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公路工程施工技术:沥青路面层位置和类型

时间:2023-10-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:表4.24为我国典型沥青路面结构示意。表4.24沥青路面典型结构示意注:计算中,沥青表面层采用材料为SMA-13。沥青混凝土路面适用于各级公路及城市道路路面,多用于高等级道路。沥青碎石又被称为黑色碎石。LS—35表示最大粒径为35 mm的沥青碎石混合料。沥青贯入式路面的强度和稳定性主要由石料相互嵌挤作用构成。沥青表面处治路面的使用寿命不及沥青贯入式路面,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。

公路工程施工技术:沥青路面层位置和类型

1)沥青路面层位

沥青路面主要有面层、基层(底基层)和功能层,各个层位的相应功能请参照本章4.1节。其中沥青路面面层可分为2层或3层铺筑,如高速公路沥青面层总厚度18~20 cm,可分为上、中、下3层铺筑,并根据各分层要求采用不同的级配。表4.24为我国典型沥青路面结构示意。

表4.24 沥青路面典型结构示意

注:计算中,沥青表面层采用材料为SMA-13。

相对于其他类型的路面结构,沥青路面面层还有3个用于增强及保护面层寿命的处理层,分别是透层、黏层和封层,其作用见表4.25。

表4.25 透层、黏层和封层作用及要求

2)沥青路面类型

(1)按技术品质和使用情况分类

①沥青混凝土路面:由适当比例的各种不同大小颗粒的集料、矿物和沥青,加热到一定温度后拌和,经摊铺压实而成的路面面层。采用相当数量的矿粉是沥青混凝土的一个显著特点。较高的黏结力使路面具有较高的强度,可以承受比较繁重的车辆交通。但沥青混凝土路面的允许拉应变值较小,会产生规则的横向裂缝,因而要求强度较高的基层。对高温稳定性与低温稳定性都有要求,较小的空隙率使沥青混凝土路面透水性小、水稳性好、耐久性高,有较强的抵抗自然因素的能力,使用年限达15~20年以上。沥青混凝土路面适用于各级公路及城市道路路面,多用于高等级道路。

②沥青碎石路面:用有一定级配或同粒径的碎石与沥青拌合而成的混合料,称为沥青碎石混合料,用其铺成的面层称为沥青碎石面层。沥青碎石又被称为黑色碎石。

用沥青碎石作为面层的路面高温稳定性好,路面不易产生波浪,冬季不易产生冻缩裂缝,行车荷载作用下裂缝少;路面较易保持粗糙,有利于高速行车,对石料级配和沥青规格要求较宽,材料组成设计比较容易满足要求;沥青用量少,且不用矿粉,造价低。但其孔隙较大,路面容易渗水和老化。热拌沥青碎石适宜用于三、四级公路。

我国按矿料的最大粒径对沥青碎石混合料进行分类,共分为6种类型,并在最大粒径之前冠以字母LS,即粒径LS—35、LS—30(粗粒式),粒径LS—25、LS—20(中粒式),粒径LS—15、LS—10(细粒式)。LS—35表示最大粒径为35 mm的沥青碎石混合料。中粒式、粗粒式沥青碎石宜用作沥青混凝土面层下层、联结层和整平层。

沥青玛脂碎石混合料简称SMA,是一种新型混合料,由间断级配集料构成粗集料嵌挤骨架,并由沥青玛脂(沥青、填料、砂和纤维稳定剂组成)填充骨架孔隙而组成的沥青混合料,具有良好的抗剪切变形性能、抗疲劳开裂性能和耐久性,并具有良好的抗滑和降低噪声的性能,但工程造价较高,适用于承受特重和重交通荷载等级公路。经常应用于高速公路、一级公路和其他重要公路的表面层。

③沥青贯入式路面:用沥青贯入碎(砾)石作为面层的路面,即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。沥青贯入式路面的强度和稳定性主要由石料相互嵌挤作用构成。厚度通常为4~8 cm,但乳化沥青贯入式路面的厚度不宜超过5 cm。当贯入式上部加铺拌和的沥青混合料封层时,总厚度宜为6~10 cm,其中拌合层的厚度宜为2~4 cm。

沥青贯入式路面需要2~3周的成型期,在行车碾压与重力作用下,沥青逐渐下渗包裹石料,填充孔隙,形成整体的稳定结构层,温度稳定性好,热天不易出现推移、壅包,冷天不宜出现低温裂缝。贯入式路面最上层应撒布封层料或加铺拌合层。

沥青贯入式碎石适用于做二级及以下公路的沥青面层,也可以作为沥青混凝土面的联结层。

④沥青表面处治路面:用沥青和集料按层铺法或拌和法在具有一定强度的基层或面层上铺筑而成、厚度不超过3 cm的沥青路面。沥青表面处治路面厚度一般为1.5~3.0 cm。层铺法可分为单层、双层、三层。单层表处厚度为1.0~1.5 cm,双层表处厚度为1.5~2.5 cm,三层表处厚度为2.5~3.0 cm。沥青表面处治路面的使用寿命不及沥青贯入式路面,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。

沥青表面处治路面适用于三级、四级公路的面层、旧沥青面层上加铺罩面或抗滑层、磨耗层等。

(2)按组成结构分类

①密实-悬浮结构:采用连续密级配矿料配置的沥青混合料中,一方面,矿料颗粒由大到小连续分布,并通过沥青胶结作用形成密实结构[图4.22(a)];另一方面,较大一级的颗粒只有留出充足的空间才能容纳下一级较小的颗粒,这样粒径较大的颗粒往往就被较小一级的颗粒挤开,造成粗颗粒之间不能直接接触,也就不能形成相互支撑形成嵌挤骨架结构,而是彼此分类悬浮于较小的颗粒和沥青胶浆中间,形成密实-悬浮结构沥青混合料。工程常用的AC-I型沥青混凝土就是这种结构的典型代表。

②骨架-空隙结构:采用连续开级配矿料与沥青组成沥青混合料时,由于矿料多集中在较粗的粒径上,所以粗粒径的颗粒可以相互接触,彼此相互支撑,形成嵌挤的骨架但因很少含有细颗粒,粗颗粒形成的骨架孔隙无法填充,从而压实后在混合料中留下较多的孔隙,形成骨架-空隙结构[图4.22(b)]。工程中使用的沥青碎石混合料(AN)和排水沥青混合料(OGFC)是典型的骨架空隙型结构。

③密实-骨架结构:采用间断型密级配矿料与沥青组成的沥青混合料时,由于颗粒集中在级配范围的两端,缺少中间颗粒,所以一端的粗颗粒相互支撑嵌挤形成骨架,另一端较细的颗粒填充于骨架留下的空隙中间,使整个矿料结构呈现密实状态,形成密实-骨架结构[图4.22(c)]。沥青玛脂碎石混合料(SMA)是一种典型的骨架密实型结构。

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图4.22 沥青混合料结构组成示意图

(3)按矿料级配分类

①密级配沥青混凝土混合料:各种粒径的颗粒级配连接、相互嵌挤密实的矿料,与沥青拌和而成,且压实后的剩余孔隙率小于10%的混凝土混合料。剩余空隙率为3%~6%(行人道路2%~6%)的是Ⅰ型密实式改性沥青混凝土混合料;剩余空隙率为4%~10%的是Ⅱ型半密实式改性沥青混凝土混合料。代表类型有沥青混凝土、沥青稳定碎石。

②半开级配沥青混合料:由适当比例的粗集料、细集料及少量填料(或不加填料)与沥青拌合而成,压实后剩余空隙率在10%以上的半开式改性沥青混合料。代表类型有改性沥青稳定碎石,用AM表示。

③开级配沥青混合料:矿料级配主要由粗集料组成,细集料和填料较少,采用高黏度沥青结合料黏结形成,压实后空隙率大于15%的开式沥青混合料。代表类型有排水式沥青磨耗层混合料,以OGFC表示;另有排水式沥青稳定碎石基层,以ATPCZB表示。

④间断级配沥青混合料:矿料级配组成中缺少1个或几个档次而形成的级配间断沥青混合料。代表类型有沥青玛脂碎石混合料(SMA)。

(4)按矿料粒径分类

①砂砾式沥青混合料:矿料最大粒径等于或小于4.75 mm(圆孔筛5 mm)的沥青混合料,也称为沥青石屑或沥青砂。

②细粒式沥青混合料:矿料最大粒径为9.5 mm或13.2 mm(圆孔筛10 mm或15 mm)的沥青混合料。

③中粒式沥青混合料:矿料最大粒径为16 mm或19 mm(圆孔筛20 mm或25 mm)的沥青混合料。

④粗粒式沥青混合料:矿料最大粒径为26.5 mm或31.5 mm(圆孔筛30~40 mm)的沥青混合料。

⑤特粗粒式沥青混合料:矿料最大粒径等于或大于37.5 mm(圆孔筛45 mm)的沥青混合料。

(5)按施工温度分类(表4.26)

①热拌热铺沥青混合料:沥青与矿料经加热后拌和,并在一定的温度下完成摊铺和碾压过程的混合料。

②冷拌(常温)沥青混合料:采用乳化沥青或稀释沥青在常温下(或者加热温度很低)与矿料拌和,并在常温下完成摊铺和碾压过程的混合料。

③温拌沥青混合料:一类拌和温度介于热拌沥青混合料(150~180℃)和冷拌(常温)沥青混合料之间,性能达到(或接近)热拌沥青混合料的新型节能减排沥青混合料。

各种沥青混合料的主要性能见表4.26。

表4.26 各种沥青混合料性能

(6)按施工工艺分类

按施工工艺的不同,沥青路面可分为路拌法和厂拌法。

①路拌法:在路上用机械将矿料和沥青材料就地拌和摊铺、碾压密实形成沥青面层的方法。此类面层所用的矿料若为碎(砾)石则称为路拌沥青碎(砾)石,所用的矿料若为土则称为路拌沥青稳定土。路拌沥青面层通过就地拌和,沥青材料在矿料中的分布比层铺法均匀,路面成型期较短。但因所用的矿料为冷料,需使用黏稠度较低的沥青材料,故混合料的强度较低。

②厂拌法:将规定级配的矿料和沥青材料用专用设备加热拌和,然后送到工地摊铺碾压形成沥青路面的方法。矿料中细颗粒含量少,不含或含少量矿粉,混合料为开级配的(空隙率达10%~15%),称为厂拌沥青碎石;若矿料中含有矿粉,混合料是按最佳密实级配配制的(空隙率在10%以下),称为沥青混凝土。

按混合料铺筑时温度的不同,可分为热拌热铺方法和热拌冷铺方法两种。热拌热铺是将混合料在专用设备中加热拌和后立即趁热运到路上摊铺压实的方法。如果混合料加热拌和后储存一段时间再在常温下运到路上摊铺压实,则为热拌冷铺。

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