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摘要:改性沥青因其优良的高温稳定性,较好的低温抗裂能力及抗水性等特点,在路面工程中已得到规模性应用。作者结合某道路工程实例,总结了SBS改性沥青路面施工过程中质量控制的关键环节及控制要点。
关键词:SBS改性沥青、关键环节、质量控制
前言
随着交通流量的增长,车辆大型化、行驶渠道化,超载运输情况严重,普通沥青路面已不能满足现代交通的要求。为适应道路路面的使用性能要求,保证路面良好的使用状态,延长路面使用寿命,就必须探寻更高性能的路面材料。而SBS改性沥青混凝土具有很好的高温稳定性、低温抗疲劳能力,抗车辙能力以及较好的水稳定性,是比较优良的路面材料,已得到广泛运用。作者结合某道路工程将SBS改性沥青混凝土面层施工过程中积累的经验进行总结,希望能为类似工程质量的提高提供帮助。
1、工程概况
本工程为某市三环路辅路,分左右线并行绕城高速高架桥两侧,总长2km,双向四车道,計算行车速度V=40km。沥青面层结构为:4cm厚SBS改性沥青混凝土(AK-13)+5cm厚普通沥青混凝土(AC-20C)+7cm厚普通沥青混凝土(AC-25C)。该辅路是连接三环路、甘洪路及绕城高速的主要通道,交通量大,重载多,为抗车辙、抗老化、增加耐久性、延长使用寿命,上面层采用AK-13级配的SBS改性沥青混凝土铺筑。
2、影响路面施工质量的关键环节
沥青面层施工从施工准备到完工,基本流程为:备料→沥青混合料配合比设计→混合料拌合→试验段施工→大面积正式施工→成型。
从上述流程我们可以总结出,从原材料到成品需要控制好以下四个环节质量:
2.1.原材料(骨料、矿料、改性沥青等)质量关。必须符合设计和相应的规范。
2.2.配合比质量关。粗细集料级配、矿粉含量等应符合规范及设计要求,并采用马歇尔试验配合比设计方法确定油石比。
2.3.生产拌合关。应具备配套齐全、设备精良的拌合设备。
2.4.施工作业关。是影响路面质量的关键工序。
3、关键环节质量控制措施
3.1.原材料质量控制要点
3.1.1.改性沥青
采购改性沥青材料之前应对制造改性沥青的制造商、基质沥青品种和标号、改性剂品种和改性剂掺量、供货商、货源量等信息充分了解。
本工程面层AK-13沥青混凝土采用SBS I-D级改性沥青,掺量为5%,其技术指标要满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对SBS聚合物改性沥青相关要求。
改性沥青的抽样应按批次分段多次取样,混合后进行相关指标检验。检测的主要控制指标:①分级指标(针入度);②综合指标(密度、针入度指数、溶解度);③高温稳定性指标(软化点、60℃粘度、弹性回复);④低温抗裂性能指标(延度、韧度);⑤耐老化性能指标(质量损失、针入度比、软化点、延度);⑥施工及安全指标(闪点及135℃粘度);⑦粘附性指标(粘附等级);⑧稳定性指标(软化点差)等。设计文件要求使用表面活性物质(如掺入抗剥离剂)来改善沥青与矿料颗粒表面的粘附力时,应同时测定所掺表面活性剂的性能和用量。尤其要测定掺入表面活性剂的沥青材料老化后的性能变化。
3.1.2.集料
粗集料:对粗集料要求必须是反击破碎机破碎的碎石,应干净、干燥、无风化石,同时有多个破碎面。作为主骨料的粗集料必须有足够的抗压能力和耐磨耗性,因此要重点检测压碎值和洛杉矶磨损等指标。
细集料:采用机制砂,严禁使用石屑。集料应分仓堆放和储存在硬化的地面上。
填料(矿粉):用石灰岩磨细的矿粉加入20%的磨细生石灰粉或经消解过筛满足细度要求的石灰粉。使用消石灰时,应清除未消解的颗粒,并严格控制含水量。
3.2.沥青混合料配合比设计阶段质量控制要点
沥青混合料应通过目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证三个阶段,确定沥青混凝土的材料品种及配合比、矿料级配、最佳用油量等指标。
具体进行配合比设计时,应注意以下几点:
3.2.1.注意公称最大粒径与结构层厚度之比,是否满足2.5~3倍的要求,过小路面易起包,过大施工易离析。
3.2.2.各阶段配合比曲线应是一个顺适的曲线。一般来说,马歇尔试验结果不同,路面视觉、质量差别也较大。
3.2.3. 在生产配合比验证阶段,一定要按生产配合比结果进行试拌、试铺试验段,取样进行马歇尔试验,从路上钻芯取样观察空隙大小,由此确定生产的标准配合比对SBS改性沥青的用量进行调整。
3.2.4.进场材料,特别是矿料,要随时试验,如发现沥青混合料、矿料级配,马歇尔试验指标不符合要求,及时调整配比。
3.2.5.掌握好做试验路时的气温。气温太低,则得到相关数据对以后高气温季节施工指导性不强,如碾压遍数影响压实度。
3.3.SBS改性沥青混合料生产阶段质量控制要点
沥青混凝土生产拌合阶段重点抓好以下四个方面:
3.3.1.设备要求满足工程需要,且工作稳定的拌合设备(必须是间歇式拌合机)。生产能力必须满足摊铺机以连续低速施工所需的最小SBS改性沥青混凝土的用量。
3.3.2.加强温度控制,其中成品改性沥青加热温度不超过180℃;矿料加热稳温度控制为200℃-220℃;混合料出料温度控制为160℃-180℃,不得低于160℃;不得超过180℃,否则,废弃。
3.3.3.沥青混合料的拌合时间控制,干拌和湿拌时间经试拌确定,每盘干拌10s,湿拌40s,每盘的生产周期在50s左右,并逐盘打印。
3.3.4.要求定时(定量)对沥青混合料进行抽检试验,检验SBS改性沥青混合料质量,从源头上保证路面施工质量。 3.4.SBS改性沥青混合料施工阶段质量控制要点
控制SBS改性沥青路面施工质量的关键是:保证温度,连续摊铺,及时碾压,随时检查。要保证这16个字的内容,必须将运输、摊铺、碾压这三个主要工序的机械设备运行调整到最佳工作状态,且各个工序环节都应该有相关的质量保证措施,不准违规施工和操作。
3.4.1.SBS改性沥青混凝土运输质量控制
(1)为减少热量散失,拌合楼未安装成品料仓,成品料直接倒入运输车辆,因此要求车辆运输能力较拌合能力有富余。工地需派专人进行指挥调度,防止车辆接不上而断断续续生产影响质量。
(2)拌和楼向运料车放料时,汽车应前后移动进行分层装料,至少移动三次,以减少粗集料的分离现象。
(3)为避免混合料与车厢板粘结卸料困难,由专人在车辆侧板与底板涂抹一薄层隔离剂。隔离剂可由1/4柴油和3/4水混合配制。
(4)运输过程必须遮盖双层帆布:防止温降太多;避免表层由于温降快,形成硬化层,影响路面质量。
3.4.2.SBS改性沥青混凝土摊铺质量控制
作为上面层,尽量全幅一次摊铺成型,减少接缝数量。本工程路面标准宽度为13.5m,采用两台DF-135摊铺机梯队进行全幅摊铺施工。主要控制要点:
(1)摊铺机应提前预热熨平板,使熨平板温度与混合料温度基本一致(电子温控器检测),熨平板温度太高易产生"起翘",温度太低易产生拉纹。
(2)沥青混合料的摊铺温度应不低于160℃,宜在上午7点-下午5点气温较高区间施工,不得在晚上进行。
(3)摊铺速度控制在2-3m/min,派专人指挥料车卸料,避免料车撞击摊铺机,同时保证摊铺机前至少两车料车待卸,确保摊铺连贯。特殊情况需停机时,要求操作手用熨平板锁定装置将熨平板固定,防止熨平板下沉,减轻停机带来的影响。
(4)在摊铺过程中,要求螺旋布料器的送料速度控制在使熨平板前积存的料量基本稳定,摊铺速度基本平稳。这有效避免熨平板出现频繁的浮动而影响平整度和密度度。
3.4.3.SBS改性沥青混凝土压实质量控制
改性沥青混凝土对温度要求较高,应本着"紧跟、慢压、高频、低幅"的原则进行碾压,同时在施工中总结了以下几点控制措施:
(1)压路机必须紧跟摊铺机碾压,压实速度控制在4-5km/h,前进开振,后退关振,渐变方向,不拧死弯,不停机于刚压实的路面上。
(2)为避免压路机粘轮,可喷洒洗衣粉水(2包:1箱水),效果较好。
(3)初压温度控制在160-160℃,终压温度控制在120-125℃,实践证明该温度压实效果较佳。
(4)摊铺机及压路机停机产生的碎坡,在沥青混凝土温度在90-100℃间用双光轮横向多遍压实使其逐渐消除,经检测效果良好。
4、结束语
SBS改性沥青混凝土路面施工是一项技术性强,涉及范围比较广的一个系统工程。现代化的施工机械、高素质的人员、成熟的施工工艺是必要的质量保证手段。在施工过程中要善于总结,充分调动施工人员的积极性和责任心,从原材料把关开始,对沥青混合料的拌合、运输、摊铺、压实等工艺上进行层层把关这样才能铺筑出高质量、高水平的沥青混凝土路面,创造优良工程。
参考文献
[1]公路沥青路面施工技术规范 JTG F40-2004.北京:人民交通出版社,2004;
[2]沥青路面施工及驗收规范 GB 50092-96.北京:中计划出版社,1996。
关键词:SBS改性沥青、关键环节、质量控制
前言
随着交通流量的增长,车辆大型化、行驶渠道化,超载运输情况严重,普通沥青路面已不能满足现代交通的要求。为适应道路路面的使用性能要求,保证路面良好的使用状态,延长路面使用寿命,就必须探寻更高性能的路面材料。而SBS改性沥青混凝土具有很好的高温稳定性、低温抗疲劳能力,抗车辙能力以及较好的水稳定性,是比较优良的路面材料,已得到广泛运用。作者结合某道路工程将SBS改性沥青混凝土面层施工过程中积累的经验进行总结,希望能为类似工程质量的提高提供帮助。
1、工程概况
本工程为某市三环路辅路,分左右线并行绕城高速高架桥两侧,总长2km,双向四车道,計算行车速度V=40km。沥青面层结构为:4cm厚SBS改性沥青混凝土(AK-13)+5cm厚普通沥青混凝土(AC-20C)+7cm厚普通沥青混凝土(AC-25C)。该辅路是连接三环路、甘洪路及绕城高速的主要通道,交通量大,重载多,为抗车辙、抗老化、增加耐久性、延长使用寿命,上面层采用AK-13级配的SBS改性沥青混凝土铺筑。
2、影响路面施工质量的关键环节
沥青面层施工从施工准备到完工,基本流程为:备料→沥青混合料配合比设计→混合料拌合→试验段施工→大面积正式施工→成型。
从上述流程我们可以总结出,从原材料到成品需要控制好以下四个环节质量:
2.1.原材料(骨料、矿料、改性沥青等)质量关。必须符合设计和相应的规范。
2.2.配合比质量关。粗细集料级配、矿粉含量等应符合规范及设计要求,并采用马歇尔试验配合比设计方法确定油石比。
2.3.生产拌合关。应具备配套齐全、设备精良的拌合设备。
2.4.施工作业关。是影响路面质量的关键工序。
3、关键环节质量控制措施
3.1.原材料质量控制要点
3.1.1.改性沥青
采购改性沥青材料之前应对制造改性沥青的制造商、基质沥青品种和标号、改性剂品种和改性剂掺量、供货商、货源量等信息充分了解。
本工程面层AK-13沥青混凝土采用SBS I-D级改性沥青,掺量为5%,其技术指标要满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对SBS聚合物改性沥青相关要求。
改性沥青的抽样应按批次分段多次取样,混合后进行相关指标检验。检测的主要控制指标:①分级指标(针入度);②综合指标(密度、针入度指数、溶解度);③高温稳定性指标(软化点、60℃粘度、弹性回复);④低温抗裂性能指标(延度、韧度);⑤耐老化性能指标(质量损失、针入度比、软化点、延度);⑥施工及安全指标(闪点及135℃粘度);⑦粘附性指标(粘附等级);⑧稳定性指标(软化点差)等。设计文件要求使用表面活性物质(如掺入抗剥离剂)来改善沥青与矿料颗粒表面的粘附力时,应同时测定所掺表面活性剂的性能和用量。尤其要测定掺入表面活性剂的沥青材料老化后的性能变化。
3.1.2.集料
粗集料:对粗集料要求必须是反击破碎机破碎的碎石,应干净、干燥、无风化石,同时有多个破碎面。作为主骨料的粗集料必须有足够的抗压能力和耐磨耗性,因此要重点检测压碎值和洛杉矶磨损等指标。
细集料:采用机制砂,严禁使用石屑。集料应分仓堆放和储存在硬化的地面上。
填料(矿粉):用石灰岩磨细的矿粉加入20%的磨细生石灰粉或经消解过筛满足细度要求的石灰粉。使用消石灰时,应清除未消解的颗粒,并严格控制含水量。
3.2.沥青混合料配合比设计阶段质量控制要点
沥青混合料应通过目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证三个阶段,确定沥青混凝土的材料品种及配合比、矿料级配、最佳用油量等指标。
具体进行配合比设计时,应注意以下几点:
3.2.1.注意公称最大粒径与结构层厚度之比,是否满足2.5~3倍的要求,过小路面易起包,过大施工易离析。
3.2.2.各阶段配合比曲线应是一个顺适的曲线。一般来说,马歇尔试验结果不同,路面视觉、质量差别也较大。
3.2.3. 在生产配合比验证阶段,一定要按生产配合比结果进行试拌、试铺试验段,取样进行马歇尔试验,从路上钻芯取样观察空隙大小,由此确定生产的标准配合比对SBS改性沥青的用量进行调整。
3.2.4.进场材料,特别是矿料,要随时试验,如发现沥青混合料、矿料级配,马歇尔试验指标不符合要求,及时调整配比。
3.2.5.掌握好做试验路时的气温。气温太低,则得到相关数据对以后高气温季节施工指导性不强,如碾压遍数影响压实度。
3.3.SBS改性沥青混合料生产阶段质量控制要点
沥青混凝土生产拌合阶段重点抓好以下四个方面:
3.3.1.设备要求满足工程需要,且工作稳定的拌合设备(必须是间歇式拌合机)。生产能力必须满足摊铺机以连续低速施工所需的最小SBS改性沥青混凝土的用量。
3.3.2.加强温度控制,其中成品改性沥青加热温度不超过180℃;矿料加热稳温度控制为200℃-220℃;混合料出料温度控制为160℃-180℃,不得低于160℃;不得超过180℃,否则,废弃。
3.3.3.沥青混合料的拌合时间控制,干拌和湿拌时间经试拌确定,每盘干拌10s,湿拌40s,每盘的生产周期在50s左右,并逐盘打印。
3.3.4.要求定时(定量)对沥青混合料进行抽检试验,检验SBS改性沥青混合料质量,从源头上保证路面施工质量。 3.4.SBS改性沥青混合料施工阶段质量控制要点
控制SBS改性沥青路面施工质量的关键是:保证温度,连续摊铺,及时碾压,随时检查。要保证这16个字的内容,必须将运输、摊铺、碾压这三个主要工序的机械设备运行调整到最佳工作状态,且各个工序环节都应该有相关的质量保证措施,不准违规施工和操作。
3.4.1.SBS改性沥青混凝土运输质量控制
(1)为减少热量散失,拌合楼未安装成品料仓,成品料直接倒入运输车辆,因此要求车辆运输能力较拌合能力有富余。工地需派专人进行指挥调度,防止车辆接不上而断断续续生产影响质量。
(2)拌和楼向运料车放料时,汽车应前后移动进行分层装料,至少移动三次,以减少粗集料的分离现象。
(3)为避免混合料与车厢板粘结卸料困难,由专人在车辆侧板与底板涂抹一薄层隔离剂。隔离剂可由1/4柴油和3/4水混合配制。
(4)运输过程必须遮盖双层帆布:防止温降太多;避免表层由于温降快,形成硬化层,影响路面质量。
3.4.2.SBS改性沥青混凝土摊铺质量控制
作为上面层,尽量全幅一次摊铺成型,减少接缝数量。本工程路面标准宽度为13.5m,采用两台DF-135摊铺机梯队进行全幅摊铺施工。主要控制要点:
(1)摊铺机应提前预热熨平板,使熨平板温度与混合料温度基本一致(电子温控器检测),熨平板温度太高易产生"起翘",温度太低易产生拉纹。
(2)沥青混合料的摊铺温度应不低于160℃,宜在上午7点-下午5点气温较高区间施工,不得在晚上进行。
(3)摊铺速度控制在2-3m/min,派专人指挥料车卸料,避免料车撞击摊铺机,同时保证摊铺机前至少两车料车待卸,确保摊铺连贯。特殊情况需停机时,要求操作手用熨平板锁定装置将熨平板固定,防止熨平板下沉,减轻停机带来的影响。
(4)在摊铺过程中,要求螺旋布料器的送料速度控制在使熨平板前积存的料量基本稳定,摊铺速度基本平稳。这有效避免熨平板出现频繁的浮动而影响平整度和密度度。
3.4.3.SBS改性沥青混凝土压实质量控制
改性沥青混凝土对温度要求较高,应本着"紧跟、慢压、高频、低幅"的原则进行碾压,同时在施工中总结了以下几点控制措施:
(1)压路机必须紧跟摊铺机碾压,压实速度控制在4-5km/h,前进开振,后退关振,渐变方向,不拧死弯,不停机于刚压实的路面上。
(2)为避免压路机粘轮,可喷洒洗衣粉水(2包:1箱水),效果较好。
(3)初压温度控制在160-160℃,终压温度控制在120-125℃,实践证明该温度压实效果较佳。
(4)摊铺机及压路机停机产生的碎坡,在沥青混凝土温度在90-100℃间用双光轮横向多遍压实使其逐渐消除,经检测效果良好。
4、结束语
SBS改性沥青混凝土路面施工是一项技术性强,涉及范围比较广的一个系统工程。现代化的施工机械、高素质的人员、成熟的施工工艺是必要的质量保证手段。在施工过程中要善于总结,充分调动施工人员的积极性和责任心,从原材料把关开始,对沥青混合料的拌合、运输、摊铺、压实等工艺上进行层层把关这样才能铺筑出高质量、高水平的沥青混凝土路面,创造优良工程。
参考文献
[1]公路沥青路面施工技术规范 JTG F40-2004.北京:人民交通出版社,2004;
[2]沥青路面施工及驗收规范 GB 50092-96.北京:中计划出版社,1996。