1.1按强度构成原理可将沥青路面分为密实类路面和嵌挤类路面。密实类沥青路面要求矿料的级配按最大密实原则设计,其强度和稳定性主要取决于混合料的粘聚力和内摩阻力。密实类沥青路面按其空隙率的大小可分为闭式和开式两种:闭式混合料中含有较多的小于0.6mm和0.074mm的矿料颗粒,空隙率小于6%,混合料致密而耐久,但热稳定性较差;开式混合料中小于06mm的矿料颗粒含量较少,空隙率大于6%,其热稳定性较好。
嵌挤类沥青路面要求采用颗粒尺寸较为均一的矿料,路面的强度和稳定性主要依靠骨料颗粒之间相互嵌挤所产生的内摩阻力,而粘聚力则起着次要的作用。按嵌挤原则修筑的沥青路面,其热稳定性较好,但因空隙率较大,易渗水,且耐久性较差。
1.2按施工工艺的不同,沥青路面可分为层铺法施工、路拌法施工和厂拌法施工。层铺法施工是用分层洒布沥青,分层铺撒矿料和碾压的方法修筑,其主要优点是工艺和设备简便、功效较高、施工进度快、造价较低,其缺点是路面成型期较长,需要经过炎热季节行车碾压之后路面方能成型。用这种方法修筑的沥青路面有沥青表面处治施工和沥青贯入式两种施工。
路拌法施工是在路上用机械将矿料和沥青材料就地拌和摊铺和碾压密实而成的沥青面层。此类面层所用的矿料为碎(砾)石称为路拌沥青碎(砾)石;所用的矿料为土则称为路拌沥青稳定土。路拌沥青面层,通过就地拌和,沥青材料在矿料中分布比层铺法均匀,可以缩短路面的成型期。但因所用的矿料为冷料,需使用粘稠度较低的沥青材料,故混合料的强度较低。厂拌法施工是由一定级配的矿料和沥青材料在工厂用专用设备加热拌和,然后送到工地摊铺碾压而成的沥青路面。矿料中细颗粒含量少,不含或含少量矿粉,混合料为开级配的(空隙率达10%~15%),称为厂拌沥青碎石率;若矿料中含有矿粉,混合料是按最佳密实级配配制的(空隙率6%以下)称为沥青混凝土。厂拌法按混合料铺筑隙率时温度的不同,又可分为热拌热铺和热拌冷铺两种:热拌热铺是混合料在专用设备加热拌和后立即趁热运到路上摊铺压实。如果混合料加热拌和后储存一段时间再在常温下运到路上摊铺压实,即为热拌冷铺。厂拌法使用较粘稠的沥青材料,且矿料经过精选,因而混合料质量高,使用寿命长,但修建费用也较高。
1.3根据沥青路面的技术特性,沥青面层可分为沥青混凝土、热拌沥青碎石、乳化沥青碎石。沥青混凝土路面是指用沥青混凝土作面层的路面,其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确定,以满足对沥青面层使用功能的要求。沥青混凝土常用作高等级公路的面层。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。国外也用作为柔性基层。
采用不同的施工工艺和材料可以修筑成不同类型的沥青路面。因此,必须根据路面的使用要求和施工的具体条件,按照技术经济原则来综合考虑,选定最适当的路面类型。
选择沥青路面的类型,一方面要根据任务要求(道路的等级、交通量、使用年限、修建费用等)和工程特点(施工季节、施工期限、基层状况等),另一方面,还应考虑材料供应情况、施工机具、劳力和施工技术条件等因素。
各层沥青混合料应满足所在层位的功能性要求,便于施工,不容易离析。各层应连续施工并联结成为一个整体。当发现混合料结构组合及级配类型的设计不合理时应进行修改、调整,以确保沥青路面的使用性能。同时沥青面层集料的最大粒径宜从上至下逐渐增大,并应与压实层厚度相匹配。对热拌热铺密级配沥青混合料,沥青层一层的压实厚度不宜小于集料公称最大粒径的2.5~3倍,对SMA和OGFC等嵌挤型混合料不宜小于公称最大粒径的2~2.5倍,以减少离析,便于压实。沥青类路面一般不宜铺筑在纵坡大于6%的路段上。纵坡大于3%的路段,考虑抗滑的要求,宜采用粗粒式的沥青碎石或粗面式的沥青表面处治。
3.1沥青混合料的强度特性。表征沥青混合料力学强度的参数是抗压强度、抗剪强度和抗拉(包括抗弯拉)强度。一般沥青混合料均具有较高的抗压强度,而抗剪和抗拉强度则较低。因此,沥青路面的损坏,往往是由拉裂或滑移开始而逐渐扩展。沥青混合料的粘结力取决于许多因素,其中最主要的是沥青粘滞度、沥青含量与矿粉含量的比值以及沥青与矿料相互作用的特性。沥青的粘滞度越高,粘结力就越大,因为高粘滞度的沥青能使沥青混合料的粘滞阻力增大,因而具有较高的抗剪强度。随着沥青含量增加,矿料颗粒间自由沥青增加,沥青混合料的粘结力随即下降。在沥青与矿料的相界面上,由于分子的吸附作用,愈靠近矿料表面,沥青的粘滞度越高。因此,矿料的比面积和矿料周围沥青膜的厚度对沥青混合料的粘结力有很大的影响。矿料颗粒越小,比面积越大,包覆矿料颗粒的沥青膜越薄,粘结力就越大。沥青的表面活性越强,矿料对沥青的亲和性越好,吸附作用就越强烈,粘结力也越大。碱性的矿料与沥青粘结时,会发生化学吸附过程,在矿料与沥青接触面上形成新的化合物,因而粘结力较高。酸性的矿料与沥青粘结时,不会形成化学吸附过程,粘结力就较低。
矿料的级配、颗粒的形状和表面特性,都对沥青混合料的内摩阻力产生影响。随着颗粒尺寸的增大,内摩阻力也就增大,颗粒表面粗糙、棱角尖锐的混合料,由于颗粒相互嵌紧,其内摩阻力要比圆滑颗粒的混合料大得多。此外,沥青混合料中沥青的存在总是会降低矿质混合料的内摩阻力。沥青含量过多时,不仅内摩阻力显著地降低,而且粘结力也下降。
3.2沥青混合料的应力-应变特性。为了研究沥青混合料的工作性质,必须考虑材料的蠕变和应力松弛现象。蠕变是材料在固定的应力作用下,变形随时间而发展的过程。沥青混合料的蠕变试验表明,在作用应力恒定的情况下,弹性-粘塑性材料的变形随时间的发展,取决于作用应力的大小。当作用应力相当小,即低于弹性极限或屈服点时,应力作用后,一部分变形瞬即小,即低于弹性极限或屈服点时,在这个范围内应力和应变呈直线关系。另一部分变形随力的作用时间而缓慢增大,应力撤除后,变形也随时间增加而缓慢地消失,这是沥青混合料的粘弹性变形(或称滞后弹性变形)。这种情况说明,沥青混合料受力较大时,即高于弹性极限或屈服点,特别是受力的时间很短促时,材料呈现出弹性或兼有粘弹性的性质。在相当长的作用力相当大时,材料的变形除有瞬时弹性变形和滞后弹性变形外,还存在粘滞性塑性流动变形。应力撤除后,这部分变形不再消失,即塑性变形。这种情况说明,沥青混合料受力相当大,且受力时间又较长时,材料不仅产生弹性变形,而且有随时间而发展的塑性变形。
以上内容就是我们整理的沥青路面施工工艺方面的技术经验,后续我们还会分享更多沥青混凝土道路工程方面的知识给大家。
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