OGFC排水沥青施工技术的应用

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  随着经济发展,城区交通流量越来越大,城市道路使用过程中产生的交通噪声,使人们出行感到不舒适,居民生活质量下降。为营造静谧的社会环境,降噪排水路面在城市区域道路中逐渐开始推广使用。
  2011年我市市区港城大道北段改造工程、人民路东段、西段改造工程、长安中路改造工程三条道路率先推行了排水沥青的施工技术。
  本人在长安中路改造工程中担任项目经理,并结合公司在人民路东段、西段改造工程中采用排水沥青施工技术的经验,现就该施工技术的主要施工工艺、施工方法以及所采用的新型的材料类型作一概括总结,希望对今后该技术的施工有所帮助和借鉴。
  一、排水沥青的优点
  排水降噪沥青路面是通过面层中的空隙率将地表降水迅速排除,减少水雾的产生,吸收轮胎与路面产生的噪音,提高路面的抗滑性能,从而提高驾车的舒适性和安全性。一般沥青铺设的道路下雨天容易积水,汽车驶过会溅起水花影响路人,大暴雨天气形成水雾,影响驾驶员视线,且车辆在沥青路上行驶噪音很大。排水降噪沥青在沥青中留了更多缝隙,使得积水顺着沥青材料渗透下去,车辆在较软的路面上行驶噪音问题也会大大减少。我市港城大道改造道路交叉口就是排水沥青与普通沥青衔接的,在行驶中这种优缺点对比感受明显。
  二、排水沥青的实施
  (一)工程概况
  长安中路改造南起与人民路交叉口北长安路已改造处,桩号(K0+000),北止张扬公路立交桥北侧,桩号(K0+674.953),全长674.953米。现有道路路面车行道宽度较小,车流及人流量日益增大,不能适应日益增长的交通量要求,现对道路进行路面改建。
  机动车道道路结构改造为:
  4cm排水沥青混凝土(TPS-13)
  4~8cm中粒式沥青混凝土AC-16(改性沥青)
  4cm贯入式沥青混凝土
  粘层沥青。
  (二)OGFC排水沥青(添加TPS)的配比设计
  我公司在排水沥青投产施工前,聘请了日本的技术人员,借鉴了日本在排水沥青路面方面的经验,并总结以往改造道路沥青混凝土施工经验,结合我国实际确定了排水沥青的配比设计。
  1、材料:
  (1)沥青:采用SBS改性沥青加8%TPS对沥青进行改性等于产生高粘度沥青的效果,提高集料间的粘结力延长道路使用寿命。
  (2)集料:粗集料采用玄武岩,质地坚硬耐磨针片状少,规格是4.75~9.5mm、9.5~16mm;细集料用石灰岩0~2.36mm。填料采用石灰岩矿粉。
  2、配合比设计
  排水沥青路面的配合比设计方法与普通沥青混合料设计方法不同,粗集料使用比例高,空隙率大,采用马歇尔试件的体积设计法进行,以空隙率作为配合比设计的主要指标,以析漏及肯塔堡飞散指标确定沥青用量。
  (1)OGFC的主要技术指标及要求如表所示:
  试验项目 我国技术要求 日本技术要求
  空隙率(%) 18-25 20左右
  马歇尔稳定度(kN) >3.5 >3.5
  析漏损失(%) <0.3 <0.8
  肯塔堡飞散损失(%) <20 <20
  车辙动稳定度(次/mm) >3000 >3000
  马歇尔试件击实次数 双面击实50次 双面击实50次
  (2)OGFC我国的级配范围和日本的级配范围
  筛网尺寸 级配范围
  日本 中国
  最大粒径(20) 最大粒径(13) OGFC(13)
  通
  过
  质
  量
  百
  分
  率
  (%) 26.5mm 100 ——
  19.0mm 95-100 —— 100
  16.0mm —— 100 100
  13.2mm 64-84 90-100 90-100
  9.5mm —— —— 60-80
  4.75mm 10-31 11-35 12-30
  2.36mm 10-20 10-20 10-22
  1.18mm —— —— 6-8
  0.6mm —— —— 4-15
  0.3mm —— —— 3-12
  0.15mm —— —— 3-8
  0.075mm 3-7 3-7 2-6
  沥青用量(%) 4-6
  (3)确定目标空隙率
  参照日本技术要求本次试验确定目标空隙率为:20%
  (4)初始级配的确定
  根据上述级配范围拟配三组级配如下:
  筛孔
  mm 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
  级配范围 00.0 90-100 50-70 12-30 10-22 6-18 4-15 3-12 3-8 2-6
  试配1 00.0 91.4 60.5 19.3 16.7 13.6 9.7 7.8 6.1 4.7
  试配2 00.0 91.1 60.5 21.4 18.7 15.0 10.5 8.2 6.3 4.7
  试配3 00.0 90.9 60.9 23.6 20.7 16.4 11.2 8.6 6.5 4.8
  (5)初始沥青用量计算
  初始沥青用量=假定膜厚(14?m)×集料表面积
  (6)根据初始沥青用量制作马歇尔试件拌和温度为180℃击实温度为160℃双面击实50次测得试件空隙率和密度结果如下:   级配 理论密度
  (g/cm3) 实测密度
  (g/cm3) 空闲率(%)
  试配1 2.656 2.104 20.8
  试配2 2.651 2.174 18.0
  试配3 2.650 2.207 16.7
  由上表可知试配1符合空隙率要求
  (7)沥青用量的确定
  析漏试验是通过测试及计算一定配合比的沥青混合物中沥青的析漏量,来判断最合适沥青量的试验。大空隙沥青混合料为确保其耐久性,所以在沥青膜厚无流淌范围内取最大沥青用量。肯塔堡飞散试验是对排水沥青混合料的集料抗飞散性进行测试的试验。按计算出的最合适的沥青用量制作试件分别进行密度试验、空隙率、马歇尔稳定度试验确认试验结果是否满足技术要求,如果满足,则确定该沥青用量为设计沥青用量,且空隙率控制在目标空隙率的±1%以内。
  (三)排水沥青的施工注意点
  1、施工前准备
  (1)在施工开始的地方,必须设置横向施工接缝。
  (2)在避开车轮通过的位置,设置纵向施工接缝。
  (3)在施工开始前,充分预热沥青摊铺机的熨平板。
  (4)上下层粘结:排水沥青面层与下层面的粘结非常重要。下层表面要清扫干净,粘结层使用SBS改性乳化沥青或SBR改性乳化沥青,乳化沥青用量以0.4~0.6L/m2为宜。
  (5)粘结层必须在施工之前一天完成,排水性混合料必须在粘结层完全分解的状态下才能施工。
  2、排水沥青的摊铺
  (1)排水性混合料的摊铺,基本上和一般的沥青摊铺一样进行,但是由于其温度下降的很快,所以必须适当加快摊铺速度。
  (2)为了不造成“拖”的现象,必须在使用前充分预热沥青摊铺机。(若在出现结块的混合料进行摊铺的话,有可能造成“拖”的现象,所以必须将结块的混合料除去)
  (3)施工开始,运输车辆大致有3台到现场之后开始。沥青混合料的松铺系数为:1.15~1.2并保持连续摊铺。
  (4)进场后的混合料须在1小时内施工摊铺。沥青摊铺机的施工速度为3m/min左右。
  (5)判断现场施工状况,密切关注拌合楼的拌合情况,不要出现让混合料在旁等待的情况。
  (6)接缝处,使用接缝加热设备或以铁板为介质的燃烧设备等加热,使其与新铺路面紧密联结。
  (7)热接缝的时候,2台沥青摊铺机的施工接缝处,多余的混合料要尽量少,多出来的混合料用铁揪摊平。
  (8)在摊铺的时候,用耙子扫下来的混合料,要丢掉,不再使用。
  (9)在不得已中断摊铺作业的情况下,需将摊铺机漏斗中的混合料全部用完,在结束的地方做一个暂时施工完成的接缝,碾压工作需到摊铺结束那端结束。在确认漏斗内的混合料温度后,发现其已下降,在这种情况下,其中的混合料将废弃不再使用。
  3、排水沥青的碾压
  排水性沥青混合料,在摊铺结束后,进行初步压实(不压至规定的程度)。
  排水性混合料,是使用粗集料占80%以上的多孔质结构,其强度几乎完全依靠沥青的粘合力来满足。因此,TPS高粘改性沥青与一般的沥青相比,具有粘度高,粘结力大的特性。在温度下降的情况下,不但其操作性降低,而且其集料与集料也不能充分的粘结了。
  (1)一次碾压
  1.由于排水性混合料在摊铺结束后其温度下降较快,因此初次碾压必须在摊铺后立即开始。特别是施工接缝处的温度下降的十分明显,摊铺结束后,必须立刻碾压。
  2.碾压,最少同时使用3台钢轮压路机(10t以上),在沥青摊铺后立即进行初次碾压。
  3.钢轮压路机使用无震动,碾压速度为时速约为6~10km,往返3~4次进行碾压,钢轮压路机和摊铺机的间隔距离,最远也不能超过约40m。
  4.在预计摊铺后温度下降快速的情况下,应使用2台双钢轮压路机。
  5.为防止碾压时轮胎出现黏附现象,不应洒水,而应使用喷雾器等器材将混合有乳剂的稀释液薄薄的散布在路面上。
  6.不将压路机停靠在施工区间内,若在供水等不得已的情况,也需将其停在已经二次碾压结束的地方。
  (2)二次碾压
  二次碾压,将表面的纹理弄平整,为了达到防止混合料飞散的效果,使用轮胎压路机。
  1.二次碾压,使用8t~15t的轮胎压路机,往返碾压1次。
  2.轮胎压路机碾压,由于碾压温度过高的话容易黏附混合料,容易产生空隙,因此将路面温度保持在70℃左右进行二次碾压为宜。
  3.轮胎压路机的碾压时机。配备温度监控人员,在确认温度后进行碾压。若发现轮胎上黏附集料的情况,应立即中止碾压作业,直到集料不会黏附的温度再进行碾压作业。
  4、施工后的注意点:
  (1)排水性路面施工后,若要开放交通,应在路面表面温度降至50℃以下再开放交通。
  (2)由于排水性路面的表面的扭曲旋转对应能力较弱,施工后作业时,尽量不要出现急转弯,手动刹车。
  (3)施工后,施工人员尽量不要在横穿路面时,携带土砂、垃圾,要注意盖上薄布。
  三、排水沥青的缺点
  采用排水沥青施工的道路经过使用后,其缺点逐渐显现出来。主要是路面在重型卡车等车辆行驶、拐弯、急刹后容易受损,呈“跑石”现象,修补起来较为麻烦。在人民路西段与一家重型机械厂出入口处,由于经常有运货的重型挂车通过,路面起毛,已经有明显的石料松散。
  现在国外对排水沥青这种技术缺点已经有了新的技术突破,在排水降噪沥青中添加少量其它材料,使沥青达到了“热自愈”的效果。就是当热自愈沥青铺的路出现了坑洼或不平整,只要用形如吸尘器的电磁热机器在表面上扫一遍,路面便会马上平整如新,待其温度冷却后(根据天气温度的不同,需要几分钟到半小时之间)即可正常使用。希望这种“热自愈”的技术能迅速推广利用起来,使排水降噪沥青的有更广阔的市场前景。
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