三、综合分析题1. 水泥混凝土路面为何要设置接缝?简述接缝的不同类型及各种接缝的构造。
①水泥混凝土路面面层由一定厚度的混凝土板组成,它具有热胀冷缩的性质。由于一年四季气温的变化,混凝土板会产生不同程度的膨胀和收缩。白天气温高,混凝土板顶面温度较底面为高,板的中部会隆起。夜间气温降低,会使板的角隅和四周翘起。然而,这些变形会受到板与基础之间的摩阻力和黏结力以及板的自重和车轮荷载的约束,致使板内产生过大的应力,造成板的断裂或拱胀等破坏。为避免这些缺陷,混凝土路面不得不在纵横两个方向设置许多接缝。
②混凝土板接缝有纵横两种,横缝有缩缝、胀缝;纵缝有缩缝和施工缝。
③胀缝常采用平缝形式,平缝也叫真缝。缝隙宽约20~25mm。如施工时气温较高,或胀缝间距较短,应采用低限;反之用高限。缝隙上部3~4cm深度内浇灌填缝料,下部则设置富有弹性的嵌缝板,它可由油浸或沥青浸制的软木板制成。
对于交通繁重的道路,为保证混凝土板之间能有效地传递荷载,防止形成错台,应在胀缝处板厚中央设置滑动传力杆,并设置支架或用其他方法予以固定。传力杆采用光面圆钢筋。其长度的一半再加5cm,应涂以沥青或加塑料套,涂沥青端套上长约8~10cm的铁皮或塑料套筒,筒底与杆端之间留出宽约3~4cm的空隙,并用木屑与弹性材料填充,以利于板的自由伸缩。在同一条胀缝上的传力杆,设有套筒的活动端最好在缝的两边交错布置。与构筑物或其他公路交叉的胀缝无法设传力杆时,可采用边缘钢筋型或厚边型。
④缩缝一般采用假缝形式,即只在板的上部设缝隙,当板收缩时将沿此最薄弱断面有规则地自行断裂。缩缝缝隙宽3~8mm,深度约为板厚的1/5~1/4,一般为5~6cm,近年来国外有减小假缝宽度与浓度的趋势。假缝缝隙内亦需浇灌填缝料,以防地面水下渗及砂石进入缝内。
由于缩缝缝隙下面的板裂面凹凸不平,能起一定的传荷作用,一般不必设置传力杆,但在特重交通的道路上,横向缩缝应加传力杆,其他各级交通的公路上,在邻近胀缝或路面自由端部的3条缩缝内,均宜加设传力杆。
⑤纵缝的构造与布置:纵缝是指与行车方向平行的接缝。纵缝一般分假缝和施工缝。纵缝间距一般按3~4.5m设置,这对施工和行车都方便。当一次铺筑宽度大于4.5m时,应增设纵向缩缝,纵向缩缝采用假缝形式,为了防止接缝两侧混凝土板被拉开而丧失缝下部的嵌琐作用,应设置拉杆。拉杆采用螺纹钢筋,设在板厚中央,并应对拉杆中部10cm范围内进行防锈处理。其最外边的拉杆距接缝或自由边的距离一般为25~35cm。一次铺筑宽度小于路面宽度时,应设置纵向施工缝,施工缝采用平缝形式,并应设置拉杆。
2. 沥青路面铺筑试验段的目的是什么?
①确定合理的施工机械、机械数量及组合方式。
②确定拌和机的上料速度、拌和数量及时间、拌和温度等工艺。
③确定透层的材料和工艺。沥青摊铺机的摊铺温度、速度、宽度、自动找平方式等操作工艺;压路机的压实顺序、碾压温度、速度及遍数等压实工艺;松铺系数、接缝方法。
④验证混合料配合结果,提出生产用的配比和沥青用量。
⑤确定压实标准密度。
⑥确定施工产量及作业段长度,制定施工进度计划。
⑦全面检查材料及施工质量。
⑧确定施工组织及管理体系、人员、通信联络及指挥方式。
3. 试述沥青用量的变化对沥青混合料马歇尔试验结果有何影响?
①对稳定度的影响:随着沥青用量的增加,马歇尔稳定度值增加,达到峰值后再增加沥青用量稳定度趋于下降。
②对流值的影响:随着沥青用量的增加,混合料的流值也增加,开始增加较平缓,当沥青用量增加到一定程度时,流值增加幅度加大。
③对空隙率的影响:随着沥青用量增加,由于被沥青填充的矿料间隙的减小,混合料的剩余空隙率也随之减小,这种减小开始幅度较大,最终趋于平缓。
④对饱和度的影响:随着沥青用量的增加,矿料间隙率的减小,沥青体积百分率的增加,混合料的饱和度也趋于增加,但到一定程度趋于平缓。
4. 夏季防止水泥混凝土路面早期收缩裂缝的技术措施有哪些?
①缩小温度差、湿度差,抑制收缩:
a.基层顶面整平和洒水润湿;
b.严禁在超过规范高温时段和大风蒸发时作业,宜采取起早落夜,避开高温大风时;
c.高温时应作业紧凑,并采取集料洒水降温、遮阳挡风等措施;
d.及时养生,规范养生,保证养生龄期内保湿养生。
②保证混凝土强度和材料检测:
a.限制集料含泥量;
b.加强水泥检测,特别是安定性指标;
c.加强控制水灰比,严格按配合比投料、严禁随意加水;
d.加强和提高养生,保证混凝土强度形成。
③及时锯缝,诱导裂缝在接缝位展开:
a.应采取及早锯切横缩缝,缝深满足设计要求;
b.保证锯缝设备充足,不足时可采取跳板锯缝,最后补齐方法;
d.在窨井、互通进出道口处严格按设计板块划分及早及时锯缝。
5. 简述高速公路沥青混合料配合比设计步骤。
①目标配合比设计阶段。用工程实际使用的材料,优选矿料级配,确定最佳沥青用量,符合配合比设计技术标准和配合比设计检验要求,供拌和机确定各冷料仓的供料比例。
②生产配合比设计阶段。对间歇式拌和机,按规定方法取样测试各热料仓的材料级配确定各热料仓的配合比,供拌和机控制室使用。同时选择适宜的筛孔尺寸和安装角度,尽量使各热料仓的供料大体平衡。并取目标配合比设计的最佳沥青用量OAC、OAC±0.3%等三个沥青用量进行马歇尔试验和试拌,通过室内试验及从拌和机取样试验综合确定生产配合比的最佳沥青用量,由此确定的最佳沥青用量与目标配合比设计的结果的差值不宜大于±0.2%。
③生产配合比验证阶段。拌和机按生产配合比结果进行试拌、铺筑试验段,并取样进行马歇尔试验,同时从路面上钻芯样观察空隙率的大小,由此确定生产用的标准配合比。标准配合比的矿料合成级配中,至少要包括0.075、2.36、4.75mm及公称最大粒径的筛孔的通过率,并接近优选的工程设计级配范围的中值。对确定的标准配合比,宜再次进行车辙试验和水稳定性检验。
④确定施工级配的允许波动范围。
6. 影响水泥稳定土基层横向开裂的主要因素有哪些,如何尽量减少横向裂缝?
影响水泥稳定土基层横向开裂的主要因素有如下几种。
①土的级配;②土中黏粒的含量;③细粒土的塑性指数;④水泥剂量;⑤混合料碾压时的含水率;⑥养生条件(如保湿措施、养生温度、时间);⑦养生期后的暴露时间等。
采取以下措施可以尽量减少横向裂缝:
①把好集料级配关,确保集料级配在规范规定的范围内,级配曲线为光滑曲线,粗粒料含量宜偏上限,细粒料含量宜偏下限,并严格控制细粒土的含量和塑性指数;②在保证抗压强度满足要求的条件下尽量减少水泥的剂量;③严格控制混合料碾压时的含水率,以不超过其最佳含水率为度;④及时地保湿养生7d以上;⑤养生期过后或不等7d的养生期结束,尽快摊铺上面一层,或尽快施工下封层。
7. 简述沥青路面施工质量监控工作基本要点。
①试验路段铺筑。②施工设备安装调试。③沥青混合料生产质量控制。④沥青混合料的运送。⑤沥青混合料的摊铺。⑥沥青路面的压实成型。⑦施工接缝的处理。⑧验收检测把关。
8. 如何改善沥青混合料的高温稳定性?摊铺沥青混合料面层时对下层有什么要求?
①从设计、材料、施工等方面提高黏结力和内摩阻力,主要有以下方法:a.选用黏度高、针入度小、软化点高和含蜡量低的沥青.b.用外掺剂改性沥青;c.采用粒径较大的矿料和间断级配;d.保持矿粉与沥青之比为1~1.2;e.除上面层外,采用略小于马歇尔试验的最佳沥青用量;f.马歇尔试验结果混凝土的空隙率不小于4%;g.采用较高的压实度。
②在铺筑沥青混合料之前,基层应具有要求的宽度、厚度、密实度、纵坡、横坡,特别应注意基层表面平整度。沥青混凝土必须与基层牢固黏结,应将基层表面的尘土清除干净,再喷洒黏层沥青。如沥青面层填筑在已经变形的旧沥青混凝土面层上,还必须用沥青填塞旧面层上的全部裂缝,以减轻裂缝反射。沥青也不能填筑过多,以防止进入新铺沥青混凝土面层中。并经监理工程师验收后方可铺筑。
9. 沥青混凝土路面不平整的防治措施有哪些?
①在摊铺机及找平装置使用前,应仔细设置和调整,使其处于良好的工作状态,并根据实铺效果进行随时调整。
②现场应设置专人指挥运输车辆,以保证摊铺机的均匀连续作业,摊铺机部不在中途停顿,不得随意调整摊铺机的行驶速度。
③路面各个结构层的平整度应严格控制,严格工序间的交验制度。
④针对混合料中沥青性能特点,确定压路机的机型及重量,并确定出施工的初压温度,合理选择碾压速度,严禁在未成型的油面表层急刹车及快速起步,并选择合理的振频、振幅。
⑤在摊铺机前设专人清除掉在“滑靴”前的混合料及摊铺机履带下的混合料。
⑥为改进构造物伸缩缝与沥青路面衔接部位的牢固及平顺,先摊铺沥青混凝土面层,再做构造物伸缩缝。
⑦做好沥青混凝土路面接缝施工。
10. 半刚性基层、底基层厂拌法施工质量控制要点有哪些?
①原材料经试验检验符合规范或合同要求,下承层经检验质量合格。
②经配合比试验检验混合料强度等技术指标合格。
③经试验段铺筑试验混合料能满足施工工艺要求,各项技术指标合格。
④施工拌和控制保证各种材料配比准确,拌和均匀,含量能满足施工要求,石灰应充分消解、过筛后使用。
⑤在规定时间内完成混合料的运输、摊铺、碾压成型等工序,保证平整、密实,严禁薄层找补。
⑥按规定进行养生,水泥稳定类养生不少于7d,石灰稳定类养生不少于14d,养生期间应封闭交通。
⑦经自检合格后报验。
⑧水泥稳定类应在第一次重冻到来前拌和。
11. 简述路面基层施工质量监控工作基本要点。
初步控制:①施工机械设备审查。②施工技术方案和施工组织设计审查。③路用原材料检查。④混合料配合比设计把关。⑤试验路段铺筑总结。
实施控制:①施工测量放样的校核检查。②混合料生产质量控制。③混合料运输和摊铺。④碾压质量控制。⑤施工接缝的处理。⑥加强初期养生和后期养护。
合格控制:即验收检查。
12. 简述无机结合料基层施工注意事项。
①水泥稳定土基层水泥剂量不宜超过6%。
②水泥稳定土基层施工时,必须采用流水作业法,使各个工序紧密衔接。特别是要尽量缩短从拌和到完成碾压之间的延迟时间。
③水泥稳定土基层施工时,应做水泥稳定土的延迟时间对其强度影响的试验,以指导施工,确保不合格混合料不用于工程。
④水泥稳定土基层施工时,要综合考虑水泥终凝时间对施工运输车辆、运距、摊铺碾压时间的要求,必要时添加缓凝剂,确保施工顺利进行。
⑤水泥稳定土基层分层施工时,第二层必须在第一层养生7d后方可铺筑。铺筑第二层之前,应在第一层顶面撒少量水泥或水泥浆。
⑥石灰稳定土基层、石灰工业废渣稳定土基层,分层施工时,下层石灰稳定土碾压完成后,可以立即铺筑上一层石灰稳定土,不需要专门的养生期。
⑦无机结合料基层施工时,严禁用薄层贴补的办法进行找平。
⑧无机结合料基层施工宜在春末和气温较高的季节组织施工,施工期的日最低气温应在5℃以上,在有冰冻的地区,并应在第一次重冰冻(-3~5℃)到来之前半个月到一个月完成。
⑨如无机结合料基层上为薄沥青层,基层每边应较面层展宽20cm以上。在基层全宽上喷洒透层或黏层沥青或设下封层,沥青面层边缘向外侧做成三角形。
13. 某高速公路某段基层的厚度检测数据为25.1、24.8、25.1、24.6、22.5、24.6、24.7、25.4、25.3、25.2、24.8、24.9、25.3、25.4、25.6、24.7、24.9、25.4、25.3、25.1,设计厚度为24cm,代表值允许偏差为-10mm,试对该段路面基层厚度进行评价,并计算厚度合格率(当n=20,
计算平均值:h=24.94cm
计算均方差 s=0.65
所以该段路面基层厚度合格。
路面基层的合格值为-20mm,厚度检测数据中有22.5这个数据不合格,其余检测数据均合格,所以合格率为:(20-1)/20B100%=95%
14. 简述沥青混合料的压实工艺及质量要求。
①沥青混合料的压实应按衬压、复压、终压三个阶段进行。
②初压应采用钢轮压路机或关闭振动的振动压路机。初压后检查平整度和路拱,必要时应予以修整。复后采用重型轮胎压路机,也可采用振动压路机或钢筒式压路机。终压可选用双钢筒式压路机或关闭振动的振动压路机。
③初压应在混合料摊铺后较高温度下进行,并不得产生摊移,发裂,压路机应从外侧向中心碾压,碾压时将驱动轮面向摊铺机,碾压路线及碾压方向不应突然改变而导致混合料产生摊移。
④碾压作业时混合料的温度;初压温度不应低于110℃;碾压终了温度钢轮压路机不得低于70℃,轮胎压路机不得低于80℃,振动压路机不得低于65℃。
⑤碾压时,压路机不得中途停留、转向或制动。当压路机来回交错碾压时,前后两次停留地点应相距10m以上;并应使出压实起始线3m以外。
⑥在压路机压不到的其他地方,应采用振动夯板,热的手夯或机夯把混合料充分压实。已经完成碾压的路面,不得修补表皮。