抗裂水稳基层设计与施工.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院,JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院,JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE,水泥稳定碎石基层设计与施工,曾 赟,2009.05,主要内容,骨架嵌挤型水稳概述,骨架嵌挤水稳混合料设计,骨架嵌挤水稳材料质量控制,骨架嵌挤水稳施工工艺,骨架嵌挤水稳质量控制标准,水泥稳定碎石裂缝处理方案,骨架嵌挤型水稳概述,骨架嵌挤型水稳的概念及特点,骨架嵌挤型水稳应用情况,为什么要进行水稳抗裂研究应用？,沥青路面典型病害照片横向裂缝,坑塘,唧浆,沥青路面典型病害照片坑槽,沥青路面典型病害照片龟裂,沥青路面典型病害照片基层开挖情况（基层裂缝）,Theres never time to do it right,but theres always time to do it over我们从来没有时间去做好，但我们总是有时间去重做,问题！,按照现行的路面结构层厚度计算方法对半刚性基层进行弯拉应力验算几乎都能通过,但是仍不能避免半刚性基层的疲劳破坏；,在路面结构组合设计方面，对层间结合状态重视不够，不能保证层间处于连续状态；,路面出现反射裂缝在所难免，由于未及时有效地处理，成为发生唧浆、坑槽及与裂缝有关的其它病害的根源；,材料设计方法、指标存在缺陷，致使材料性能不能满足使用要求。而荷载结构组合厚度材料性能构造要求脱节，是半刚性基层沥青路面病害频发的最主要的原因之一。,要正确认识半刚性基层的特点，从结构、构造、材料设计方法、与材料特性相匹配的施工技术等方面入手，扬长避短，才能提高半刚性基层沥青路面的质量和使用寿命。,解决问题的主要技术措施,结构组合方面充分认识到重载和超载对半刚性基层疲劳寿命的影响，适当增加基层厚度，增设垫层提高土基模量，以减小基层底部拉应力；采用混合式基层；加厚沥青面层等；,构造方面在底基层与基层间洒水泥浆提高层间联接；在基层顶面设置应力吸收夹层（热喷改性沥青、沥青粘结层加无纺布等），该层主要功能是保证层间粘结和防止水下渗；取消中央分隔绿带或对中分带用覆合土工膜包封等。,改变混合料的设计方法,设计规范规定（JTG D502006）,6.1.2,高速公路、一级公路的基层或上基层宜选用骨架密实型混合料。二级及二级以下公路的基层可采用悬浮密实型混合料。,6.1.5,混合料试件成型宜采用振动成型方法；,骨架嵌挤型水稳的概念及特点,骨架密实型混合料,以连续级配粗集料形成相互嵌挤的骨架，以水泥及细料填充骨架的空隙，形成一种骨架嵌挤密实结构的无机结合料。,骨架嵌挤型水稳的特点,级配骨架结构，强度高；,普通硅酸盐水泥，水泥剂量低；,采用振动成型进行最大干密度和最佳含水量选择；,采用振动成型进行无侧向抗压强度成型；,施工工艺类似、重视基层压实。,C:Documents and SettingsAdministrator桌面水泥稳定碎石静压成型和振动成型法强度对照表.doc,骨架嵌挤型水稳的级配,筛网,通过下列筛孔(mm)质量百分率(%),26.5,19,9.5,4.75,2.36,0.6,0.075,级配1,97.8,73.8,65.8,30.5,11.6,5.2,0.9,级配2,100.0,79.6,53.4,27.2,20.6,10.8,3.0,级配3,100.0,80.8,56.6,32.1,29.1,11.8,1.9,级配4,100.0,77.1,46.0,34.5,19.0,10.1,0.2,骨架嵌挤型水稳应用情况,河北、河南、江苏、云南、新疆、浙江、重庆、江西等省份；,应用已超过2000公里；,水稳裂缝密度低，四五百米无裂缝；,江西瑞赣项目能达到12公里基本无裂缝；,骨架嵌挤型水稳混合料设计,水稳成型方法,水稳混合料设计步骤,成型方法比较,重型击实法,属静力压实法,压力超过材料的抗剪强度，导致集料破碎被迫移动,结合料和骨料的粘结力构成了强度的主体部分,粗集料少，密实悬浮结构,振动压实法,集料自由运动、压密,内摩擦阻力和结合料与骨料的粘结力是强度主体,粗骨料多，骨架,密实型结构,室内成型模拟现场碾压，代表性强,不同成型方法的性能比较,振动成型的无侧限抗压强度更大，变异系数低；,振动成型：骨架密实型；标准击实：悬浮密实；,振动成型试件吸水率只有标准击实的1/10；,振动成型法在提高混合料强度的同时，对刚度的影响较小；,振动成型试件表现出更优的抗干缩性能；,振动成型设计的混合料更接近现场压实混合料的性质；,振动法设计的混合料可以达到强度及抗裂能力同时增加的最优效果，而静压法则只能取其一；,振动成型设备及试件,混合料设计步骤,确定矿料级配,不同水泥剂量分组振动压实试验,不同水泥剂量强度试验,确定最大干密度、最佳含水量、水泥剂量,确定矿料级配,按颗粒组成进行计算，确定各种碎石的组成比例。要求组成混合料的级配应符合规定，且4.75mm、2.36mm、0.075mm的通过量应接近级配范围的下限。,表1 抗裂型水泥稳定碎石混合料级配范围（瑞赣）,级配,通过下列筛孔(mm)质量百分率(%),31.5,26.5,19,9.5,4.75,2.36,0.6,0.075,范围,100,95100,68 86,44 62,2637,17 28,8 15,0 5,注：0.075mm通过量宜控制在,3.5,以下。,级配,通过下列筛孔(mm)质量百分率(%),31.5,19,9.5,4.75,2.36,0.6,0.075,范围,100,6886,3858,2232,1628,815,03,注：配合比设计及施工控制中0.075mm通过率宜控制在3%以下，但考虑到料源的实际情况，在原材料各项指标满足指导意见要求的条件下，0.075mm通过率范围可适当放宽为05%进行控制。,表2 抗裂型水泥稳定碎石混合料级配范围（石吉）,不同水泥剂量分组振动压实试验,一般水泥剂量按2.5%4.5%范围，分别取45种比例制备混合料,用振动压实法确定各组混合料的最佳含水量和最大干密度。,不同水泥剂量强度试验,根据确定的最佳含水量，拌制水泥稳定碎石混合料，按要求压实度（振动压实法标准，,98,）制备混合料试件，在标准条件下养护,6,天，浸水一天后取出，做无侧限抗压强度。,确定最大干密度、最佳含水量、水泥剂量,水泥稳定碎石,7,天浸水无侧限抗压强度代表值应不小于设计值，设计值由施工图设计确定。,采用静压法成型进行,7,天浸水无侧限抗压强度试验，强度代表值不应小于设计值。,为保证基层达到强度满足要求、抗裂能力最佳的效果，应尽量限制水泥、细集料、粉料用量。,C:Documents and SettingsAdministrator,桌面,抗裂水泥稳定碎石基层,配合比报告,目标配合比,AP2,标报告,AP2,标（盘古山）水稳碎石,.,（中基层）,doc.doc,抗裂型水稳材料的选择,水泥,:,普通硅酸盐缓凝水泥；,碎石：,碎石的最大粒径为,31.5mm,，宜按粒径,9.5 mm,31.5mm,、,4.75 mm,9.5mm,、,2.36 mm,4.75mm,和,0,2.36mm,四种规格备料。,碎石压碎值应不大于,28%,；粗集料针片状含量应不大于,18%,（宜不大于,15,）；,4,号料中,0.075mm,通过率应不大于,15,；碎石中小于,0.6mm,的颗粒必须做液限和塑性指数试验，要求液限小于,28%,，塑性指数小于,6,。,骨架嵌挤型水稳施工工艺,试铺,拌和,运输,摊铺,碾压,施工控制,养生及交通管制,试铺,试铺段要决定的主要内容如下：,验证用于施工混合料的配合比,调整拌和时间，保证混合料均匀性,确定铺筑的松铺厚度和松铺系数（约,1.201.30,）,确定标准施工方法,确定每一作业段的合适长度（一般建议,50 m-80m,）,严密组织拌和、运输、碾压等工序，缩短延迟时间,拌和,在充分估计施工富余强度时要从缩小施工偏差入手，不得以提高水泥用量的方式提高路面基层强度,高温作业时，早晚与中午的含水量要有区别，要按温度变化及时调整。,拌和机要配备带活门漏斗的料仓，成品混合料先装入料仓内，由漏斗出料装车运输，装车时车辆应前后移动，分三次装料，避免混合料离析。,大吨位自卸汽车,加盖毡布,摊铺现场待卸车不少于,5,辆,运输,防治混合料离析；,摊铺机机械调整到位,摊铺速度均匀,松铺厚度、高程、横坡指标控制,加强上下基层粘结，形成整体。,摊铺,碾压,重视抗裂水稳碾压,最大干密度取值标准，采用振动成型确定最大干密度进行质量控制；,压实标准达到,98,以上；,典型碾压方案,稳压：双钢伦振动压路机静压一遍，12台；,压实：单钢轮压路机（XSM220）开振46遍，34台；,收光：胶轮压路机（XP261）静压一遍，12台；,碾压方案可根据试铺段情况调整,施工控制,骨架嵌挤型水稳的施工除了应建立质量管理体系、监理体系及进行完善施工组织设计外，应特别重视以下几个环节。,稳定料源,严格控制级配,定期检查机械设备,稳定料源,骨架嵌挤型水稳的级配范围较窄，比普通的水稳混合料对材料的质量要求严格，生产中必须要有稳定的料源，每一批进料都要及时筛分，及时调整用料比，这样抗裂型水稳的级配才能得到保证。,严格控制级配,为保证粗集料间形成相互嵌挤的骨架结构，必须严格控制4.75mm、2.36mm、0.075mm的通过率在规定的范围内。,定期检查机械设备,对拌和机要定期标定，对施工机械要定期进行检修、保养，及时排除设备故障。,养生及交通管制,养生方法：用复合土工塑料薄膜覆盖养生（或土工布洒水养生），在7天内应保持基层处于湿润状态。,在养生期间应封闭交通,质量管理及检查验收,水泥剂量控制：滴定试验，总量控制；,水稳混合料强度试验：静压法和振动压实法进行无侧向抗压强度试验；,水稳级配稳定性检测；,水稳基层压实度、含水量检测；,水稳基层完整性检测：,7,10,天取芯判断。,注：（1）水泥稳定碎石基层7d10d龄期必须能取出完整的钻件，如果取不出完整钻件，则应找出不合格界限，进行返工,（2）其它质量要求按公路工程基层施工技术规范（JTJ034-2000）执行。,问题？,未解决的问题：,按耐久性（疲劳寿命）进行结构设计、材料设计,;,更为合理且可行的构造性处理,;,对路面裂缝的预控或预测,基层裂缝的主要形式有两种,一种是正常的干缩、温缩裂缝，裂缝宽度在,1,2mm,左右，长度基本上是单幅全宽分布，这种裂缝一般每隔,10-30m,左右就有一道；,另一种是因路基沉降产生的反射裂缝，裂缝宽度一般在,10mm,左右，该种裂缝较少出现，且没有规律，长度为路基全幅贯通。,江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院,JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE,沥青面层反射裂缝形式,SAMI应力吸收夹层,铺筑玻璃纤维格栅,铺筑土工织物,设置开级配沥青碎石层,聚酯纤维沥青混合料,水泥稳定碎石基层进行预切缝处治,应力吸收层,水泥稳定碎石基层进行微裂纹处理,C:Documents and SettingsAdministrator桌面水泥稳定碎石基层上沥青路面裂缝机理及防治措施研究.doc,反射裂缝处置方案,沥青混合料,反射裂缝防治夹层,沥青混合料,裂缝,四点加载疲劳试验加反射裂缝防治夹层切口小梁试件,加反射裂缝防治夹层切口小梁四点加载疲劳试验工作示意图,室内比对试验,不同沥青混合料类型（无防裂措施层）疲劳寿命,室内比对试验,不同防裂措施切口小梁（改进型AC-20I）疲劳寿命,室内比对试验,累积冲击韧性与疲劳寿命的关系,初始累积冲击韧性与疲劳寿命的关系,室内比对试验,聚酯纤维混合料施工,SAMI应力吸收夹层施工,玻璃纤维格栅施工,开级配沥青碎石层施工,采用SAMI应力吸收夹层取代传统的下封层，是防治水泥稳定碎石基层沥青路面反射裂缝的较好的措施之一。采用聚酯纤维沥青混合料的防治反射裂缝效果较好，但造价相对较高，在有条件时可以采用。,在沥青面层和水泥稳定碎石基层之间设置沥青碎石或级配碎石层可有效地延缓反射裂缝发展至沥青面层的时间。因此，我们在水泥稳定碎石基层沥青路面设计的时候，可以尝试着在水泥稳定碎石基层与沥青面层之间设置一定厚度的沥青碎石层或级配碎石层。,反射裂缝处置建议,反射裂缝防治措施类型,寿命周期内造价（元/m2）,加土工织物,7.2,加玻璃纤维格栅,7.0,加SAMI夹层,5.6,采用聚酯纤维沥青混合料下面层,14.0,各种防治反射裂缝措施的经济性分析,注：以上单价为江苏省2004年科研课题研究结果。,谢谢！,13910506025,