毕业设计(论文)沥青混合料面层施工质量控制主要内容研究.doc
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1、摘 要随着我国经济社会的不断发展,国家越来越注重公路工程的技术投入和质量监控。对交通的要求也越来越高,国道公路随着迅猛发展起来,而公路的路面使用性能直接关系着公路的质量的好坏和使用时间的长短。好的沥青路面施工工艺又决定着公路的路面使用性能。因此对公路沥青路面施工工艺进行控制是一个重要的问题。关键词:沥青混合料拌合;摊铺;碾压;接缝1 引论 1.1沥青路面在我国发展情况沥青混凝土路面在我国发展情况:我国在1935年使用进口沥青在南京附近沥青路面试验路段;1941年又在滇缅公路修筑了沥青双层表面处治155km; 战争胜利后又在宁杭公路修筑了沥青贯入式及双层沥青表面处治等沥青路面。到1949年前夕我
2、国公路上有高级、次高级路面总计约315km。新中国建立后公路建设有了较大的发展,在20世纪80年代以前,我国公路建设速度、质量与发达国家相比还是有着相当大的差距,进入20世纪90年代后我国公路建设数量和质量均有了大幅度的提高。与发达国家相比差距正在缩小。下表为我国在20世纪90年代公路里程发展情况。到2000年底我国公路里程已经达到167.98万公里,到2001年底我国高速公路里程达到19453公里居世界第二位。根据掌握的资料,20世纪90年代早期修建的高速公路表层结构多为LH、AC、AK、SAC结构,在20世纪90年代中后期,随着人们认识的深入,结合高速公路在使用过程中出现的问题,认为应该改
3、进抗滑表层的结构形式,因此,有相当一部分表层采用SMA(中文解释:沥青玛蹄脂碎石混合料 ),在国内SMA属于一种相对较新的路面结构形式。 1.2沥青混凝土路面性能及优点沥青路面是由以沥青材料作为结合料粘结矿料而修筑的面层与各类基层和垫层所组成的路面结构。由于沥青路面使用沥青结合料,因而增强了矿料间的粘结力,提高了混合料的强度和稳定性,使路面的使用质量的耐久性都得到提高。与水泥混凝土路面相比,沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、噪音低、耐磨性好、振动小、施工期短、养护维修方便、适宜于分期修建等优点。因而获得越来越广泛的应用。沥青混合料的路用性能 高温抗车辙性能,也称为高温稳定性,即抵抗高温条
4、件下流动荷载反复作用产生沥青混合料变形的能力; 低温抗裂性能,即抵抗因降温产生低温收缩裂缝的能力; 水稳定性,也称为抗水损害能力,即抵抗沥青混合料受水的侵蚀逐渐产生沥青膜剥离、掉粒、松散、坑槽而破坏的能力; 耐疲劳性能,即抵抗路面沥青混合料在反复荷载作用下的破坏能力; 抗老化性能,即抵抗因受气候影响沥青混合料逐渐丧失粘韧性等各种良好性能的能力。 1.3国内外研究现状目前国内外对沥青混凝土路面的优点认为有:具有很好的耐高温、抗低温能力、较好的抗车辙能力、改善了沥青的水稳定性、提高了路面的抗滑能力、增强了路面的承载能力、减少了沥青的老化等。 1.4 本文的研究内容 为了提高了路面的使用性能,延长了
5、路面使用寿命,大大降低了养护费用,本文结合104国道(高庙段)公路工程SMA-13(中文解释:沥青混合料最大粒径为13mm的沥青玛蹄脂碎石)的施工,探讨了这种较新的沥青混合料施工工艺和质量控制要点,以便推广应用。 2.1原材料的技术要求 2.1.1 沥青高等级公路铺筑沥青面层时,应采用符合公路沥青路面施工技术规范规定的沥青。可用国产的或国外进口的沥青,但要严格控制含蜡量,对于每一批沥青均要抽样检测。 2.1.2 粗集料 (1)粗集料主要是指碎石、轧制砾石,常用的有安山岩、玄武岩、片麻岩、石灰岩等优质碎石。粗集料应由具有生产许可证的采石场生产。粗集料应该洁净、干燥、无风化、无杂质,具有足够的强度
6、、耐磨性。 (2)粗集料的强度、耐磨性、级配、颗粒形状、粘结力、密度等指标均应进行采样试验,对表层集料还应进行加速磨光值和磨耗值试验。在粗集料选择时,首先要控制粗集料有足够的强度,它是保证汽车荷载具有足够承载能力的骨架,用磨耗值和压碎值来评价。其次要限制扁平细长颗粒的含量,扁平细长颗粒含量太大,会在碾压过程中较早压碎,导致级配退化,影响平整度、构造深度、粘附性;一般选择有棱角的立方体块,相互之间嵌挤力大。第三对于表面层混合料,一定要满足耐磨耗要求,这是高速行车的保证;一般需用锤式破碎机二次破碎。第四应保证石料与沥青之间具有良好的粘结性;通常酸性石料强度高,但与沥青粘附性差,需通过掺加外加剂来改
7、善;碱性石料虽与沥青有较好的粘附性,但其耐磨耗性一般均较差,表面层不能满足抗滑要求。 (3)在选择粗集料前,只有在全面试验基础上当各项指标均满足要求时,才能定为料源,并要选择多个料源作比较。比较时不仅要考虑料源产量、稳定性是否满足级配规格,同时还要考虑运距和经济性。 2.1.3细集料 (1)细集料可采用天然砂、机制砂和石屑。细集料应洁净、干燥、无杂质和风化。热拌沥青混合料的细集料宜采用优质的天然砂。在缺砂地区,也可使用石屑,但用于高等级公路面层和抗滑面层中石屑不宜超过天然砂用量。这是因为石屑大部分为石料破碎过程中表面剥落或撞下的棱角,强度很低且扁平和碎土比例很大,用于沥青混合料势必影响质量。
8、(2)细料中要严格控制含泥量要求,含泥量可通过砂当量法或水洗法来检验。 2.1.4矿粉 矿粉宜选用石灰岩、白云石等碱性石料磨研而成,要求干燥、疏松、不含泥土和结团颗粒,含水量不大于1%,还要满足亲水系数、塑性指数的要求。 2.2混合料组成设计 2.2.1SMA-13目标配合比设计阶段(1)确定各矿料的组成比例。从料场分别取各类矿料进行筛分,用计算机计算各矿料的用量,使合成的矿质混合料级配符合SMA-13级配范围要求,选取粗、中、细3种级配分别位于设计级配范围的上方、中值及下方。根据实践经验选择适宜的沥青用量,分别制作几组级配的马歇尔试件,测定VMA,初选一组满足或接近设计要求的级配作为设计级配
9、。(2)确定沥青的最佳油石比。用计算确定的矿料组成和JTGF40-2004推荐的油石比范围,按0.5%间隔变化,取五个不同的油石比,用试验室小型拌和机拌制沥青混合料,制备五组马歇尔试件。测定试件的密度、空隙率、沥青饱和度、稳定度和流值,分别绘制各项指标的曲线。以目标空隙率所对应的沥青用量a3作为OAC1。求出能满足沥青混凝土各项标准的最大油石比OACmax和最小油石比OACmin,按下式取中值OAC2。 OAC2=(OACmax+OACmin)/2如果最大油石比的初始OAC1在OACmax和OACmin之间,则认为设计结果是可行的,可取OAC1和OAC2的中值作为配合比最佳油石比OAC,并结合
10、工程所在地的气候特点论证地取用,如OAC1处在上述范围之外,应调整级配,重新进行配合比设计。(3)残留稳定度检验。按以上配合比制备沥青混凝土马歇尔试件,做浸水48小时马歇尔试验,检验残留稳定度应符合技术规范。 2.2.2 SMA-13生产配合比设计阶段(1)确定各热料仓矿料和矿粉的用量。必须从二次筛分后进入各热料仓的矿料取样进行筛分。根据筛分结果,通过计算,使矿质混合料的级配符合技术规范的规定以确定各热料仓和矿粉的用料比例,供拌和机控制室使用。用时反复调整冷料仓进料比例,以达到供料均衡。(2)确定最佳油石比。取目标配合比实际的最佳油石比OAC和OAC0.3%三个油石比,取以上计算的矿质混合料,
11、用试验室的小型拌和机拌制沥青混合料进行马歇尔试验,确定生产配合比和最佳油石比。如果三组沥青混凝土各项技术指标均符合规定,则取中间值OAC的生产配合比的最佳油石比,否则应再补做增减油石比的沥青混凝土试验,以选定适宜的最佳油石比。(3)残留稳定检验。按以上生产配合比,用室内小型拌和机拌制沥青混合料,做浸水48小时马歇尔试验,检验残留稳定度,必须满足技术规范。 2.2.3 生产配合比验证阶段用生产配合比进行试拌,沥青混合料的技术指标合格后铺筑试铺段。取试铺用的沥青混合料进行马歇尔试验检验和沥青含量、筛分试验,检验标准配合比矿料合成级配中,至少应包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公称最大
12、粒径筛孔的通过率接近级配范围的中值,并避免在0.3mm-0.6mm处出现驼峰。由此确定正常生产的标准配合比。 2.3施工工艺 2.3.1 准备工作 2.3.1.1 施工机械配备 必须配备足够的拌和、运输、摊铺、压实机械,机械的具体数量至少应满足每个工作面每日连续正常施工要求以及总工期要求。具体要求如下。(1)拌和机。每个作业面必须配置至少1台500型连续式拌和机产量不小于400t/h,保证其实际出料(生产量的80%)能力超过实际摊铺能力的10%-15%。为使混合料拌合均匀,拌缸要达到一定的长度。至少要有4个进料斗,料斗口必须安装钢筋网盖,筛除超出粒径规格的集料及杂物。所有电子动态计量器应经有资
13、质的脊梁部门进行计量标定后方可使用。(2)摊铺机。根据路面的宽度、厚度,选用合适的摊铺机械。施工应采用两台摊铺机梯队作业,要求两台摊铺机功能一致,同一机型,而且机型较新,功能较全,新旧程度基本一致,以保证路面厚度一致,完整无缝,平整度好。(3)压路机。每作业面应至少配备2台20t以上钢轮振动压路机和2台激振力不小于26t的振动压路机。压路机的吨数和台数必须与拌和机及摊铺机生产能力相配。(4)自卸汽车。应配备足够数量的15t以上自卸运输汽车,形成不间断的供料车流。(5)装载机(6)洒水车。应配备足够数量的5t以上洒水车。 2.3.1.2质量检测仪器配备 (1)针入度仪 (2)延度仪 (3)软化点
14、仪 (4)沥青混合料马歇尔试验仪 (5)马歇尔试件击实仪 (6)试验室用沥青混合料拌和机 (7)脱模器 (8)沥青混合料离心抽提仪(带矿粉离心加速沉淀仪) (9)沥青路面用标准筛(方筛孔) (10)集料压碎值试验仪 (11)烘箱(至少两台) (12)试模(不少于12只)(13)恒温水浴(14)砂当量仪(15)路面取芯机(16)路面平整度仪 2.3.1.3 下承层的准备 下承层应进行外形及压实度和表面松散检查,表面应平整、坚实,具有规定的路拱。高程、中线偏位、宽度、横坡度和平整度应符合相关规定的规范,凡弯沉或强度不合格的下承层,应进行返工。 2.3.1.4施工放样 施工前一天测量放样,按摊铺机宽
15、度与传感器间距(一般在直线上间隔10m,在平曲线上间隔为5m)做出标记,并打好导向控制线的支架。根据实测的地面高程和松铺系数,推算出松铺厚度,决定导向控制线的高度,挂号导向控制线。用于控制摊铺机摊铺厚度的控制线的钢丝拉力应不小于800N。 2.3.1.4其他相关准备 清除作业面表面的浮土、积水等,并洒水湿润作业面表面。下层水泥稳定碎石铺筑7-10天钻芯取样,能取出完整的芯样时,即可进行上层水泥稳定碎石的施工。2层水泥稳定碎石施工间隔不宜超过30天。 2.4 试验段铺筑 为了保证正常施工时的质量及进度,合理调整人员、机械、熟悉工艺及明确重点,通过本次试验段力图达到以下目的: (1)确定施工的沥青
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