重交通沥青路面关键施工技术要点

重交通沥青路面施工关键技术陆学元工学博士，正高级工程师安徽青年科技奖获得者2015-2-28内容半刚性基层施工技术1层间粘结施工技术2沥青面层施工技术3体会4水泥稳定碎石关键施工技术材料质量与技术控制拌和站与摊铺压实设备选择水泥稳定碎石混合料配合比设计技术施工工艺与过程控制质量验收与评价材料质量与技术控制采石场石料加工工艺要求筛分机（噪声、粉尘）圆锥整形机（粉尘、噪声）(固废)巴马克破碎机（粉尘、噪声）筛分机（粉尘、噪声）原料堆振动给料机（噪声、粉尘）筛分机（粉尘、噪声）弃料调节料堆反击破式破碎机（粉尘、噪声、废水，并配布袋除尘））二级反击破碎机（粉尘、噪声））调节料堆75.39t/h3mm54.5t/h3~5mm116.57t/h5~10mm10~20mm152.53t/h20~25mm大于25mm图破碎筛分工艺流程及其污染示意图材料质量与技术控制碎石质量要求与集料分档项目压碎值针片状小于0.075mm颗粒含量密度砂当量吸水率坚固性大于9.5mm4.75-9.5mm2.36mm以上0-2.36mm单位％％％％t/m3％％％质量要求≤28≤15≤18≤1.5石灰岩≤13＞2.5≥60≯3≯12水稳碎石需用五档集料：5#料（0.75mm～2.36mm）、4#料（2.36mm～4.75mm）、3#料（4.75mm～9.5mm）、2#料（9.5mm～19mm）、1#料（19mm～26.5mm）水泥强度等级应不高于42.5级，初凝时间应不小于4h、终凝时间宜在6h以上；水泥强度标准值和化学指标须符合中华人民共和国国家标准（GB175-2007），在指标符合规定要求后方可进行配合比设计。材料质量与技术控制堆放有序材料混堆细集料堆料场的防雨篷192021222324259.5-13.213.2-1616-26.5方孔筛尺寸（mm）压碎值（%）料源1料源2拌和站与摊铺压实设备选择拌和楼1料斗、罐仓都要求装配高精度电子动态计量器，应经有资质的计量部门计量标定后方可使用。加水量的计量一般采用流量计的方式，水的流量数值应在中央控制室的控制版面上显示，以便在施工过程中实时显示和调整。2至少要有五个进料斗，料斗上口须安装钢筋网盖，筛除超出粒径规格的集料及杂物。各个料仓之间的挡板高度应不小于1m，以确保料仓在加料时，避免各档料的掺混兵搭设防雨棚。3鼓励施工单位将两台拌和机串联在一起，混合料先后在两个拌和机内拌和，以提高混合料拌和的均匀性。水泥稳定碎石混合料亦可采用一次性拌合，但混合料拌和必须均匀，拌缸要满足一定长度，拌和缸的长度一般不小于4m，试验段前应标定拌合楼流量曲线，用以确定生产配合比，并将流量曲线标定纳入试验段总结报告中。4罐装水泥的料仓应密闭、干燥，同时内部装有破拱装置，防止由于水泥遇潮，导致水泥流量不均匀。拌和站与摊铺压实设备选择摊铺机压路机台摊铺机功率一致、新旧程度相近，以保证两台摊铺机梯队作业、路面基层厚度一致，完整无缝，平整度好。为保证水泥稳定碎石混合料的二次搅拌的均匀性，摊铺机功率须大于140KW。压路机的吨位和台数必须与拌和楼及摊铺机生产能力相匹配，每一施工作业点至少应配备压实设备“3钢2胶”。拌和站与摊铺压实设备选择水泥稳定碎石混合料配合比设计技术混合料配合比设计目标设计标准和原则混合料强度为基础，重点考虑混合料抗裂和抗冲刷性能，在不同矿料级配和不同水泥剂量、不同养生温度等正交试验设计，经分析提出既要满足强度标准要求又兼具较好抗裂性能的水泥稳定碎石配合比。项目设计强度（MPa）水泥剂量（％）最大最小底基层2.0～3.03.02.0基层3.0～4.04.03.0混合料的配合比组成应能使压实混合料强度很快得到设计标准值。在达到强度的前提下，改善集料级配，减少水泥用量；粉料含量不宜过多，混合料应具有良好的抗干缩、温缩性能；所设计的混合料既要满足拌和站生产又要在摊铺过程中不宜离析。水泥稳定碎石混合料配合比设计技术水泥稳定碎石混合料配合比设计技术矿料级配对强度和缩裂的影响分析筛孔尺寸(mm)31.5026.5019.009.504.752.360.600.08级配1(%)1009689664535185级配2(%)1009482553628144级配3(%)1009276492921113级配4(%)1009996622819103规范上限通过率(%)10010089674935227规范下限通过率(%)100907247291780水泥稳定碎石混合料配合比设计技术0123456级配1级配2级配3级配4级配类型强度（Mpa）强度代表值（Mpa）强度平均值（Mpa）矿质集料级配图010203040506070809010031.5026.5019.009.504.752.360.600.08方孔筛筛孔尺寸（mm）通过百分率（%）中值级配粗级配规范级配上限规范级配下限0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.04.55.05.5水泥剂量（%））无侧限抗压强度（Mpa）粗级配中值级配0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.04.55.05.5水泥剂量（%）无侧限抗压强度（Mpa）粗级配中值级配水泥稳定碎石混合料配合比设计技术基本结论1水泥剂量为4.5%时，细集料含量由39%下降到29%时，强度由2.9Mpa下降到2.3Mpa，降幅为24%，较粗的水泥稳定随时混合料强度较低。2对中值级配，5.5%水泥剂量的强度是4.0%水泥剂量强度1.6倍，对粗级配则为1.4倍，可见水泥剂量的多少对水泥混合料强度的影响十分显著。水泥稳定碎石混合料配合比设计技术混合料干缩性能与级配的关系1水泥稳定碎石的收缩分为干缩和温缩两种，其中的干缩是指材料内部水分蒸发而引起的体积收缩现象，主要发生在工程完工后初期阶段。2当基层上铺筑面层后，基层的含水量一般变化不大，此时基层的收缩转化为以温缩为主。水泥稳定碎石混合料配合比设计技术干缩性能试验方法•《无机集合料稳定集料干缩试验方法》，根据最佳含水量、最大干密度和98%压实度制备试件，闷料4小时制作100mm×100mm×400mm试件，脱模后放入养护室，保温、保湿养护7天进行干缩试验，试验测量采用电测法。干缩系数指单位含水量变化条件下材料的线胀系数。两相邻测点收缩应变为εi+1、εi对应含水量为ωi+1、ωi，平均干缩系数为：α=（εi+1-εi）/（ωi+1-ωi）。水泥稳定碎石混合料配合比设计技术0.050.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.0450.04.55.05.5水泥剂量（%）平均干缩系数粗级配中值级配02004006008001000120014000248122448时间（h）干缩应变c1c2c3c4c5c600.511.522.533.50248122448时间（h）失水量（%）c1c2c3c4c5c6水泥稳定碎石混合料配合比设计技术基本结论1在相同水泥剂量条件下，中值级配的混合料平均干缩系数较粗集料级配平均干缩系数大2倍多。2对中值级配，4.5%水泥剂量平均干缩系数为120，随剂量增大平均干缩系数随之增加。3尽可能采用粗集料含量多的矿料级配和降低水泥剂量，以保证混合料有较小的干缩系数。水泥稳定碎石混合料配合比设计技术基本结论4随干缩进行，水分不断从试件表面吸出，混合料的含水量逐渐减少。由于表面水排出，水分子所经历的孔隙长度较短，故水分子排出速度相对较快。试验结束时，混合料含水量在2%到3%左右，主要是结合水，一般基层产生干缩，最终的含水量不会低于2%。5在干缩初期，干缩应变较大，前10小时的干缩应变接近混合料整个过程所产生干缩应变一半以上。主要是表层混合料中的重力水散失而产生的干缩。可见，基层施工阶段，混合料在摊铺、压实后，务必做好养护工作，防止过分损失含水量。水泥稳定碎石混合料配合比设计技术水泥稳定碎石矿料级配发展趋势捣实法的验证010203040506070809010031.5026.5019.009.504.752.360.600.075方孔筛尺寸（mm）通过百分率（%）规范上限规范下限意见稿上限意见稿下限0.00.51.01.52.02.53.03.530.433.839.54.75mm通过率（%）95%概率值（Mpa）系列1一级填充效果下中上S二级填充效果下中S上三级填充效果下S中上水泥稳定碎石混合料配合比设计技术水泥稳定碎石骨架密实结构的不可实现性1一组良好的集料组成，总是要求粗集料形成骨架且空隙率最小，比表面积的总和也不能太大，前者的目的是要保证集料本身最为紧密，从而具有较大的摩阻力；后者的目的是要使掺加料最为节约。2这类问题的解决途径主要有基于填充理论的嵌挤原则以及基于最大密度曲线理论和粒子干涉理论的级配原则。水泥稳定碎石混合料配合比设计技术研究用级配粒径（mm）筛孔通过率（%）37.531.526.5199.54.752.360.60.075H110010097.595703923.5130H210098.383.873.852.439.334.517.20H310098.182.671.948.934.829.614.80H410096.893.777.851.330.121.210.60H510010088.57748272211.50H610010056453935水泥稳定碎石混合料配合比设计技术集料骨架判定方法粗集料骨架间隙率VCA是嵌挤型混合料特有的指标，是判断混合料中粗集料是否真正形成了骨架。参考骨架对于粗集料骨架性判断的方法来进行。VCAmix≤VCADRC式中：VCAmix—压实状态下混合料中粗集料骨架间隙率，%；VCADRC—振实实状态下筛孔尺寸4.75mm以上粗集料间隙率，%。式中是粗集料形成骨架的充分但非必要条件。利用这一原理，可以判断某一确定级配中，粗集料是否真正形成骨架以及接近骨架级配的程度。水泥稳定碎石混合料配合比设计技术体积指标试验所研究的六种集料级配体积指标的试验方法均采用《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）中所规定的方法。其中振实密度采用振动台进行测定，振动时间为三分钟。对粗集料（粒径≥4.75mm）的试验结果如表1，对集料级配的密度试验结果如表2。表1粗集料松装、振实密度试验结果指标（g/cm3）H1H2H3H4H5H6松装密度1.6661.6691.7091.6791.6851.695振实密度1.8461.8521.9191.8761.9041.91表2集料级配松装、振实密度试验结果指标（g/cm3）H1H2H3H4H5H6松装密度1.8831.8881.9251.8921.9261.919振实密度2.1112.1202.1332.1432.1412.130水泥稳定碎石混合料配合比设计技术试件毛体积密度试验级配最大干密度（g/cm3）最佳含水量（%）H12.355.3H22.355.3H32.365.2H42.365.1H52.385.1H62.365.11从重型击实的试验结果来看，对于同种材料，在级配不同但是结合料相同的情况下，混合料的最大干密度和最佳含水量相差不大。毛体积密度ρs（g/cm3）H1H2H3H4H5H6蜡封法2.3092.3112.3382.3352.3352.365体积法2.2532.2632.2562.2432.2322.266最大干密度（g/cm3）2.352.352.362.362.382.362使用蜡封法测试的结果更接近于试件成型时的最大干密度，所以在利用骨架原理进行级配骨架性判定时，采用蜡封法测定的毛体积密度来作为参数。水泥稳定碎石混合料配合比设计技术计算结果指标级配H1H2H3H4H5H6混合料中粗集料的比例，%Pca56.556.260.464.767.656.5试件的毛体积密度，g/cm3rf2.3092.3112.3382.3352.3352.365粗集料的毛体积密度，g/cm3rca2.6432.6462.6462.6452.6452.6