沥青路面施工1―中国路面施工技术.ppt

'虞文景山西省交通科学研究院中国路面施工技术 中国路面概况和发展中的问题中国路面施工技术中国路面施工新技术的发展与应用新技术、新工艺对材料、设备的需求 1.1公路和路面概况按国家规划，2010年中国公路总里程将达到210～230万公里，全面建成“五纵七横”国道主干线，目前人口在20万以上城市高速公路连接率将达到90%，高速公路通车里程达到5万公里。1.中国路面概况和发展中的问题 1.1.1各类公路里程统计2005年底全国公路总里程1930543km，不同等级公路里程和所占百分率如下：高速公路41005km2.12%一级公路38381km1.99%二级公路246442km12.77%三、四级1604715km83.12%1.中国路面概况和发展中的问题 1.1.2高速公路统计到2005年底全国高速公路通车里程已达41005km，19个省超过1000公里。1.中国路面概况和发展中的问题 1.1.3路面分类统计1.中国路面概况和发展中的问题 按国家《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)规定，各级公路均可铺筑沥青混凝土或水泥混凝土路面，只有四级公路才允许铺砂石路面。山西省现有公路四级公路比例为8.5%，若按此比例，全国现有砂石路面中，将有771849km应改造提高，加铺沥青或水泥路面。由于中国作为经济高速增长的发展中国家，公路交通量中重车、超载车比例大。因此路面技术改造任重而道远。1.中国路面概况和发展中的问题 1.2影响路面技术发展的两个问题1.2.1高速公路选择沥青或水泥路面问题在高速公路路面结构选择的讨论中，一般认为从行车舒适和便于维修角度考虑应选择沥青路面，但从能源、资源和工程造价考虑却应选择水泥路面。两种路面的路用性能比较如表一。1.中国路面概况和发展中的问题 表一沥青路面和水泥路面性能比较表(高速公路)比较项目沥青路面水泥路面设计年限震动和噪音行车舒适性工程经济性运营经济性养护费维修方便性对路基要求抗变形能力明色性超载适应性施工方便性15年震动小、噪音低好费用较高费油、省轮胎正常养护费用高易维修、周期短对变形适应性强易产生车辙、磨耗反光性弱，隧道内行驶效果差较好(疲劳与轴载比4次方成正比)一般多层施工、工序较多30年震动大、噪音高差易就地取材，费用较低省油、费轮胎正常养护费用低不易维修、养护周期长对路基稳定性要求高不易产生变形夜间和隧道内较明亮较差(疲劳与轴载比16次方成正比)一般单层施工、工序较少1.中国路面概况和发展中的问题 某工程对两种路面每平方米、每厘米厚度的单价分析对比如下：沥青混凝土（沥青单价2400元/t）6.30（元/m2·cm）沥青混凝土（沥青4000元/t）8.26（元/m2·cm）沥青混凝土（SBS改性沥青5300元/t）9.20（元/m2·cm）沥青混凝土（SBS改性并采用防滑料）10.56（元/m2·cm）水泥混凝土面板(水泥单价300元/t）3.6（元/m2·cm）1.中国路面概况和发展中的问题 另国内有对不同结构水泥混凝土路面每平方米单价比较如下：连续配筋路面155（元/m2）缩缝插传力杆路面110（元/m2）素混凝土路面77～105（元/m2）1.中国路面概况和发展中的问题 1.中国路面概况和发展中的问题1.2.2半刚性基层和柔性基层问题基层是公路路面承受汽车荷载的主要结构层次，我国高速公路主要采用水泥或石灰工业废渣类半刚性基层，由于此类基层容易开裂并导致路面早期病害，因此国内也有专家主张大量发展沥青稳定碎石类柔性基层，两种基层路面性能对比如表二。 表二半刚性和柔性基层性能比较表比较项目半刚性基层柔性基层路面整体性刚度早期病害对超载敏感性施工方便性维修方便性工程经济性维修费用较差，易产生横断裂缝较大，易满足弯沉设计指标易产生裂缝渗水导致的病害较大(疲劳与轴载比6-8次方成正比)需养生7日和洒透层油较差，因需养生不能及时开放交通造价低较低良好较差，但CBR值大少见水损害较小(疲劳与轴载比4次方成正比)无需养生较方便，可及时开放交通造价高较高1.中国路面概况和发展中的问题 某工程对两种基层每平方米、每厘米厚度的单价分析比较如下：水泥稳定碎石1.49（元/m2·cm）（水泥单价270元/t）沥青稳定碎石6.75（元/m2·cm）（沥青单价3500元/t）1.中国路面概况和发展中的问题 1.中国路面概况和发展中的问题参照国外两种结构CBR等值换算关系，15cm厚沥青稳定碎石的CBR补强效果约与水泥稳定碎石25cm相当，此时柔性基层单价是半刚性基层的2.72倍。考虑到沥青材料的供不应求，若大量采用柔性基层，不仅工程费用较高，而且可能影响我国公路发展速度，因此今后半刚性基层仍会大量采用，但采取技术措施提高半刚性基层路面整体性却是急待解决的技术问题。 2.中国路面施工新技术的发展与应用我国路面施工成熟的新技术大多体现在国家现行施工技术规范中。 2.中国路面施工新技术的发展与应用2.1《公路沥青路面施工技术规范》的修订和应用中国从2004年起开始执行新的《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004），与JTJ032-94规范相比，施工技术有以下调整：2.1.1提出了新的“道路石油沥青技术要求”，修订了乳化沥青、改性沥青技术要求，新增了改性乳化沥青技术要求。 2.1.2提高了粗集料质量标准，调整粗集料磨光值及与沥青粘附性要求，增加了机制砂的要求。2.1.3按粒径、设计空隙率、级配连续性、成型机理不同对沥青混合料进行分类，其中按成型机理不同分类及主要适用层位如下：2.中国路面施工新技术的发展与应用 热拌沥青混合料包括沥青混凝土（AC）：用于面层（桥面）各层次沥青碎石（ATB、AM、ATPB）：用于柔性基层或下面层沥青玛蹄脂碎石（SMA）：用于上面层或桥面排水式沥青磨耗层（OGFC）：用于上面层或磨耗层2.中国路面施工新技术的发展与应用 2.1.4提出了不同HMA马歇尔试验配合比设计技术要求，SMA、OGFC析漏损失和飞散损失指标。AC结构强调根据当地成功经验选用矿料级配，其他结构提出了建议级配范围供设计选用。对用于高速公路和一级公路的公称最大粒径≤19mm的AC、SMA、OGFC混合料，需在配合比设计基础上进行以下项目性能检验：2.中国路面施工新技术的发展与应用 2.中国路面施工新技术的发展与应用◆必须进行浸水马歇尔试验或冻融劈裂试验检验水稳定性；◆宜作-10℃弯曲试验检验低温抗裂性；◆宜通过渗水试验检验密水性。◆必须进行车辙试验检验热稳性； 2.1.5完善了沥青混合料配合比设计方法，明确了目标配合比、生产配合比、标准配合比（生产配合比验证）的设计内容和调整级配的原则。2.1.6统一了有关的相对密度、混合料空隙率、沥青饱和度、有效沥青用量等体积指标计算方法，修订了确定最佳沥青用量方法。2.中国路面施工新技术的发展与应用 2.1.7调整了混合料一层适宜压实厚度如下：AC、SMA、OGFC≤100mmATB、AM、ATPB≤120mm大功率压路机碾压时≤150mm。提出了新的压实层厚和公称最大粒径的匹配关系。2.中国路面施工新技术的发展与应用 2.1.8规范了沥青路面的施工工艺，其中包括：要求按拌和机打印数据进行在线控制和总量检验；从八个方面提出了提高路面平整度的技术措施；增加了轮胎压路机压实优点说明；提出了摊铺、碾压温度要求。2.中国路面施工新技术的发展与应用 2.1.9修改了透层、粘层、封层有关规定，增补了稀浆封层、微表处内容。2.1.10提出了对行人、非机动车道、停车场、桥面、隧道沥青铺装层及路缘石、拦水带的技术要求。2.1.11修订了施工质量检验指标、频度、方法，增补了对沥青路面密水性（渗水系数）要求。2.中国路面施工新技术的发展与应用 2.1.12强调沥青路面压实度检验主要是对碾压工艺进行过程控制，适度钻孔抽检的方法。2.1.13明确规范的“推荐”性质，规定各省、市、自治区或工程建设单位，可根据具体情况制定相应技术指南或更具体、详细的施工操作规程，但相关规定不宜低于国家规范的规定。2.中国路面施工新技术的发展与应用 2.2《公路水泥混凝土路面施工技术规范》的修订和应用中国从2003年起开始执行新的《公路水泥混凝土路面施工技术规范》JTGF30-2003，与GBJ97-87规范相比，施工技术有以下调整：2.中国路面施工新技术的发展与应用 2.2.1按交通等级不同分别对水泥、集料、粉煤灰技术指标作出规定，对九种外加剂性能、钢纤维、接缝材料、养生剂等技术指标提出了要求。2.2.2分别提出了普通、钢纤维、碾压和贫混凝土配合比设计方法。2.中国路面施工新技术的发展与应用 2.2.3提出了水泥混凝土路面滑模、轨道、碾压、三辊轴、小型机具等五种施工工艺适用的公路等级，以及对混凝土搅拌站的装备要求。2.2.4强调了对路基、基层和封层的检测和修整，对贫混凝土质量作了规定。2.中国路面施工新技术的发展与应用 2.2.5对采用不同混凝土路面时拌和楼的最小容量、计量允许偏差、混凝土材料从出料到运输、铺筑完毕最长时间作了规定。2.2.6对滑模、轨道、三辊轴机械的基本技术参数及配套施工机械设备机型和规格，小型机具施工配套机具的配置、碾压混凝土面层机具的选型和配套，以及相应的施工工艺作了规定。2.中国路面施工新技术的发展与应用 2.2.7对钢筋及钢纤维混凝土路面、桥面铺筑时的材料加工、安装、质量检验、施工工艺等作了规定。2.2.8对路面纵缝、横向缩缝、胀缝、工作缝结构，施工工艺、切缝方法、灌缝材料和工艺作了规定；提出了路面抗滑构造的技术要求和施工方法；对混凝土养生工艺提出了要求。2.中国路面施工新技术的发展与应用 2.2.9对雨季、高低温季节施工工艺作出规定，提出了刮风天防止路面塑性收缩开裂的技术措施。2.2.10规定了对水泥混凝土路面原材料、混凝土成品料、路面的检测项目和频度。2.中国路面施工新技术的发展与应用 3.1改性沥青的应用1992年PE现场改性技术引入，使改性沥青逐步从研究试验转到大规模生产应用，近年来高速公路沥青路面，由于较普遍地使用了以SBS为主的沥青改性剂，从而使公路路况得到明显改善，目前生产应用的改性材料主要有：3.新技术、新工艺对材料、设备的需求 ◆以改善高温稳定性为主要目的：PE、EVA、PR；◆以改善低温抗裂性为主要目的：SBR；◆以改善高、低温稳定性和耐久性为目的：SBS（星型）；◆OGFC均采用进口高粘度改性材料（60℃＞20000Pa·s）。3.新技术、新工艺对材料、设备的需求 3.新技术、新工艺对材料、设备的需求表三不同聚合物改性沥青技术性质比较表技术性质基质沥青5%SBS5%EVA5%PE5%SBR[注]星型线型针入度(25℃)/0.1mm643840494776软化点/℃489255606053(基质沥青为47.3℃)延度（15℃）/cm20010054351115℃:＞150cm、5℃:＞150cm5℃:＞150cm当量软化点/℃47.29158.356.152.4当量脆点/℃-8.6-16.7-11.4-15.7-9.8回弹率（15℃）/%1478655416针入度指数PI-1.36+0.96+0.16+0.17-0.76粘韧性（N·m）2.9921.519.67.854.296.4薄膜烘箱后质量损失/%0.070.070.020.060.050.11针入度比/%78.388.988.973.570.077.6延度（10℃）/cm9684275.515℃:121cm 为了充分利用废弃轮胎，实现环保的目的，近年国内也在积极地推广使用轮胎粉的橡胶沥青，相关设备也在不断改进中。3.新技术、新工艺对材料、设备的需求 山西省近五年高速公路采用了SBS改性沥青如下主要技术指标,获得良好的使用效果。3.新技术、新工艺对材料、设备的需求软化点:上面层＞75℃，中面层＞60℃；弹性恢复:上面层＞90%，中面层＞80%；TFOT后5℃延度:＞20cm；混合料60℃动稳定度:上面层＞5000次/mm，中面层＞3000次/mm 3.2改性乳化沥青3.2.1SBS改性乳化沥青应用采用SBS改性沥青乳化或用液化SBS与乳化沥青掺配制成的SBS改性乳化沥青，由于以下技术特点而在路面粘层、桥面防水和微表处中大量应用。3.新技术、新工艺对材料、设备的需求 1）软化点＞60℃（可高调），用作粘层或桥面的防水层喷涂后不会被车轮粘附；2）材料粘结力强，5%SBS掺量改性沥青60℃粘度＞4500Pa·s（可高调），较沥青高30倍，较同剂量SBR改性沥青高7倍；3）与石料粘附等级由2级提高到4级，可与桥面、油面良好粘结，不会形成层面分离。3.新技术、新工艺对材料、设备的需求 3.2.2开发透层专用乳化沥青我国沥青路面透层使用乳化沥青较多，但存在半刚性基层难渗透问题，因此开发高渗透性乳化沥青及相关设备，是当前施工中需解决的问题。3.新技术、新工艺对材料、设备的需求 3.3沥青路面施工施工机具型号和配套与工程量有关，高速公路要求用3000型以上搅拌设备，2000型以下拌和设备则用于低等级公路新建和养护工程中。沥青路面碾压设备有向重型化发展趋势，在提高石料质量前提下，更多地将DD-130（110）双钢轮压路机和25t以上轮胎式压路机组合使用。3.新技术、新工艺对材料、设备的需求 3.4沥青路面养护为防止可能的水损害，路面养护需要有效的小型灌缝机械和材料。小型现场热再生设备、冷铺材料和设备、将改性沥青的微表处用于沥青路面恢复和病害预防等相关设备和技术，在今后的路面养护中会有较大的发展空间。3.新技术、新工艺对材料、设备的需求 3.5沥青路面再生随着沥青路面使用期延长和大修工程量增多，沥青路面再生设备和技术需求增大，现阶段对低等级公路的薄层沥青路面，可采用连同基层一并铣刨并掺入水泥、乳化沥青用作新路面的底基层使用，但厚层沥青铣刨后材料大多废弃未加利用，今后沥青路面就地冷、热再生设备和技术需求会日渐增多。3.新技术、新工艺对材料、设备的需求 3.6水泥路面施工与不同工程量对应的水泥路面施工机具已有成套配置规定，相关设备性能有待不断改进。为增加水泥路行车舒适性，已在滑模施工中增加了缩缝插入传力杆技术（DBI）。为了防止水泥路面断板和适应重载交通行车需求，连续配筋和铺钢筋网的水泥路面会逐渐增多，相应的滑模施工工艺以及前方布料、后方刻槽等配套设备等均待不断研究改进。3.新技术、新工艺对材料、设备的需求 3.7水泥路面维修影响水泥路面发展的重要原因之一是维修困难，其中包括旧混凝土板鉴定和利用技术、旧板破碎设备和工艺，新补面板与旧板拉杆、传力杆恢复方法，缩短混凝土养生工期、破碎水泥混凝土材料的利用技术等均有待不断研究、改进。3.新技术、新工艺对材料、设备的需求 3.8小型滑模设备的推广应用小型滑模设备在公路工程中有广阔的应用前景，如路缘石、中央分隔带和桥梁防撞护栏、边沟和排水沟，硬路肩混凝土封面等形体固定但长度较长的工程，均可大量采用滑模施工，相关设备和施工工艺有较大的发展空间。3.新技术、新工艺对材料、设备的需求 中国路面技术的发展，需要更好的材料、更先进的设备和更科学的施工工艺。谢谢！'