第十講 瀝青路面設(shè)計(jì)與施工-2003

1、1一、概述一、概述二、瀝青路面設(shè)計(jì)二、瀝青路面設(shè)計(jì)三、瀝青路面材料要求三、瀝青路面材料要求 四、瀝青路面的施工與質(zhì)量控制四、瀝青路面的施工與質(zhì)量控制21、瀝青路面的基本特性、瀝青路面的基本特性u(píng)力學(xué)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì) 柔性路面柔性路面u瀝青高粘結(jié)性：瀝青高粘結(jié)性： 耐久性耐久性 使用品質(zhì)使用品質(zhì)u與其他路面相比與其他路面相比 行車舒適行車舒適 平整、無(wú)縫、振動(dòng)噪音低平整、無(wú)縫、振動(dòng)噪音低 u施工養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)便施工養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)便整體強(qiáng)度與穩(wěn)定性整體強(qiáng)度與穩(wěn)定性32、瀝青路面的分類、瀝青路面的分類u按強(qiáng)度構(gòu)成分：密實(shí)類、嵌鎖類按強(qiáng)度構(gòu)成分：密實(shí)類、嵌鎖類/ /按級(jí)配類型分按級(jí)配類型分l區(qū)別：空隙率、細(xì)顆粒含量、熱穩(wěn)

2、定性區(qū)別：空隙率、細(xì)顆粒含量、熱穩(wěn)定性/耐久、致密、抗耐久、致密、抗?jié)B性滲性u(píng)按工藝方法分：層鋪法、拌和法：路拌、廠拌按工藝方法分：層鋪法、拌和法：路拌、廠拌u按技術(shù)品質(zhì)分：按技術(shù)品質(zhì)分：l瀝青混凝土、瀝青碎石、瀝青貫入式、瀝青表面處治瀝青混凝土、瀝青碎石、瀝青貫入式、瀝青表面處治4561 1、彈性層狀體系理論概述、彈性層狀體系理論概述2 2、瀝青路面破壞狀態(tài)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、瀝青路面破壞狀態(tài)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)3 3、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì) 4 4、新建瀝青路面厚度設(shè)計(jì)、新建瀝青路面厚度設(shè)計(jì)7u基本假設(shè)基本假設(shè)l理論前提理論前提: :線彈性體線彈性體 （實(shí)際）非線形（實(shí)際）非線形/ /彈

3、彈- -粘粘- -塑性綜合體塑性綜合體 （考慮）荷載瞬時(shí)性、高等級(jí)路面強(qiáng)度高（考慮）荷載瞬時(shí)性、高等級(jí)路面強(qiáng)度高l模型：彈性層狀體系模型：彈性層狀體系l基本假設(shè)：基本假設(shè)：08u基本假設(shè)基本假設(shè)l各層材料連續(xù)、均勻、各向同性，服從虎克定各層材料連續(xù)、均勻、各向同性，服從虎克定律，位移和變形微小；律，位移和變形微??；l土基水平方向和垂直向下方向無(wú)限大，上面各土基水平方向和垂直向下方向無(wú)限大，上面各層有一定厚度，但水平方向無(wú)限大；無(wú)限大的層有一定厚度，但水平方向無(wú)限大；無(wú)限大的方向上應(yīng)力、變形和位移等于零；方向上應(yīng)力、變形和位移等于零；l各層間接觸條件完全連續(xù)或完全滑動(dòng)；各層間接觸條件完全連續(xù)或完

4、全滑動(dòng)；l不計(jì)自重不計(jì)自重9柔性路面的主要破壞狀態(tài)：柔性路面的主要破壞狀態(tài)：u沉陷沉陷 原因：路基過(guò)大變形原因：路基過(guò)大變形 現(xiàn)象：凹陷、拉裂現(xiàn)象：凹陷、拉裂u車轍車轍 原因：車載重復(fù)作用下材料累積變形原因：車載重復(fù)作用下材料累積變形 現(xiàn)象：縱向帶狀凹陷現(xiàn)象：縱向帶狀凹陷u疲勞開(kāi)裂疲勞開(kāi)裂 原因：車載重復(fù)作用下彎曲變形原因：車載重復(fù)作用下彎曲變形 現(xiàn)象：無(wú)明顯變形的橫向至網(wǎng)狀開(kāi)裂現(xiàn)象：無(wú)明顯變形的橫向至網(wǎng)狀開(kāi)裂u推移推移 原因：水平力下剪切變形原因：水平力下剪切變形 現(xiàn)象：局部擁起現(xiàn)象：局部擁起u收縮開(kāi)裂收縮開(kāi)裂 原因：低溫凍縮原因：低溫凍縮 現(xiàn)象：橫向開(kāi)裂現(xiàn)象：橫向開(kāi)裂10設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

5、：u防車轍破壞防車轍破壞 控制路基表面豎向應(yīng)變控制路基表面豎向應(yīng)變/ 路面路面 塑性變形塑性變形u防疲勞開(kāi)裂破壞防疲勞開(kāi)裂破壞 控制面層底面拉應(yīng)變、控制面層底面拉應(yīng)變、 拉應(yīng)力拉應(yīng)力u防推移破壞防推移破壞 控制面層剪應(yīng)力控制面層剪應(yīng)力u防收縮開(kāi)裂破壞防收縮開(kāi)裂破壞 控制溫度應(yīng)力控制溫度應(yīng)力/路面拉應(yīng)力路面拉應(yīng)力u防沉陷、車轍防沉陷、車轍 道路整體回彈彎沉道路整體回彈彎沉11選擇：選擇：u沉陷沉陷 工程措施防止工程措施防止u推移、收縮開(kāi)裂推移、收縮開(kāi)裂 局部破壞局部破壞u車轍、疲勞開(kāi)裂車轍、疲勞開(kāi)裂 為主要破壞為主要破壞設(shè)計(jì)指標(biāo)規(guī)定：設(shè)計(jì)指標(biāo)規(guī)定：u對(duì)高等級(jí)道路對(duì)高等級(jí)道路 道路整體回彈彎沉道路

6、整體回彈彎沉 / 路面結(jié)路面結(jié) 構(gòu)層層底拉應(yīng)力構(gòu)層層底拉應(yīng)力u其他其他 道路整體回彈彎沉道路整體回彈彎沉12設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容u根據(jù)根據(jù) 道路作用、環(huán)境條件、交通要求、材料施工條件道路作用、環(huán)境條件、交通要求、材料施工條件u進(jìn)行進(jìn)行 方案設(shè)計(jì)：確定路面等級(jí)、各層類型、結(jié)構(gòu)組合方案設(shè)計(jì)：確定路面等級(jí)、各層類型、結(jié)構(gòu)組合 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)計(jì)算分析計(jì)算分析 材料材料組合設(shè)計(jì)組合設(shè)計(jì) 施工施工工藝設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)u確定確定 合理路面結(jié)構(gòu)：類型、材料、尺寸合理路面結(jié)構(gòu)：類型、材料、尺寸u滿足滿足 荷載和環(huán)境條件下，預(yù)定使用年限內(nèi)路面處于荷載和環(huán)境條件下，預(yù)定使用年限內(nèi)路面處于 良好工作狀態(tài)良好工作狀態(tài)13設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)

7、程序 14u設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)流程 u結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟u設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例15u設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)流程 161）標(biāo)準(zhǔn)軸載）標(biāo)準(zhǔn)軸載 （BZZ-100）P=100KNp=0.7Mpad=21.5cm兩輪中心距兩輪中心距=1.5d172）軸載換算）軸載換算u以設(shè)計(jì)彎沉值、瀝青層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)以設(shè)計(jì)彎沉值、瀝青層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo) u以半剛性材料層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)以半剛性材料層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)u累積軸載作用次數(shù)累積軸載作用次數(shù) Ne4.3511211()KiPNC C nPNCCnPPiK112118()式中：式中：C1-輪組系數(shù)；輪組系數(shù)；C2-軸數(shù)系數(shù)軸數(shù)系數(shù)NeNt()113651 車道系數(shù)

8、車道系數(shù) 183）設(shè)計(jì)指標(biāo)）設(shè)計(jì)指標(biāo)l路表回彈彎沉路表回彈彎沉l瀝青層底拉應(yīng)力（應(yīng)變）瀝青層底拉應(yīng)力（應(yīng)變） 僅高速、一、二級(jí)公路僅高速、一、二級(jí)公路l半剛性基層層底拉應(yīng)力半剛性基層層底拉應(yīng)力 僅高速、一、二級(jí)公路僅高速、一、二級(jí)公路194）設(shè)計(jì)要求）設(shè)計(jì)要求lA點(diǎn)處：點(diǎn)處： lB點(diǎn)或點(diǎn)或C點(diǎn)處：點(diǎn)處：dSll Rm205）設(shè)計(jì)彎沉的計(jì)算）設(shè)計(jì)彎沉的計(jì)算 ldAc 公路等級(jí)系數(shù)；公路等級(jí)系數(shù)；bscedAAANl2 . 0600As 面層類型系數(shù)；面層類型系數(shù)；Ab 基層類型系數(shù)；基層類型系數(shù)；216）材料容許拉應(yīng)力的計(jì)算）材料容許拉應(yīng)力的計(jì)算 Rl瀝青混凝土面層瀝青混凝土面層:l無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)

9、定集料：無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料：l無(wú)機(jī)結(jié)合料細(xì)粒土：無(wú)機(jī)結(jié)合料細(xì)粒土：s 材料極限抗拉強(qiáng)度；材料極限抗拉強(qiáng)度；Ks 抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)；抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)；SSRK0.20.09/SecKNAceSANK/35. 011. 0ceSANK/45. 011. 0227）路表回彈彎沉的計(jì)算）路表回彈彎沉的計(jì)算 lsc 理論彎沉系數(shù)；理論彎沉系數(shù)；F 彎沉綜合修正系數(shù)；彎沉綜合修正系數(shù)；FEplcS121000).,.,(102312121nncEEEEEEhhhf238）層底拉應(yīng)力計(jì)算）層底拉應(yīng)力計(jì)算 mmmp).,;.,(102312121nnmEEEEEEhhhf24設(shè)計(jì)實(shí)例：設(shè)計(jì)實(shí)例：（教材（教材

10、P151）25對(duì)原材料的要求對(duì)原材料的要求u 瀝青瀝青l(xiāng)石油瀝青、煤瀝青、液體石油瀝青、瀝青乳液等石油瀝青、煤瀝青、液體石油瀝青、瀝青乳液等l選擇原則：選擇原則： 路面類型、施工條件、地區(qū)氣候條件、施工季節(jié)、路面類型、施工條件、地區(qū)氣候條件、施工季節(jié)、 礦料性質(zhì)礦料性質(zhì)u 粗集料粗集料l碎石、篩選礫石、破碎礫石、礦渣等碎石、篩選礫石、破碎礫石、礦渣等u 細(xì)集細(xì)集料料l天然砂、機(jī)制砂及石屑等天然砂、機(jī)制砂及石屑等u 填料填料l石灰?guī)r或巖漿巖礦粉石灰?guī)r或巖漿巖礦粉26u級(jí)配的概念級(jí)配的概念 級(jí)配：集料各級(jí)粒徑顆粒的分配情況級(jí)配：集料各級(jí)粒徑顆粒的分配情況27瀝青混合料的組成設(shè)計(jì)三階段瀝青混合料的組

11、成設(shè)計(jì)三階段u目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)確定各種規(guī)格集料的配合比，使得礦料級(jí)配接近規(guī)范規(guī)確定各種規(guī)格集料的配合比，使得礦料級(jí)配接近規(guī)范規(guī)定的定的中值中值，利用，利用馬歇爾設(shè)計(jì)方法馬歇爾設(shè)計(jì)方法確定最佳瀝青用量。確定最佳瀝青用量。u生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)集料在拌合時(shí)，需要對(duì)冷料進(jìn)行集料在拌合時(shí)，需要對(duì)冷料進(jìn)行二次篩分二次篩分，篩分后的集，篩分后的集料的顆粒組成已經(jīng)不同于原冷料，需要重新進(jìn)行配合比料的顆粒組成已經(jīng)不同于原冷料，需要重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，確定最佳瀝青用量。設(shè)計(jì)，確定最佳瀝青用量。u生產(chǎn)配合比驗(yàn)證生產(chǎn)配合比驗(yàn)證正式鋪筑之前試拌試鋪，為正式鋪筑提供經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。正式鋪筑之前試拌試鋪，

12、為正式鋪筑提供經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。28目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)u1、礦料配合比設(shè)計(jì)、礦料配合比設(shè)計(jì)l選定混合料類型與選定混合料類型與級(jí)配級(jí)配組成組成 根據(jù)道路、路面等級(jí)根據(jù)道路、路面等級(jí)l確定滿足級(jí)配組成范圍的礦料配合比例確定滿足級(jí)配組成范圍的礦料配合比例 圖解法、圖解法、計(jì)算法計(jì)算法l對(duì)試配結(jié)果試驗(yàn)分析，調(diào)整對(duì)試配結(jié)果試驗(yàn)分析，調(diào)整29目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)u2. 馬歇爾方法確定瀝青最佳含量馬歇爾方法確定瀝青最佳含量l確定瀝青用量經(jīng)驗(yàn)值確定瀝青用量經(jīng)驗(yàn)值 根據(jù)道路、路面等級(jí)根據(jù)道路、路面等級(jí)l分組混合料制件、試驗(yàn)（馬歇爾穩(wěn)定度、密度、空隙分組混合料制件、試驗(yàn)（馬歇爾穩(wěn)定度、密度、空隙率、流

13、值率、流值車轍指標(biāo)、飽和度）車轍指標(biāo)、飽和度）l確定關(guān)系曲線（瀝青含量確定關(guān)系曲線（瀝青含量各指標(biāo)）各指標(biāo)）30a1 密度最大值；密度最大值；a2 穩(wěn)定度最大值；穩(wěn)定度最大值；a3 空隙率范圍中值空隙率范圍中值;a4 瀝青飽和度范圍中值瀝青飽和度范圍中值;OAC1（a1a2a3 a4）/4根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確定各關(guān)系曲根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確定各關(guān)系曲線上瀝青用量范圍，取共同區(qū)線上瀝青用量范圍，取共同區(qū)間間 OACminOACmax OAC2(OACminOACmax)/2 OAC(OAC1OAC2)/231瀝青表面處治瀝青表面處治 u特點(diǎn)：改善行車條件、延長(zhǎng)壽命、強(qiáng)度不計(jì)特點(diǎn)：改善行車條件、延長(zhǎng)壽命、強(qiáng)

14、度不計(jì)u分類：?jiǎn)危ǚ诸悾簡(jiǎn)危?1.5cm）雙（）雙（1.52.5cm）三（）三（2.53cm）層式）層式u施工工藝：層鋪法為主施工工藝：層鋪法為主 先油后料法（先料后油法）先油后料法（先料后油法） 關(guān)鍵關(guān)鍵 清底、油量控制、均勻度、防過(guò)壓、交通控制清底、油量控制、均勻度、防過(guò)壓、交通控制 32瀝青貫入式瀝青貫入式u特點(diǎn)：由大至小層鋪（各層粒徑均勻）、嵌鎖為主、熱穩(wěn)定特點(diǎn)：由大至小層鋪（各層粒徑均勻）、嵌鎖為主、熱穩(wěn)定性好、需作封層性好、需作封層 u分類：深貫入（分類：深貫入（6-8cm6-8cm）、淺貫入（）、淺貫入（4-5cm4-5cm）/ /厚度厚度4-8cm4-8cmu施工工藝：層鋪法為

15、主施工工藝：層鋪法為主u關(guān)鍵關(guān)鍵 油量控制、均勻度、防過(guò)壓、交通控制油量控制、均勻度、防過(guò)壓、交通控制 33瀝青混凝土瀝青混凝土u特點(diǎn)：原料加工選配、熱拌、瀝青膠泥特點(diǎn)：原料加工選配、熱拌、瀝青膠泥 高粘性、均布、高粘性、均布、密實(shí)、耐久性、水穩(wěn)定性密實(shí)、耐久性、水穩(wěn)定性u(píng)分類：粗、中、細(xì)粒式、瀝青砂（分類：粗、中、細(xì)粒式、瀝青砂（3535、2525、1515、5mm5mm最大粒最大粒徑）徑）u施工工藝：拌和法為主施工工藝：拌和法為主l基層準(zhǔn)備與放樣：檢查、修整、清底、表面處理（透層基層準(zhǔn)備與放樣：檢查、修整、清底、表面處理（透層瀝青、粘層瀝青、封層瀝青）瀝青、粘層瀝青、封層瀝青） 類型、用量

16、類型、用量 l拌合拌合l運(yùn)輸運(yùn)輸l攤鋪：氣候、溫度、機(jī)械、工藝；攤鋪：氣候、溫度、機(jī)械、工藝；l碾壓：溫度，階段：初、復(fù)、終（重量、速度、方式）碾壓：溫度，階段：初、復(fù)、終（重量、速度、方式）34u拌合（間歇式、連續(xù)式）拌合（間歇式、連續(xù)式）35u拌合的溫度要求拌合的溫度要求普通瀝青普通瀝青改性瀝青改性瀝青瀝青加熱溫度瀝青加熱溫度155-165160-165礦料溫度礦料溫度比瀝青溫度高比瀝青溫度高1030190220普通瀝青普通瀝青改性瀝青改性瀝青混合料出廠溫度混合料出廠溫度正常范圍正常范圍155-170 超過(guò)超過(guò)190者廢棄者廢棄正常范圍正常范圍165-185 超過(guò)超過(guò)195者廢棄者廢棄混合

17、料運(yùn)輸?shù)交旌狭线\(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)溫度現(xiàn)場(chǎng)溫度不低于不低于150不低于不低于165瀝青混合料拌合時(shí)材料溫度瀝青混合料拌合時(shí)材料溫度瀝青混合料出廠溫度瀝青混合料出廠溫度36u混合料的運(yùn)輸混合料的運(yùn)輸l拌和樓向運(yùn)料車放料時(shí)，汽車應(yīng)拌和樓向運(yùn)料車放料時(shí)，汽車應(yīng)前后移動(dòng)前后移動(dòng)，分幾堆裝，分幾堆裝料，以減少粗集料的分離現(xiàn)象。料，以減少粗集料的分離現(xiàn)象。l運(yùn)料車應(yīng)有運(yùn)料車應(yīng)有蓬布覆蓋蓬布覆蓋設(shè)施，以確保溫度或避免污染環(huán)設(shè)施，以確保溫度或避免污染環(huán)境。境。l瀝青混合料運(yùn)輸車的瀝青混合料運(yùn)輸車的運(yùn)量運(yùn)量應(yīng)較拌和能力和攤鋪速度有應(yīng)較拌和能力和攤鋪速度有所所富余富余，攤鋪機(jī)前應(yīng)有五輛運(yùn)料車等候卸料。，攤鋪機(jī)前應(yīng)有五輛運(yùn)料車等候卸料。l連續(xù)攤鋪過(guò)程中，運(yùn)料車在攤鋪機(jī)推動(dòng)下前進(jìn)。連續(xù)攤鋪過(guò)程中，運(yùn)料車在攤鋪機(jī)推動(dòng)下前進(jìn)。37u混合料的攤鋪混合料的攤鋪l均勻、不間斷地?cái)備?。均勻、不間斷地?cái)備仭厚度控制厚度控制l通過(guò)試驗(yàn)段選擇松鋪厚度，每通過(guò)試驗(yàn)段選擇松鋪厚度，每1010米檢測(cè)松鋪厚度米檢測(cè)松鋪厚度l施工前應(yīng)充分預(yù)熱熨平板以防混合料粘結(jié)。施工前應(yīng)充分預(yù)熱熨平板以防混合料粘結(jié)。l攤鋪遇雨時(shí)，立即停止施工。攤鋪遇雨時(shí)，立即停止施工。38u混合料的攤鋪混合料的攤鋪