水泥混凝土路面加铺沥青层施工技术研究精品PPT课件.ppt
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1、水泥混凝土路面加铺沥青层施工技术研究F水泥混凝土路面维修一般采用养护、修复和改建三种形式。F及时选择恰当的养护与修复措施,可以延长水泥路面的使用寿命,降低路面寿命周期费用。 问题的提出问题的提出大量工程实践表明,水泥混凝土路面加铺所采用的预防反射裂缝技术措施的效果除了与所采用的材料性能有关外还在很大程度上决定于机械化施工工艺与质量控制技术。技术难点技术难点F旧水泥混凝土路面多存在严重错台、沉降、变形等现象,加铺沥青混凝土路面的平整度控制成技术难点;F由于旧水泥路面纵坡和横坡变形大,为了达到较高的平整度,铺层厚度会有较大的变化,在不同的铺层厚度下如何达到较高的均匀的密实度是施工控制技术关键FST
2、RATA应力吸收层由大量的细集料、矿物填料和高含量 聚 合 物 改 性 沥 青 胶 结 料 组 成 , 要 求 铺 层 厚 度2.5cm0.5cm,铺层空隙率4%1%,施工难度大。研究与解决的主要问题研究与解决的主要问题FSTRATA应力吸收层的材料特性和施工技术研究路面平整度的传递规律研究,确定提高加铺层平整度的施工工艺;F沥青混合料的压实特性研究,确定提高铺层压实度的控制工艺;F沥青混合料搅拌设备、摊铺设备、碾压设备的性能研究,确定水泥路面加铺沥青层的机械化施工设备匹配技术。 一、反射裂缝的预防措施施工技术反射裂缝产生机理反射裂缝产生机理方式一:水平移动 混凝土路面的接、裂缝处承受剪应力和
3、拉应力的能力很弱,在温度应力和车轮载荷周期性重复作用下,旧水泥混凝土面板会产生三种不同形式的运动。方式二:垂直移动 方式三:平行移动 沥青加铺层在与接、裂缝相应的位置上出现应力集中,随着时间的推移,在交通与环境载荷的反复作用下,产生反射裂缝。 温度型反射裂缝温度型反射裂缝 在日变化温度和年变化温度共同反复作用下,沥青加铺层不断地承受压应力和弯拉应力,进而发生疲劳损伤,产生反射裂缝。载荷型反射裂缝载荷型反射裂缝 车轮载荷引起的沥青加铺层剪切、弯拉应力 国内外预防反射裂缝的常用措国内外预防反射裂缝的常用措施施 F增加加铺层厚度 F预锯缝 F设置分离层 F强化沥青混凝土 F破碎和稳定原有水泥混凝土路
4、面 F设置防裂夹层 F设置防裂夹层的主要形式有土工布、土工格栅、改性沥青防水油毡、改性(橡胶)沥青砂、橡胶沥青混合料、沥青碎石、应力吸收层SAMI (Stress Absorbing Membrane Interlayer)和STRATA。F工程实践表明:STRATA可以有效地延缓反射裂缝的发生和防止路面水渗入基层造成面层破坏。STRATA级配特征与施工控制级配特征与施工控制 FStrata应力吸收层是美国科氏公司为延缓沥青路面出现反射裂缝时间而设计的高弹性聚合物改性沥青混合料,沥青含量高且不渗透。F防反射裂缝效果优于玻纤格栅等土工织物,比格栅、土工布等土工织物夹层罩面和热拌沥青罩面晚3-5年
5、出现反射裂缝,延长路面使用寿命5年。F该混合料由大量的细集料、矿物填料和高含量聚合物改性沥青胶结料组成,要求铺层厚度2.5cm0.5cm,铺层空隙率4%1%。 strata混合料集配要求与性能指标混合料集配要求与性能指标 矿料级配范围和生产配合比允许变动范围 筛孔mm0.0750.150.300.601.182.364.759.50通过率美国规范714818183230554065608580100100科氏推荐614820153225554070608580100100变动范围144注:砂当量45%,吸水率3%,棱角性35% 沥青及沥青混合料技术指标沥青及沥青混合料技术指标沥青沥青混合料项目
6、指标项目指标针入度(25 100g 5s 0.1mm)85100沥青含量%7延度(5cm/min 5 cm)50空隙率%0.52.5软化点()65矿料间隙率%16粘度(135)2.23.0HVEEN稳定度(T246,60)18闪点()230弯曲疲劳10HZ 20(次)100000弹性恢复(RTFO,25)80%strata混合料的施工与质量控制混合料的施工与质量控制 Fstrata混合料细集料含量高达70%左右F合成级配变动范围要求严格F细集料中 常含较多的粉尘F沥青粘度大,软化点高F混合料的以上特点,使用传统搅拌设备施工难度相当大1) 振动筛筛孔的选择 strata混合料生产混合料生产 标准
7、筛筛孔mm2.364.759.513.216振动筛筛孔mm3.56.5111519振动筛与标准筛对应值参考表 2) 拌和时间调整 strata的拌和时间,应较中粒式沥青混合料的拌和时间延长20%30% 3) 拌和温度控制Fstrata施工时铺层很薄降温很快,要求出料温度控制在允许出料温度的上限附近,温度波动控制在5以内。F环境温度影响大,由34(系列2)降至26(系列1)时,允许碾压时间(碾压终了温度120)缩短了4分钟。4)粉尘处理筛孔(mm)各种规格料通过百分比(%)合成值矿粉天然砂03石屑35石屑510碎石9.5100100100(100)4.7598(97.3)10096.1(96.0
8、)36.1(35.8)(92.6)2.3696.3(93.6)98.5(98.4)19.8(18.2)1.9(1.5)(74.6)1.1875.7(75.5)68.2(66.1)4.6(2.9)1.2(0.8)(52.0)0.610038.6(38.2)40.6(36.6)4.1(2.3)1.0(0.6)(31.0)0.399.422.2(21.7)30.9(26.3)4.0(2.2)0.9(0.5)(23.0)0.1597.76.6(5.9)19.7(14.3)3.8(2.0)0.9(0.5)(13.4)0.07585.71.4(0.7)12.6(6.3)3.6(1.8)0.8(0.4)(8
9、.9)6145317105)级配控制6) 混合料生产控制 序号项目要求控制范围1石料加热温度1801901851902沥青加热温度1701801701753混和料拌和温度1701801751804拌和时间s4060505沥青含量偏差%0.3-0.30 6级配偏差%(筛孔)0.075mm112.36mm444.75mm547砂当量%45858天然砂变动%53混合料摊铺与碾压混合料摊铺与碾压 摊铺碾压作业时,应解决如下问题1)铺层薄strata应力吸收层的主要功能是预防水泥板间的反射裂缝,铺层厚度为2.5cm0.5cm,要求旧水泥板块上铺筑的沥青混合料薄层厚度均匀2)温降快801001201401
10、6018012345678910 11 12 13时间(min)温度()系列1系列2STRATA 摊铺摊铺 1)找平基准 F摊铺机具有自动调平功能(自调平、控制系统调平);F等厚摊铺(自身、传感器)当找平基准靠近熨平板时,角0,此时在旧水泥板上可铺出厚度均匀的沥青薄层。 2) 摊铺施工要点 :F摊铺前熨平板需预热至100以上,否则无法正常起步。F摊铺速度应控制在4m/min以内;F首台压路机应尽可能靠近摊铺机,如混合料出现开裂现象,压路机应该退回至开裂停止处;F路幅宽超过7m时宜采用两台摊铺机同步零距离摊铺;F纵向接缝应重叠、互搭,重叠宽度20cm以上,施工缝须与原水泥板接缝错开30cm以上;
11、F常规摊铺温度为120-177 ;F混合料温度超过177时,摊铺机后混合料可能出现推挤现象;F混合料温度低于120时,摊铺机后的混合料可能出现开裂现象;F气温低于10不得摊铺;3) Strata混合料碾压 Strata铺层温降检测结果 时间min0123456789101112备注测点1温降1661611541371291231181151101041009794环境温度26,厚度3cm测点2温降165161154142138133130126123121118116113环境温度34,厚度3cmFStrata混合料含油量较高,铺层薄,宜采用静压,不宜用胶轮压路机,以免出现泛油或振坏。F碾压中
12、或碾压完成后若遇连续高温天气,strata铺层可能出现气泡,可将将其刺破或覆盖,也可用压路机去除,不会对使用性能造成影响。F成功的strata混合料碾压后每隔几米会出现30cm30cm左右的油斑或轻微的油带,不出现油斑表明油量偏低,大面积出现油斑则表明油量偏高。F压实完成后铺层空隙率应控制在3%5%以内。F提高摊铺初压密实度,对压实质量有重要作用。STRATA应力吸收层碾压施工现场 路面检测结果路面检测结果 序号项目目标值变化范围1沥青含量9.0-0.3+0.0 2矿料级配通过百分率9.5mm10004.75mm92.6-2.5+3.62.36mm74.6-2.2+3.50.075mm8.9-
13、0.6+0.93 3铺层厚度(mm)25.0-1+44空隙率(%)4.0-0.9+0.4Strata 铺层检测结果 二、路用土工布的材料特性与施工技术 土工布是一种采用特殊的挤压和定向拉伸技术加工而成用于防止反射裂缝的主要土工合成材料,有聚乙烯土工布、平布、有纺土工布和无纺土工布等。铺设土工布减缓反射裂缝的效果相当于铺设约30mm的沥青混凝土的效果,使用土工布还可有效减少加铺沥青层的厚度,是一种比较经济的减缓反射裂缝的措施。 路面结构用土工布特性路面结构用土工布特性 F良好的耐温性,能耐170 以上的高温 F抗拉强度8kN/m,单位面积质量200g/m2 F良好的沥青吸附性和柔性 F耐酸碱、
14、抗老化 F良好的均匀性,双向强度比不大于1.2,厚度小于3mm无纺土工布 F准备下承层,保证路面无污染,接触面整齐F喷洒粘层油,粘层油一般选用改性沥青或乳化沥青,采用沥青洒布车洒布F采用人工或机械铺设土工布,烧毛土工布烧毛的一面朝上,专用铺设机械可由装载机改装。乳化沥青完全破乳时,将土工布拉展紧压在机械的橡胶板下,开始铺设,铺设速度6m/min左右。土工布铺设施工工艺土工布铺设施工工艺洒布粘层油铺设土工布三、路面平整度传递规律 路面平整度是高速公路主要使用性能之一,不仅体现公路施工质量的总体水平,还直接影响车辆的行驶质量和路面使用寿命和养护维修费用,美国MichaelsJanoff的研究表明:
15、F平整度好的路面10年内衰减较小;F平整度好的路面10年内裂纹较少;F平整度好的路面10年内养护费用少。初始平整度与长期裂缝改善率的关系初始平整度与平均年养护费用的关系 影响沥青路面平整度的基本因素影响沥青路面平整度的基本因素 摊铺作业与基准方面的因素 F摊铺速度波动 F料堆推移阻力及其作用高度波动 F牵引点高度变化 碾压作业方面的因素 F施加给铺层材料的压实作用不均匀 F松铺层混合料密度和力学特性不均匀 F松铺层厚度不均匀 平整度传递机理平整度传递机理V所考察柱体压实后的体积;V 所考察柱体压实前的体积;1 路面结构材料的竖向应变 路面结构材料的横向和竖向应变之 比(泊 桑比)。)21 (1
16、1VV132HHF作为摊铺机行驶的支承表面,下层路面凹凸不平将使熨平板大臂牵引点的高程发生变化,导致熨平板仰角的变化影响摊铺层表面平整度;F作为移动基准的支承表面,下层路面凹凸不平将引起基准本身误差,影响摊铺层表面的平整度;F以上两方面因素均通过松铺层表面的不平整传递给成型路面;F下层路面凹凸不平使松铺层厚度发生变化,导致混合料压缩量的变化,并反映到成型路面上,其影响通过碾压过程压缩量的不同,传递给成型路面。 下层路面不平整的影响下层路面不平整的影响沥青路面平整度传递机理沥青路面平整度传递机理HH2H H2 H2 H11H理想情况下下层路面平整度的传递原理 1)理想条件下,下层路面平整度的传递
17、,服从相似准则。 松铺层平整度传递松铺层平整度传递 摊铺层表面不平整的传递HH1 HH H2 H22H2松铺层平整度的传递过程服从相似准则。各基本因素综合作用下平整度传各基本因素综合作用下平整度传递原理递原理 1)压缩比不均匀对平整度传递的影响 )11()11 ()11 (abbabakkHkHkHHH式中k为虚铺系数,为碾压前铺层厚度与碾压后铺层厚度之比 铺层密度变化示意图 附加不平整对平整度传递影响附加不平整对平整度传递影响 CtgSSPhhtVmF材料的抗剪能力与压路机在制动过程中产生的水平推力有关。由于压路机的质量很大,其速度变化时所产生水平推力相当大,往往会超出铺筑材料本身的剪切极限
18、FP使材料发生推移,这种情况在压路机制动、起步、转向时最易出现。 压路机转向时,a、b两端的转动速度不同,但钢轮本身是一个不能自由转动刚性整体,故而形成两端材料被推拥的现象,严重时可造成铺层撕裂。 压路机钢轮转向示意图 随机因素产生的平整度概率分布随机因素产生的平整度概率分布 随机因素产生的概率分布 各种因素作用下平整度传递各种因素作用下平整度传递 各基本因素综合作用下的平整度传递原理 影响平整度的因素十分众多,但它们的影响都是通过松铺层的平整度,下层路面的平整度,压缩比的不均匀度和碾压过程的附加不平整四个基本变量传递给成型路面的。下承层的平整度铺层的影响程度与压缩比q值关系密切,在沥青层加铺
19、施工中,应尽量提高压缩皆值,以减小其对下承层的影响;在影响路面施工平整度的各因素中,摊铺机的摊铺平整度具有重要影响,摊铺层不平,直接影响路面最终平整度。 分析结论分析结论平整度控制实用方法F摊铺沥青路面的各结构层时,下层路面宜采用挂线基准,以校正纵、横向调和,中、上层宜采用移动 式均衡梁基准,经二次平均化处理后可大大减小基准误差,保证上面层的平整度;F挂线基准是影响平整度的主要因素,应严格控制挂线基准的误差,挂线须张紧,其张力不得小于1000N,长度不宜超过200M。高程测量时尽量直接测量和调整支撑立杆高度,挂线高程误差应控制在2MM以内。F调节摊铺机工作装置的机械性能,使其与摊铺材料特征相适
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