沥青路面的结构设计

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沥青路面的结构设计
August 2011
陈海桂
路面结构Biblioteka Baidu成
1.沥青路面结构层可由面层、基层、底基层、垫层组成。 2.面层是直接承受车轮荷载反复作用和自然因素影响的 结构层,可由一至三层组成。表面层应根据使用要求设置抗 滑耐磨、密实稳定的沥青层;中面层、下面层应根据公路等 级、沥青层厚度、气候条件等选择适当的沥青结构层。
关于动稳定度低的问题,我查过了《公路沥青路面施工技术 规范 2004》,这个数据是普通沥青混凝土路面的要求,改性沥 青和其他类型的沥青路面的动稳定度要比这高很多,还有就是不 同的工程项目和气候区都有不同的动稳定度要求。详情查看《公 路沥青路面施工技术规范2004》。
3
沥青混凝土的水稳性
高速公路、一级公路、二级公路的沥青混凝土应具有良好的水稳定性。 沥青混合料的水稳性指标,除通常采用浸水马歇尔试验和沥青与矿料的 粘附性试验,以检验沥青混合料受水损害时的抗剥落性能外,对年最低 气温低于-21.5℃的寒冷地区,还应增加沥青混合料冻融劈裂残留强度 试验。沥青混合料的水稳性指标应符合下表的规定。 年 降 雨 量 (mm)
3.基层是设置在面层之下,并与面层一起将车轮荷载的 反复作用传播到底基层、垫层、土基,起主要承重作用的层 次。基层材料的强度指标应有较高的要求。
4.底基层是设置在基层之下,并与面层、基层一起承受车 轮荷载反复作用,起次要承重作用的层次。底基层材料的 强度指标要求可比基层材料略低。 5.基层、底基层视公路等级或交通量的需要可设置一层或 两层。当基层或底基层较厚需分两层施工时,可分别称为 上基层、下基层,或上底基层、下底基层。 6.垫层是设置在底基层与土基之间的结构层,起排水、隔 水、防冻、防污等作用。
2.5-4 4-5 4-6 5-6
下面层
4-5 5-6 6-8
5-6 6-8 8-10 2.5-4
中粒式 粗粒式 粗粒式
粗粒式 粗粒式 特粗粒式 细粒式 中粒式
AC-20 AC-25 AC-30
AM-25 AM-30 AM-40 AK-13A AK-13B AK-16A AK-16B
AC-20AM-25 AC-25 AM-30AC-30
一级公路
沥青层厚度 设计时应根据公路等级、交通量及其组成、沥青品种和质量 以及气候条件等因素,按照半刚性基层上沥青层推荐厚度如下 表,综合论证地选用。若交通量较小或选用经实践证明行之有 效的改性沥青,可选用推荐沥青层厚度的低值或中值。
半刚性基层上沥青层推荐厚度 公 路 等 级 高速公路 一级公路 二级公路 沥青层推荐厚度 (cm) 12~18 10~15 5~l0 公 路 等 级 三级公路 四级公路 沥青层推荐厚度 (cm) 2~4 1~2.5
过3cm的薄层路面面层。由于处治层很薄,一般不起提高强度作用,其主要 作用是抵抗行车的磨耗和大气作用,增强防水性,提高平整度,改善路面的 行车条件。 层铺法:集料与结合料分层摊铺、洒布、压实的路面施工方法。 拌和法:指的是集料与结合料按一定配比拌和均匀、摊铺、压实的路面 施工方法。
AM-25 AM-30 AK-13A
上基层 调平层 抗滑表层
AK-16A
1.2.选择沥青面层各层级配时,应至少有一层是I型密 级配沥青混凝土,以防止雨水下渗。三层式沥青面层的表 面层采用抗滑表层时,中面层应用I型密级配沥青混凝土, 下面层宜根据当地气候、交通量采用I型或II型沥青混凝土。 双层式沥青面层的表面层采用抗滑层时,下面层应用I 型密级配沥青混凝土;若采用半开级配或开级配热拌沥青 碎石做表面层时,应在沥青面层下设下封层。多雨地区采 用乳化沥青碎石混合料作面层时,必须设置上封层或下封 层。
4 沥青表面处治 沥青表面处治按施工方法分类有层铺法和拌和法. 层铺法可分为单层、双层、三层,厚度为1.0cm~3.0cm。 单层表处厚度为1.0cm~1.5cm;双层表处厚度为 1.5cm~2.5cm;三层表处厚度为2.5cm~3.0cm。 采用拌和法施工时,基层顶面应洒透层沥青或粘层沥青 或做下封层,使面层与基层之间结合紧密,防止雨雪下渗。 沥青表面处治:是用沥青和细粒料按层铺或拌和方法施工,厚度不超
5 沥青路面抗滑性能 高速公路、一级公路的沥青路面应具有良好的抗滑性能, 其抗滑性能应符合下表的要求。二级及三级公路应根据各路 段的具体情况采取必要的技术措施,以提高路面抗滑性能。
抗滑标准(p519)
公路等级 竣工验收值
横向力系数SFC
高速公路 ≥54
摆值Fb(BPN)
≥45
构造深度TC(mm)
≥0.55
基层、底基层
1.基层、底基层应具有足够的强度和稳定性,在冰冻地区 还应具有一定的抗冻性。 2.高级路面下的半刚性基层应具有较小的收缩变形和较强 的抗冲刷能力。 3.基层、底基层结构设计应贯彻就地取材的原则,认真做 好当地材料的调查,根据不同公路等级、交通量对基层、底 基层的技术要求,选择技术可靠、经济合理的基层、底基层 结构。 4.一般公路的基层宽度每侧宜比面层宽出25cm,底基层每 侧宜比基层宽15cm.在多雨地区,透水性好的粒料底基层, 宜铺至路基全宽,以利于排水。
2 沥青混凝土的稳定性 对高速公路、一级公路的表面层和中面层的沥青混凝土作 配合比设计时,应进行车辙试验,以检验沥青混凝土的高温 稳定性。高温稳定性是以温度60℃、0.7MPa轮压条件下进行 车辙试验所获得的动稳定度表示,对高速公路的表面层、中 面层沥青混合料,其动稳定度不应低于800次/mm;对一级公 路的表面层、中面层沥青混合料不应低于600次/mm。
高级路面
1.沥青混凝土 1.1.沥青面层可由单层或双层或三层沥青混合料组成,各 层混合料的组成设计应根据其层厚和层位、气温和降雨量等 气候条件、交通量和交通组成等因素,按下表选用适当的最 大粒径及级配类型,使之满足对沥青面层使用功能的要求。
沥青混合料类型的选择(方孔筛) 层位 表面层 中面层
沥青层厚度 (cm) 混合料类别 高速公路、一级公路
垫层
1. 垫层的设置原则 处于下列状况的路基应设置垫层,以排除路面、路基中 滞留的自由水,确保路面结构处于干燥或中湿状态。 (1).地下水位高,排水不良,路基经常处于潮湿、过湿 状态的路段。 (2).排水不良的土质路堑,有裂隙水、泉眼等水文不良 的岩石挖方路段。 (3).季节性冰冻地区的中湿、潮湿路段,可能产生冻胀 需设置防冻垫层的路段。 (4).基层或底基层可能受污染以及路基软弱的路段。
沥青贯入式路面:指的是用沥青贯入碎(砾)石作基层、联结层、面层的 路面。即在初步压实的碎石(或破碎砾石)上,分层浇洒沥青、撒布嵌缝料 ,或再在上部铺筑热拌沥青混合料封层,经压实而成的沥青面层。
热拌沥青碎石适用于做二级及二级以下公路的面层、柔 性路面的上基层以及调平层. 乳化沥青碎石混合料适用于做三级、四级公路的沥青 面层、二级公路养护罩面以及各级公路的调平层。 沥青贯入式碎石适用于做二级及二级以下公路的沥青 面层。若沥青贯入碎石设在沥青混凝土层与半刚性基层、 粒料基层之间时,沥青贯入式碎石应不撤封层料,也不做 上封层。 沥青表面处治适用于三级、四级公路的面层、旧沥青面 层上加铺罩面或抗滑层、磨耗层等。
2 垫层材料 垫层材料可选用粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣等粒料以 及水泥或石灰煤渣稳定粗粒土,石灰粉煤灰稳定粗粒土等。若 采用粗砂砂砾料时,通过0.074mm筛孔的颗粒含量不应大于5 %。采用煤渣时,小于2mm的颗粒含量不宜大于20%。 为防止软弱路基污染粒料底基层、垫层,或为隔断地下水的影 响,可在路基顶面设土工合成材料隔离层。 3 垫层宽度 高速公路、一、二级公路的排水垫层应铺至路基同宽,以 利路面结构排水,保持路基稳定。三、四级公路的垫层宽度可 比底基层每侧至少宽25cm。
磨光值:表示集料抗滑的指标,集料的磨光值越高,表示抗滑性能越好
次高级路面
1 热拌沥青碎石 热拌沥青碎石的配合比设计应根据实践经验和马歇尔试验 的结果,并通过施工前的试拌、试铺确定。 2 乳化沥青碎石混合料 乳化沥青碎石混合料的面层宜做成双层式,若用单层式应 根据当地降雨量设置下封层或上封层。混合料配合比设计可 根据当地成功的经验或试拌试铺确定。
封层:为封闭表面空隙、防止水分侵入而在沥青面层或基层上铺筑的有一 定厚度的沥青混合料薄层。铺筑在沥青面层表面的称为上封层,铺筑在沥 青面层下面、基层表面的称为下封层 。根据道路的实际情况,选择铺筑合 适的封层,并不是所有的沥青道路都需要做封层。
3 选择沥青 高速公路、一级公路的沥青路面,应选用符合“重交通 道路石油沥青技术要求”的沥青,以及经过试验论证、 行之有效的改性沥青。 二级及二级以下公路的沥青路面,可采用符合“中、轻 交通道路石油沥青技术要求”的沥青或改性沥青. 4 集料的技术要求 各种沥青面层的粗集料、细集料、填料应符合《公路沥 青路面施工技术规范》(JTJ 032)的有关规定。
三层式 细粒式 中粒式 中粒式 粗粒式 AC-13 AC-16 AC-20 AC-25 AC-25 AC-30 AM-25 AM-30 AM-40 AK-13A AK-13B AK-16A AK-16B 双层式 AC-13 AC-16 ---------
二级及二级以 下
AC-13AM-13 AC-16 --------
>1000 75 4级 70 500~1000 70 4级 70 250~500 65 3级 65 <250 60 3级
浸水马歇尔试验(48h)残留稳定 度%,不低于 沥青与石料的粘附性级,不低于 冻融劈裂试验残留强度%,不低 于
4 沥青玛蹄脂碎石混合料
沥青玛蹄脂碎石混合料(简称SMA),是一种以沥青、矿粉及 纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料,填充于间断级配的矿料 骨架中,所形成的沥青混合料。具有抗滑耐磨、密实耐久、抗 疲劳、抗高温车辙,减少低温开裂的优点。适用于高速公路、 一级公路做抗滑表层使用,其厚度宜为3.5cm~4cm。 SMA应选用磨光值大于42的硬质石料,最大粒径宜为 13mm或16mm。应选用针入度较小、粘度较大的沥青,并宜采 用改性沥青,油石比不宜小于6.2%.纤维稳定剂的用量,对木 质素纤维为混合料总质量的0.3%,矿物纤维为混合料总质量的 0.4%。
3 沥青贯入式路面 沥青贯入式面层的厚度一般为4cm~8cm。当沥青贯入式 的上部加铺拌和的沥青混合料时,也称为上拌下贯,此时 拌和层的厚度宜为3cm~4cm,其总厚度为7cm~10cm。乳化 沥青贯入式路面厚度不宜大于5cm.沥青贯入式面层之下 应做下封层,以避免雨雪下渗至基层,或滞留在面层与基 层之间而导致路面破坏。
沥青面层
1 沥青面层的技术要求 为了给汽车运输提供安全、快速、舒适的行车条件,沥 青路面应具有坚实、平整、抗滑、耐久的品质,同时,还 应具有高温抗车辙、低温抗开裂、抗水损害以及防止雨水 渗入基层的功能。 2 沥青面层分类及适用范围 沥青面层分为沥青混凝土、热拌沥青碎石、乳化沥青碎 石混合料、沥青贯入式、沥青表面处治五种类型。 沥青混凝土适用于做各级公路的沥青路面面层。对高速 公路、一级公路的表面层、中面层、下面层应采用沥青混 凝土:二级公路的表面层宜用沥青混凝土。
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