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[摘 要]本文着重介绍了高速公路沥青路面施工过程控制,从原材料选取、混合料配合比设计、拌合、摊铺运输碾压中应注意的事项。
[关键词]沥青路面 施工工艺
中图分类号:U416.217 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)26-040-02
随着我国公路建设的迅猛发展,对高速公路的路面使用性能的要求也越来越高。大量路面建筑新材料、新工艺、新技术、新结构的应用,以满足高速公路日趋增长交通流量,渠化交通、高车速、轴载重型化的要求。高速公路能否充分发挥其应有的的作用,很大成程度取决于路面面层的质量。优质的沥青路面不但要求有足够的强度、稳定度、平整度,又要兼顾高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、抗滑性和耐久性等相互制约或矛盾的性能要求。本文就笔者所参加修建的几种不同的结构类型的高速公路沥青路面施工与大家作共同探讨:
一、配合比设计
沥青混合料配合比设计按现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032)分为目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证三个阶段。笔者所参与的高速公路沥青路面沥青混合料配合比设计均采用马歇尔试验方法确定其最佳沥青用量,其中包括SMA、Superpave等结构类型。
1、材料的选择
要保证沥青路面的质量,确保所需原材料的质量满足规范要求是前提,特别是沥青路面上面层SMA及Superpave混合料。
(1)集料的要求
粗集料不得使用鄂式破碎机加工的碎石,集料存放时间不宜太长,碎石经过长期存放,若又无很好的保护措施,集料表面层易为一层薄薄的粉料所包裹,不易与沥青粘附。以后在做集料与沥青粘附性试验时,建议碎石不经水法,直接试验,这样更能很好地反映与沥青的粘附性能。集料应坚硬,耐磨耗,棱角好,有良好的嵌剂能力。针片状颗粒含量最好控制在不大于10%,特别应注意小于0.075mm筛孔颗粒含量不大于1%。
细集料一般采用机制砂,,缺少机制砂可用石屑替代,路面施工单位一般都可以自己加工生产出优质的机制砂,使用石屑时应严格控制小于0.075mm筛孔颗粒含量不超过15%,使用天然砂一般不超过集料总量的7%。砂当量应不小于60%。细集料必须覆盖,最好搭建防雨棚。
(2)填料
沥青路面用矿粉应使用磨细的石灰岩石粉,不宜使用拌和机回收粉尘作为填料。为提高集料与碎石的粘附性,可掺加2%的水泥代替矿粉。
(3)结合料
沥青材料是决定混合料质量的关键。现在沥青材料一般都由业主提供,不能因为是直供材料而放松对其质量的检测。
(4)其他材料
SMA混合料中纤维稳定剂:在沥青玛蹄脂碎石混合料中起吸附沥青、增强结合料粘结力和稳定作用的纤维。
2、目标配合比设计
根据各种原材料的筛分结果,集料筛分均用水洗法,进行矿料的合成级配计算,使级配结果尽量接近设计规范级配范围的中值。以沥青用量按0.5%间隔递增制作5~6组试件,试件宜单个配料。混合料拌和、击实温度由沥青粘、温曲线确定。对于SMA和改性沥青混合料,击实温度应提高10~20℃。拌和用木质纤维素作为稳定剂的SMA混合料时,小型沥青混合料自动搅拌机应首先将木质纤维素与矿料干拌60—90s使木质纤维素发散,再进行正常的拌合(SMA击实次数为双面各50次)。根据马歇尔试验结果求得最佳沥青用量OAC,并进行水稳定性试验。中、上面层沥青混合料还应进行高温稳定性检验。
3、生产配合比设计
目标配合比确定后,进行生产配合比设计。高速公路沥青路面混合料一般采用间歇式拌和机。按目标配合比设计的集料比例对沥青拌合机进行冷料输入,待拌和机达到实际生产状态时,从热料仓取经振动筛筛分后的集料,合成生产配合比级配,并尽量使其接近目标配合比级配曲线,并取最佳油石比及其±0.3%的油石比进行马歇尔试验,确定生产配比最佳沥青用量。拌合机振动筛的装配应当注意一是拌和机最大筛孔的选择,保证材料最大粒径满足级配范围;二是各料仓的材料应保持均衡,在以后施工过程不出现待料或溢料现象。
4、生产配合比验证
通过试拌试验段的铺筑来检验生产配合比的可行性。从沥青混合料的外观到内在质量及碾压成型后钻芯取样等各种检验。所有试验数据整理后进行分析,若有指标不满足规范要求应对生产配合比或有关工艺做出调整直到达到设计要求。
随着科学技术的发展,对沥青混合料的组成设计提出了更高的要求。如使用改性沥青做结合料、SMA、Superpave混合料,不再将稳定度和流值作为决定性得指标,而是将动稳定度和空隙率决定最终配比的主要指标。高速公路沥青路面要求必须对中、上面层进行动稳定度检测。值得注意的是有些路面动稳定度试验结果非常好,可建成通车以后不久,路面還是很快就出现了车辙。这虽然和建设单位施工水平有关,但笔者认为目前规范对普通重交通沥青混合料动稳定度要求偏低;二是与试验检测方面有关,一些施工单位只重视对目标配合比进行动稳定度试验,却忽略了对从拌和机热料仓取样进行动稳定度试验。我们在湖南潭邵高速公路沥青路面不同结构层施工检测中发现:目标配合比动稳定度都能达到2000次/mm以上,路面取样的混合料由于经过二次加热,动稳定度一般也能达到2000次/mm,可是从拌合机热料仓取样,再加入沥青拌制的混和料,其动稳定度只能达到目标配比的80%左右。
二、沥青混合料的拌和
高速公路沥青路面混合料应采用间歇式沥青拌和机,施工前必须对拌和机所有计量设备进行认真标定,以确保逐盘打印的施工温度和材料配比的可靠性。对于改性沥青、SMA、Superpave混合料应比普通沥青混和料出场温度高 10~20℃左右,Superpave混合料拌和无特殊的要求。由于每台拌和机性能都不一样,混合料拌和时间并非强求一个定值,拌至沥青材料把所有集料颗粒都完全均匀的包裹、无花白料、不离析即可。 SMA混合料的拌合
SMA混合料特点是:粗集料多、细集料少、矿粉多、沥青多、添加纤维稳定剂。混合料不易拌合,对使用松散絮状纤维混合料拌合时,在拌合机喷入沥青后立即将纤维喷入拌和锅内,干拌时间不必延长,颗粒状纤维混合料应延长干拌时间5~10s,纤维分散后,再投入矿粉和沥青。湿拌时间相应地增加5s左右,以利于纤维材料均匀地分布于混合料中。我们在河北保津高速用木质素作稳定剂材料的SMA拌和时,拌合机产量仅为其额定产量的70%左右。SMA混合料不得储存过夜。
三、沥青混合料的运输
沥青混合料运输宜用载重量20T以上的大型自卸车,车厢内必须清理干净,为防止混合料粘附,车底涂一层洗涤水,不宜用油水混合物,混合料的运输能力应较拌和能力和摊铺速度所富余。为防止运输过程中尘土污染和温度下降,运料车必须覆盖。
四、沥青混合料的摊铺
混合料摊铺前应对下层表面进行砌底检查,清除表面污染物,特别是砂浆与机油污染,必须刮净或用同种材料换填压实,沥青路面早期局部缺陷(坑槽、拥包、局部推移等),往往都是因为下层路面污染后处理不彻底引起的。
1、沥青混合料摊铺应采用装有自动夯实、整平的大型摊铺机。对粗粒式混合料可采用同型号、同性能两台摊铺机组成梯队作业,细料式混合料宜用一台摊铺机整幅摊铺完成。
2、摊铺前对熨平板进行加热,温度不低于70℃,并试转夯锤,施工现场等候料车不少于5辆,方可进料摊铺。
3、沥青混合料必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺,普通沥青混合料摊铺温度不低于130~150℃,不超过180℃,改性沥青、SMA、Superpave混合料应提高10~20℃左右,摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿,摊铺速度要根据拌和机产量、施工机械配套情况及摊铺层厚度、宽度确定,摊铺速度控制在2~ 5m/min。在整个摊铺过程中,摊铺机螺旋送料且应不停顿的转动,两侧应保持有不少于送料且高度的2/3的混合料。为防止离析,摊铺机中途不许收斗,斗内两侧所余混合料因温度较低,不得用于路面的摊铺,每天摊铺结束前应清除干净、废弃。
4、混合料摊铺要平稳、连续的进行,中途不得停机。
5、瀝青路面横接缝采用切缝机切割,并在新的荐囗涂刷乳化沥青,采用平接缝。上下两层横向接缝应错开一米以上,纵接缝应错开20cm以上。
五、沥青混合料的碾压
合理的机械组合及碾压工艺是优质、高效、经济的确保沥青路面压实度和平整度的关键。使用不同的结合料与结构层,碾压方式不尽相同。但应共同遵守以下事项:
1、压路机应保持雾化喷水,在整个碾压过程中要控制洒水量,以防止混合料温度下降过快。
2、压路机不得在未碾压成型的路段上转向、掉头、停车等候,振动压路机在已成型的路段上行使是要关闭振动。
3、当天摊铺的路面上,不得停留任何车辆,压路机在加油、加水时应退到上一天的路面上或未铺装沥青混合料的桥面上进行。
(1)对于普通沥青混合料碾压,宜采用刚轮压路机与胶轮压路机相组合的方式,必须保证压实阶段的压实温度,压实遍数,压路机缓慢而均运的速度碾压,改性沥青碾压温度应提高10~20℃,使用SBS作为的改性材料的混合料不宜用胶轮压路机碾压。
(2)对于SMA混合料的碾压,不得使用轮胎压路机,因为轮胎的揉搓易使SMA混合料中玛蹄脂上浮造成路面构造深度降低、抗滑性能下降,甚至泛油。SMA不能过度碾压,忌在混合料温度下降后反复碾压,否则可能将石料压碎,沥青玛蹄脂部分上浮。在河北保津高速公路表面层SMA-16施工时,我们采用两台INGERSOLL—DD110紧跟摊铺机直接进行高温振动碾压,初压实温度不低于150℃,混合料没有发生推移现象,两台压路机采用“紧跟、慢压”各振动碾压两遍,采用YZC10钢轮压路机紧接其后消除轮迹,整个过程一气呵成,效果很好。
(3)Superpave混合料的碾压
Superpave混合料与一般沥青混凝土的最大区别就在于压实工艺的不同。Superpave特点:
a.混合料有良好的内摩擦阻力和稳定性,抗车辙能力强;
b.表面构造深度大,但有较好的密实性;
c.混合料均匀性好,表面离析现象较少;
d.粗集料多,细集料少,缺乏细集料的热传递,混合料温度下降较快,缺乏足够的时间来压实,较难压实。
Superpave特点决定了必须在较短时间内保证足够的压实功,来保证压实度符合要求,也是衡量其成败的标志。我们先后在湖北京珠高速公路表面层使用该性沥青铺筑Superpave12.5及江苏连徐高速中、下面层使用普通沥青修筑Super25和Super20成功的解决了其压实问题,其碾压要领如下:
a.高温碾压:初压温度不低于155℃,Superpave具有稳定的集料骨架结构,不会产生推移,压路机尽量少洒水,以防止温度下降过快。
b.加大压实功率:我们使用了四台性能良好的INGERSOLL—DD110压路机紧跟摊铺机振动碾压,采用高频、强振。后面紧跟两台YZC—10钢轮压路机静压收光。整个碾压过程应在混合料温度下降至100℃之前完成。
六、结语
科学技术的进步,日新月异,推动了公路建设的发展,随着新材料、新工艺、新技术不断涌现,对高速公路路面使用性能也越来越高,机遇与挑战并存,如何能有效的发挥沥青路面最大的路用性能是我们每位公路建设者的一份责任。
[关键词]沥青路面 施工工艺
中图分类号:U416.217 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)26-040-02
随着我国公路建设的迅猛发展,对高速公路的路面使用性能的要求也越来越高。大量路面建筑新材料、新工艺、新技术、新结构的应用,以满足高速公路日趋增长交通流量,渠化交通、高车速、轴载重型化的要求。高速公路能否充分发挥其应有的的作用,很大成程度取决于路面面层的质量。优质的沥青路面不但要求有足够的强度、稳定度、平整度,又要兼顾高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、抗滑性和耐久性等相互制约或矛盾的性能要求。本文就笔者所参加修建的几种不同的结构类型的高速公路沥青路面施工与大家作共同探讨:
一、配合比设计
沥青混合料配合比设计按现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032)分为目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证三个阶段。笔者所参与的高速公路沥青路面沥青混合料配合比设计均采用马歇尔试验方法确定其最佳沥青用量,其中包括SMA、Superpave等结构类型。
1、材料的选择
要保证沥青路面的质量,确保所需原材料的质量满足规范要求是前提,特别是沥青路面上面层SMA及Superpave混合料。
(1)集料的要求
粗集料不得使用鄂式破碎机加工的碎石,集料存放时间不宜太长,碎石经过长期存放,若又无很好的保护措施,集料表面层易为一层薄薄的粉料所包裹,不易与沥青粘附。以后在做集料与沥青粘附性试验时,建议碎石不经水法,直接试验,这样更能很好地反映与沥青的粘附性能。集料应坚硬,耐磨耗,棱角好,有良好的嵌剂能力。针片状颗粒含量最好控制在不大于10%,特别应注意小于0.075mm筛孔颗粒含量不大于1%。
细集料一般采用机制砂,,缺少机制砂可用石屑替代,路面施工单位一般都可以自己加工生产出优质的机制砂,使用石屑时应严格控制小于0.075mm筛孔颗粒含量不超过15%,使用天然砂一般不超过集料总量的7%。砂当量应不小于60%。细集料必须覆盖,最好搭建防雨棚。
(2)填料
沥青路面用矿粉应使用磨细的石灰岩石粉,不宜使用拌和机回收粉尘作为填料。为提高集料与碎石的粘附性,可掺加2%的水泥代替矿粉。
(3)结合料
沥青材料是决定混合料质量的关键。现在沥青材料一般都由业主提供,不能因为是直供材料而放松对其质量的检测。
(4)其他材料
SMA混合料中纤维稳定剂:在沥青玛蹄脂碎石混合料中起吸附沥青、增强结合料粘结力和稳定作用的纤维。
2、目标配合比设计
根据各种原材料的筛分结果,集料筛分均用水洗法,进行矿料的合成级配计算,使级配结果尽量接近设计规范级配范围的中值。以沥青用量按0.5%间隔递增制作5~6组试件,试件宜单个配料。混合料拌和、击实温度由沥青粘、温曲线确定。对于SMA和改性沥青混合料,击实温度应提高10~20℃。拌和用木质纤维素作为稳定剂的SMA混合料时,小型沥青混合料自动搅拌机应首先将木质纤维素与矿料干拌60—90s使木质纤维素发散,再进行正常的拌合(SMA击实次数为双面各50次)。根据马歇尔试验结果求得最佳沥青用量OAC,并进行水稳定性试验。中、上面层沥青混合料还应进行高温稳定性检验。
3、生产配合比设计
目标配合比确定后,进行生产配合比设计。高速公路沥青路面混合料一般采用间歇式拌和机。按目标配合比设计的集料比例对沥青拌合机进行冷料输入,待拌和机达到实际生产状态时,从热料仓取经振动筛筛分后的集料,合成生产配合比级配,并尽量使其接近目标配合比级配曲线,并取最佳油石比及其±0.3%的油石比进行马歇尔试验,确定生产配比最佳沥青用量。拌合机振动筛的装配应当注意一是拌和机最大筛孔的选择,保证材料最大粒径满足级配范围;二是各料仓的材料应保持均衡,在以后施工过程不出现待料或溢料现象。
4、生产配合比验证
通过试拌试验段的铺筑来检验生产配合比的可行性。从沥青混合料的外观到内在质量及碾压成型后钻芯取样等各种检验。所有试验数据整理后进行分析,若有指标不满足规范要求应对生产配合比或有关工艺做出调整直到达到设计要求。
随着科学技术的发展,对沥青混合料的组成设计提出了更高的要求。如使用改性沥青做结合料、SMA、Superpave混合料,不再将稳定度和流值作为决定性得指标,而是将动稳定度和空隙率决定最终配比的主要指标。高速公路沥青路面要求必须对中、上面层进行动稳定度检测。值得注意的是有些路面动稳定度试验结果非常好,可建成通车以后不久,路面還是很快就出现了车辙。这虽然和建设单位施工水平有关,但笔者认为目前规范对普通重交通沥青混合料动稳定度要求偏低;二是与试验检测方面有关,一些施工单位只重视对目标配合比进行动稳定度试验,却忽略了对从拌和机热料仓取样进行动稳定度试验。我们在湖南潭邵高速公路沥青路面不同结构层施工检测中发现:目标配合比动稳定度都能达到2000次/mm以上,路面取样的混合料由于经过二次加热,动稳定度一般也能达到2000次/mm,可是从拌合机热料仓取样,再加入沥青拌制的混和料,其动稳定度只能达到目标配比的80%左右。
二、沥青混合料的拌和
高速公路沥青路面混合料应采用间歇式沥青拌和机,施工前必须对拌和机所有计量设备进行认真标定,以确保逐盘打印的施工温度和材料配比的可靠性。对于改性沥青、SMA、Superpave混合料应比普通沥青混和料出场温度高 10~20℃左右,Superpave混合料拌和无特殊的要求。由于每台拌和机性能都不一样,混合料拌和时间并非强求一个定值,拌至沥青材料把所有集料颗粒都完全均匀的包裹、无花白料、不离析即可。 SMA混合料的拌合
SMA混合料特点是:粗集料多、细集料少、矿粉多、沥青多、添加纤维稳定剂。混合料不易拌合,对使用松散絮状纤维混合料拌合时,在拌合机喷入沥青后立即将纤维喷入拌和锅内,干拌时间不必延长,颗粒状纤维混合料应延长干拌时间5~10s,纤维分散后,再投入矿粉和沥青。湿拌时间相应地增加5s左右,以利于纤维材料均匀地分布于混合料中。我们在河北保津高速用木质素作稳定剂材料的SMA拌和时,拌合机产量仅为其额定产量的70%左右。SMA混合料不得储存过夜。
三、沥青混合料的运输
沥青混合料运输宜用载重量20T以上的大型自卸车,车厢内必须清理干净,为防止混合料粘附,车底涂一层洗涤水,不宜用油水混合物,混合料的运输能力应较拌和能力和摊铺速度所富余。为防止运输过程中尘土污染和温度下降,运料车必须覆盖。
四、沥青混合料的摊铺
混合料摊铺前应对下层表面进行砌底检查,清除表面污染物,特别是砂浆与机油污染,必须刮净或用同种材料换填压实,沥青路面早期局部缺陷(坑槽、拥包、局部推移等),往往都是因为下层路面污染后处理不彻底引起的。
1、沥青混合料摊铺应采用装有自动夯实、整平的大型摊铺机。对粗粒式混合料可采用同型号、同性能两台摊铺机组成梯队作业,细料式混合料宜用一台摊铺机整幅摊铺完成。
2、摊铺前对熨平板进行加热,温度不低于70℃,并试转夯锤,施工现场等候料车不少于5辆,方可进料摊铺。
3、沥青混合料必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺,普通沥青混合料摊铺温度不低于130~150℃,不超过180℃,改性沥青、SMA、Superpave混合料应提高10~20℃左右,摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿,摊铺速度要根据拌和机产量、施工机械配套情况及摊铺层厚度、宽度确定,摊铺速度控制在2~ 5m/min。在整个摊铺过程中,摊铺机螺旋送料且应不停顿的转动,两侧应保持有不少于送料且高度的2/3的混合料。为防止离析,摊铺机中途不许收斗,斗内两侧所余混合料因温度较低,不得用于路面的摊铺,每天摊铺结束前应清除干净、废弃。
4、混合料摊铺要平稳、连续的进行,中途不得停机。
5、瀝青路面横接缝采用切缝机切割,并在新的荐囗涂刷乳化沥青,采用平接缝。上下两层横向接缝应错开一米以上,纵接缝应错开20cm以上。
五、沥青混合料的碾压
合理的机械组合及碾压工艺是优质、高效、经济的确保沥青路面压实度和平整度的关键。使用不同的结合料与结构层,碾压方式不尽相同。但应共同遵守以下事项:
1、压路机应保持雾化喷水,在整个碾压过程中要控制洒水量,以防止混合料温度下降过快。
2、压路机不得在未碾压成型的路段上转向、掉头、停车等候,振动压路机在已成型的路段上行使是要关闭振动。
3、当天摊铺的路面上,不得停留任何车辆,压路机在加油、加水时应退到上一天的路面上或未铺装沥青混合料的桥面上进行。
(1)对于普通沥青混合料碾压,宜采用刚轮压路机与胶轮压路机相组合的方式,必须保证压实阶段的压实温度,压实遍数,压路机缓慢而均运的速度碾压,改性沥青碾压温度应提高10~20℃,使用SBS作为的改性材料的混合料不宜用胶轮压路机碾压。
(2)对于SMA混合料的碾压,不得使用轮胎压路机,因为轮胎的揉搓易使SMA混合料中玛蹄脂上浮造成路面构造深度降低、抗滑性能下降,甚至泛油。SMA不能过度碾压,忌在混合料温度下降后反复碾压,否则可能将石料压碎,沥青玛蹄脂部分上浮。在河北保津高速公路表面层SMA-16施工时,我们采用两台INGERSOLL—DD110紧跟摊铺机直接进行高温振动碾压,初压实温度不低于150℃,混合料没有发生推移现象,两台压路机采用“紧跟、慢压”各振动碾压两遍,采用YZC10钢轮压路机紧接其后消除轮迹,整个过程一气呵成,效果很好。
(3)Superpave混合料的碾压
Superpave混合料与一般沥青混凝土的最大区别就在于压实工艺的不同。Superpave特点:
a.混合料有良好的内摩擦阻力和稳定性,抗车辙能力强;
b.表面构造深度大,但有较好的密实性;
c.混合料均匀性好,表面离析现象较少;
d.粗集料多,细集料少,缺乏细集料的热传递,混合料温度下降较快,缺乏足够的时间来压实,较难压实。
Superpave特点决定了必须在较短时间内保证足够的压实功,来保证压实度符合要求,也是衡量其成败的标志。我们先后在湖北京珠高速公路表面层使用该性沥青铺筑Superpave12.5及江苏连徐高速中、下面层使用普通沥青修筑Super25和Super20成功的解决了其压实问题,其碾压要领如下:
a.高温碾压:初压温度不低于155℃,Superpave具有稳定的集料骨架结构,不会产生推移,压路机尽量少洒水,以防止温度下降过快。
b.加大压实功率:我们使用了四台性能良好的INGERSOLL—DD110压路机紧跟摊铺机振动碾压,采用高频、强振。后面紧跟两台YZC—10钢轮压路机静压收光。整个碾压过程应在混合料温度下降至100℃之前完成。
六、结语
科学技术的进步,日新月异,推动了公路建设的发展,随着新材料、新工艺、新技术不断涌现,对高速公路路面使用性能也越来越高,机遇与挑战并存,如何能有效的发挥沥青路面最大的路用性能是我们每位公路建设者的一份责任。