公路路基路面施工质量控制与检测.ppt

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,高等级公路路基路面,施工质量控制与检测,长安大学 公路学院,姚爱玲,博士 高工,主要内容,1,路基材料与施工质量控制检验,2,半刚性基层材料与施工质量控制检验,3,沥青路面,材料与,施工,质量控制检验,2,1,路基材料与施工质量控制检验,道路的损坏很多是由路基变形引起的，而路基强度则是影响路基 变形的主要因素。所以，对路基进行,高标准的压实，,是保证路基、路面结构强度、刚度和稳定性的一项重要内容，也是,最经济的技术措施。,3,1,路基材料与施工质量控制检验,保证路基密实的几个因素,（,1,）路基填筑材料,从物质上,保证路基的压实,（,2,）路基填筑与碾压方法,从技术手段上,保证路基的压实,（,3,）压实度,从控制指标上,保证路基的压实,（,4,）,CBR/,回弹模量,确定路基,是否需要换填,或其他地基处置,4,1,路基材料与施工质量控制检验,1.1,路基填筑材料,土的粒组划分,土的分类,标准,我国公路用土分类依据：,土的颗粒组成特征,土的塑性指标,土中有机质情况,5,1,路基材料与施工质量控制检验,1.1,路基填筑材料,1,）填料选择原则,强度高、水稳定性好、压缩性小、易于压实、来源广、运距短,2,）常用填料,石质土、砂土、砂性土、粉土、粘性土,优质填料：,不易风化的石料、碎（砾）石、砂土、砂性土,可使用的填料：,粘性土、粉性土,不可使用的填料：,重粘土、易风化的软岩、腐殖土,6,1,路基材料与施工质量控制检验,1.1,路基填筑材料,3,）根据定量指标选择填料,强度（,CBR,）和粒径满足规范要求,液限,50%,，塑性指数,26,有机质含量,4.75mm,）,细集料（,0.075,4.75mm,）,：,共同构成主体混合料的主体结构，粗细集料比例的不同形成悬浮、骨架密实或骨架架构；,填料：（,0.075mm,）：,填充作用，使空隙率适中；,0.075mm,以下颗粒含量过多的不足？,2,半刚性基层材料与施工质量控制检验,对材料要求,细粒土,类型,塑性指数,有机质含量（）,硫酸盐含量（）,石灰稳定类,15,20,不大于,10,不大于,0.8,石灰工业废渣稳定类,12,20,不大于,10,不大于,0.8,水泥稳定类,宜小于,12,不大于,2,不大于,0.25,综合稳定类,大于,17,看具体情况,各类半刚性基层对细粒土的要求,2,半刚性基层材料与施工质量控制检验,集料,压碎值,级配,针片状颗粒含量,密度,水泥,普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥都可用于稳定土，但应选用初凝时间4,h,以上和终凝时间应在6,h,以上的水泥。不得使用快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥。宜采用强度等级为32.5或42.5的水泥。,对于骨架密实型,2,半刚性基层材料与施工质量控制检验,25,石灰,石灰质量应符合级消石灰或级生石灰的技术指标，应尽量缩短石灰的存放时间，如存放时间较长时，应采取覆盖封存措施，妥善保管。,粉煤灰,粉煤灰中,SiO,2,、Al,2,O,3,和,Fe,2,O,3,的总含量应大于70%，烧失量不应超过20%；其比面积宜大于2500,cm,2,/g.,2,半刚性基层材料与施工质量控制检验,26,2.3,配合比组成设计过程,根据强度标准，通过试验选取合适的集料或土及其它原材料，确定必需的或最佳的结合料剂量，混合料的最佳含水量和最大干密度。,配制,试样,最佳,含水量,计算,干密度,制备,试件,强度,试验,确定,剂量,2,半刚性基层材料与施工质量控制检验,选合结合料剂量，即满足：,2,半刚性基层材料与施工质量控制检验,（,1,）矿料组成设计时，关键要控制好,9.5mm,、,4.75mm,、,0.075mm,的通过量。,（,2,）为减少基层裂缝，必须做到三个限制：,在满足强度的基础上，限制水泥用量；,在减少含泥量的同时，限制细集料、粉料用量；,根据施工气候条件限制含水量。,（,3,）在规定的水泥剂量范围内，强度如达不到设计要求，应采取调整级配和更换料源等措施，不得单纯采用提高水泥剂量的方式。,2,半刚性基层材料与施工质量控制检验,*配合比设计应注意的问题*,追求高强度的误区,2,半刚性基层材料与施工质量控制检验,*配合比设计应注意的问题*,1,，两个“担忧”：,1,）对竣工验收弯沉值的检查引起了对强度的担忧；,2,）对施工检测“取出完整芯样”的担忧；,2,，一些应对“措施”：,1,）增加结合料（水泥）剂量；,2,）材料结构走向悬浮密实式；,应该向集料要强度，向集料级配要强度，少向水泥要强度！,承载力要求,1.,强度不小于,3.0MPa,2.,控制水泥剂量不大于,5.0,3.,依靠集料形成骨架提供强度；,4.,控制细料和粉料含量,抗裂要求,降低水泥剂量，降低水化反应影响；,同时降低了刚度过大造成的收缩裂缝；,3.,降低细料和粉料含量，降低基层的失水率,4.,含水量不能过大,抗冲刷要求,细料,4.75mm,通过率,:30,35,粉料,0.075mm,通过率,:0,5,组成设计控制要求,2,半刚性基层材料与施工质量控制检验,沥青混合料的拌合,沥青混合料的运输,沥青混合料的摊铺,沥青混合料的碾压,沥青路面的施工有着严格的程序,这就是建材课程要解决的问题,这是路面施工要解决的问题,3,沥青路面,材料与,施工,质量控制检验,沥青（种类，针入度、延度、软化点，改性沥青注意老化后性能）,粗集料（粘附性、磨光值）,细集料（含泥量、棱角性、,0.075,通过率）,矿粉（亲水系数，灰白色）,外加剂（抗车辙剂、纤维、抗剥落剂,）,3.1,原材料控制要点,3,沥青路面,材料与,施工,质量控制检验,二级破碎（鄂破、反击破）,具备出渣口和除尘装置（含泥量、粉尘含量）,必要时带整形设备,粗集料的生产,设备,3,沥青路面,材料与,施工,质量控制检验,3,沥青路面,材料与,施工,质量控制检验,3,沥青路面,材料与,施工,质量控制检验,3,沥青路面,材料与,施工,质量控制检验,粗集料的生产,级配规格,拌合楼筛网,1,33、22、1,6,、11、6、3,*4（,六个仓）,拌合楼筛网,2,33、22、1,6,、6、3,*4（,五个仓）,拌合楼筛网,3,33、17、11,、,6、3*4（,五个仓）,拌合楼筛网,4,33,、,22,、,11,、,6、3*4（,五个仓）,粗集料检测中应注意的问题,1,）表观密度与吸水率是集料的综合指标，石质坚硬致密，吸水率小的集料比较耐磨，耐久性好，密度与许多性质都有一定的关系。但并不是说密度越大越好，过分致密的石料破碎面可能比较光滑缺乏粗糙的凹凸表面，不能吸附较多的沥青，影响沥青薄膜厚度。,2,）搞清楚材料几种密度、吸水率的概念,对于没有孔的均质材料来说，测定的密度只有一种。但是对于工程所采用集料，及测定方法的不同，便衍生出各种各样的,“,密度,”,来。,3,）对于高等级公路上面层，粗集料还应检验石料的磨光值。,抵抗轮胎磨光的能力。,4,）要注意粗集料的规格与形状,，,粗集料应具有棱角、近似立方体，表面粗糙,3,沥青路面,材料与,施工,质量控制检验,3,沥青路面,材料与,施工,质量控制检验,石屑是石料破碎过程中表面剥落或撞下的棱角、细粉。粉尘含量很多，强度很低，扁片及碎土比例很大，且施工性能较差，不易压实，路面残留空隙率大。,天然砂中，石英较多，与沥青往往有较好的耐久性，但是与沥青粘附性较差，且呈浑圆状，使用太多时对高温稳定性不利；但施工时易压实。,规范对石屑要求较高：,0.075mm,通过率不得超过,10%,，所以，对石屑的掺量没有具体限制，但限制天然砂不超过,20%,。,如果粗集料是在花岗岩粗集料，石屑不能采用同一石料破碎的，要采用石灰石石屑。,细集料应注意问题,机制砂是优质的细集料,3,沥青路面,材料与,施工,质量控制检验,生产机制砂的集料应该洁净，集料符合公路沥青路面使用要求,制砂机设备筛网设置为,3*3+5*5,的组合筛,必须安装除尘设备,2.36mm,通过率控制在,85%,左右，,0.075mm,通过率低于,10%,机制砂的外观应该为灰黑色,。,机制砂的生产,3,沥青路面,材料与,施工,质量控制检验,细集料由于比表面积大，易受雨水等环境的影响，同时容易污染环境，与粗集料相比，更应采取加蓬覆盖等措施。,拌合时间的限制,3,沥青路面,材料与,施工,质量控制检验,改性沥青质量应注意的问题,（,1,）改性剂掺量：符合设计要求。,（,2,）加工质量：磨细程度，分散均匀性。,（,3,）改性效果：是否形成网状结构，若未形成或形成不好，运动粘度将受影响，涉及基质沥青与改性剂的配伍性、加工温度、加工工艺等。,（,4,）要符合“公路沥青路面施工技术规范”的要求,3,沥青路面,材料与,施工,质量控制检验,目标配合比,设计阶段,生产配合比,设计阶段,生产配合比,验证阶段,矿料的,组成设计,最佳沥青,用量确定,图解法,或试算法,集料筛分,（水洗法）,马歇尔,试 验,确定工程,级配范围,预估计算,沥青用量,沥青与集料,相对密度测定,配合比设计三个阶段,目标配合比与生产配合比都是,两方面的设计，二者有何区别？,3.2,配合比设计,转速达到设计比例,热料比例与最佳,沥青用量输入控,制室计算机生产,沥青混合料,目标配合比与生产配合比设计关系图,矿料通过皮带输入,拌和楼干燥筒加热,振动筛二,次筛分热料,提升到拌和楼,热料仓,根据目标配合比的,OAC,、,OAC0.3%,三组沥青用量,根据热料比例,确定生产配合比,最佳沥青用量,OAC,图解法确定,热料比例,生产配合比,目标配合比,图解法确定,冷料比例,确定目标配合比,最佳沥青用量,OAC,取样冷料筛分,根据冷料比例,成型,5,组马歇尔试件,通过调整控制室皮带,青用量确定提供标准,为生产配合比最佳沥,热料筛分,取分级,成型,3,组马歇尔试件,原材料选择与试验,矿料组成设计,确定油石比试验,配合比检验（混合料性能检验）,配合比修正与材料更换,3.2.1,目标配合比设计,目标配合比设计是在试验室内完成的，是混合料配合组成设计的基础阶段,.,3.2,配合比设计,结构类型,悬浮密实结构：,高温稳定性差，水稳定性好，,如,I,型,骨架密实结构：,高温稳定性好，水稳定性好，,如,C,、,SMA,骨架空隙结构：,高温稳定性好，水稳定性差，,如,K,、,II,型,开级配大空隙结构：,高温稳定性好，,水稳定性差，,如,OGFC,原材料选择与试验,矿料组成设计,确定油石比试验,配合比检验（混合料性能检验）,配合比修正与材料更换,3.2.1,目标配合比设计,目标配合比设计是在试验室内完成的，是混合料配合组成设计的基础阶段,.,混合料类型 公称粒径 关键筛孔 关键筛孔通过率,粗,(C),型 细,(F),型,AC-20 19 4.75,45,45,AC-13 13.2 2.36,40,40,AC-10 9.5 2.36,45,45,（,1,）矿料级配设计,电子表格法,关键筛孔通过率,3.2.1,配合比设计,（,1,）矿料级配设计,合成级配曲线呈,“,S,”,形,抬头挺尾,”,减少公称最大粒径附近集料的用量；,减少,0.6,筛孔左右细料的用量；,增加中间尺寸颗粒集料的用量；,增加石粉用量。,曲线应顺畅,合成级配曲线应接近连续的或合理的间断级配，不应过多的犬牙交错。当经过再三调整，仍有两个以上的筛孔超出级配范围时，必须对原材料进行调整或更换原材料重新试验。,施工性能良好,包括拌和、摊铺、碾压等性能，避免混合料离析,（,1,）矿料级配设计,确定矿料配比的捷径,参考当地成功的同类型混合料配合比，预估最佳油石比；,确定矿料的初步配合比例；,制作一组试件，实测空隙率，经过反复调整直至空隙率满足设计要求；,制作个油石比的试件，测定有关马歇尔指标值，最终将油石比定下来。,（,1,）矿料级配设计,（,2,）,确定最佳油石比,马歇尔法,要注意的问题,（,1,）各个环节的试验温度,（,2,）试件成型时的细节,（,3,）理论密度的确定方法,用马歇尔法确定最佳油石比,其做法是保持矿料的配合比例不变，改变油石比，至少成型,5,个沥油石比的试件，通过测试和计算有关马歇尔指标值，结合沥青混合料技术标准确定最佳油石比。,检验项目,:,动稳定度,水稳性,低温弯曲,渗水性,路面的破坏模式有多种,车辙,、,水损坏排在首位。,混合料的抗车辙,、,水损坏的能力通过混合料的室内模拟试验来评价。,规范规定“必须”进行这两项检验,因此属于强制检验项目。,（,3,）配合比检验,生产配合比调整的目的,计算各冷料仓的设计流量,冷料仓流量的调整,确定各热料仓矿料配合比例,确定生产油石比,3.2.2,生产配合比设计,目的,确定各热料仓矿料的配合比例。,冷料仓不同规格的集料，按目标配合比例确定的流量进入烘干鼓，烘干并加热到拌和要求的温度，提升到拌和楼上过筛后，按粒径大小分别储存在各热料仓。,拌料时，需要将各热料仓矿料的配合比例输入拌和楼控制系统，拌合楼才能按比例控制拌料。,3.2.2,生产配合比设计,3.2.2,生产配合比设计,3.2.2,生产配合比设计,冷料仓,烘干筒,热料筛分,热料沥青称重,拌缸,冷料仓的流量标定,确定皮带转速与进料重量的线性关系，以通过调整转速来控制进料量,保证生目标配合比准确输入，以适合生产配合比热料使用量,为进料速度微调控制等料、溢料提供理论依据,拌合楼分仓,筛网尺寸适应石料场尺寸,热料仓分仓与冷料规格相适应,两档冷料不进入同一热料仓,某档集料被筛网分到,2,个热料仓中时，应从冷料中间断档。,保证连续施工过程中不需更换筛网,拌合楼控制要点,拌合时间,类型,干拌时间,湿拌时间,总拌和时间,拌和周期,70,号沥青,AC-25C,5s,25s,30s,45s,改性沥青,AC-xxC,5s,30s,35s,50s,改性沥青,+,纤维,SMA,10s,30s,40s,55s,3.2.2,生产配合比设计,温度控制,改性沥青,SMA,结构,改性沥青,AC,结构,普通沥青,AC,结构,沥青加热温度,160175,160170,155-165,矿料温度,190200,190200,165-185,混合料出厂温度,175185,超过,195,废弃,170185,超过,195,废弃,145165,超过,195,废弃,运输到现场温度,不低于,165,不低于,160,不低于,145,摊铺温度,不低于,160,不低于,155,不低于,135,初压开始内部温度,不低于,150,不低于,145,不低于,130,碾压终了表面温度,不低于,90,不低于,90,不低于,80,开放交通路表温度,不高于,50,施工气温,不低于,10,（,1,）确定各热料仓矿料配合比例,3.2.2,生产配合比设计,选择振动筛,按确定的各冷料仓小皮带转速启动冷料仓卸料,;,启动大型水平皮带运输机运料；,启动烘干筒工作；,启动拌和楼内各筛工作，至各热料仓内有足够料为止；,打开各热料仓，冷却后分别取样进行筛分试验；,确定各热料仓配合比例,干拌验证,(0.075mm,筛孔为,1,，其余筛孔为,2,),（,1,）确定各热料仓矿料配合比例,以,目标配合比的最佳沥青用量、,0.3%,（或,0.5%,），共成型三个沥青用量的马歇尔试件,方法,:,取空隙率中值与饱和度下限对应的沥青用量的平均值：,对于重交通道路密级配沥青混合料，可以由生产配合比的沥青用量与空隙率关系曲线，取空隙率中值对应的沥青用量,A,1,；由沥青用量和饱和度关系曲线，取饱和度下限对应的沥青用量,A,2,，以,A,1,和,A,2,的平均值作为生产配合比的沥青用量,。,（,2,）确定沥青用量,方法,:,以目标配合比设计油石比对应的空隙率确定生产配合比的油石比（相同空隙率方法）,目标配合比试验结果与现场结果有差异时,不能脱离试验结果确定油石比,一般以目标配合比设计油石比的空隙率为依据,确定生产配合比的油石比,.,即将生产配合比的沥青用量与空隙率关系曲线和目标配合比的沥青用量与空隙率关系曲线划在同一坐标图上，按空隙率相等的原则确定生产配合比的沥青用量,。,（,2,）确定沥青用量,方法,3,：按照与目标配合比相同的方法,OAC1,、,OAC2,、,OAC,（,2,）确定沥青用量,70,按试拌确定的热料仓配合比拌料，铺筑试验路，确定以下施工工艺参数：,（,1,）混合料出厂、摊铺、碾压温度；,（,2,）松铺厚度，摊铺速度；,（,3,）复压机械组合及碾压遍数（根据压实度）；,（,4,）运输车辆的配备；,（,5,）前后场施工组织管理等,3.2.3,生产配合比验证,71,（,1,）,试拌,在正式铺筑试验路前，按确定的热料仓配合比例先试拌,2,3,盘料（取样后废弃），确定拌和温度、时间等拌和参数，并进行抽提、马歇尔、车辙等试验，检查各项指标是否符合设计要求，必要时应对生产配合比进行必要的调整，再进行试拌，直至符合要求,。,3.2.3,生产配合比,验证,（,2,）,试铺,按试拌确定的热料仓配合比拌料，铺筑试验路，试验路应至少有,2,种或以上的试验方案，确定以下施工工艺参数：,混合料出厂、摊铺、碾压温度；,松铺厚度，摊铺速度；,复压机械组合及碾压遍数（根据压实度）；,运输车辆的配备；,前后场施工组织管理等。,3.2.3,生产配合比,验证,下卧层的表面 摊铺层厚度（,mm,）,温度（）小于,50 50-80,大于,80,小于,5,不允许 不允许 不允许,5-10,不允许 不允许 不允许,10-15 165 155 150,15-20 158 150 145,20-25 153 147 143,25-30 147 145 141,大于,30 145 140 130,SBS,改性沥青混合料摊铺最低温度,3.2.3,生产配合比,验证,（,3,）,试验检测,抽提试验,检查矿料级配和油石比是否与目标配合比吻合。,马歇尔试验,检查各项马歇尔值是否满足设计要求。,压实度试验,检查压实层厚度是否满足设计要求，压实度是否满足规范要求，并根据压实度提出最佳机械组合。,渗水试验,检查渗水系数是否满足规范要求，混合料摊铺有无离析现象，及严重程度。,3.2.3,生产配合比,验证,原材料,混合料,碾压质量,外观质量,3.3,施工质量控制,沥青：,1,沥青弯曲蠕变劲度试验（弯曲梁流变仪法）,2.,沥青流变性质试验（动态剪切流变仪法）,3.,沥青断裂性能试验（直接拉伸法）,4.,压力老化容器加速沥青老化试验,乳化沥青,1.,乳化沥青与水混合稳定性试验,新版,公路工程沥青及沥青混合料试验规程,JTG E20-2011,77,沥青混合料,1.,沥青混合料中沥青含量,-,燃烧炉法,2.,沥青混合料旋转压实试件制作方法（,SGC,方法）,3.,沥青混合料旋转压实和剪切性能试验（,GTM,方法）,4.,沥青混合料单轴压缩动态模量试验,5.,沥青混合料四点弯曲疲劳寿命试验,稀浆混合料,1.,稀浆混合料车辙变形试验,2.,稀浆混合料拌合试验,3.,稀浆混合料配伍性等级试验,新版,公路工程沥青及沥青混合料试验规程,JTG E20-2011,删除了,回流式和脂肪式沥青含量测试,78,谢谢！,