对高速公路沥青路面施工技术探讨.doc
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1、 对高速公路沥青路面施工技术探讨 摘要:由于近年来我国高速公路建设的飞速发展和不断大幅增加的车载数量,高速公路沥青路面出现较多的是早期破坏现象,因此,加强沥青路面施工过程工艺质量控制迫在眉睫。文章针对我国高速公路沥青路面施工中出现的质量问题,从沥青路面的原材料选用、沥青混合料的拌合运输、沥青混合料的摊铺及碾压几个方面,提出沥青路面施工过程中各工艺流程的质量控制要点。关键词:高速公路;沥青路面;沥青混合料;路面施工;摊铺;碾压;质量控制 随着我国公路建设的迅猛发展、公路等级不断提高,对沥青路面提出更高的要求。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、
2、抗滑性和永久性等要求。随着沥青路面建筑新材料、新工艺、新技术、新结构的应用,施工过程中对质量的严格控制,就能达到高速公路的质量要求。目前,我国高速公路沥青路面建设的主要问题表现为早期损坏,如车辙、坑槽、开裂等,究其原因不外乎设计、材料、施工等存在问题。调查研究及大量工程实践显示,基于疲劳理论的设计规范和设计方法并非主要原因,施工质量的不均匀被普遍认为是主因之一。通过施工过程的质量控制,是能够减少或避免原材料不稳定、沥青混合料施工不均匀等施工质量问题。本文以某高速公路为案例,以控制沥青混合料的离析为目的,针对整个施工过程开展研究,主要包括集料生产、运输、堆放等环节的集料离析,沥青拌合楼生产、储存
3、、装料、摊铺机收斗、布料器分料等工艺环节存在的混合料级配离析,混合料运输距离过长、未采取保温措施、机械故障、气温较低等于原因导致的温度离析。显然,仅仅认识到离析问题所在和采取了防止离析的相关技术措施仍然是不够的,还需要有效的检验手段 ,监控施工质量效果以便及时发现问题、反馈信息和调整相应施工工艺,施工中尝试了无损检测方法激光纹理仪。沥青路面结构层可由面层、基层、底基层、垫层组成。面层是直接承受车轮荷载反复作用和自然因素影响的结构层,可由l3层组成。表面层应根据使用要求设置抗滑耐磨、密实稳定的沥青层;基层起主要承重作用的层次。底基层起次要承重作用的层次。垫层起排水、隔水、防冻、防污等作用。一、沥
4、青路面面层原材料要求(一)沥青材料2、沥青材料分为地沥青和焦油沥青3、公路工程用沥青主要是道路石油沥青、乳化沥青、改性沥青和改性乳化沥青。道路沥青分为A B C 三级沥青,每级沥青又分为7个标号;乳化沥青分为阳离子、阴离子、非离子乳化沥青三类。改性沥青分为SBS类、SBR类、EVA类及PE类;改性乳化沥青分为喷洒型及拌合用一、沥青混合料技术要求(一)沥青混合料特点沥青混合料是经人工合理选择级配组成的矿物混合料,并与适量的沥青材料,在一定温度下经拌和而成的高级路面材料。它作为高等级公路主要的路面材料,具有其他许多建筑材料无法比拟的优越性。具体表现如下: 1沥青混合料是一种弹塑性粘性材料,因而它具
5、有一定的高温稳定性和低温抗裂性。它不需要设置伸缩缝,路面平整且有弹性,行车比较舒适。 2沥青混合料路面有一定的粗糙度,雨天具有良好的抗滑性。路面又能保证一定的平整度,如高速公路路面,其平整度可达1.0mm以下,而且沥青混合料路面为黑色,无强烈反光,行车比较安全。 3沥青混合料路面施工方便,速度快,养护期短,能及时开放交通。 4沥青混合料路面可分期改造和再生利用。随着道路交通量的增大,可以对原有的路面拓宽和加厚。对旧有的沥青混合料,可以运用现代技术,再生利用,以节约材料。当然,沥青混合料路面也存在一些问题,如因老化会使路面表层产生松散,引起路面破坏;另外,温度稳定性差,夏季高温容易软化,路面易产
6、生车辙、波浪等现象。冬季低温时易脆裂,在车辆重复荷载作用下易产生裂缝。 (二)热拌沥青混合料的组成和强度热拌沥青混合料是经人工组配的矿质混合料与粘稠沥青在专门设备中加热拌和而成,用保温运输工具运送至施工现场,并在热态下进行摊铺和压实的混合料,它是沥青混合料中最典型的品种。沥青混合料抗剪强度的影响因素,主要是材料的组成、材料的技术性质以及外界因素,如车辆荷载、温度、环境等条件。 二、沥青混合料配合比控制(一)材料质量控制要求在沥青混凝土路面施工中无论是成本还是质量方面,材料因素都有着绝对的重要性。材料质量的控制从很大意义上讲也就是路面结构层质量的控制。奎赛项目路面工程所用材料大多为业主指定,材料
7、因素处于劣势,通过取料监督与加强检测相结合的方式来减小该不利因素的影响。 物资部门将进料检验由拌合场前移至甲方指定的材料场地,在进料的第一步就开始了相对的选料,从材料相对均匀、含水量小等指标进行控制。试验部门也加大对材料的标准检测,杜绝不合格材料参与施工中,并尽可能挑选质量较好材料用于本合同段。 (二)沥青混合料配合比设计沥青混合料配合比设计的目的是确定沥青混合料各种原材料的品种及配比、矿料级配、最佳沥青用量。沥青混合料配合比设计包括目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证等三阶段。我国公路沥青路面施工技术规范(JTGF40-2004)明确规定,热拌沥青混合料配合比设计采用马歇尔稳定度法
8、。首先,要选择混合料类型、原材料基本性能和初选配合比范围及沥青用量,按马歇尔实验方法成型试件,试件经12小时测定其物理指标(包括毛体积密度、空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率等),然后测定马歇尔稳定度和流值。本项目沥青混凝土配合比设计在保证技术指标的前提下,突出体现了成本概念,一方面合理采用较低油石比,另一方面在达到同等技术标准的条件下,适当降低较昂贵集料在级配中比例(如35mm碎石180元/m3,05mm水洗砂39元/m3),其中包括SMA、Superpave等结构类型。1.1 材料的选择1.1.1 集料的要求粗集料是沥青混合料的重要组成部分,不得使用鄂式破碎机加工的碎石,粗集料应洁净、干净、无
9、风化、无杂质、具有足够的强度和耐磨耗性,集料存放时间不宜太长,碎石经过长期存放,若无很好的保护措施,集料表面易为一层薄薄的粉料所包围,不易与沥青粘附。以后在做沥青粘附性试验时,建议碎石不经水洗,直接试验,这样能更好的反映碎石与沥青的粘附性能,对年降雨量大于1000mm的潮湿地区,高速公路集料与沥青的粘附性应达到五级,当达不到粘附性要求时必须要用抗剥离剂措施,并确保沥青混合料配合比设计时的水稳定性检验合格。集料应坚硬、耐磨耗、棱角好,有良好的嵌挤能力。细集料可采用天然砂、机制砂,缺少机制砂可用石屑代替,天然砂宜采用河砂或海砂,当使用山砂时宜经过清洗,清除泥土、杂物。天然砂的规格应符合规定,其中水
10、洗法小于0.075mm的颗粒含量不得大于3%。细集料应洁净、干净、无风化、无杂质并有适当的颗粒组成,必须覆盖,最好搭建防雨棚。1.1.2 填料对矿粉要求应干燥、洁净,沥青路面用矿粉应使用磨细的石灰岩石粉,并加强控制使原石料中的泥土、杂质剔除干净。不宜使用拌和机回收粉尘作为填料,也不宜采用粉煤灰作填料,为提高集料与碎石的粘附性,可掺加2%的水泥代替矿粉。1.1.3 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,不能因为是直接提供而放松对其质量的检测。1.2目标配合比设计根据各种原材料的筛分结果,集料分别用水洗法,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
11、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。进行马歇尔试验,确定最佳沥青用量,以此矿料级配及沥青用量作为目标配合比,供拌和机控制确定各冷料仓的供料比例,进料进度及试拌使用。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,击实温度就要提高1020。拌和用木质纤维素作为稳定剂的SMA混合料,当采用小型沥青混合料搅拌机时,应首先将木质纤维素与矿粉干拌6090s,使木质纤维素发散,再进行正常的拌和(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进行高温稳定性检验。1.3 生产配合比设计目标配合
12、比设计确定后,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。对间歇式拌和机,必须从二次筛分后进入各热料仓的材料取样进行筛分,以确定各热料仓的材料比例,供拌和机控制室使用,同时反复调整冷料仓进料比例以达到供料均衡,并取目的配合比设计的最佳沥青用量,最佳沥青用量0.3%等三个沥青用量进行马歇尔实验,确定生产配合比的最佳沥青用量。在选择拌和机振动装备时应当注意,拌和机最大筛孔的选择应保证材料最大粒径满足级配范围;其次各料仓的材料应保持平衡,在以后施工过程中不要出现待料或溢料现象。1.4 生产配合比验证拌和机采用生产配合比进行试拌、铺筑试验路,并用拌和的沥青混合料及路上钻取的芯样进行
13、马歇尔检验,由此确定生产用的标准配合比。标准配合比应作为生产上控制的依据和质量检验标准。标准配合比的矿料级配至少应包括0.075mm、2.36mm、4.75mm(圆孔筛0.074mm、2.5mm、5mm)三档的筛孔通过率接近要求级配的中值。经设计确定的标准配合比在施工过程中不得随意变更。生产过程中,如遇进场材料发生变化并经检测沥青混合料的矿料级配,马歇尔技术指标不符合要求时,应及时调整配合比,使沥青混合料质量符合要求,并保持稳定,必要时应重新进行配合比设计。2 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
14、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合料出场温度高1020左右,Superpave混合料拌和无特殊要求。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材料颗粒都完全均匀的包裹、无花白料、不离析即可。2.1 SMA混合料的拌和对SMA混合料来说,与普通热拌沥青混合料有以下不同之处:(1)施工温度的不同。 SMA路面正常施工温度如表1所示。(2)SMA与普通密级配沥青混凝土最大不同之处是SMA为间断级配,粗集料最多,细集料很少,矿粉用量多。这给混合料的拌和带来不少困难。为此应该在料斗、料仓安排上下工夫。首先是冷料仓,粗集料数量
15、多,一个料斗经常不够,可能会发生冷料仓数量不够等问题。热料仓也有问题,如果按照通常的方法设置震动筛和热料仓,将会发生细集料仓经常不足(亏料),而粗集料经常溢仓的不正常情况。因此应合理安排冷仓热仓的配置。(3)SMA所需的细集料数量很少,太少的细集料使冷料仓的开启困难,开口很小,稍大一些就会过量。如果细集料是露天的,下雨受潮,小小的冷料仓料口漏不下来,开大了才可以漏下来,但细集料量就容易过多。所以为了使很少的细集料量保持准确的数量,必须使细集料(尤其是石屑)始终保持干燥状态。细集料不可漏天堆放,必须加盖棚布。(4)SMA必须使用纤维,为了使纤维充分分散均匀,一般需要增加干拌时间510s,湿拌可不
16、再增加时间。(5)SMA混合料拌和以后,不能象普通沥青混合料那样贮存太长的时间。这是因为贮存时间太长将使混合料表面结硬成一个硬壳,而且SMA的沥青用量要比普通沥青混合料多,时间长了,会发生沥青的析漏,造成沥青用量不均匀。因此,一般规定SMA混合料的贮存不能过夜,即当天拌和的必须当天使用完。 三、摊铺及压实工艺质量控制(一)沥青混合料摊铺沥青路面摊铺前应先做好下承层的准备。对下承层应彻底清扫,采用人工与空压机(9m3)相结合为宜。对下承层的平整度等技术指标进行复测,平整度代表值控制在规范允许范围内,否则应采取补救措施,凸出基层用铣削机械铣刨处理,对凹陷基层挖坑回填。透(粘)层洒布主要是使各结构层
17、紧密联结形成整体承受行车荷载,但洒布量不宜过多否则易导致泛油。沥青混凝土摊铺机是将生产合格的沥青混合料按一定的技术要求均匀地摊铺在基层或下面层,并给以初步捣实的专用设备。摊铺机主要构造包括传动系,供料设备(受料斗,刮板输送器,螺旋分料器),工作装置(振捣梁,熨平装置,自动找平装置)。(一)找平方式 1.下面层,是联结基层与面层的沥青层。其作用除路面结构的要求外,还为了弥补基层厚度不足,使下面层的标高及层厚符合设计要求。 2.中面层的平整度将直接影响上面层的铺筑质量。它是在下面层平整度的基础上进一步调平,同时在厚度上再作一次调整,为上面层铺筑创造良好条件。 (1)中、下面层调平均用“基准钢丝法”
18、找平,即在铺筑边线外20cm左右打入稳固的支撑杆(最好对应中线桩号),支撑杆间距为10m,根据桩位处中、下面层顶设计高程加上一个常数为钢丝标高。 (2)基准钢丝敷设的长度每段为300m左右,一般钢丝长度在200250m时其张紧力应为100130kN;钢筋长度在250300m时,其张紧力为150200kN;使“基准钢丝”在10m内产生的挠度最大不超过2mm,必要时应加密支撑杆。 (3)在弯道半径较小段及边坡点附近或加宽段前后应加密支撑杆。 (4)支撑杆和基准钢丝架设标高经核对无误后,才能开始摊铺,在铺筑过程中现场应设专人来回检查,防止车辆、施工人员及其他机械碰撞支撑杆或钢丝。 3.上面层直接受行
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- 高速公路 沥青路面 施工 技术 探讨
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