别为40mm、30mm、20mm、12mm。

(2) 施工技术要求

<1>热拌沥青混合料摊铺施工要点

摊铺过程是自动倾卸汽车将混合料卸到摊铺机料斗后,经链式传送器将混合料往后传引至螺旋摊铺器,随着摊铺机向前行驶、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。其工艺过程如图9.2.5所示。

图9.2.5 热拌沥青混合料工艺过程示意图

2—驾驶台; 3—送料器; 4—履带; 5—螺旋摊铺器; 6—振捣器; 7—厚度调节杆; 8—摊铺板

摊铺工序十分重要,其主要施工要点是:

1) 检查确认下层质量,当不合要求或未按规定洒布透层、粘层、铺筑下封层时,不得铺筑沥青面层。

2) 对高速公路、一级公路宜采用两台以上摊铺机成梯队作业进行摊铺,相邻两幅的摊铺应有5~10cm宽度的重叠。相邻两台摊铺机宜相距10~30m,且不得造成前面摊铺混合料冷却。当混合料供应能满足不间断摊铺时,也可以采用全宽度摊铺机一幅摊铺。

3) 摊铺机自动找平时,中、下面层宜采用一侧钢丝绳引导的高程控制方式。表面层宜采用摊铺层前后保持相同高差的雪撬式摊铺厚度控制方式。经摊铺机初步压实的摊铺层应符合平整、横坡的规定要求。

4) 沥青路面施工的最低气温应符合相关规范中的要求,寒冷季节遇大风降温,不能保证迅速压实时不得铺筑沥青混合料。根据铺筑层厚度、气温、风速及下卧层表面温度等因素,热拌沥青混合料的最低摊铺温度应符合表9.2.2中的要求。

5) 用机械摊铺的混合料,应尽量少用人工反复修整。

6) 在路面狭窄部分,平曲线半径过小的匝道或加宽部分,以及小规模工程可以用人工摊铺。人工摊铺沥青混合料应符合下列要求:

①半幅施工时,路中一侧宜事先设置挡板。

②沥青混合料宜卸在铁板上,摊铺时应扣锹摊铺,不得扬锹远甩。

③边摊铺边用刮板整平,刮平时应轻重一致,往返刮2~3次达到平整即可。不得反复撒料,反复刮平,以免引起粗集料离析。

④撒料用的铁锹等工具宜加热使用,也可以沾涂轻柴油或油水混合液,以防止粘结混合料。但涂油不得过于频繁,以免影响混合料的质量。

⑤摊铺后若因故不能及时碾压或遇雨时,应停止摊铺,并对卸下的混合料覆盖保温。低温施工时,卸下的混合料应以苫布覆盖。

表9.2.2 沥青混合料的最低摊铺温度

<2>热拌沥青混合料的压实及成型要点。

混合料摊铺整平后,应在合适的温度下趁热及时进行碾压。

1) 应选择合理的压路机组合方式及碾压步骤。宜采用钢筒式静态压路机与轮胎压路机或振动压路机组合的方式。

2) 压实应按初压、复压、终压 (包括成型) 三个阶段进行。压路机的碾压速度应符合表9.2.3中的要求。

压实后的沥青混合料的压实度和平整度均应达到规定要求,其分层压实厚度不得大于10cm。

表9.2.3 压路机的碾压速度 (单位: km/h)

3) 初压。

①初压应在混合料摊铺后较高温度下进行,且不得产生推移、发裂,压实温度应根据沥青稠度、压路机类型、气温、铺筑层厚度、混合料类型经试验确定。

②压路机应从外侧向中心碾压。相邻碾压带应重叠1/3~1/2轮宽,最后碾压路中心部分,碾压完全幅为一遍。当边缘有挡板、路缘石、路肩等支挡时,应紧靠支挡碾压。边缘无支挡时,可以用耙子将边缘的混合料稍稍耙高,然后将压路机的外侧轮伸出边缘10cm以上碾压。

③应采用轻型钢筒式压路机或关闭振动装置的振动压路机碾压两遍,其线压力不宜小于350N/cm。初压后检查平整度、路拱,必要时予以适当修整。

④碾压时应将驱动轮面向摊铺机,如图9.2.6所示。碾压路线及碾压方向不应突然改变而导致混合料产生推移。压路机的启动与停机的操作必须低速缓缓进行。

4) 复压

①复压宜采用重型轮胎压路机,也可以采用振动压路机或钢筒式压路机。碾压遍数应经试验确定,不宜少于4~6遍,应达到要求的压实度,且无显著轮迹。

②当采用轮胎压路机时,压路机的总质量不宜小于15t。碾压厚层时,压路机的总质量不宜小于22t。轮胎充气压力不小于0.6MPa,相邻碾压带应重叠1/3~1/2的碾压轮宽度。

③当采用三轮钢筒式压路机时,压路机的总质量不宜小于12t,相邻碾压带应重叠后轮1/2宽度。

④当采用振动压路机时,振动频率宜为35~50Hz,振幅宜为0.3~0.8mm,可以根据混合料种类、温度和层厚选用。层厚较厚时,选用较大的频率和振幅。相邻碾压带重叠宽度为10~20cm。振动压路机倒车时应先停止振动,且在向另一方向运动后再开始振动,以免混合料形成鼓包。

图9.2.6 压路机的碾压方向示意图

5) 终压

终压应紧接在复压后立即进行。可以选用双轮钢筒式压路机或关闭振动的振动压路机碾压,不宜少于两遍,且无轮迹。路面压实成型的终了温度应符合相关规定要求。

碾压段长度以与摊铺速度平衡为原则选定,且保持大体稳定。压路机每次应由两端折回的位置阶梯形地随摊铺机向前推进,使折回处不在同一横断面上。在摊铺机连续摊铺的过程中,压路机不得随意停顿。压路机不得在未碾压成型且冷却的路段上转向、调头或停车等候。振动压路机在已成型的路面上行驶时应关闭振动。

对压路机无法压实的桥梁、挡土墙等构造物接头、拐弯死角、加宽部分以及某些路边缘等局部部位,应采用振动夯板压实。对雨水井与各种检查井的边缘还应用人工夯锤、热烙铁补充压实。

在当天碾压的尚未冷却的层面上,不得停放任何机械设备或车辆,不得散落矿料、油料等杂物。

使用振动压路机压实,若在沥青混合料上进行压实,极易产生纵向裂缝和横向裂缝,且有产生轮迹的可能。若表面塑性太大,也难以获得较高的密实度,为此,可以采用下列方法处理:

①采用低振幅压实。

②压实前使混合料冷却时间长一些,使之基本稳定再压。具体措施是使压路机在摊铺面之后保持较大距离,有时可以达1000m。

③当有可能形成裂缝时,应先进行1~2次慢速静力压实,速度可以为1~2km/h。

④在第一次压实后应确定是否能够继续碾压或混合料是否需要进一步冷却。

⑤压路机压实时不能急转弯。

5. 乳化沥青稀浆封层

乳化沥青是将热熔状态的沥青和含有乳化剂的水溶液混合,通过外加的机械力作用,使沥青以微粒状态均匀、稳定地分布在水溶液之中而形成的一种乳状液 (亦称沥青乳液)。通常把乳化沥青中的沥青微粒从水相界面分离出来,互相结成团以至在石料表面粘连成沥青薄膜的过程,称为破乳。沥青分离出来的快慢程度,称为破乳速度。

乳化沥青稀浆封层是指用适当级配的石屑或砂、填料 (水泥、石灰、粉煤灰、石粉等) 与乳化沥青、外加剂和水,按一定比例拌制而成的流动状态的沥青混合料,并将其均匀地摊铺在路面上的沥青封层。稀浆可以做上封层,亦可以做下封层。对于空隙较大、透水严重、有裂缝的旧路面或旧沥青路面需要铺筑抗滑层,新建沥青路面需铺筑磨耗层或保护层时,稀浆封层可以用做上封层。对于多雨地区沥青面层的孔隙较大,在铺筑基层后不能及时铺筑沥青面层且需要开放交通时,可以用做下封层。封层的厚度宜为3~6mm。

乳化沥青稀浆封层的主要作用是:

①具有填充作用,由于稀浆中含有占集料质量10%~20%的水和10%~11%的乳液,且稀浆中的混合料较细,具有较好的流动性,很容易进入微细裂缝和小坑槽中,故可以将路面填充密实成为整体。同时稀浆还具有提高路面平整度的作用。

②具有防水作用,由于混合料中集料级配合理,加上沥青膜的粘结性,故能均匀、牢固、密实地粘附在路面上。乳化沥青稀浆本身密实稳定,故具有较好的水稳性并防止水分渗入,进而保持基层稳定。

③具有耐磨作用,由于集料的强度、压碎值、磨光值、含泥量等性能指标均达到标准要求,且对酸性和碱性石料均能很好地粘附在路面上,在路面上形成稳定磨耗层。

④具有抗滑作用,由于选择了坚硬且有棱角的集料,沥青又能均匀地裹覆骨料,封层成型后,路面纹理深度较佳,摩擦系数显著提高,抗滑性能良好。

⑤具有恢复路面使用品质和延长路面使用寿命的作用。

但是,乳化沥青稀浆封层不能控制路面反射裂缝,不能提高路面强度,亦不能解决温度稳定性问题。在泛油的路面上不能进行乳化沥青稀浆封层。

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