摘要:
為解決普通瀝青混合料存在缺陷,降低瀝青路面早期病害的發(fā)生概率,可在瀝青路面施工中,對(duì)高模量瀝青混合料進(jìn)行應(yīng)用。結(jié)合某工程實(shí)例,對(duì)高模量瀝青路面材料與施工關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)論述,包括高模量瀝青混合料的性能分析,施工關(guān)鍵技術(shù)控制等,供同類(lèi)工程參考。
關(guān)鍵詞:高模量瀝青混合料;路面施工材料;施工技術(shù)
1 工程概況
某高速公路工程,路線長(zhǎng)度為12.58 km,設(shè)計(jì)為雙向四車(chē)道,公路整體結(jié)構(gòu)為底基層+基層+下面層+中面層+上面層瀝青網(wǎng)sinoasphalt.com。其中基層全部采用水穩(wěn)碎石材料建設(shè),每層厚度設(shè)計(jì)為18 cm;下面層采用瀝青混凝土碎石,設(shè)計(jì)厚度為12 cm;中面層采用中粒式瀝青混凝土,設(shè)計(jì)厚度為5 cm;上面層采用細(xì)粒式瀝青混凝土,設(shè)計(jì)厚度為5 cm。由于工程路面設(shè)計(jì)等級(jí)較高,為滿足后續(xù)的行車(chē)需求,針對(duì)中面層擬采用高模量瀝青混合料。本文重點(diǎn)對(duì)高模量瀝青混合料的性能及施工關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)分析。
2 高模量瀝青路面材料與施工關(guān)鍵技術(shù)
2.1 高模量瀝青混合料的性能
2.1.1 高溫穩(wěn)定性
高模量混合料屬于黏彈性材料,其性能會(huì)受到溫度和載荷因素影響。由于瀝青路面環(huán)境溫度在 30~60 ℃變化,長(zhǎng)期的高溫條件下,可能對(duì)瀝青路面的壽命造成直接影響。其中車(chē)轍是瀝青路面的主要病害?;诖耍狙芯客ㄟ^(guò) 60 ℃條件下的車(chē)轍試驗(yàn),研究高模量混合料的高溫抗車(chē)轍性能。
1) 通過(guò)車(chē)轍試驗(yàn),獲得高模量混合料的動(dòng)穩(wěn)定度,從而確定研究車(chē)轍變形的關(guān)鍵性指標(biāo),即在試驗(yàn)溫度下,高模量混合料每產(chǎn)生 1.0 mm 的變形,承受的軸載次數(shù)會(huì)隨之增加。
2) 試驗(yàn)中高模量劑的摻量為 0%、03%、0.6% 和0.9%,由試驗(yàn)結(jié)果可知,伴隨高模量劑摻量的增加,混合料累計(jì)變形量減小,動(dòng)穩(wěn)定度會(huì)隨之增大,其抗車(chē)轍的性能越好[1]。
3) 高模量劑的摻量相同時(shí),高模量混合料的動(dòng)穩(wěn)定度大于普通混合料的動(dòng)穩(wěn)定度,結(jié)果表明,高模量混凝土的抗車(chē)轍能力更強(qiáng)。
4) 當(dāng)高模量劑摻量在 0%~0.6% 范圍內(nèi)增加時(shí),混凝土的強(qiáng)度和剛度逐漸提高,對(duì)減小累計(jì)變形有明顯效果。
2.1.2 低溫穩(wěn)定性
混合料低溫穩(wěn)定性的檢測(cè),可以選擇小梁低溫彎曲試驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)按照溫度-10 ℃,加載速率為 50mm/min 的參數(shù)設(shè)置試驗(yàn)條件。試件的尺寸為 250 mm×30 mm×35 mm,對(duì)基質(zhì)瀝青摻加 0.3%、0.6% 和 0.9% 的高模量劑[2]。由試驗(yàn)結(jié)果可知:
1)隨著高模量劑摻入量的增加,彎拉強(qiáng)度先增加后減小。即當(dāng)高模量劑的摻量為0.3%時(shí),彎拉強(qiáng)度達(dá)到最大值。而當(dāng)摻量為0.6%時(shí),與改性瀝青彎拉強(qiáng)度基本相同。進(jìn)一步增加摻量至0.9%時(shí),與基質(zhì)瀝青彎拉強(qiáng)度相同[3]。
2)上述結(jié)果說(shuō)明,高模量劑的添加,對(duì)混合料低溫性能的改善影響不大。
2.1.3 水穩(wěn)定性
水損害是導(dǎo)致瀝青路面破損的主要原因之一,即水在凍融循環(huán)的作用下,受到車(chē)輪動(dòng)荷載的影響,使空隙內(nèi)的水產(chǎn)生真空負(fù)壓,水被抽吸后慢慢滲入瀝青和集料的界面,導(dǎo)致瀝青與集料的黏附力減弱,造成瀝青混合料松散、掉粒,引起路面坑槽。水穩(wěn)定性可用浸水馬歇爾試驗(yàn)檢測(cè)。
1) 高 模 量 劑 的 摻 量 分 別 為 0%、 0.3%、 0.6%、0.9%,試驗(yàn)方法為馬歇爾浸水試驗(yàn),由試驗(yàn)結(jié)果,級(jí)配類(lèi)型對(duì)混合料的殘留穩(wěn)定度影響輕微。
2) 摻加高模量劑的混合料殘留穩(wěn)定度比不摻加的混合料小,說(shuō)明高模量劑對(duì)穩(wěn)定度具有顯著影響。
3) 摻加高模量劑的混合料標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定度大于未摻加的基質(zhì)瀝青,說(shuō)明高模量劑能夠使混合料的強(qiáng)度得到提升,從而改善水穩(wěn)定性。
2.2 施工關(guān)鍵技術(shù)
2.2.1 高模量混合料拌和
1) 在拌制高模量混合料的過(guò)程中,可將粗集料與高模量添加劑一并投入,隨后采用干拌的方式進(jìn)行拌和,時(shí)間控制在15~20 s,再開(kāi)展?jié)癜韬?,時(shí)間以30~40 s為宜,要使礦料表面被瀝青完全裹覆[4]。正式拌和前,要先試拌,確保無(wú)離析、無(wú)花白料、無(wú)結(jié)團(tuán)等現(xiàn)象。
2) 混合料拌和階段,應(yīng)把握時(shí)機(jī)向拌和設(shè)備內(nèi)投入適量的高模量劑,此時(shí)應(yīng)合理選擇投放的方式。目前常用的投放方式為機(jī)械自動(dòng)投放與人工手動(dòng)投放。采用前者投放方式,可以利用設(shè)備準(zhǔn)確稱量添加劑后,經(jīng)與拌鍋相連的圓管實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投放添加劑。后者是在拌鍋旁布設(shè)一個(gè)漏斗,選擇適宜的高度,以便工人稱取添加劑。當(dāng)熱料倉(cāng)混合料入鍋時(shí),工人將稱好的添加劑投入鍋內(nèi)進(jìn)行干拌。由于機(jī)械自動(dòng)投放的準(zhǔn)確性更高,作業(yè)過(guò)程更加穩(wěn)定、可靠,所以本工程中,采用機(jī)械自動(dòng)投放的方式[5]。
3) 高模量混合料拌和過(guò)程中,應(yīng)定期檢查添加系統(tǒng)。向拌和樓中投放高模量添加劑前,設(shè)備應(yīng)處于正常運(yùn)行狀態(tài),拌和期間也要組織維護(hù)人員定期標(biāo)定添加設(shè)備,提高準(zhǔn)確率。常溫狀態(tài)下,高模量添加劑能夠長(zhǎng)期保存,所以要將添加劑存放在庫(kù)房?jī)?nèi),防止雨淋、日曬,影響其質(zhì)量。
4) 為保證混合料的質(zhì)量,要對(duì)礦料的合成級(jí)配嚴(yán)格控制。高模量混合料拌和期間,應(yīng)對(duì)礦料的生產(chǎn)級(jí)配進(jìn)行實(shí)時(shí)掌握。拌和開(kāi)始前和結(jié)束后,均要從拌和設(shè)備內(nèi)選取部分樣品,在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)定樣品的級(jí)配情況,將試驗(yàn)結(jié)果與目標(biāo)配比相對(duì)比,若不滿足要求,應(yīng)立即調(diào)整拌和比例,使其與設(shè)計(jì)要求的配比相近。
5) 高模量的均勻性不足,容易引起離析,從而導(dǎo)致混合料浪費(fèi)。為避免此問(wèn)題的發(fā)生,應(yīng)從用量的精準(zhǔn)度上入手,確保用料準(zhǔn)確的同時(shí),再控制上料的速度,結(jié)合配比確定各材料的用量,以保證材料的組成均勻、穩(wěn)定,降低離析現(xiàn)象的發(fā)生概率。
6) 拌和高模量混合料時(shí),若含水量過(guò)高,則會(huì)導(dǎo)致路面的耐久性降低。為此,要使混合料拌和時(shí)處于干燥狀態(tài)。可對(duì)混合料進(jìn)行烘干處理并測(cè)定殘余的含水量,不得超過(guò) 1%。每個(gè)工作日拌和時(shí),應(yīng)先拌制 2~3鍋廢棄的集料,以使拌和樓達(dá)到適宜的溫度,同時(shí)適當(dāng)提高前幾鍋的拌和溫度,并使混合料的加熱溫度和出廠溫度達(dá)到規(guī)定要求。拌和過(guò)程中,使用紅外測(cè)溫儀,實(shí)時(shí)監(jiān)控混合料的溫度[6]。
2.2.2 高模量混合料運(yùn)輸
拌和樓生產(chǎn)出來(lái)的高模量混合料,應(yīng)及時(shí)運(yùn)送到攤鋪現(xiàn)場(chǎng),使攤鋪?zhàn)鳂I(yè)能夠連續(xù)開(kāi)展。雖然高模量混凝土與普通的瀝青混凝土在性能方面存在一定差異,但二者的運(yùn)輸方法卻大體相同,具體運(yùn)輸要點(diǎn)如下:
1) 選擇噸位相對(duì)較大的自卸式汽車(chē)作為高模量混合料的運(yùn)輸車(chē),在運(yùn)輸混合料的過(guò)程中,要遵守交通規(guī)則,不得超載?;旌狭系倪\(yùn)輸量應(yīng)比實(shí)際生產(chǎn)量大一些,從而確保運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性,以免因生產(chǎn)量不足,造成無(wú)料可運(yùn)的情況,影響攤鋪施工。
2) 為避免車(chē)廂板與高模量混合料發(fā)生黏結(jié)的現(xiàn)象,應(yīng)在正式裝車(chē)前,對(duì)運(yùn)輸車(chē)廂展開(kāi)全面清理,清除車(chē)廂內(nèi)的一切殘留物、油污等,之后均勻涂刷防黏結(jié)劑,避免高模量瀝青混凝土與車(chē)廂發(fā)生黏結(jié)。高模量混合料與普通混合料的區(qū)別在于黏度大、彈性高,運(yùn)輸時(shí),殘留在車(chē)廂內(nèi)的混合料會(huì)在廂板上硬結(jié),要及時(shí)清理。為防止裝車(chē)時(shí)混合料發(fā)生離析的情況,運(yùn)輸車(chē)要前后移動(dòng),避免混合料集中。
3) 高模量施工時(shí),材料的溫度與施工質(zhì)量存在很大關(guān)系。因此,在運(yùn)輸階段應(yīng)做好防護(hù)措施,避免混合料溫度過(guò)快?;旌狭涎b車(chē)后及時(shí)檢測(cè)和記錄混合料的溫度;運(yùn)輸過(guò)程中嚴(yán)密遮蓋混合料并施加保溫措施,控制溫度散失速度,確保抵達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)溫度適宜;限制運(yùn)輸車(chē)在施工現(xiàn)場(chǎng)的等待時(shí)間在 90 min 以內(nèi);到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)后,再次檢測(cè)和記錄混合料的溫度,嚴(yán)禁使用溫度過(guò)低的混合料;等待卸料的運(yùn)輸車(chē)達(dá)到5輛以上后,再組織攤鋪?zhàn)鳂I(yè),保證攤鋪的連續(xù)性。
4) 高模量混合料卸料時(shí),運(yùn)輸車(chē)應(yīng)與攤鋪機(jī)保持25 cm左右的距離并對(duì)準(zhǔn)攤鋪機(jī),運(yùn)輸車(chē)不得傾斜,由攤鋪機(jī)向前推動(dòng)運(yùn)輸車(chē),完成卸料。
2.2.3 高模量混合料攤鋪
攤鋪是整個(gè)面層施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié),攤鋪質(zhì)量直接決定公路性能。為此,要對(duì)該工序予以重視。具體的攤鋪技術(shù)要點(diǎn)如下:
1) 高模量混合料正式攤鋪前,要對(duì)攤鋪機(jī)全面細(xì)致地檢查,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理,避免攤鋪?zhàn)鳂I(yè)期間發(fā)生故障影響施工進(jìn)度和質(zhì)量,導(dǎo)致攤鋪無(wú)法連續(xù)開(kāi)展。高模量混合料的攤鋪?zhàn)鳂I(yè)面,要提前清理干凈,并對(duì)黏層的質(zhì)量加以復(fù)核,看是否與現(xiàn)行的規(guī)范要求相符,如存在質(zhì)量缺陷,則應(yīng)重新噴灑黏層油。攤鋪?zhàn)鳂I(yè)前,在收料斗內(nèi)上涂抹隔離劑,以避免發(fā)生瀝青黏附攤鋪機(jī)的情況。
2) 調(diào)節(jié)攤鋪機(jī)的螺旋布料器、自動(dòng)送料器和粒料器,滿足高模量混合料攤鋪?zhàn)鳂I(yè)連續(xù)、均勻、緩慢輸送的要求。開(kāi)始攤鋪時(shí),先頂進(jìn)運(yùn)輸車(chē)向螺旋布料器內(nèi)卸載混合料,卸料后混合料的卸載高度應(yīng)在布料器高度的 2/3以上。布料時(shí)熨平板要提前預(yù)熱,使其達(dá)到100 ℃以上,板間不得存在間隙,避免混合料卡入間隙,造成攤鋪時(shí)在路面上留下拉痕,影響施工質(zhì)量。
3) 本工程中,采用兩臺(tái)型號(hào)相同的攤鋪機(jī)呈梯隊(duì)作業(yè)時(shí),要將熨平板的振搗裝置調(diào)整到位,確保兩臺(tái)攤鋪機(jī)的振頻和振幅相同。對(duì)于機(jī)械攤鋪階段的相關(guān)參數(shù),可以先利用試驗(yàn)段確定,保證攤鋪速度、寬度、厚度的合理性。相比于普通的瀝青混合料,高模量混合料的降溫速度更快。因此,實(shí)際攤鋪?zhàn)鳂I(yè)中,適當(dāng)提高可將攤鋪機(jī)的行駛速度,控制在 2.0m/min 以內(nèi),保證攤鋪均勻、連續(xù)[7]。
4) 攤鋪機(jī)作業(yè)時(shí),速度應(yīng)保持恒定,不可忽快忽慢,在無(wú)特殊原因的前提下,攤鋪機(jī)不可以中途停頓。攤鋪機(jī)作業(yè)開(kāi)始后,不宜停機(jī),爭(zhēng)取每個(gè)工作日的開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)次數(shù)為1次。若攤鋪機(jī)必須停止,則應(yīng)將該位置按施工縫處理。
2.2.4 高模量混合料碾壓
1) 碾壓是高模量混合料施工的最后一道工序,與平整度密切相關(guān),碾壓過(guò)程中應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則:高頻低幅、緊跟慢壓、高溫少水。初壓時(shí),要確保混合料處于高溫狀態(tài),壓路機(jī)應(yīng)緊跟攤鋪機(jī)作業(yè),為確保碾壓效率,可以用兩臺(tái)壓路機(jī)同步施工,碾壓遍數(shù)以 6~8 遍為宜。終壓的目的是消除輪跡,可以選用雙鋼輪壓路機(jī),以提高路面的平整度。
2) 壓路機(jī)的碾壓速度應(yīng)與攤鋪機(jī)的作業(yè)速度一致,碾壓要保持連續(xù)、勻速,縮短單次碾壓的長(zhǎng)度,將同一路段內(nèi)碾壓作業(yè)時(shí)混合料的溫度散失降至最低程度。為防止碾壓時(shí)產(chǎn)生擁包,壓路機(jī)應(yīng)從外向內(nèi)、從高向低碾壓,以確保路面的平整度。
3) 黏性高是高模量瀝青混合料的突出特點(diǎn),在碾壓期間容易出現(xiàn)黏輪的現(xiàn)象,為解決此問(wèn)題,可間歇向壓路機(jī)的碾壓輪噴水,按照黏輪程度調(diào)節(jié)噴水次數(shù)和水量。向輪胎壓路機(jī)上涂抹油水混合物,降低黏輪的可能性。
2.2.5 接縫處理
1) 對(duì)施工段落合理規(guī)劃,減少縱向和橫向接縫的數(shù)量。對(duì)產(chǎn)生的接縫可按照形式分為縱接縫與橫接縫。其中縱向接縫主要是攤鋪機(jī)梯隊(duì)作業(yè)時(shí)形成的接縫。該接縫處理時(shí),可在先完成攤鋪的路段預(yù)留 20~30 cm的寬度不碾壓,之后以兩幅路段搭接的方式跨接縫處理,消除接縫的痕跡[8]。
2) 橫接縫一般設(shè)置為平接縫的形式,處理時(shí)先使用3米直尺確定橫向施工縫的位置并割齊。鏟除接縫處的雜物,繼續(xù)攤鋪前將灰漿擦凈,接縫處涂上黏層瀝青,待預(yù)熱熨平板至110 ℃后,預(yù)熱原壓實(shí)部位。接縫搭接后使用鋼輪壓路機(jī)先橫向壓實(shí)接縫,然后跨縫移向新鋪面層縱向碾壓,每次移動(dòng)寬度控制在 20 cm 左右,縱向碾壓時(shí),避免在橫接縫上垂直碾壓,以防止引起錯(cuò)臺(tái)。
3) 碾壓后,測(cè)量路面平整度,若與規(guī)范要求不符,則應(yīng)及時(shí)處理,保證接縫平整,上下層橫向接縫錯(cuò)位1.0 m以上。
3 結(jié)束語(yǔ)
高模量瀝青路面材料比普通的瀝青混合料性能更優(yōu),將之應(yīng)用于瀝青路面的鋪筑中,能夠顯著提升路面的整體性能,尤其是抗車(chē)轍的能力,從而減少車(chē)轍病害的發(fā)生,降低養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用,延長(zhǎng)路面使用壽命。
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《交通世界》