。 高速公路由于行車(chē)密度大、車(chē)速快,并且隨著車(chē)輛軸載明顯增加以及重車(chē)比例增大,給瀝青路面帶來(lái)了明顯的早期損壞(如轍槽、泛油、推擁等)這也對(duì)瀝青路面的級(jí)配情況、抗滑性、平整度、密實(shí)性等提出了更高的要求。其中上面層是影響路面質(zhì)量zui直接的因素,也是zui主要的因素,要提高路面的工程質(zhì)量,上面層的施工質(zhì)量必須保證,筆者將從瀝青砼上面層配合比設(shè)計(jì)和施工,談?wù)劚WC高速公路路面上面層工程質(zhì)量的幾個(gè)關(guān)鍵因素。
1、瀝青砼上面層配合比設(shè)計(jì)
瀝青砼路面上面層配合比的設(shè)計(jì)過(guò)程包括目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段和生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段。
1.1目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段
1.1.1原材料的選擇
1.1.1.1瀝青
a.由于我省屬于熱區(qū),所以瀝青應(yīng)選用稠度大且軟化點(diǎn)高的瀝青,以免夏季泛油。
b.修筑高速公路路面的瀝青,在高溫時(shí)要具有較低的感溫性,低溫時(shí)又具有較好的形變能力,所以選擇瀝青時(shí)應(yīng)盡量選擇溶—凝膠型結(jié)構(gòu)的環(huán)烷基稠油直餾瀝青。其中瀝青質(zhì)的含量為15%~25%,針入度指數(shù)在-2~+2之間,PVN值宜在0~0.5之間。
c.同時(shí)為了提高使用瀝青的品質(zhì),特別是對(duì)重交通量瀝青砼表層,更應(yīng)該采用進(jìn)口的瀝青如殼牌、埃索、阿爾巴爾亞,標(biāo)號(hào)宜為AH-50或AH-70.
1.1.1.2集料
a.骨料zui大粒徑的確定:級(jí)配中的粗集料粒徑大小與瀝青混合料的抗疲勞強(qiáng)度和抗車(chē)轍能力有密切的關(guān)系。從國(guó)內(nèi)外相關(guān)科研資料表明,當(dāng)瀝青混合料厚h與zui大粒徑D的比值接近2時(shí),表面層的抗滑性、路面抗車(chē)轍能力、耐久性有明顯的提高,同時(shí)可心減少路面平整度的衰減。
b.判斷集料的酸堿性。由于瀝青含有瀝青酸顯酸性,為了使集料與瀝青有較好的結(jié)合能力,所以在選擇時(shí)應(yīng)該不考慮酸性的集料。
c.瀝青砼表層的集料,應(yīng)該選用潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、堅(jiān)硬、耐磨、韌性好的碎石,同時(shí)應(yīng)符合磨耗值、道瑞磨耗值、沖擊值和壓碎值等要求。
d.為了使瀝青砼表層的細(xì)集料與瀝青有良好的粘結(jié)能力,盡量使用人工的機(jī)制砂或石屑,而避免使用天然砂。因?yàn)槲沂^(qū)的天然砂絕大部分屬于酸性。
1.1.1.3填料
瀝青砼用的填料宜采用石灰?guī)r或巖漿中的強(qiáng)基性巖石(憎水性石料),經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉。礦粉要求干燥、潔凈的。當(dāng)采用水泥、石灰、粉煤灰作填料時(shí),其用量不宜超過(guò)礦粉總量的2%.
碎石嚴(yán)禁尺寸有重疊現(xiàn)象,一般選10~20mm、5~10mm、0~5mm、不允許選用5~10mm、10~20mm、10~30mm之類(lèi)的碎石,避免拌和出現(xiàn)溢料和待料現(xiàn)象,盡量控制超大粒徑的含量,應(yīng)不大于3%,超zui小粒徑含量不大于7%.
1.1.2礦質(zhì)混合料比例的確定
1.1.2.1組成材料的原始數(shù)據(jù)的測(cè)定。
1.1.2.2計(jì)算組成材料配合比。
1.1.2.3調(diào)整配合比。計(jì)算得的合成級(jí)配應(yīng)根據(jù)下列要求作必要的配合比調(diào)整。
a.通常情況下,合成級(jí)配曲線(xiàn)宜盡量接近設(shè)計(jì)級(jí)配中限尤其應(yīng)使0.075mm、2.36mm和4.75mm篩孔的通過(guò)量盡量接近設(shè)計(jì)級(jí)配范圍的中限;
b.對(duì)于重交通的高速公路面層,宜偏向級(jí)配范圍的下(粗)限;
c.合成級(jí)配曲線(xiàn)應(yīng)接近連續(xù)的或合理的間斷級(jí)配,但不應(yīng)過(guò)多的犬牙交錯(cuò)。
1.1.3*油石比的確定
根據(jù)瀝青混合料的強(qiáng)度理論,瀝青用量少時(shí),瀝青不足形成薄膜粘結(jié)礦料顆粒,抗剪強(qiáng)度不高,瀝青用量過(guò)多時(shí),起潤(rùn)滑作用的自由瀝青增加,使內(nèi)摩阻力降低,粘結(jié)力下降,強(qiáng)度減小。
目前,國(guó)內(nèi)瀝青油石比由室內(nèi)常規(guī)馬歇爾試驗(yàn)確定,即由瀝青混合料密實(shí)度、穩(wěn)定度、孔隙率等指標(biāo)初步確定油石比,與規(guī)范的取值要求進(jìn)行比較取值,本人認(rèn)為油石比確定應(yīng)遵循下列原則:
1.1.3.1油石比要按當(dāng)?shù)貧夂驐l件綜合考慮
我省屬于熱帶地區(qū),夏季較長(zhǎng)、氣溫偏高,冬季較短、氣溫偏暖,油石比取低限利于提高路面熱穩(wěn)定性、抗車(chē)轍能力和抗滑性。近年來(lái)由于溫室效應(yīng)的影響,更應(yīng)特別注意瀝青混合料表層油石比(取低限)近幾年,我省的幾條高等級(jí)公路,部分路段泛油車(chē)轍現(xiàn)象明顯,抗滑能力降低,這與油石比偏大、氣溫偏高持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)有直接關(guān)系。
1.1.3.2高等級(jí)路面面層油石比的確定應(yīng)引起動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)
目前國(guó)內(nèi)交通組成發(fā)生了顯著變化,大噸位車(chē)越來(lái)越多,過(guò)去的設(shè)計(jì)理論滿(mǎn)足不了現(xiàn)在交通量增大,車(chē)載增重的需要,這就是為什么有的高等級(jí)公路路面按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),施工單位按規(guī)范施工,而路面照樣出現(xiàn)問(wèn)題的一個(gè)很重要原因。因此筆者主張?jiān)跒r青混合料中除了要進(jìn)行常規(guī)的馬歇爾試驗(yàn)外,其中zui重要的是引起動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn),才能客觀(guān)全面地反映實(shí)際,由動(dòng)穩(wěn)定度鑒定級(jí)配和油石比是合理的,這也是國(guó)內(nèi)許多專(zhuān)家學(xué)者通過(guò)對(duì)比總結(jié)的一條經(jīng)驗(yàn),目前國(guó)家也在試之中。
1.2生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段
1.2.1冷料的調(diào)試
1.2.1.1冷料的調(diào)試主要根據(jù)目標(biāo)配合比的礦料比例
根據(jù)瀝青砼拌和的產(chǎn)量Q,確定每分鐘礦料的進(jìn)料數(shù)量:(假定碎石含水量為0,石屑含水量為X)
A集料:Q×(1-Z)×PA÷60t/min
B集料:Q×(1-Z)×PB÷60t/min
石屑:Q×(1-Z)×PC×(1+X)÷60t/min
Z:表示油石比PA:A集料用量PB:B集料用量PC:石屑用量
1.2.1.2操作室內(nèi)冷料的流量是通過(guò)相應(yīng)的度盤(pán)控制。將每個(gè)冷料他對(duì)應(yīng)的度盤(pán)旋至兩個(gè)不同的刻度上,稱(chēng)量每個(gè)流量,根據(jù)(1)中所計(jì)算的流量即可內(nèi)插求得對(duì)應(yīng)的度盤(pán)數(shù)值。
1.2.2生產(chǎn)配合比的調(diào)試
分別取二級(jí)篩分后進(jìn)入熱料倉(cāng)的材料進(jìn)行篩分,確定各熱料倉(cāng)的礦料比例,供拌和站使用,按*油石比±0.3%進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)和動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn),進(jìn)一步確定生產(chǎn)配合比中的*油石比。
1.3生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段
1.3.1一個(gè)配合比能否真正運(yùn)用到施工中去,這要通過(guò)試驗(yàn)段來(lái)驗(yàn)證,通過(guò)鋪筑試驗(yàn)段可以確定攤鋪機(jī)的攤鋪溫度,攤鋪速度、振級(jí)、壓路機(jī)的碾壓工作,以及確定松鋪系數(shù)等。
1.3.2在鋪筑試驗(yàn)段的過(guò)程中,在拌和站取樣進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)和抽提試驗(yàn),抽提后的礦料進(jìn)行篩分試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合規(guī)范要求。
1.3.3在試驗(yàn)路段碾壓成型12小時(shí)后,對(duì)攤鋪的瀝青面層進(jìn)行鉆芯取樣,以檢測(cè)其厚度及壓實(shí)度。
2、瀝青砼上面層的施工
2.1瀝青路面試驗(yàn)段
通過(guò)瀝青路面試驗(yàn)段施工應(yīng)達(dá)到以下幾個(gè)目的:
?。?)驗(yàn)證目標(biāo)、生產(chǎn)配合比。
?。?)通過(guò)試驗(yàn)段確定*人員組織。
(3)通過(guò)試驗(yàn)確定*機(jī)械組合。
?。?)通過(guò)試驗(yàn)段對(duì)瀝青混合料面層施工的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估。
2.2瀝青砼表面層的施工
根據(jù)試驗(yàn)段確定各項(xiàng)數(shù)據(jù),指導(dǎo)正式施工,在施工過(guò)程中,應(yīng)掌握如下原則:
2.2.1瀝青混合料的拌和
2.2.1.1高速公路瀝青砼上面表層施工,其拌和站總量必須在160T/h以上,拌和站應(yīng)具有自動(dòng)記錄功能。
2.2.1.2拌和廠(chǎng)必須配備合格的試驗(yàn)室和熟悉瀝青混合料的試驗(yàn)、生產(chǎn)工藝、質(zhì)量指標(biāo)的試驗(yàn)人員,并能及時(shí)提供給監(jiān)理工程師滿(mǎn)意的試驗(yàn)資料。
2.2.1.3瀝青加熱溫度及瀝青砼的拌和溫度、拌和時(shí)間、施工溫度等應(yīng)滿(mǎn)足相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求。
2.2.2瀝青混合料的運(yùn)輸
2.2.2.1運(yùn)輸車(chē)輛必須是15T以上的自卸翻斗車(chē),車(chē)況良好,車(chē)內(nèi)必須清潔。
2.2.2.2裝料時(shí)應(yīng)前后移動(dòng),避免混合料離析。
2.2.2.3運(yùn)送瀝青混合料的汽車(chē)應(yīng)覆蓋,防止受到風(fēng)吹、日曬、雨淋、污染等。運(yùn)料汽車(chē)在攤鋪機(jī)*cm~30cm處停放,禁止碰撞攤鋪機(jī)。
2.2.3瀝青混合料的攤鋪
2.2.3.1下承層的準(zhǔn)備:瀝青面層攤鋪前必須對(duì)中面層清掃或沖洗,表面要保證干凈、清潔,無(wú)雜物及污染,然后噴灑粘層油,粘層油噴油量一定要準(zhǔn)確、均勻,如果過(guò)多,將會(huì)影響上面層的油石比:假定粘層油為乳化瀝青,設(shè)計(jì)為0.8kg/㎡,瀝青與乳化劑的比例為50:50,瀝青砼表層4cm,密度按2.42g/cm3,則由于粘油層的灑布,每平方米增加瀝青用量0.4kg,而每平方米瀝青砼總重量為100×100×4×2.42g/cm3=96800g,油石比增加為400÷96800=0.4%,規(guī)范要求實(shí)際瀝青用量只能在*用量在±0.35之內(nèi),可見(jiàn)油石比已經(jīng)超過(guò)了規(guī)定值。同時(shí),這也是路面泛油、擁包的主要原因之一。
2.2.3.2攤鋪機(jī)采用進(jìn)口先進(jìn)的攤鋪機(jī),如ABG423,表面層必須全幅攤鋪,同時(shí)應(yīng)用浮動(dòng)基準(zhǔn)梁控制攤鋪厚度和平整度。
2.2.3.3攤鋪機(jī)的準(zhǔn)備按相關(guān)施工技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行。
2.2.4瀝青混合料的壓實(shí)成型及壓實(shí)度的要求
2.2.4.1作為瀝青砼上面層,壓實(shí)設(shè)備應(yīng)配有2臺(tái)雙光輪振動(dòng)壓路機(jī)(要求靜壓11t以上),INGERSOLL-RAND、DD-110(或同類(lèi)型壓路機(jī)),2臺(tái)16T以上輪胎壓路機(jī),1臺(tái)6-8T以鋼輪雙振動(dòng)壓路機(jī)。
2.2.4.2瀝青砼表面層的碾壓宜采用
初壓:選用DD-110雙輪振動(dòng)壓路機(jī)靜壓過(guò)去,回來(lái)振動(dòng),初壓應(yīng)遵循少?lài)娝⒈3指邷?、梯形迭進(jìn)的原則。溫度下降率隨著逐步碾壓而減緩,特別是攤鋪后,初壓前溫度下降z(mì)ui快,可達(dá)4-5℃/min,所以施工中應(yīng)安排初壓壓路機(jī)盡可能隨攤鋪機(jī)進(jìn)行碾壓,初壓溫度控制在130℃以上(改性瀝青路面根據(jù)相關(guān)要求確定。
復(fù)壓:復(fù)壓溫度控制在120℃以上,宜選用15-30T輪胎壓路機(jī)柔壓兩遍,緊跟著DD-110T碾壓兩遍,復(fù)壓遍數(shù)不少于4-6遍。在復(fù)壓過(guò)程中應(yīng)及時(shí)用三米直尺檢測(cè)平整度,如平整度超標(biāo),應(yīng)及時(shí)用6-8T雙鋼輪雙振壓路機(jī)處理。
終壓:宜采用DD-110振動(dòng)壓路機(jī)或6-8T雙輪鋼筒壓路機(jī)振壓1遍,zui后靜壓1遍,壓實(shí)終了溫度宜在75℃以上,以上壓實(shí)工藝針對(duì)改性瀝青砼路面。
2.2.4.3初壓應(yīng)在攤鋪后較高溫度下進(jìn)行,并不得產(chǎn)生推移,開(kāi)裂,壓實(shí)溫度應(yīng)根據(jù)瀝青粘度,壓路機(jī)類(lèi)型、氣溫、鋪筑層厚度,混合料類(lèi)型經(jīng)試壓確定。
2.2.4.4壓路機(jī)不應(yīng)突然改變路線(xiàn)、加速、急剎車(chē)、中途停機(jī)等。同時(shí)壓路機(jī)不能在同一斷面上回程碾壓,每次回程應(yīng)前后錯(cuò)開(kāi)不小于1米距離的階梯狀。
2.2.4.5壓實(shí)度要求:作為高速公路瀝青砼上面層壓實(shí)度是一個(gè)十分關(guān)鍵并重要的指標(biāo),如果壓實(shí)達(dá)不到要求,則孔隙率增大,平整度衰減加速,路面耐久性降低。對(duì)壓實(shí)度的要求應(yīng)遵循孔隙率控制在3%~6%之間,因此壓實(shí)度一般要求在98%以上。
假定瀝青砼面層視密度2.49g/cm3,孔隙率4.2%,則理論密度為2.599g/cm3,如果壓實(shí)度為95%(符合《公路瀝青路面質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》要求)則實(shí)際孔隙率為(1-2.49×0.95/2.599)×100%=9%>6%.如果壓實(shí)度為98.3%,則實(shí)際孔隙率為(1-2.49×0.983/2.599)×100%=5.8%<6%.
2.2.5橫縫處理
2.2.5.1橫向接縫處理不好會(huì)嚴(yán)重影響面層平整度和行車(chē)舒適性,所以應(yīng)認(rèn)真對(duì)待。
2.2.5.2攤鋪前,先用6米直尺檢查,平整度超過(guò)3mm的部分應(yīng)切去。接頭處清理干凈,再涂上粘層瀝青,待基本干后攤鋪機(jī)就位。
2.2.5.3熨平板開(kāi)始預(yù)熱后,測(cè)量原油面厚度,用虛鋪系數(shù)計(jì)算出虛鋪厚度,測(cè)量應(yīng)準(zhǔn)確。
2.2.5.4熨平板預(yù)熱15-20min,使接縫處原路面溫度達(dá)到65℃以上,再以2m/min的速度慢速攤鋪。
2.2.5.5碾壓用DD-110振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行,碾前將原路面上堆20cm寬混合料對(duì)原路面進(jìn)行預(yù)熱5-10min,然后將橫向接縫碾壓,每15cm間隔逐步錯(cuò)輪重疊壓實(shí)兩米寬度。
3、結(jié)語(yǔ)
瀝青路面在世界各國(guó)采用近百年,從科研設(shè)計(jì)到施工均有一套完事的理論作為指導(dǎo),然而,由于各地氣候條件、施工手段、原材料各異,使這一科學(xué)具有復(fù)雜和多變性,筆者根據(jù)近年來(lái)對(duì)國(guó)內(nèi)一些工程的考慮,同時(shí)結(jié)合自己的一部分實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),提出了上述關(guān)鍵點(diǎn),詣在和同仁們共同探討,以達(dá)到提高之目的。
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