道路施工中不同材料压实工艺及特性.ppt

道路施工中不同材料压实工艺及特性,2019年7月16日,压实机械的重要作用,在公路修筑中，压实机械是很重要的设备。无论路基、底基层、基层和面层都需要很好的压实，以达到一定的密实度，提高道路的承载能力，并防止沉陷、水分渗透等。 一般压实工作量可占公司工程施工费用的2%左右。但密实度每提高1%，基础承载能力就提高10%；沥青混凝土密实度每提高1%，承载能力和寿命可提高10%-15%。 选择适合的压路机并合理选择振动压路机的技术参数，不仅可以提高压实质量，还可以提高压实效率，对提高工程质量、缩短施工工期、降低施工成本有非常重要的作用。,概 念 不同材料压实及不同的机械,不同材料压实及不同的机械,道路施工中不同材料压实及不同的机械,路面施工机械,机械驱动三钢轮静压压路机,静压压路机 ：由于其结构简单，维修方便，且寿命长，而得到广泛的应用。 静力光轮压路机只适用于碾压较薄的填土路基和沥青面层。 这是因为静力光轮压路机的滚轮与土壤的接触面积较大，单位压力小，压实能力由表面向下逐渐减少，使得上层密度大于下层密度， 路基的整体密实性差。 沥青面层适用等级较底的道路。,单钢轮振动压路机,光轮单轮压路机是一种前面装有压实钢轮,后面装有轮胎的压实机械,这种形式的压路机是专门为土壤压实而设计的,除了能卓越的完成压实工作外,还需要有强大的牵引力和高爬坡能力.自行式振动压路机是施工中普遍并大量采用的压实设备。 它有如下结构型式 单钢轮机械单驱振动压路机 单钢轮液压单驱振动压路机 单钢轮液压双驱振动压路机,凸块轮单钢轮振动压路机,凸块型压实轮是专为压实含水量较高的粘土和混合颗粒土而设计的,凸块在土壤上留下的网格状凹印能措进含水量降低,该机还可用于填石压实,以减少其空隙率和对大直径石料进行破碎. 凸块压实轮有固定式 和可拆卸式,全液压双钢轮振动压路机,全液压双钢轮振动压路机用于沥青面层沥青结合层沥青基层以及非粘结基层的压实.为了对不同的摊铺宽度能进行最佳的压实,通常有两种振幅或两种频率可供工作选择.,组合式压路机,轮胎压路机：其优点是机动性好，便于运输，进行压实工作时全应力时间长，与所压材料的接触面积大，并且有缓冲揉搓的作用，压实效果较好，调整轮胎气压可以适应不同的作业要求，所以适用范围广。,组合式压路机,组合式压路机是充气轮胎压路机和振动压路机的组合,它综合了振动钢轮及橡胶轮所特有揉搓作用的优点,使沥青面层得到密封.组合式压路机是一根轴上装有钢质光轮,另一根轴装有4条光面橡胶轮胎. 组合式压路机主要是市政及中小公司使用.1机2用,影响土壤或路面的压实效果的因素,在实际施工中，许多因素影响着对土壤或路面的压实效果。我们要根据被压实材料的性质，合理选择压路机的型号规格，各项技术参数调整在适宜的工作状态，从而用最快的行驶速度、最少的碾压遍数，达到要求的密实度，为了提高工程压实效果，应在压实理论和经验的基础上，通过试验段施工确定最适合的压实工艺和参数。 我们必须了解公路的组成和结构,公路的组成,路基 路面 碎落台 排水系统 护坡 隧道 桥梁,沥青混凝土 由不同粒径的经过破碎的石料和沥青强制拌和而成 水泥稳定沙砾 经过加工（破碎）天然沙砾+水泥+水/强制拌和而成 二灰碎石 经过加工（破碎）天然沙砾+石灰+粉煤灰+水/强制拌和而成 灰土 土+粉状石灰+水/强制拌和而成 上述的为结构层材料 砂、土，天然沙砾/基础层材料,公路路基,为适应我国公路交通发展的需要、确保公路路基的施工质量，我国交通部发布了公路路基技术规范（JTJ03395行业标准）。其中指出：“路基工程推行机械化施工。只有在条件极其艰苦的三、四级公路，方可采用人工施工，但路基压实必须采用碾压机械。” 由此可见：路基施工机械化不论是新建公路工程，还是公路升级改建工程中，对保证质量起着至关重要的作用。尤其是碾压机械。,公路路基,路基在经济和技术方面具有重要作用。它必须有足够的强度要求、具有足够的稳定性和水稳性。 路基的强度是受外载荷和抵抗变形的能力，一般要求路基在行车载荷作用下不发生超过允许的变形。 路基的稳定性指抵抗外力而不产生位移的能力。 路基的水稳性指路基在水的作用下，其强度不至显著下降的能力。,公路路基,路基是路面的基础，它与路面共同承受着运行车辆的载荷，坚实的路基是保证公路使用寿命的基本条件。 路基的分类：路基按其断面的填挖情况分为路堤、路堑、半挖半填路基（挖填结合）三种形式。,各等级道路的路基和路面宽度,公路路基,路基宽度 路基宽度包括路面宽度和两侧路肩的宽度，而路面宽度是根据行车道数和每条车道的宽度决定的。车道的宽度主要与车宽和行车速度有关。车速越高，汽车的横向摆动幅度越宽，行车道就越宽。考虑到行车安全间隙，单车道路面宽度一般为3.5m，双车道宽度一般为67m。路肩是用来是用来保护路面的，又可作停车和错车用。路肩的宽度与道路的等级有关，一般为0.752m。,公路路基,路基设计标高，以路基边缘为准。一般高出规定洪水频率计算水位0.5m。高等级公路的路基设计洪水频率为1/100（即百年一遇）。 路基两边设置边坡，习惯上取边坡高度与边坡宽度比为1：1。两边根据情况设置碎落台。 水是造成路基各种病害的主要原因，路基必须设置完整的排水系统，已迅速排出地表水和地下水。地表水采用边沟、截水沟和排水沟。为避免地下水的毛细作用损坏路基，路基据地下水有足够的高度，抬高路面，采用明沟、暗沟和盲沟改变地下水位。,如何控制路基压实效果,土是由固体颗粒、液态自由水和气体组成的三相体，以土为骨架，水、气占据一定空洞充填孔隙，通常，对土进行打击和碾压使大小土块、土颗粒重新排列和靠近，使小颗粒充填大颗粒之间的孔隙，而部分水和空气将排出，产生这种现象的结果是单位体积内土颗粒增加。由于土颗粒比重大于水、气而使单位体积的密度增大，减小孔隙率，称之为压实。工程上衡量路基路面的压实程度是工地实际达到干密度与室内标准击实试验得到最大干密度的比值百分数为压实度，提高压实质量是尽可能增大单位体积内固体颗粒的比例，即增大干密度，也增大了路基承载力，不易产生弹簧，所以，路基压实中，应尽量采取大吨位的压实机械，提高压实度。,如何选用压路机施工,在公路施工前，应根据各种试验数据正确地选择压路机。压路机的选择主要根据是：被压材料的种类、性质、颗粒组成、含水量、铺层厚度及施工条件，工程进度以及所要求的压实度、平整度和各种压路机的技术性能等。 （1）对于粘土的压实，可以选择平脚、光轮和振动压路机。较均匀的砂质土选用轮胎压路机较好，而对于含有砂石、碎石和砾石的土则采用振动压路机效果较好。 （2）当土含水量较小且难以加水湿润时，采用重型的压路机为宜；当填土含水量较高且单位容重较低时，则采用轻型压路机为宜,如何选用压路机施工,(3）对压路机本身而言，各种不同类型、不同规格的机械设备对各种施工条件的适应也各不相同，如重型光轮压路机常用于路基垫层和路基，而中、轻型压路机则多用于路面。它们对粘性薄层土壤的压实最为有效，但对含水量高的粘土或粒度均匀的砂土则不适应；羊足（或凸块）压路机常用来进行路基或基坑回填土的底层补压工作，特别对湿度较大、粒度大小不等的粘性土及土块、破碎的岩块压实效果较好，而对表层或砂土的压实则完全不适用； 振动压路机能适应各种土质条件的压实工作，特别对砂质土壤的压实效果最好。大型振动压路对深层的压实效果比其他机型都好，小型振动压路机和小型夯实机械适用于小规模工程或狭窄的场合，对于构筑物的回填土的压实效果也较好。轮胎压路机能适应各种土质条件的压实工作，而压实沥青路面效果最好；,用振动压路机压实路基,碾压岩石填方路基时，应根据岩石填方的厚度选用不同吨位的振动压路机，同时还应注意压路机的行驶速度。通常，压实效果与碾压遍数成正比，与行驶速度成反比；实验表明，行驶速度为36km/h时压实效果最佳。 碾压砂和砾石等非粘土路基时，可采用高频率、低振幅的振动压路机。碾压速度在36km/h范围内变化，碾压次数约23遍。若铺层过厚可降低碾压速度。 碾压无塑性粉土路基时，铺层厚度可达0.71.0m,可采用重型压路机。,路面（强制拌和料） 高速路、一级路为3层，一般为：8cm的底面层，6cm的中面层，4cm的表面层。 二级路为2层，一般为8cm底面层、4cm的表面层。 三级路为一层，4cm的沥青层 结构层：包括灰土层（承重层）/ （强制拌和料） 高速路为1530cm,还有50cm厚的，材料为：水泥稳定沙砾、二灰碎石等。一、二、三级路也都有此层，厚度比高速路薄。灰土曾大约10cm厚，作用隔地下水 基础层（路基）/（天然材料）,公路的结构,路面面层,路面面层是直接承受车轮载荷和自然因素（降雨、气温）作用的部分，因此用强度较高的材料铺筑。 为了保护面层延长其使用寿命，常在面层上铺磨耗层和保护层。,磨耗层,磨耗层是在表面加铺的一层很薄的表层，一般只有1.54cm厚，它是用来保护面层的，直接承受着车轮的磨损消耗，而使面层不直接接受车轮的冲击、磨损和自然因素侵蚀的影响。,保护层,在磨耗层上再加一层，以减少磨耗层的磨损，其厚度一般为0.5cm左右。,基层,在面层下的主要承重层。基层主要承受由面层传来的车辆垂直载荷，并把它扩散到垫层和土基中，所以基层应有足够的强度和刚度。由于车轮载荷的水平力作用沿深度递减的很快，对基层影响很小，所以对耐磨性不予考虑。,底基层,在沥青路面基层下铺筑的次要承重层，或在水泥路面混凝土路面基层下的铺筑的辅助层。,垫层,在路基与基层（或底基层）之间加铺的一层材料。多是因为路基强度不够或水位较高的地质条件下采用，垫层多用砾石、砂、炉渣和石灰土等铺筑。,基层和底基层的材料,基层、底基层分为结合料稳定类基层和无结合料的颗粒类基层。 结合料分为有机结合料和无级结合料。用有机结合料沥青（液体石油沥青、煤沥青、乳化沥青、沥青膏浆）与土按一定配比拌合均匀，并摊平碾实形成的基层成为沥青土基层。无机结合料稳定类基层称为半刚性或整体型基层，通常包括水泥稳定类、石灰稳定类和综合稳定类。 半刚性基层材料的显著特点是整体性强，承载力高，刚度大，水稳性好，而且较为经济。,基层和底基层的材料,粒料类基层可分为嵌锁型和级配型。 嵌锁型包括泥结碎石、泥灰结碎石、填隙碎石等。级配型包括级配碎石、级配砾石、符合级配的天然砾石，部分砾石经轧制掺配而成的级配砾石和碎石。级配砾石或级配碎石可修筑基层和底基层，级配碎石还可用作沥青面层和半刚性层之间的连接层（垫层）。,稳定土材料和组成,基层和底基层稳定土的分类： 水泥稳定土、石灰稳定土、石灰工业灰渣稳定土、级配碎石或级配砾石、填隙石等,水泥稳定土,在粉碎的或原来松软的土中掺入足量的水泥与水拌合，水泥与细土粒相互作用，水泥矿物质与土中的水分发生强烈的水解和水化反应，与土产生硬凝反应、团粒作用和硫酸化作用。这样经压实及养生后的混合料称为“水泥混凝土”。 水泥稳定土具有良好的力学性能和板体性。其初期强度高，并且强度随龄期增长。其力学强度可根据需要调整。 一般用于各种交通类别道路的基层和和底基层，但它不适宜用作高级沥青路面及高速公路、一级公路水泥混凝土的基层，而宜作底基层。,水泥稳定土对材料的要求,（1）土质：凡能被经济粉碎的土，都可用于水泥稳定土。 对二级及二级以下公路，用作底基层时粒径小于50mm，用作基层时粒径不超过40mm。适用材料有：级配碎石及未筛分碎石、石渣、石屑、砂砾、碎石土、砂砾土等。 对高速公路和一级公路，水泥稳定土用作底基层时，粒径不超过30mm。料中有机质超过2%或塑性指数偏高的土必须先用石灰进行处理，闷料一夜再用于水泥稳定土。,水泥稳定土对材料的要求,（2）水泥、石灰、水 普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、矿渣水泥等都可用于稳定土，并应选择终凝时间较长（6h以上）的且强度较低的水泥（如32.5级）。石灰应是硝石灰粉或生石灰粉。人畜可饮用水均可用于稳定土施工。 （3）混合料的组成 水泥稳定土混合料应根据强度标准，通过试验选取最适合稳定的土，确定必需的水泥剂量和混合料的最佳含水量。当采用水泥和石灰综合稳定时，通常可取比例为：60:40；50:50；40:60。,压路机道路基层的压实,（1）水泥稳定土基层的压实 水泥稳定土是指在松散的碎土中掺入一定量的水泥和水，经拌和、压实和养生后得到的具有一定抗压强度的混合料。对以水泥稳定土为铺料的道路基层，在碾压时应注意以下事项： 当混合料在路段上粗略铺平后，应先用轮胎压路机或拖拉机、平地机快速碾压一遍，并予以整平。 基层经过整形后，用12t以上的三轮光面压路机或重型轮胎压路机或振动压路机，在基本宽度内进行碾压。在直线段，应由两侧路肩向路中心碾压；在曲线段，应由内侧路肩向外侧路肩碾压。碾压时，重叠宽度为后轮宽度的1/2，稳定层的边部及路肩应多压23遍。当含水量大于2%时，应碾压6遍以上，头两遍碾压速度为1.51.7km/h，以后几遍则为22.5km/h。在碾压过程中，不得在已完成或正在碾压的路段上“掉头”或紧急制动，以免破坏基层表面。 在碾压过程中防止出现“弹簧” 、松散及起皮等现象，干燥时可补洒少量的水。 在碾压的后期，应避免应力过大或碾压时间过长，以防止降低水泥稳定土的强度。最后“终压”时应采用光轮压路机，以提高基层表面的平整度。 最好采用轮胎压路机进行碾压，机重为1020t，轮胎气压在0.7MPa左右，轮数在711之间。 当稳定土铺设于松软路基上时，最好选用中低线压力的振动压路机。当压实密度提高、铺料变硬和压路机产生轻度弹跳时，应减小振幅，以免损坏机件。,石灰稳定土,在粉碎的土和原来松散的土中掺入适当的石灰，并在最佳含水量下压实及养生后，既发生一系列的物理反应，也发生一系列的化学与物理化学作用，从而使土的工程性质发生变化。 初期表现为土的结团，塑性降低，最佳含水量增大和最大密实度减小，后期表现为结晶结构的形成，从而提高土的强度和稳定性。这样形成的稳定土称为石灰稳定土。,石灰稳定土对材料的要求,（1）土质：粘性土以及含有一定数量粘性土的粗粒土（如天然砂砾石、机碎石）均适宜用石灰稳定，不含粘性土的砂砾，级配碎石和未筛分碎石都可用于石灰稳定土。 （2）石灰：石灰质量应符合级以上的生石灰或硝石灰技术指标。通过实验，只要石灰土混合料的强度符合要求，等外石灰、贝壳石灰、珊瑚石灰都可以使用。高速公路和一级公路一般采用磨细生石灰粉。 （3）混合料的组成：石灰稳定土混合料的组成应达到规定的强度要求，通过实验选取适宜稳定的土，确定必须的或最佳的石灰剂量和混合料的最佳含水量。,石灰稳定土材料的碾压,石灰稳定土是指在松散的碎土中掺入适量的石灰和水，经拌和、压实及养生后得到的具有一定抗压强度的混合料。对以石灰稳定土为辅料的道路基层或底基层，在碾压时应注意以下事项： 碾压前需检查混合料的含水量。含水量为1%2%时的碾压效果最好，含水量不足时应补充洒水，含水量过大时应翻晒。 人工摊铺和整形之后，先用拖拉机，或68t串联式压路机，或轮胎式压路机碾压12遍；然后再用12t以上的静力光轮压路机进行碾压，直到混合料密实度达到95%98%时为止。 若以石灰稳定土作为高级路面的底基层时，水和石灰的含量应要求精确。碾压时不能采用重型静力压路机多次碾压，而应当使用高效振动压路机，先断开振动源进行静压，再逐步进行振动压实，最后再断开振动源进行静力压实。,石灰稳定工业废渣,石灰稳定土的分类： 路用工业废渣一般采用石灰进行稳定，通常有两类：一是石灰粉煤灰类，它可分为石灰粉煤灰土、石灰粉煤灰砂；二是石灰其它废渣类，又可分为石灰煤渣，石灰煤渣土、石灰煤渣碎石等。,石灰稳定工业灰渣,石灰稳定工业废渣的分类： 一定数量的石灰、粉煤灰或石灰和煤渣与其它集料配合，加入适量的水，经拌合、压实及养生后得到的混合料，当其抗压强度符合规定要求时，称为石灰工业废渣稳定土，简称工业废渣。 石灰工业废渣可分为两大类：一是石灰粉煤灰类（石灰和粉煤灰简称二灰），二灰可再分为二灰土、二灰砂砾、二灰碎石、二灰矿渣，其中砂砾、碎石、矿渣和煤矸石等属中粒土或粗粒土，统称为集料。二是石灰煤渣等废渣类。,石灰稳定工业废渣,对材料的要求： 石灰：石灰的质量要求同石灰稳定土中的石灰要求相同。 粉煤灰：粉煤灰中的CaO的含量在26%，这种粉煤灰称为硅铝粉煤灰。粉煤灰的烧失量不超过20%。干粉煤灰和湿粉煤灰都可以使用。湿粉煤灰的含水量不超过35%。 煤渣：煤渣的主要成分是SiO2和Al2O3。对粒径小于30mm，组成一定的级配。且不含杂质。,石灰稳定工业废渣,对材料的要求： d）土： 塑性指数：细粒土1220mm，土块小于15mm。中土块和粗土块应少含或不含有塑性指数的土。 集料粒径和级配：二级和二级以下公路，用于底基层的二灰集料粒径不超过50mm。用于基层的粒径不超过40，集料质量占80%以上。,石灰稳定工业废渣,对材料的要求： e）高速公路和一级公路用二灰集料做底基层时，粒径不超过40mm。用作基层时，混合料中集料的质量占8085%，粒径不超过30mm。 f）含有杂质：细粒土中有机质含量超过10%的土不宜选用。 g）水：凡是人或牲畜可饮用的水都可用。,石灰稳定工业废渣,（3）石灰稳定工业废渣基层的压实 石灰稳定工业废渣是指将一定量的石灰、粉煤灰（或煤渣）与其他集料（或无其他集料） 相混合，加入适量的水，经拌和、压实及养生后所得到的混合料。由于这种混合料的密实度大小对强度影响很大，故在压实时宜采用较重的压路机进行碾压。通常先用中型压路机初压34遍后，再用重型压路机继续碾压68遍，直至达到要求的密实度为止.,（4）级配型集料基层的压实,（4）级配型集料基层的压实 级配型集料是指由碎石或砾石或碎砾石按粒级大小混配而成的混合料。 对于用这种混合料铺就的基层，最好采用振动压路机进行压实，也可采用12t以上的静力光轮压路机，或重型轮胎压路机，或振动压路机与轮胎压路机一起碾压。,（5）填隙碎石基层的压实,（5）填隙碎石基层的压实 填隙碎石基层是指用不同规格的大、中、小单一尺寸碎石分层摊铺、分层碾压所形成的道路基层。 该类基层在铺设时应分为两步：先铺设大碎石并进行压实；再铺小碎石最后压实。第一次压实宜采用810t静力串联压路机或5t振动压路机进行快速碾压，将全部填隙料振入粗碎石孔隙中。