鋪面工程材料工藝學(xué)引言

鋪面工程材料工藝學(xué)引 言

鋪面

鋪筑在地表的工程結(jié)構(gòu)物，用于改善地表狀況（基礎(chǔ)表面特性），以滿足各種運(yùn)載工具的行駛要求（速度、載重等）和服務(wù)性能要求（舒適性、經(jīng)濟(jì)性、安全性等）的措施的總稱。

包括道路路面、機(jī)場(chǎng)道面、港區(qū)場(chǎng)地鋪面、廣場(chǎng)/停車場(chǎng)鋪面等。一、對(duì)鋪面的要求使用要求技術(shù)要求環(huán)境要求使

用

要

求經(jīng)濟(jì)性安全性舒適性——使用要求（1）舒適性

舒適性與三個(gè)因素有關(guān)：路面的平整度；車輛懸掛系統(tǒng)的振動(dòng)特性；人對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和接受能力。

影響行駛舒適性的主要因素：。路面的平整度

Road Surface Roughness由兩部分組成：初始平整度，與施工技術(shù)水平（工藝和設(shè)備）、面層構(gòu)造（如接縫）等有關(guān)，但主要取決于施工質(zhì)量控制和選用材料（如粗集料的粒徑）；由于路面的損壞引起的路面平整度的惡化。平整度檢測(cè)技術(shù)方法指以規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)，間斷地或連續(xù)地量測(cè)路表面的凹凸情況，即不平整度的指標(biāo)。

路面的平整度與路面各結(jié)構(gòu)層次的平整狀況有著一定的聯(lián)系，即各層次的平整效果將累積反映到路面表面上，這是路面平整度傳遞理論的一個(gè)重要結(jié)論。平整度檢測(cè)方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)① 三米直尺② 8

輪儀③ 顛簸累積儀④ 斷面儀（水準(zhǔn)儀，斷面尺，激光技術(shù)）① 最大間隙Δ② 標(biāo)準(zhǔn)差σ③ 顛簸累積值VBI④ 國(guó)際平整度指數(shù)IRI檢測(cè)方法 評(píng)價(jià)指標(biāo)路網(wǎng)的全面調(diào)查宜采用車載式檢測(cè)設(shè)備快速檢測(cè)；小范圍的抽樣調(diào)查可采用連續(xù)式平整度儀或三米直尺檢測(cè)。各種方法的測(cè)定結(jié)果應(yīng)建立與國(guó)際平整度指數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。InternationalRoughness

Index

（IRI）國(guó)際平整度指數(shù)模擬標(biāo)準(zhǔn)車在80km/h速度條件下，車身懸架的總位移(單位為m)與行駛距離(單位為km)之比。鋪面結(jié)構(gòu)、面層材料的強(qiáng)度和變形能力影響著鋪面平整度的衰變（衰減變化）速率。（1）

3m直尺法

3m直尺測(cè)定法有單尺測(cè)定最大間隙及等距離(1.5m)連續(xù)測(cè)定兩種。兩種方法測(cè)定的路面平整度有較好的相關(guān)關(guān)系。前者常用于施工質(zhì)量控制與檢查驗(yàn)收，單尺測(cè)定時(shí)要計(jì)算出測(cè)定段的合格率；等距離連續(xù)測(cè)試也可用于施工質(zhì)量檢查驗(yàn)收，要算出標(biāo)準(zhǔn)差，用標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)表示平整程度。（2）車載式顛簸累積儀法

本方法規(guī)定用車載式顛簸累積儀測(cè)量車輛在路面上通行時(shí)后軸與車廂之間的單向位移累積值VBI.表示路面的平整度，以cm/km計(jì)。主要設(shè)備車載式顛簸累積儀測(cè)試車（見右圖）工作原理

測(cè)試車以一定的速度在路面上行駛，由于路面上的凹凸不平狀況，引起汽車的激振，通過(guò)機(jī)械傳感器可測(cè)量后軸同車廂之間的單向位移累積值VBI，以㎝/km計(jì)。VBI越大，說(shuō)明路面平整性越差，人乘坐汽車時(shí)越不舒適。使用技術(shù)要點(diǎn)儀器安裝應(yīng)準(zhǔn)確、牢固、便于操作。測(cè)試速度以32km/h為宜，一般不宜超過(guò)40km/h。（3）連續(xù)式平整度儀法適用范圍用于測(cè)定各等級(jí)公路路表面的平整度，評(píng)定路面的施工質(zhì)量和使用質(zhì)量，但不適用于在已有較多坑槽、破損嚴(yán)重的路面上測(cè)定

主要儀器設(shè)備連續(xù)式平整度儀牽引車

使用技術(shù)要點(diǎn)1.

在牽引汽車的后部，將平整度的掛鉤掛上后，放下測(cè)定輪，啟動(dòng)檢測(cè)儀器及記錄儀，隨即啟動(dòng)汽車，沿道路縱向行駛，橫向位置保持穩(wěn)定，并檢查平整度檢測(cè)儀表上測(cè)定數(shù)字顯示、打印、記錄的情況。如檢測(cè)設(shè)備中某項(xiàng)儀表發(fā)生故障，即停車檢測(cè)。牽引平整度儀的速度應(yīng)均勻，速度宜為5km/h，最大不得超過(guò)12km/h。在測(cè)試路段較短時(shí)，亦可用人力拖拉平整度儀測(cè)定路面的平整度，但拖拉時(shí)應(yīng)保持勻速前進(jìn)。激光位移傳感器檢測(cè)原理主要零部件：激光器組件成像鏡頭窄帶濾光片光電接收器驅(qū)動(dòng)電路精密結(jié)構(gòu)電路及數(shù)據(jù)接口

影響精度的因素：工作距，光電接收器的大小和像素的多少，測(cè)量范圍，采樣頻率，結(jié)構(gòu)尺寸等。——使用要求（2）經(jīng)濟(jì)性用戶所關(guān)心的經(jīng)濟(jì)性是指使用道路所付出代價(jià)。實(shí)際上，這與行駛舒適性具有相關(guān)性。平整的路面帶來(lái)的燃油消耗、機(jī)械磨耗以及輪胎磨耗都小。用戶一般不會(huì)直接關(guān)心使用中的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，但會(huì)通過(guò)行駛舒適性來(lái)間接反映這一點(diǎn)。

——使用要求（3）安全性

路面的摩擦力和附著力

決定這兩個(gè)力的因素是：集料本身的特性（紋理）混合料級(jí)配設(shè)計(jì)

路面的抗滑能力

是指車輛行駛時(shí)，車輪與路面之間保持必要的附著系數(shù)而不致發(fā)生空轉(zhuǎn)打滑的能力，它直接影響車輛的行駛安全。

在影響抗滑表面結(jié)構(gòu)的諸多因素中，最主要的不僅是在引車作用下決定路面粗糙度的礦料磨光—括路面表面的 ；同時(shí)路面的，而且包對(duì)路面功能和表面排水特征也有影響，會(huì)造成滑溜性污染交通事故。

路面的微觀構(gòu)造、宏觀構(gòu)造和防止污染是路面抗滑的三要素。路面的抗滑能力

指面層石料表面水平方向0-0.5mm，垂直方向0-0.2mm的微小構(gòu)造。微觀構(gòu)造的粗糙對(duì)100%的車速范圍都是需要的，它制約輪胎與路面之間濕摩擦力的水平。指面層石料顆粒間的空隙，也就是面層表面的粗糙度，也稱表面構(gòu)造深度，水平方向?yàn)?.5mm-50mm，垂直方向?yàn)?.2mm-10mm。為保持大量車輛在高速公路上能安全舒適地高速通行，路面表面必須要有高效排水的宏觀構(gòu)造，以保證高速行車時(shí)表層的抗滑能力。路面不平整將影響路面的行車安全。尤其是車轍和坑槽；排水不暢也將影響路面的行車安全；輪胎本身的性質(zhì)?？够阅軝z測(cè)技術(shù)表征抗滑性能的指標(biāo)與方法：摩擦系數(shù)：摩擦系數(shù)測(cè)試車、制動(dòng)距離法摩擦擺值：擺式儀法構(gòu)造深度：手工鋪砂法、電動(dòng)鋪砂法、激光法橫向力系數(shù)：橫向力系數(shù)測(cè)試車幾個(gè)重要概念：車輛輪胎受到制動(dòng)時(shí)沿表面滑移所產(chǎn)生的力。：指用標(biāo)準(zhǔn)的手提式擺式摩擦系數(shù)測(cè)試儀測(cè)定的路面在潮濕條件下對(duì)擺的摩擦阻力。：指一定面積的路表面凹凸不平的開口空隙的平均深度。：指用標(biāo)準(zhǔn)的摩擦系數(shù)測(cè)試車測(cè)定，當(dāng)測(cè)定輪與行駛方向成一定角度且以一定速度行駛時(shí)，輪胎與潮濕路面之間的摩擦阻力與試驗(yàn)輪上荷載的比值。（1）手工鋪砂法主要儀具與材料：手工鋪砂儀量砂量尺其他準(zhǔn)備工作1

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量砂準(zhǔn)備：

取潔凈的細(xì)砂晾干、過(guò)篩，

取0.15～0.3mm的砂置適當(dāng)?shù)娜萜髦袀溆?。量砂只能在路面上使用一次，不宜重?fù)使用?；厥丈氨仨毥?jīng)干燥、過(guò)篩處理后方可使用。2.對(duì)測(cè)試路段按隨機(jī)取樣選點(diǎn)的方法，決定測(cè)點(diǎn)所在橫斷面位置。測(cè)點(diǎn)應(yīng)選在行車道的輪跡帶上，距路面邊緣不應(yīng)小于lm。注意事項(xiàng)1.

裝砂:

用小鏟向圓筒中注滿砂，手提圓筒上方，在硬質(zhì)路面上輕輕地叩打3次，使砂密實(shí)，補(bǔ)足砂面用鋼尺一次刮平。不可直接用量砂筒裝砂，以免影響量砂密度的均勻性。2.

攤鋪時(shí)不可用力過(guò)大或向外推擠。3.

同一處平行測(cè)定不少于3次，3個(gè)測(cè)點(diǎn)均位于輪跡帶上，測(cè)點(diǎn)間距3～5m。該處的測(cè)定位置以中間測(cè)點(diǎn)的位置表示。（2）電動(dòng)鋪砂法電動(dòng)鋪砂法與手工鋪砂法的比較及注意事項(xiàng)人為因素小使用前先要進(jìn)行室內(nèi)標(biāo)定量砂:

0.15～0.3mm試驗(yàn)過(guò)程（略）

（3）擺式儀測(cè)定路面抗滑值試驗(yàn)方法儀具與材料：擺式儀標(biāo)準(zhǔn)量尺灑水壺路面溫度計(jì)其他

準(zhǔn)備工作1.檢查擺式儀的調(diào)零靈敏情況，并定期進(jìn)行儀器的標(biāo)定。當(dāng)用于路面工程檢查驗(yàn)收時(shí)，儀器必須重新標(biāo)定。2.對(duì)測(cè)試路段按隨機(jī)取樣方法，決定測(cè)點(diǎn)所在橫斷面位置。測(cè)點(diǎn)應(yīng)選在行車車道的輪跡帶上，距路面邊緣不應(yīng)小于1m，并用粉筆作出標(biāo)記。測(cè)點(diǎn)位置宜緊靠鋪砂法測(cè)定構(gòu)造深度的測(cè)點(diǎn)位置，并與其一一對(duì)應(yīng)。試驗(yàn)步驟儀器調(diào)平

①將儀器置于路面測(cè)點(diǎn)上，并使擺的擺動(dòng)方向

與行車方向一致。②轉(zhuǎn)動(dòng)底座上的調(diào)平螺栓，使水準(zhǔn)泡居中。調(diào)零校核滑動(dòng)長(zhǎng)度灑水測(cè)擺值

（4）摩擦系數(shù)測(cè)定車測(cè)定路面橫向力系數(shù)儀具與材料（1)摩擦系數(shù)測(cè)定車：SCRIM型，主要組成如圖所示，由車輛底盤、測(cè)量機(jī)構(gòu)、供水系統(tǒng)、荷載傳感器、儀表及操作記錄系統(tǒng)、標(biāo)定裝置等組成。測(cè)定車應(yīng)符合下列要求：1)測(cè)量機(jī)構(gòu)：可以為單側(cè)或雙側(cè)各安裝二套，測(cè)試輪與車輛行駛方向成20°角，作用于測(cè)試輪上的靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)載荷為2kN。測(cè)試輪胎應(yīng)為3.00-20的光面輪胎，其標(biāo)準(zhǔn)氣壓為0.35MPa±0.0lMPa。2)測(cè)定車輛輪胎氣壓應(yīng)符合所使用汽車規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)氣壓范圍。

3)能控制灑水量，使路面水膜厚度不得小于lmm。通常測(cè)量速度為50km/h時(shí)，水閥開啟量宜為50％，測(cè)量速度為70km/h時(shí)，宜為70％，余類推。(2)備用輪胎等備件。對(duì)鋪面的要求使用要求技術(shù)要求環(huán)境要求技術(shù)要

求經(jīng)濟(jì)性耐久性結(jié)構(gòu)要求——結(jié)構(gòu)要求基層路基載運(yùn)工具通過(guò)輪子把荷載傳給鋪面，在鋪面結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成應(yīng)力與應(yīng)變，形成了一個(gè)十分復(fù)雜的三維應(yīng)力狀態(tài)。鋪面的結(jié)構(gòu)特性包括兩個(gè)方面，一是強(qiáng)度特性；另一是變形特性（剛度特性）。鋪面材料對(duì)溫度和濕度變化影響很敏感，其承載能力也發(fā)生周期性的變化，因此，承載能力應(yīng)同當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件相適應(yīng)，即使在最不利的狀況下也能滿足使用要求。面層——耐久性

耐久性是指結(jié)構(gòu)保持其性能的時(shí)間或能力。對(duì)鋪面工程，耐久性指使其在較長(zhǎng)的使用期內(nèi)具有足夠的抗疲勞和抗塑性變形的能力。影響耐久性的主要因素包括

外在因素： 內(nèi)在因素：

——經(jīng)濟(jì)性

對(duì)鋪面的要求使用要求技術(shù)要求環(huán)境要求環(huán)境要求噪聲環(huán)保景觀污染—噪聲—環(huán)保路面建設(shè)材料的開采可能會(huì)破壞自然環(huán)境，養(yǎng)護(hù)廢棄物也可能會(huì)污染環(huán)境。工程中應(yīng)注意環(huán)境保護(hù)?！坝^不同的路面會(huì)造成好的視覺(jué)或景觀效果，如彩色路面、拼花路面、黑色路面等。滿足景觀要求變得越來(lái)越重要?！廴景◤U棄物污染、廢氣污染、輪胎粉末污染等。路面平整度、剛度以及維修作業(yè)也會(huì)帶來(lái)污染問(wèn)題。二、鋪面類型-按使用材料分土路面砂石路面塊體路面瀝青路面其他水泥路面復(fù)合式路面二、鋪面類型-按力學(xué)特性分柔性路面剛性路面半剛性路面二、鋪面類型-按使用品質(zhì)、材料類型及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和

穩(wěn)定性劃分高級(jí)次高級(jí)中級(jí)水泥混凝土，瀝青混凝土，整齊石塊等；適用于高速、一級(jí)、二級(jí)低級(jí)瀝青貫入碎石，路拌瀝青碎石，瀝青表處，半整齊石塊等；適用于二、三級(jí)泥結(jié)碎石，水結(jié)碎石，不整齊石塊；適用于三、四級(jí)各種粒料，礫石土，砂礫土，爐渣土等；適用于四級(jí)公路與路面等級(jí)劃分公路等級(jí)路面等級(jí)按技術(shù)等級(jí)分按行政等級(jí)分高速公路國(guó)道高級(jí)一級(jí)公路省道次高級(jí)二級(jí)公路縣道次高級(jí)三級(jí)公路鄉(xiāng)道中級(jí)四級(jí)公路專用公路低級(jí)公路等級(jí)高速公路一級(jí)公路二級(jí)公路三級(jí)公路四級(jí)公路瀝青混凝土√√√√√水泥混凝土√√√√√瀝青貫入式碎石、瀝青碎石、瀝青表面處置XXX√√砂石路面XXXX√路面結(jié)構(gòu)形式及其適用情況三、鋪面的結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)層次排水考慮路

肩1.結(jié)構(gòu)層次-由多層次的結(jié)構(gòu)層組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)物，為側(cè)向支持鋪面結(jié)構(gòu)。力學(xué)特點(diǎn)是：行車荷載和自然因素對(duì)路面的影響隨深度增加而逐漸減弱，對(duì)路面的材料的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求也逐漸降低。為適應(yīng)這一特點(diǎn)，絕大部分路面的結(jié)構(gòu)是多層次的。按使用要求、受力狀況、土基支承條件和自然因素影響程度的不同，在路基頂面采用不同規(guī)格和要求的材料分別鋪設(shè)墊層、基層和面層等結(jié)構(gòu)層。細(xì)粒式中粒式粗粒式（1）面層功能：要求：應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、剛度、耐磨、不透水和高低溫穩(wěn)定性，并且其表面層還應(yīng)具有良好的平整度和粗糙度。材料：可分為瀝青混合料、水泥混凝土、粒料和塊料四種類型。瀝青鋪面以瀝青類材料作為粘結(jié)劑，輔以砂、石集料，在一定溫度下拌和均勻，碾壓成型后構(gòu)成的道面。水泥混凝土鋪面以水泥作為膠結(jié)材料，輔以砂、石集料加水拌和均勻鋪筑而成的道面。這種道面強(qiáng)度高，剛度大、使用壽命長(zhǎng)，應(yīng)用廣泛。但初期投資大，完工后需較長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)期，不能立即開放交通。由整齊或半整齊的石塊、嵌鎖式水泥混凝土模制塊料或其他塊料鋪砌而成。面層下需鋪設(shè)薄墊砂層，以調(diào)節(jié)砌塊高度，形成塊料間的嵌擠作用。顏色豐富、承受較重的荷載，但表面平整度差。塊料鋪面粒料鋪面由各種碎石或礫石混合料組成，其頂面需鋪設(shè)砂土磨耗層。其強(qiáng)度、測(cè)度差、路面平整性差，易揚(yáng)塵，雨季有時(shí)甚至不能通車。這類面層僅限于在偏遠(yuǎn)且交通量小的局部地區(qū)采用。水泥混凝土瀝青混合料復(fù)合式路面粒料面層塊料面層面層材料強(qiáng)度高，剛度大，穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，適應(yīng)的交通量大以碎石為集料，瀝青為結(jié)合料，如瀝青混凝土、瀝青碎石、SMA、乳化瀝青碎石、瀝青貫入碎石、瀝青表面處治、Superpave等以土作為結(jié)合料的各種碎石或礫石混合料，如泥結(jié)碎石、級(jí)配礫石等由水泥混凝土嵌鎖式塊料，整齊或半整齊塊石、其他材料塊料鋪筑而成。由水泥混凝土作下面層，瀝青混合料或水泥混凝土作上面層組成。經(jīng)久耐用的優(yōu)質(zhì)面層。（2）基層功能：要求：基層應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度?；鶎邮茏匀灰蛩氐挠绊戨m不如面層強(qiáng)烈，但也應(yīng)具有足夠的水穩(wěn)定性，以防基層濕軟后產(chǎn)生過(guò)大的變形，導(dǎo)致面層損壞。耐沖刷性?；鶎硬牧现饕校孩儇毸嗷炷痢⒛雺夯炷?；②瀝青穩(wěn)定碎（礫）石混合料；③無(wú)機(jī)結(jié)合料（水泥、石灰、粉煤灰等）穩(wěn)定碎（礫）石混合料或土；④（礫）石混合料、天然砂礫；⑤片石、塊石或圓石。，：指符合工程要求的巖石，經(jīng)開采并加工而成的形狀大致方正的石塊。，上下面大致平整厚度不小于20cm，寬度約為厚度1～1.5倍，長(zhǎng)度約為厚度1.5～3倍。：指符合工程要求的巖石，經(jīng)開采選擇所得的形狀不規(guī)則的、厚度一般不小于15厘米的石塊。片石分許多種，高速路護(hù)坡，河道渠道護(hù)堤片石。（3）墊層功能：因此，通常在土基濕、溫狀況不良時(shí)設(shè)置。要求：應(yīng)具備良好的水穩(wěn)定性，強(qiáng)度要求不一定高。①路基經(jīng)常處于潮濕或過(guò)濕狀態(tài)的路段．以及在季節(jié)性冰凍地區(qū)產(chǎn)生冰凍危害的路段應(yīng)設(shè)墊層