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【摘 要】 本文结合某公路的建设情况,针对该公路在施工过程中沥青混凝土路面产生离析的现象,以及在出现此状况后工程建设单位常常采取的措施进行探讨离析产生的原因,同时结合实际的公路工程建设经验提出一些解决对策,以有效的保证公路的路面施工建设质量。
【关键词】 公路沥青;混凝土路面施工;产生离析;原因;对策
1.公路沥青混凝土离析定义
所谓沥青混合料离析,是指沥青混合料在制备、贮存、运输及摊铺等施工过程中一定程度或局部失去材料的均匀性和一致性,即產生差异。离析概念包涵以下含义,即级配离析、温度离析和SMA材料的油石比差异离析。离析程度是指沥青混合料在级配、温度和材料油石比配等方面发生综合差异的大小。
2.“离析”现象对路面质量的影响及危害
(1)沥青混凝土一旦形成集中,在碾压过程中,集料非常容易被压碎,骨料表面积增大,改变了原设计的路面配合比,油料偏少,造成集料碾压成形后松散,破坏路面结构,影响路面强度、行车安全、行车效果及道路使用寿命。
(2)粗集料集中,局部密实度差、孔隙率高,沥青路面易出现车辙、松散、坑槽,夏季雨量过多,在路面容易形成积水甚至局部渗水,造成路基因含水量过大而失稳,冬季路基形成冻涨,春融时在车辆荷载作用下易造成翻浆,破坏路面。
(3)粗集料的集中,影响路面平整度及路面外观美感,增大了行车噪音。
3.公路沥青混凝土路面施工产生离析的原因
3.1原材料拌和堆放造成的离析
如果构成沥青混合料的碎石集料粒径大小规格不稳定,造成沥青混合料原材料集料颗粒不均匀,拌和过程中由于集料供应速度和堆放管理不合理等原因会造成集料最初离析,致使进入热料仓的集粒粒径分布不均衡影响了级配组成,造成矿料表面积发生变化,导致裹覆于矿料表面的沥青油膜厚度改变。不同粒径的粒料如不严格分类或混料堆放,较大锥式堆放会使粗粒料滚落,产生堆料离析。
3.2沥青混凝土运载摊铺造成的离析
沥青混凝土路面施工中,针对拌和好的热拌沥青混合料,往往需要装载运输机械向施工路段进行装卸运载,当沥青混合料从拌和机向运料车放料,从运料车卸入摊铺机受料斗时,往往造成大颗粒集料滚向料堆四周产生集料离析。若摊铺机在送料过程中转速控制不佳,摊铺机受料斗两翼板上积料含粗集料较多,细集料较少,形成级配离析。另外宽幅摊铺也是导致沥青混合料离析的重要因素。
3.3路面平整碾压过程中造成的离析
沥青路面铺筑需要针对沥青混合料进行平整碾压,采用压实机械进行路面碾压的技术工艺是提高沥青路面密实平整度的具体环节,如果碾压工艺流程控制不好,碾压速度调整不良,出现速度不均、突然起动、急刹车、随意停置、振动不良等情况,都会引起路面沥青混合料推挤,造成集料离析现象出现。采用低频率、高振幅压路机碾压,会产生跳动夯击现象而破坏路面平整度。
3.4摊铺过程中造成的离析
混合料从运料车卸到摊铺机料斗的过程中,不可避免地会产生集料的分离,结果造成中间的混合料进入摊铺机的速度快而两边的混合料则进入的速度慢,期间还会伴随着两侧混合料温度比中间混合料要降低很多的问题,同时摊铺机的螺旋拨料器在向两侧摊铺时也会产生自然的离析;且摊铺机摊铺宽度若越宽,混合料的离析就越严重,二者是正相关的关系,在实际施工中,施工单位会为了提高平整度而采取全幅摊铺的方法,这是造成混合料离析的重要原因。
3.5混合料压实不够均匀造成离析
压实环节是保证沥青公路路面质量的重要环节,压路机在对混合料进行压实的期间,弱路中间和两侧的差异较大,则每个路段的压实速度、遍数和温度不尽相同,这就造成了施工的沥青路面出现了级配离析的问题,且存在压实度不均匀的问题。另一方面,混合料离析又直接造成了压实度无法达到原先要求的问题。若出现了离析的情况,仅依靠提高压实度来减小空隙率而不从根本上解决离析问题,极端情况下会造成将集料压裂的后果,造成损失严重,公路质量也难以保证。
4.避免公路沥青混凝土路面施工产生离析的对策
4.1选择集料,正确保管
碱性石料与沥青的粘附性好,但耐磨性较差。因此,选用集料时,应根据路面结构的位置选择集料。当集料的磨光值、磨耗值和压碎值得到满足时,尽量选用碱性集料,提高集料与沥青自身的粘附能力。同一路段选用同一厂家、同一规格的破碎设备生产的同一规格的集料。集料存放在坚硬而干净的地坪上,采取隔离墙将规格不同的各种集料有效分隔开来。集料的堆放不受地表积水的影响,并有利于下雨时采用覆盖措施。
4.2选择沥青
沥青与集料之间的粘附性主要取决于沥青本身的粘度,粘度越大,粘附性越好;沥青中表面活性成分含量越高,沥青的酸值越大,其粘附性则越好。沥青与集料的粘附性强,混合料越不容易发生离析。因此,应该选择与集料有良好粘附性能和高温稳定性的沥青。
4.3添加抗剥离剂
加入外加剂,提高集料与沥青的粘附性能,同时改变集料的表面性质。外加剂包括石灰、以油脂为主要成分的胺类和酰胺类等阳离子表面活性剂以及环烷酸类高分子有机酸类。具体措施是在酸性集料中加入1%~2%的干燥磨细消石灰粉或生石灰粉,水泥作为填料的一部分,添加时间必须确保集料在裹覆消石灰以后才与沥青拌和,或将粗集料用石灰浆或石灰水涂覆,也可将生石灰粉与潮湿集料拌和。加入0.1%~1.0%的抗剥落剂改善酸性石料的性质。抗剥离剂的长期温度稳定性尤其重要。
4.4规范操作方法
混合料从搅拌机卸出到运输车辆的过程中,将装料车随混合料的装入缓慢移动,避免混合料堆积造成粗细集料在装料过程中分离;现场卸料时料车移动要缓慢均匀,避免与摊铺机碰撞,熨板的加长部分要结合牢固,碾压尽量作到速度均匀,轮迹重叠宽度一致,碾压遍数相同,使各个环节操作规范并保证摊铺的连续。 4.5严格控制加热温度和摊铺温度
严格控制混合料在搅拌机内的加热温度,避免温度过高引起沥青老化,降低沥青与集料之间的粘结力引起的离析,确保沥青混合料摊铺时的摊铺温度符合规定。如果碾压温度太低造成碾压不密实,混合料孔隙率太大,多孔的混合料在水分作用下,会加速离析现象发生。避免雨季、寒冷和潮湿气候施工。对于温度较低或需要长距离运输时,采用对混合料上面加盖苫布保温措施,运料中途不得停留,确保施工工序连续和摊铺温度。向储料仓充注氮气等惰性气体阻止混合料加热过程中的老化也是一种防止温度离析的有效措施。此外,控制搅拌时间和过程也可以防止温度过高引起沥青老化而导致的混合料离析现象。
4.6控制摊铺宽度
摊铺宽度应与沥青混合料摊铺机的摊铺能力相适应,不宜摊铺过宽,以免混合料在螺旋拨料器作用下沿横向移动太长造成的粗细集料离析以及熨平板加长部分对混合料压实不一致现象,并减少混合料横向移动造成的温差离析。当采用双幅摊铺时,采用2台摊铺机同时摊铺和多台压路机同时碾压,避免在两幅之间造成温差离析或压实不匀。
4.7保证沥青面层厚度和集料粒徑符合要求
沥青混合料的厚度和粒径不仅要符合力学强度或承载能力的需要,而且要适应碾压功能的需要。根据集料粒径选用合理的沥青面层的设计压实厚度,不能单纯追求减薄,太薄了不易压实。
4.8加强施工检验
目前有3种无破损测试方法鉴别沥青混合料的离析:直观法、铺砂法、密度法。在施工的不同阶段,采用相应方法及时检验,发现问题及时处理。
5.结语
综上所述,公路沥青混凝土路面施工产生离析的原因是多种多样的,在实际的工程中我们应该针对不同的离析原因,从而制定出相应的对策,这样才能从根本上解决公路沥青混凝土路面施工产生离析的问题。
参考文献:
[1]邵明建.沥青路面施工机械化施工技术与质量控制[M].北京:人民交通出版社,2011.
[2]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].北京:人民交通出版社,2012.
[3]郝培文.沥青路面施工与维修技术[M].北京:人民交通出版社,2011.
[4]徐鸥明,韩森,高巍,等.永久性沥青混凝土路面离析现象成因及防治措施[J].公路,2012(3).
[5]何晓英,陈洪凯,钟盈.山区公路沥青混凝土路面离析现象的稳定性分析[J].公路,2013(3)
【关键词】 公路沥青;混凝土路面施工;产生离析;原因;对策
1.公路沥青混凝土离析定义
所谓沥青混合料离析,是指沥青混合料在制备、贮存、运输及摊铺等施工过程中一定程度或局部失去材料的均匀性和一致性,即產生差异。离析概念包涵以下含义,即级配离析、温度离析和SMA材料的油石比差异离析。离析程度是指沥青混合料在级配、温度和材料油石比配等方面发生综合差异的大小。
2.“离析”现象对路面质量的影响及危害
(1)沥青混凝土一旦形成集中,在碾压过程中,集料非常容易被压碎,骨料表面积增大,改变了原设计的路面配合比,油料偏少,造成集料碾压成形后松散,破坏路面结构,影响路面强度、行车安全、行车效果及道路使用寿命。
(2)粗集料集中,局部密实度差、孔隙率高,沥青路面易出现车辙、松散、坑槽,夏季雨量过多,在路面容易形成积水甚至局部渗水,造成路基因含水量过大而失稳,冬季路基形成冻涨,春融时在车辆荷载作用下易造成翻浆,破坏路面。
(3)粗集料的集中,影响路面平整度及路面外观美感,增大了行车噪音。
3.公路沥青混凝土路面施工产生离析的原因
3.1原材料拌和堆放造成的离析
如果构成沥青混合料的碎石集料粒径大小规格不稳定,造成沥青混合料原材料集料颗粒不均匀,拌和过程中由于集料供应速度和堆放管理不合理等原因会造成集料最初离析,致使进入热料仓的集粒粒径分布不均衡影响了级配组成,造成矿料表面积发生变化,导致裹覆于矿料表面的沥青油膜厚度改变。不同粒径的粒料如不严格分类或混料堆放,较大锥式堆放会使粗粒料滚落,产生堆料离析。
3.2沥青混凝土运载摊铺造成的离析
沥青混凝土路面施工中,针对拌和好的热拌沥青混合料,往往需要装载运输机械向施工路段进行装卸运载,当沥青混合料从拌和机向运料车放料,从运料车卸入摊铺机受料斗时,往往造成大颗粒集料滚向料堆四周产生集料离析。若摊铺机在送料过程中转速控制不佳,摊铺机受料斗两翼板上积料含粗集料较多,细集料较少,形成级配离析。另外宽幅摊铺也是导致沥青混合料离析的重要因素。
3.3路面平整碾压过程中造成的离析
沥青路面铺筑需要针对沥青混合料进行平整碾压,采用压实机械进行路面碾压的技术工艺是提高沥青路面密实平整度的具体环节,如果碾压工艺流程控制不好,碾压速度调整不良,出现速度不均、突然起动、急刹车、随意停置、振动不良等情况,都会引起路面沥青混合料推挤,造成集料离析现象出现。采用低频率、高振幅压路机碾压,会产生跳动夯击现象而破坏路面平整度。
3.4摊铺过程中造成的离析
混合料从运料车卸到摊铺机料斗的过程中,不可避免地会产生集料的分离,结果造成中间的混合料进入摊铺机的速度快而两边的混合料则进入的速度慢,期间还会伴随着两侧混合料温度比中间混合料要降低很多的问题,同时摊铺机的螺旋拨料器在向两侧摊铺时也会产生自然的离析;且摊铺机摊铺宽度若越宽,混合料的离析就越严重,二者是正相关的关系,在实际施工中,施工单位会为了提高平整度而采取全幅摊铺的方法,这是造成混合料离析的重要原因。
3.5混合料压实不够均匀造成离析
压实环节是保证沥青公路路面质量的重要环节,压路机在对混合料进行压实的期间,弱路中间和两侧的差异较大,则每个路段的压实速度、遍数和温度不尽相同,这就造成了施工的沥青路面出现了级配离析的问题,且存在压实度不均匀的问题。另一方面,混合料离析又直接造成了压实度无法达到原先要求的问题。若出现了离析的情况,仅依靠提高压实度来减小空隙率而不从根本上解决离析问题,极端情况下会造成将集料压裂的后果,造成损失严重,公路质量也难以保证。
4.避免公路沥青混凝土路面施工产生离析的对策
4.1选择集料,正确保管
碱性石料与沥青的粘附性好,但耐磨性较差。因此,选用集料时,应根据路面结构的位置选择集料。当集料的磨光值、磨耗值和压碎值得到满足时,尽量选用碱性集料,提高集料与沥青自身的粘附能力。同一路段选用同一厂家、同一规格的破碎设备生产的同一规格的集料。集料存放在坚硬而干净的地坪上,采取隔离墙将规格不同的各种集料有效分隔开来。集料的堆放不受地表积水的影响,并有利于下雨时采用覆盖措施。
4.2选择沥青
沥青与集料之间的粘附性主要取决于沥青本身的粘度,粘度越大,粘附性越好;沥青中表面活性成分含量越高,沥青的酸值越大,其粘附性则越好。沥青与集料的粘附性强,混合料越不容易发生离析。因此,应该选择与集料有良好粘附性能和高温稳定性的沥青。
4.3添加抗剥离剂
加入外加剂,提高集料与沥青的粘附性能,同时改变集料的表面性质。外加剂包括石灰、以油脂为主要成分的胺类和酰胺类等阳离子表面活性剂以及环烷酸类高分子有机酸类。具体措施是在酸性集料中加入1%~2%的干燥磨细消石灰粉或生石灰粉,水泥作为填料的一部分,添加时间必须确保集料在裹覆消石灰以后才与沥青拌和,或将粗集料用石灰浆或石灰水涂覆,也可将生石灰粉与潮湿集料拌和。加入0.1%~1.0%的抗剥落剂改善酸性石料的性质。抗剥离剂的长期温度稳定性尤其重要。
4.4规范操作方法
混合料从搅拌机卸出到运输车辆的过程中,将装料车随混合料的装入缓慢移动,避免混合料堆积造成粗细集料在装料过程中分离;现场卸料时料车移动要缓慢均匀,避免与摊铺机碰撞,熨板的加长部分要结合牢固,碾压尽量作到速度均匀,轮迹重叠宽度一致,碾压遍数相同,使各个环节操作规范并保证摊铺的连续。 4.5严格控制加热温度和摊铺温度
严格控制混合料在搅拌机内的加热温度,避免温度过高引起沥青老化,降低沥青与集料之间的粘结力引起的离析,确保沥青混合料摊铺时的摊铺温度符合规定。如果碾压温度太低造成碾压不密实,混合料孔隙率太大,多孔的混合料在水分作用下,会加速离析现象发生。避免雨季、寒冷和潮湿气候施工。对于温度较低或需要长距离运输时,采用对混合料上面加盖苫布保温措施,运料中途不得停留,确保施工工序连续和摊铺温度。向储料仓充注氮气等惰性气体阻止混合料加热过程中的老化也是一种防止温度离析的有效措施。此外,控制搅拌时间和过程也可以防止温度过高引起沥青老化而导致的混合料离析现象。
4.6控制摊铺宽度
摊铺宽度应与沥青混合料摊铺机的摊铺能力相适应,不宜摊铺过宽,以免混合料在螺旋拨料器作用下沿横向移动太长造成的粗细集料离析以及熨平板加长部分对混合料压实不一致现象,并减少混合料横向移动造成的温差离析。当采用双幅摊铺时,采用2台摊铺机同时摊铺和多台压路机同时碾压,避免在两幅之间造成温差离析或压实不匀。
4.7保证沥青面层厚度和集料粒徑符合要求
沥青混合料的厚度和粒径不仅要符合力学强度或承载能力的需要,而且要适应碾压功能的需要。根据集料粒径选用合理的沥青面层的设计压实厚度,不能单纯追求减薄,太薄了不易压实。
4.8加强施工检验
目前有3种无破损测试方法鉴别沥青混合料的离析:直观法、铺砂法、密度法。在施工的不同阶段,采用相应方法及时检验,发现问题及时处理。
5.结语
综上所述,公路沥青混凝土路面施工产生离析的原因是多种多样的,在实际的工程中我们应该针对不同的离析原因,从而制定出相应的对策,这样才能从根本上解决公路沥青混凝土路面施工产生离析的问题。
参考文献:
[1]邵明建.沥青路面施工机械化施工技术与质量控制[M].北京:人民交通出版社,2011.
[2]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].北京:人民交通出版社,2012.
[3]郝培文.沥青路面施工与维修技术[M].北京:人民交通出版社,2011.
[4]徐鸥明,韩森,高巍,等.永久性沥青混凝土路面离析现象成因及防治措施[J].公路,2012(3).
[5]何晓英,陈洪凯,钟盈.山区公路沥青混凝土路面离析现象的稳定性分析[J].公路,2013(3)