1、莊河至蓋州高速公路路面莊河至蓋州高速公路路面設計與施工設計與施工材料、級配、施工工藝材料、級配、施工工藝遼寧省交通勘測設計院遼寧省交通勘測設計院2011-06路面設計的總體思想路面設計的總體思想瀝青路面的病害分類：結構性破壞 路面結構承載力不足（彎沉）路面結構承載力不足（彎沉） 疲勞開裂（拉應力）疲勞開裂（拉應力） 功能性破壞 裂裂 縫縫橫縫、縱縫、網裂橫縫、縱縫、網裂 變變 形形 類類車轍、推移、擁包車轍、推移、擁包 表面損壞表面損壞水損害（泛油、推移、坑洞）、橋面鋪裝脫落水損害（泛油、推移、坑洞）、橋面鋪裝脫落我國瀝青路面使用狀況與破壞模式我國瀝青路面使用狀況與破壞模式 路面設計首先要防止

2、發生的病害路面設計首先要防止發生的病害 路面水損害路面水損害 路面高溫車轍路面高溫車轍 路面耐久性路面耐久性 路面低溫開裂路面低溫開裂瀝瀝青青材材料料與與瀝瀝青青路路面面性性能能的的關關系系瀝瀝 青青 路路 面面瀝瀝青青結結合合料料 礦礦料料品品種種, ,質質量量, ,級級配配瀝瀝青青混混合合料料備備注注高高溫溫抗抗車車轍轍性性能能低低溫溫抗抗裂裂性性能能耐耐久久性性抗抗疲疲勞勞性性能能水水穩穩定定性性與與空空隙隙率率關關系系極極大大抗抗老老化化性性能能與與空空隙隙率率關關系系極極大大表表面面服服務務功功能能路路面面透透水水性性與與空空隙隙率率關關系系極極大大行行車車舒舒適適性性能能取取決決于

3、于施施工工水水平平及及結結構構施施工工性性能能 注注：表表中中表表示示特特別別重重要要，表表示示比比較較重重要要，表表示示有有影影響響，表表示示幾幾乎乎無無關關。瀝青路面的功能設計瀝青路面的功能設計 表面層：抗滑、防水、耐久性表面層：抗滑、防水、耐久性 中面層：抗車轍、防水中面層：抗車轍、防水 下面層：抗疲勞、抗車轍下面層：抗疲勞、抗車轍路面水損害路面水損害路面車轍路面車轍水損害的誘因水損害的誘因 交通量大；交通量大； 面層透水，而水分無法排除；面層透水，而水分無法排除； 動水壓力，導致瀝青從集料表面剝落，路面動水壓力，導致瀝青從集料表面剝落，路面產生坑槽。產生坑槽。產生車轍的誘因產生車轍的誘

4、因 交通量；交通量； 瀝青的高溫性能；瀝青的高溫性能； 長上坡路段；長上坡路段； 瀝青混合料的級配和油石比瀝青混合料的級配和油石比開裂的誘因開裂的誘因 瀝青路面的溫度收縮瀝青路面的溫度收縮 半剛性基層的反射裂縫半剛性基層的反射裂縫 路面疲勞開裂路面疲勞開裂莊蓋高速公路路面結構莊蓋高速公路路面結構表面層表面層3cm瀝青瑪蹄脂碎石（瀝青瑪蹄脂碎石（SMA13型）型）中面層中面層5cm中粒式瀝青混凝土（中粒式瀝青混凝土（AC20型）型）下面層下面層7cm粗粒式瀝青混凝土（粗粒式瀝青混凝土（AC25型）型）封層封層0.5cm稀漿封層稀漿封層透層透層高滲透乳化瀝青高滲透乳化瀝青基層基層20cm廠拌水泥穩

5、定碎石廠拌水泥穩定碎石底基層底基層20cm廠拌水泥穩定碎石廠拌水泥穩定碎石墊層墊層15.5cm級配碎石級配碎石總厚度總厚度71cmSBS改性瀝青我省我省SBS改性瀝青的技術性能指改性瀝青的技術性能指標標 瀝青種類技術指標SBS改性瀝青針入度 25,100g,5s （0.1mm）50針入度指數PI-0.2延 度5,5cm/min （cm）45軟化點TR&B（）70運動粘度135（Pas）3閃 點（COC）（）230溶解度（三氯乙稀）（%）99離析,軟化點差（）2.5彈性恢復25（%）85旋轉薄膜烘箱試驗（RTFOT）后殘留物質量損失（%）1.0針入度比25（%）60延度5（cm）25配伍性配伍性

6、 選擇不同瀝青與各種改性劑進行室內摻選擇不同瀝青與各種改性劑進行室內摻配試驗，比較改性瀝青的性能指標；配試驗，比較改性瀝青的性能指標； 不同批次的瀝青與改性劑的質量都可能不同批次的瀝青與改性劑的質量都可能發生變化，選定材料之后，應要求廠家發生變化，選定材料之后，應要求廠家保證供貨材料質量的穩定性；保證供貨材料質量的穩定性；改性劑劑量改性劑劑量 基質瀝青不變的條件下，改性瀝青的各種基質瀝青不變的條件下，改性瀝青的各種性能基本上隨著改性劑劑量的增加而提高；性能基本上隨著改性劑劑量的增加而提高； 劑量在劑量在3%以下時，對瀝青性能的改善不明以下時，對瀝青性能的改善不明顯；劑量大于顯；劑量大于4%時，

7、改善幅度明顯增加。時，改善幅度明顯增加。 軟化點變化比較圖4050607080903%4%5%6%改性劑劑量軟化點西9 0+燕 化遼9 0+岳 化遼9 0+燕 化 5延度變化比較圖0102030405060702%3%4%5%6%改性劑劑量5延度西9 0+燕 化遼9 0+岳 化 彈性恢復變化比較圖60657075808590951002%3%4%5%6%改性劑劑量彈性恢復遼9 0+岳 化遼9 0+燕 化改性瀝青的加工改性瀝青的加工 大規模生產采用固定式或移動式設備進行生產；大規模生產采用固定式或移動式設備進行生產； 應對設備進行不斷的調試直至達到最佳狀態為止，應對設備進行不斷的調試直至達到最佳

8、狀態為止，包括膠體磨的間隙、溫度、遍數，剪切機的轉速、包括膠體磨的間隙、溫度、遍數，剪切機的轉速、時間這些參數時間這些參數 ； 應要求生產設備廠家派專門人員到場對設備進行應要求生產設備廠家派專門人員到場對設備進行調試，設計改性瀝青的專業配方調試，設計改性瀝青的專業配方；改性瀝青的質量檢驗與控制改性瀝青的質量檢驗與控制 現場檢查軟化點、低溫現場檢查軟化點、低溫延度、延度、PIPI值、彈性恢復值、彈性恢復四大指標；四大指標； 采用顯微鏡觀察分散的采用顯微鏡觀察分散的均勻性；均勻性；粗集料粗集料 中下面層采用石灰巖，表面層采用玄武巖或輝綠中下面層采用石灰巖，表面層采用玄武巖或輝綠巖，巖，大型反擊式破

9、碎機加工成具有良好的顆大型反擊式破碎機加工成具有良好的顆粒形狀粒形狀應滿足技術指標的要求；應滿足技術指標的要求；項目壓碎值（%）洛杉磯磨耗損失（%）視密度（T/m3）吸水率（%）與瀝青粘附性（級）堅固性（%）改性瀝青普通瀝青指標22(24)28(30) 2.6(2.5)2.0548項目細長扁平顆粒含量（%） 2 23 34 4. .8 8 F F* * 6 68 8. .0 0 F F8 80 0. .0 01 10 00 0. .0 01 12 20 0. .0 01 14 40 0. .0 01 16 60 0. .0 01 18 80 0. .0 02 20 00 0. .0 02 22

10、 20 0. .0 0溫度離析溫度離析防止離析的方法防止離析的方法 分成小堆存料；分成小堆存料； 裝車時挪動車位；裝車時挪動車位； 加強覆蓋，避免溫度離析；加強覆蓋，避免溫度離析； 攤鋪機在還剩較多料時，提前收料斗；攤鋪機在還剩較多料時，提前收料斗； 調整攤鋪機到最佳狀態；調整攤鋪機到最佳狀態； 控制攤鋪速度；控制攤鋪速度；基層設計的主要原則基層設計的主要原則 保證路面足夠的承載能力； 足夠厚度保證基層底面的容許拉應力； 足夠厚度保證土基頂面的壓應變； 良好的抗收縮性能。原材料技術要求原材料技術要求 水泥 選用終凝時間較長(宜在6h以上)的水泥。快硬水泥、早強水泥以及已受潮變質的水泥不能使用，

11、保證有足夠的時間進行拌和、運輸、攤鋪、碾壓以及保證其后期具有足夠的強度，采用32.5級的礦渣硅酸鹽水泥。 集料 集料應堅硬、耐久并具有足夠的強度。基層和底基層用碎石和砂礫的壓碎值應不大于30%，液限應小于28，塑性指數應小于9。水泥穩定碎石集料對巖性沒有特殊要求，但一般多采用石灰巖。原材料的技術要求原材料的技術要求 最大粒徑均采用31.5mm，可以有效減少基層混合料在拌和運輸、攤鋪過程中產生離析現象，減少“粗集料窩” 。 石屑建議2檔分為03mm和35mm。基層的組成結構基層的組成結構組成結構組成結構懸浮密實結構懸浮密實結構骨架空隙結構骨架空隙結構骨架密實結構骨架密實結構骨架密實型基層的優點

12、優良的抗裂性能和力學性能； 減輕瀝青路面的裂縫率； 降低水泥用量，節約工程造價； 提高路面的承載力； 提高瀝青路面的耐久性。骨架密實型混合料級配設計 綜合采用了計算法和搗實法； 以篩孔尺寸4.75mm作為粗細集料的分界線； 骨架密實型混合料中細料的壓實體積應填充粗集料形成的空隙體積； 粗集料在混合料中起到骨架作用； 混合料中摻加3%的粉煤灰，降低水泥用量為4%。骨架密實型混合料的芯樣骨架密實型混合料基層基層、底基層混合料中集料的級配基層、底基層混合料中集料的級配范圍表范圍表層位通過下列方孔篩（mm）的質量百分率（%）31.5199.54.752.360.60.075基層1006886 3858

13、 2232 162881503底基層1007590 5070 2950 153582005基層混合料配合比設計基層混合料配合比設計 粗集料形成穩定的骨架； 提供細集料和粘結料的填充空間； 減少離析； 細集料不宜過多； 保證0.6mm篩孔的通過率； 限制0.075mm篩孔的通過率； 生產配合比曲線的確定，其波動范圍作為施工控制范圍。室內試驗室內試驗 原材料含水量測定，確定施工過程中水流量計的合理設定范圍； 采用振動成型法； 通過擊實試驗，得出曲線，確定混合料最大干密度和最佳含水量以及參數變化對混合料性能的影響。 通過抗壓強度的試驗，確定混合料水泥劑量。混合料組成混合料組成 為增強和易性，在基層水

14、泥穩定碎石混合料中外摻粉煤灰，摻量為3%5%，基層混合料水泥的推薦劑量為4.0%（外摻），底基層混合料水泥的推薦劑量為3.54.0%（外摻）。 粉煤灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3的總含量應大于70%，粉煤灰的燒失量不應超過20%，通過0.3mm篩孔的顆粒含量應大于90%，通過0.075mm篩孔的顆粒含量應達到70%以上。混合料組成混合料組成 水泥穩定碎石基層室內成型宜采用振動成型方法，基層混合料室內試驗混合料7天（試件在20條件下濕養6天、浸水1天）的無側限抗壓強度應不小于3.3MPa，底基層不低于2.0MPa。 基層壓實度（按重型擊實標準）應不小于98，底基層壓實度不小于97。基層混合

15、料的干縮特性基層混合料的干縮特性 干縮主要發生在成型后初期階段，在干燥環境中，水泥與集料和水經拌和壓實后，由于蒸發和混合料內部發生水化作用而引起的體積變化。基層混合料的干縮特性基層混合料的干縮特性 水泥劑量增加，干縮應變和干縮系數隨之增大，尤其是當水泥劑量超過6%時，干縮應變和干縮系數急劇增大（因為細集料與水泥反應形成的膠結料干縮性較大）。所以，水泥穩定級配碎石的水泥劑量用量不宜超過6%，最好控制在45%之間，若強度不足，可通過改善集料級配來調整。基層混合料的干縮特性基層混合料的干縮特性 從抗干縮的角度，道路粒料類無機穩定材料基層和底基層，壓實度宜不小于98%。 從控制干縮的角度講，水泥穩定級

16、配碎石的適宜含水量范圍為最佳含水量1%。當含水量上升或下降時都會對混合料抗干縮性能不利，但含水量大時不利的影響大于含水量較低時，因此在含水量控制方面寧低勿高。基層混合料的溫縮特性基層混合料的溫縮特性 由固、液、氣三相材料組成的半剛性材料，其外觀脹縮性是三相在降溫過程中相互作用，使無機結合料穩定材料產生體積收縮，即溫度收縮。基層混合料的溫縮特性基層混合料的溫縮特性 隨著水泥劑量的增加，材料溫縮系數不斷增大，特別是水泥劑量超過5%時，溫縮系數具有迅速增加的趨勢。水泥劑量不應超過5%。 最佳含水量附近，材料的溫縮系數最小；當含水量大于最佳含水量時，其溫縮系數有急劇增加趨勢，因此施工中含水量應不大于最

17、佳含水量。 混合料的溫縮系數隨著壓實度的增加而減小基層施工工藝集料堆放基層施工工藝集料堆放 隔離明晰，細集料應覆蓋，水泥防潮，防止細料在傳送帶上不連續分布。 主要控制水泥和細料的遭雨淋。 基層施工工藝基層施工工藝基層及底基層混合料均采用廠拌，拌和設備要求配備六個上料斗，其中一個為粉煤灰備用料斗，兩個細集料斗，三個粗集料斗4.759.5、9.519、1931.5，上料斗之間應設置隔離，防止串倉，避免混料。采用二個拌和缸進行二次拌和，混合料均采用攤鋪機攤鋪，以保證均勻性和表面的平整度。基層拌和站的產量能保證進行連續作業。拌和時配料必須準確，拌和應均勻，顆粒級配應符合設計要求。嚴格控制水泥劑量。基層

18、施工工藝基層施工工藝 半剛性基層攤鋪時，應采用兩臺攤鋪機一前一后相隔510m同步向前攤鋪混合料，并一起進行碾壓，以避免產生縱向接縫。在攤鋪機后面應設專人消除粗細集料離析現象，特別應鏟除局部粗集料“窩”，并用新拌混合料填補。 碾壓含水量不宜超過最佳含水量的1%。基層施工工藝基層施工工藝 應使用18噸以上的重型振動壓路機碾壓。濕度及齡期對水泥穩定碎石的強度影響相當大，因此碾壓完成后，應采用灑水車灑水并用土工布等材料覆蓋進行養生，養生時間應在7天以上，整個養生其間必須始終保持基層或底基層表面潮濕，保證水泥進行水化反應所需水分，并應封閉交通。透層的施工時機透層的施工時機 水泥穩定基層應在碾壓成型后48小時至72小時之間灑布透層油，灑布前應使用高壓水槍或壓縮空氣徹底清掃基層表面，清除松散物質。 當基層表面過分干燥時，必須在灑布透層油前5分鐘，對基層表面灑水預濕。墊層墊層 用作墊層的碎石壓碎值應不大于30%，液限小于28%，塑性指數小于9，碎石墊層的級配范圍見下表。層位通過下列方孔篩（mm）的質量百分率（%）37.531.5199.54.752.360.60.075