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

南京交通技师学院（本）南京交通技师学院毕业论文（设计）论文题目：沥青混合料面层施工质量控制主要内容研究姓名：班级：11测量（1）班年级：11届系部：交通工程系指导教师：完成时间：2015-9-18沥青混合料面层施工质量控制主要内容研究The main contentofthe construction qualitycontrol ofasphalt mixture layerWan,zi niu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I1 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、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。 （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。（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，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）确定施工的沥青混合料生产配合比 （2）确定适合摊铺的厚度和松铺系数 （3）确定标准施工方法，拌和、运输、摊铺、碾压、等工序 （4）确定各工序施工人员 （5）检验各种施工机械型、数量及组合方式 （6）确定施工组织及管理体系、质量、安全保证体系的合理性 （7）确定质量检验内容、检验方法和检测频率 （8）确定工艺流程的完整性、协调性 （9）明确控制重点 （10）明确现场安全施工方案 2.5混合料拌合 （1）所有检测用温度计应采用半导体数显温度计并及时送当地计量部门检定，或在监理监督下用标准温度计标定； （2）所有温度检测均应按正确的方法操作，避免温度计探头位置不当使测的温度不真实。 （3）拌和楼控制室要逐盘打印沥青及各矿料的用量，没有拌和温度自动记录装置的拌和机不得使用。 （4）拌和时间由试拌确定。必须使所有集料颗粒全部裹复沥青结合料，并以沥青混合料拌和均匀为度。 （5）要注意目测检查混合料的均匀性，及时分析异常现象。如混合料有无花白、冒青烟和离析等现象。如确认是质量问题，应作废料处理并及时予以纠正。在生产开始以前，有关人员要熟悉本项目所用各种混合料 的外观特征，这要通过细致地观察室内试拌的混合料而取得。 （6）要严格控制油石比和矿粉级配，避免油石比不当而产生泛油和松散现象。每台拌和机每天上午、下午各取一组混合料试样做马歇尔试验和抽提筛分试验，检验油石比、矿料级配和沥青混凝土的物理力学性质。 （7）每周分析一次检测结果，计算油石比、各级矿料通过量和沥青混凝土物理力学指标，用检测结果的标准差和变异系数，来检验生产是否正常。 （8）集料进场宜在料堆顶部平台卸料，推平后由装载机从底部按顺序竖直装料，减少集料离析。 （9）保证拌和楼的冷料仓数量满足要求，通常不少于5个，防止由于冷料仓故障导致生产中断。 2.6混合料运输 （1）每天开工前，要检验运输车辆的完好情况。装料前应将车厢清洗干净。 （2）尽快将拌制而成的混合料运送到铺筑现场。运输过程中应覆盖车上的混合料，以减少温度损失。 （3）运输车辆若中途出现故障，必须立即排除。 2.7 混合料摊铺 （1）每天摊铺前一小时预热熨平板不低于100，熨平板加宽连接应仔细调节至摊铺的混合料没有明显的离析现象。 （2）连续稳定的摊铺，是提高路面平整度最主要措施，摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿。 （3）用机械摊铺的混合料未压实前，施工人员不得进入踩踏。 （4）摊铺厚度:采用非接触式浮动梁来控制标高和厚度。部分特殊段落由挂钢丝控制。 （5）摊铺机应调整到最佳工作状态，调试好螺旋布料器两端的自动料位器，并使料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速相匹配。 （6）要注意摊铺机接料斗的操作程序，原则上不允许摊铺过程中接料斗进行拢料,以减少粗细料离析。 （7）摊铺遇雨时，立即停止施工，并清除未压实成型的混合料。 2.8碾压 （1）SMA的碾压应遵循“紧跟”“慢压”“高频”“低幅”的原则，碾压温度越高越好，摊铺后迅速碾压，不得等候。不得在低温状态下反复碾压，防止磨掉石料棱角、压碎石料，破坏石料嵌挤。 （2）压路机宜使用双轮双振式，两车道以上路面应配备2-3台，速度应控制在2-5Km/ h均衡碾压，后退时方向应渐渐改变，不得拧弯。一般碾压可采用初压、复压、终压三道程序，根据现场温度合理控制每道碾压程序的间隔时间，最后光面（终压）不得振动，温度不低于110。 （3）在碾压过程上，宜采用同类压路机并列成梯队压实，不宜采用首尾相接的纵列方式。采用振动压路机压实改性沥青SMA-13路面时，压路机轮迹的重叠宽度不应超过20cm，当采用静载压路机时，压路机的轮迹应重叠1/3或1/4碾压宽度。为防止沥青砼粘轮，压路机都带有自动向滚轮喷水装置，应保持滚轮湿润(不得向压路机轮表面喷涂油类或油水混合液)，但不得喷洒过量，以防沥青砼温度骤降。 （4）应特别注意两摊铺机交接处纵缝的碾压，根据以往的施工发现此处是渗水最严重的地带，但如果选择使用合理的碾压方法可得到较好的效果。 （5）对松铺厚度、碾压顺序、碾压遍数、碾压速度及碾压温度应设专岗检查。SMA沥青砼应特别注意防止过压，由于SMA的矿料嵌挤作用，压实度比较容易得到，但混合料中粗集料之间有一层油膜，在高温状态下碾压，此时沥青砼的粘度较低，集料的嵌挤只是棱角部分的接触。反复碾压后由于温度未降下来，集料之间不能达到最终稳定状态，不论碾压多少遍，粗集料之间的相对位置总可以存在一定的位移，集料不断往下走，沥青玛蹄脂不断上浮，造成构造深度减小，浮油、油斑等现象，以至达不到SMA的使用目的。 （6）为避免碾压时混合料推挤产生拥包，碾压时应将驱动轮朝向摊铺机；碾压路线及方向不应突然改变；不得在碾压过程中停在刚刚摊铺的路面上等候,压路机起动、停止必须减速缓行。 （7） 沥青面层施工后在温度降至50以下之前,不得在当天碾压的尚未冷却的沥青混凝土层面上，停放压路机或其他车辆，并防止矿料、油料和杂物散落在沥青层面上。 （8） 要对初压、复压、终压段落设置明显标志，便于操作手辩认。 （9） 无必要情况，压实完成12小时后，方能允许施工车辆通行。 2.9 接缝处理（1）横向施工缝：全部采用平接缝。用三米直尺沿纵向位置，在摊铺段端部用直尺呈悬臂状，以摊铺层与直尺脱离接触处定出接缝位置，用人工进行做缝；继续摊铺时，应将接缝处涂上少量粘层沥青，摊铺机熨平板从接缝后起步摊铺；碾压时用钢筒式压路机进行横向压实，从先铺路面上跨缝逐渐移向新铺面层。从接缝处起继续摊铺混合料前用三米直尺检查端部平整度，不符合要求的必须铲除。摊铺时调整好预留高度，接缝处摊铺层施工结束后再用三米直尺检查平整度，不符合要求的趁混合料尚未冷却时立即处理。碾压用双钢轮压路机进行横向碾压，碾压时压路机位于已压实的混合料层上，伸入新铺层15cm，每压一遍向新铺混合料移动15-20cm，直至全部在新铺层上为止，再改为纵向碾压。先用DD110横向碾压，压路机大部分轮宽位于已压实的坚实路面上，伸过新铺层30cm左右，然后逐渐向新铺层移动，至全部在新铺层为止，再调头纵向碾压。（2）纵向施工缝: 采用两台摊铺机成梯队联合摊铺方式的纵向接缝，采用热接缝。在前部已摊铺混合料部分留下l0-2Ocm宽暂不碾压作为后高程基准面，并有5-lOcm左右的摊铺层重叠，以热接缝形式在最后作跨接缝碾压以消缝迹。如果两台摊铺机相隔距离较短，也可做一次碾压。上下层纵缝应错开l5cm以上。 2.10 交通管制在沥青砼摊铺前，要派专人对交通进行管理，尤其在该工程是半幅施工的路段，施工期间施工的半幅严禁车辆通行。在两头应设有交通警示牌和路障，在路面重新通行前，专人负责交通管理。夜间在支线与主线衔接处，应设有照明设施，并派专人值勤。 2.11施工质量控制和检验（1）沥青混合料配合比由项目部试验室会同驻地办有关人员，根据目标配合比（配合比验证）进行二次筛分试验和沥青马歇尔试验，以确定生产配合比，并通过试验路段最终确定标准的生产配合比； （2）混合料生产时，试验室指派专人在拌和楼负责控制骨料温度及沥青加热温度、混合料配合比、混合料拌和时间、出料温度及有无成团结块或出现花白料等，从而确保混合料出厂质量。当发现问题时及时进行原因分析，并采取相应的措施进行调整；（3）从拌和机向运料车上装料时，为防止粗细集料离析，采用前、后、中的顺序，每卸一斗混合料应移动一下位置；（4）运输车运料时，采用篷布遮盖等保温、防雨、防污染的措施，以减少混合料的温度损失。混合料运到施工现场后，由试验室派专人用红外线测温仪或温度计对混合料表面温度进行检测，保证沥青混合料温度符合最低施工温度要求，不合格时，予以废弃； （5）沥青混合料摊铺时，安排试验人员对摊铺温度和碾压温度进行检测，施工员则随时检查摊铺层厚度并检查摊铺平整度，测量员用水准仪随时检测摊铺混合料的高程。当发现问题时，及时进行调整或处理，确保施工质量；（6）沥青混合料碾压严格按施工技术交底要求进行，包括压路机的碾压顺序、碾压方式、碾压速度、碾压时机、碾压遍数等，都应严格按要求进行；（7）每天施工时，从拌和厂取沥青混合料试样做马歇尔试验和抽提筛分试验，频率为每台拌和机1次或2次/日，以评价当天施工的混合料是否符合要求。 （8）碾压成型后，要及时对上面层改性沥青玛蹄脂碎石SMA-13的压实度、平整度、厚度、高程及横坡等进行检测，根据检测结果决定是否对松铺系数、压实方法进行调整。表1 沥青混凝土面层检测项目及检测方法项 次检查项目规定值或允许值检查方法和频率权值高速公路一级公路其他公路1压实度实验室标准密度的96%（*98%）； 最大理论密度的92%（*94）； 试验段密度的98%（*99%）按附录B检查，每200m测1处32平 整 度（mm)1.2 2.5 平整度仪：全线每车道连续按100m计算IRI或2IRI(m/Km)2.0 4.2 最大间隙-5.0 3m直尺：每200m测2处10尺23弯沉值（0.01mm)符合设计要求按附录I检查24渗水系数SMA路面200mL/min;其他沥青混凝土路面300mL/min-渗水试验仪：每200m测一处25抗滑摩擦系数符合设计要求-摆式仪：每200m测1处；横向力系数测定车：全线连续；按附录K评定3构造深度铺砂法：每200m测1处6厚度代表值总厚度：-8%H按附录H检查，双车道每200m测1处3-5%H上面层-10%H合格值总厚度：-15%H-5%H上面层-10%H7中线平面偏位（mm)2030经纬仪：每200m测4点18纵断高程（mm)1520水准仪：每200m测4断面19宽度（mm)有侧石2030尺量“每200m测4断面1无侧石不小于设计值10横坡（%）0.30.5水准仪：每200m测4断面1注： （1）制作方式可采用拌和厂取样，装在保温桶快速送达试验室，立即制作，若温度稍有降低，试样可在烘箱中适当加热，但不得用电炉或明火加热；（2）若试件不规准或与下层有粘连时，应对钻孔样的两端切割，然后用表干法测定；（3）本表所列系施工阶段的质量检查标准，检查频率为单幅双车道，交工验收按国家相关标准执行。3 结 论沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨性好等特点，因此颇受人们欢迎。随着城镇建设和公路等级的不断提高，对沥青路面的质量提出了更高的要求。不仅要求它振动小、噪音低、施工周期短、养护维修简便，还要施工操作人员具有较强的工作积极性和责任心，只有工作人员具备了较强的责任心，才能保障整个工程的质量。在施工过程中，需要从施工的各个环节着手，需要工作人员具备较强的责任心。加强沥青路面施工过程中的质量管理，进一步确保高等级公路和城镇沥青路面的工程质量。12参考文献1中华人民共和国交通部，沥青路面设计规范（JTG D50-2006）2中华人民共和国交通部，公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTG E20-2011）3中华人民共和国交通部，公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）4 邓学钧，张登良.路基路面工程M.北京:人民交通出版社，2002.5 杨群，高速公路沥青稳定基层结构与设计方法研究，20036 沙庆林.高等级道路半刚性路面M.北京:中国建筑工业出版社，1993.7 沙爱民.半刚性路面材料结构与性能M.北京:人民交通出版社，1998.8 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