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摘要:随着交通运输的飞速发展,对沥青材料高、低温性能和抗老化能力要求的日益提高,使基质沥青越来越难以满足当今高等级公路通行需要,对基质进行改性就成为必然。
关键词:改性沥青;施工;技术要求
0. 在大规模的公路建设中,沥青混凝土路面一直是现代高等级公路的主要道面材料。它直接承受行车荷载作用、大气降水和温度变化影响,应具有足够的结构强度、良好的温度稳定性、耐磨、抗滑、平整和不透水性。为此,必须选择合理的路面结构及正确的施工方法以确保工程质量。
1SBS 改性沥青材料特征
SBS 改性沥青是在原有A 级基质沥青的基础上,掺加2. 5 % ,3. 0 % ,4. 0 %的SBS 改性剂,改性后的沥青与原沥青相比,其高温粘度增大,软化点升高。在良好的设计配合比和施工条件下,沥青路面的耐久性和高温稳定性明显提高。在SBS 改性沥青生产过程中进行了大量的室内试验,生产后对其技术指标进行了现场试验,试验结果表明,外掺3. 0 %SBS 改性沥青的软化点、针入度等指标均满足改性沥青规范要求,可用SBS 改性沥青做沥青混合料的配合比设计。
2SBS 改性沥青混合料的施工技术
SBS 沥青是一种以弹性塑胶类改性沥青,正确使用可以显著提高沥青面层的抗车辙性能,增加耐久性,增加抗老化能力,延长公路的寿命。与AH- 70 基质沥青相比,SBS 沥青的粘度和软化点显著增加,SBS 沥青的运输储存和路面面层施工有一些与基质沥青不同的要求,只有正确使用才能达到预期效果。
2.1改性沥青混合料拌和温度的确定
沥青混合料试验成型过程中沥青混合料的配比设计至关重要, 特别是拌和与击实温度。温度对沥青混合料的密度和沥青混合料的体积指标有很大的影响, 直接影响着设计结果。目前国内外尚没有公认的改性沥青施工温度的规定, 一般做法是在有关沥青施工温度的基础上提高10~ 15 ℃, 没有考虑改性沥青粘度的影响, 另外由于改性沥青非牛顿流变特性, 不能用粘温曲线方法确定拌和、压实温度。
因此, 本研究提出建立改性沥青混合料的可压实性与拌合压实温度的关系, 据此确定改性沥青拌和压实温度。规范要求SBS改性沥青混合料的空隙率在3% ~ 5%之间, 通过分析, 可以看出当SBS 改性沥青混合料拌和温度为175~ 180 ℃ 时空隙率满足规范要求, 故SBS 改性沥青混合料的拌和温度确定为175~ 180 ℃ 。改性沥青沥的使用一般在上面层, 进入施工阶段较晚, 而东北地区的夏末秋初具有气温变化快, 降温幅度大, 早晚温差明显的气候特点。因此, 按照 《公路沥青施工技术规范》( JTG F40- 2005)的规定, 结合气候特点, 确定寒冷地区SBS改性沥青混合料生产及施工各环节温度为改性沥青加热温度为170℃±5 ℃, 矿料加热温度为185~ 195 ℃。混合料出厂温度为170~ 185℃, 废弃温度为195℃。混合料运输到场温度不低于160℃。摊铺碾压过程的温度控制最重要, 直接关系到碾压效果和混合料的密实程度。摊铺温度160℃,初压温度155℃,复压温140℃, 终压温度不低于110℃。
2.2 运输的技术要求。
SBS 沥青在生产工厂的装车温度必须保持在160 ℃以上,运到混合料拌合场的温度不应低于140 ℃,运输车辆须在24 h 内运到指定地点,并及时把沥青泵送到沥青储存罐中。运料车的车厢底部要涂刷较多的油水混合物,而且为防止运料车表面混合料结成硬壳,运料车在运输混合料过程中必须加盖苫布进行保温,尽可能减少热量损失,保证混合料运至现场有足够的温度。
2.3沥青拌合场储存的技术要求。
SBS 沥青的储存温度应保持在150℃左右,若温度低于所要求的储存温度,SBS 沥青的粘度过大,从而导致沥青罐的油管路堵塞,最后只能停产修理。沥青热拌厂应尽量少储存SBS 沥青,做到随进随用,用时多存,不用时少存,存贮是不宜超过24 小时。当一天的施工任务完成后,应尽量用完罐中的沥青,或者给沥青罐加满沥青,或把剩余的少量沥青抽到其它储存罐内,以减少沥青与空气接触的表面积,从而防止沥青老化。沥青拌合厂储存罐大部分为卧式,为保证SBS 改性沥青的均匀性,应在贮存罐顶部安装搅拌器,或用贮存罐中自带搅拌器,搅拌器每3 小时搅拌一次,搅拌时间每次20 分钟。
2.4 泵送的技术要求。
SBS 沥青运输、储存温度要求较高,当生产混合料时需要用沥青泵送到混合料搅拌机中,由于沥青泵带有过滤器易被某些物质堵塞过滤器网眼,从而影响沥青的泵送能力,建议使用网眼较大的过滤器(9.5mm以上),同时加强沥青管线的保温措施,以防止管线中的SBS 沥青温度降低堵塞管线。
2.5 拌合、运输的技术要求。
为保证沥青混合料的质量更稳定,沥青用量更准确,宜采用间隙式拌和机拌和。拌和必须均匀,只有SBS 沥青改性剂完全分散在沥青中,才能充分发挥其效能,对于密级配(AC- 13I)混合料,应做到拌合后的混合料均匀一致,无细料和粗料分离及花白、结成团块的现象。
2.6 摊铺的技术要求。
SBS 沥青混合料在摊铺时应尽量连续不断的施工,以减少摊铺机和压路机的停顿,应尽量减少横缝,提高其面层平整度。为提高路面的平整度,表面层宜采用摊铺前后保持相同高差的雪橇式摊铺厚度控制方式。由于SBS 沥青粘度较大,粘附力强,用部分摊铺机的后雪橇是胶轮式结构,胶轮易粘附混合料细颗粒,影响平整度,所以摊铺机后雪橇是胶轮式结构的必须改成钢滑靴式结构。摊铺速度应控制在2m/min,做到缓慢、均匀、连续不间断地摊铺,禁止随意变换速度或中途停顿。提高摊铺过程中的预压密实度。改性沥青SBS 混合料在高温状态下主要是靠粗集料的嵌挤作用,可适当提高夯锤振捣频率,使剩余压实系数减少,初压的痕迹也极小,进而确保路面的最终平整度。
2.7 碾压的技术要求。
对于密级配型混合料,其适宜的碾压温度范围是130 ℃~150 ℃,其最终碾压温度不低于110 ℃。SBS 沥青混合料的压实工艺本着以下原则进行:按照“紧跟、慢压、高频、低幅”碾压八字方针进行碾压,压路机必须紧跟摊铺机的后面,只有在高温条件下碾压才能取得更好的效果,压实速度控制在4 km/ h~5 km/ h之间。碾压速度均衡,倒退时关闭振动,方向要逐渐地改变,不许拧着弯行走,对每一道碾压起点或终点可稍微扭弯碾压,消除碾压接头轮迹。决不允许在新铺沥青混合料上转向、掉头、左右移动位置、突然刹车或停车休息。
2.8 SBS 沥青混合料的质量控制。
对于沥青面层混合料,现场的压实效果应采用空隙率和压实度双向控制。空隙率计算所需的最大理论密度以每天实测为准,测试按照“沥青路面混合料最大相对密度试验(真空法)(T0711- 93)”进行。现场沥青混合料空隙率为3%~6%。表面层沥青混合料压实度的检验,以实测芯样为准。
3 SBS 改性沥青混合料路面平整度控制的技术措施
3.1 施工前的准备首先,要将沥青混合料中面层的质量缺陷弥补好,以保证中面层清洁、无杂物、平整、无明显局部突起或低洼处,因为下面层、中面层将为上面层的平整度打基础,摊铺机的撒料分布会因多占或少用而受影响。仅通过4cm厚的上面层来弥补中面层的缺陷,质量难以保证。
3.2 施工中的平整度控制应严格防止混合料产生离析,自卸车在装料时要按规定的次数进行移动,规范中要求移动一次一斗料装车。改性沥青混合料储仓卸料口也不宜距自卸车太高,以免粗集料离析。摊铺机应均匀、连续、不间断摊铺,做到这一点是很不容易的。变换速度与中途停顿是造成不平整的主要原因。摊铺机前洒落的混合料要及时清理,人工在摊铺好的路上进行修补往往适得其反,达不到效果。碾压速度要与摊铺机速度相匹配。碾压要保持合理有效的遍数,应遵循:先静压一遍、振动两遍、结束前静压二遍的五遍原则,同时要解决好粘轮与水隔离的关系,防止过度用水造成的急骤降温。
3.3 施工机械的配置碾压设备至少有一台8~10t 的钢轮压路机,一台10~12t 的振动压路机、一台16t 胶轮压路机,否则即使不停的循回碾压,仍难以满足路面的碾压要求。摊铺机随机人员维持摊铺机工作面潔净,随时清除杂物,并随时回收,铲净散落在路上的混合料,随时修铺边缘或接缝的缺陷。检测调整摊铺厚度,确保合格的压实厚度,并在初压中即以3m 直尺检测,及时找平补齐,达到路面平整,接缝严密的要求。在碾压时,先轻碾后重碾,先压边,后逐步向路中心碾压。按工艺规定的碾压速度、遍数、重叠宽度进行初压、复压、终压三个步骤,终压用双轮静压收面,最后压平轮迹。
4. 结束语
综上所述,控制好沥青路面的质量, 做出优良的沥青路面并不难, 关键在于管理, 从上到下牢固树立质量第一的意识, 人人懂质量、抓质量。做好以上控制点, 沥青路面的质量就有了保证, 高质量的沥青路面, 不仅可以减少维护的费用、防止早期病害, 还可以延长沥青路面的使用寿命, 提高投资效益。
关键词:改性沥青;施工;技术要求
0. 在大规模的公路建设中,沥青混凝土路面一直是现代高等级公路的主要道面材料。它直接承受行车荷载作用、大气降水和温度变化影响,应具有足够的结构强度、良好的温度稳定性、耐磨、抗滑、平整和不透水性。为此,必须选择合理的路面结构及正确的施工方法以确保工程质量。
1SBS 改性沥青材料特征
SBS 改性沥青是在原有A 级基质沥青的基础上,掺加2. 5 % ,3. 0 % ,4. 0 %的SBS 改性剂,改性后的沥青与原沥青相比,其高温粘度增大,软化点升高。在良好的设计配合比和施工条件下,沥青路面的耐久性和高温稳定性明显提高。在SBS 改性沥青生产过程中进行了大量的室内试验,生产后对其技术指标进行了现场试验,试验结果表明,外掺3. 0 %SBS 改性沥青的软化点、针入度等指标均满足改性沥青规范要求,可用SBS 改性沥青做沥青混合料的配合比设计。
2SBS 改性沥青混合料的施工技术
SBS 沥青是一种以弹性塑胶类改性沥青,正确使用可以显著提高沥青面层的抗车辙性能,增加耐久性,增加抗老化能力,延长公路的寿命。与AH- 70 基质沥青相比,SBS 沥青的粘度和软化点显著增加,SBS 沥青的运输储存和路面面层施工有一些与基质沥青不同的要求,只有正确使用才能达到预期效果。
2.1改性沥青混合料拌和温度的确定
沥青混合料试验成型过程中沥青混合料的配比设计至关重要, 特别是拌和与击实温度。温度对沥青混合料的密度和沥青混合料的体积指标有很大的影响, 直接影响着设计结果。目前国内外尚没有公认的改性沥青施工温度的规定, 一般做法是在有关沥青施工温度的基础上提高10~ 15 ℃, 没有考虑改性沥青粘度的影响, 另外由于改性沥青非牛顿流变特性, 不能用粘温曲线方法确定拌和、压实温度。
因此, 本研究提出建立改性沥青混合料的可压实性与拌合压实温度的关系, 据此确定改性沥青拌和压实温度。规范要求SBS改性沥青混合料的空隙率在3% ~ 5%之间, 通过分析, 可以看出当SBS 改性沥青混合料拌和温度为175~ 180 ℃ 时空隙率满足规范要求, 故SBS 改性沥青混合料的拌和温度确定为175~ 180 ℃ 。改性沥青沥的使用一般在上面层, 进入施工阶段较晚, 而东北地区的夏末秋初具有气温变化快, 降温幅度大, 早晚温差明显的气候特点。因此, 按照 《公路沥青施工技术规范》( JTG F40- 2005)的规定, 结合气候特点, 确定寒冷地区SBS改性沥青混合料生产及施工各环节温度为改性沥青加热温度为170℃±5 ℃, 矿料加热温度为185~ 195 ℃。混合料出厂温度为170~ 185℃, 废弃温度为195℃。混合料运输到场温度不低于160℃。摊铺碾压过程的温度控制最重要, 直接关系到碾压效果和混合料的密实程度。摊铺温度160℃,初压温度155℃,复压温140℃, 终压温度不低于110℃。
2.2 运输的技术要求。
SBS 沥青在生产工厂的装车温度必须保持在160 ℃以上,运到混合料拌合场的温度不应低于140 ℃,运输车辆须在24 h 内运到指定地点,并及时把沥青泵送到沥青储存罐中。运料车的车厢底部要涂刷较多的油水混合物,而且为防止运料车表面混合料结成硬壳,运料车在运输混合料过程中必须加盖苫布进行保温,尽可能减少热量损失,保证混合料运至现场有足够的温度。
2.3沥青拌合场储存的技术要求。
SBS 沥青的储存温度应保持在150℃左右,若温度低于所要求的储存温度,SBS 沥青的粘度过大,从而导致沥青罐的油管路堵塞,最后只能停产修理。沥青热拌厂应尽量少储存SBS 沥青,做到随进随用,用时多存,不用时少存,存贮是不宜超过24 小时。当一天的施工任务完成后,应尽量用完罐中的沥青,或者给沥青罐加满沥青,或把剩余的少量沥青抽到其它储存罐内,以减少沥青与空气接触的表面积,从而防止沥青老化。沥青拌合厂储存罐大部分为卧式,为保证SBS 改性沥青的均匀性,应在贮存罐顶部安装搅拌器,或用贮存罐中自带搅拌器,搅拌器每3 小时搅拌一次,搅拌时间每次20 分钟。
2.4 泵送的技术要求。
SBS 沥青运输、储存温度要求较高,当生产混合料时需要用沥青泵送到混合料搅拌机中,由于沥青泵带有过滤器易被某些物质堵塞过滤器网眼,从而影响沥青的泵送能力,建议使用网眼较大的过滤器(9.5mm以上),同时加强沥青管线的保温措施,以防止管线中的SBS 沥青温度降低堵塞管线。
2.5 拌合、运输的技术要求。
为保证沥青混合料的质量更稳定,沥青用量更准确,宜采用间隙式拌和机拌和。拌和必须均匀,只有SBS 沥青改性剂完全分散在沥青中,才能充分发挥其效能,对于密级配(AC- 13I)混合料,应做到拌合后的混合料均匀一致,无细料和粗料分离及花白、结成团块的现象。
2.6 摊铺的技术要求。
SBS 沥青混合料在摊铺时应尽量连续不断的施工,以减少摊铺机和压路机的停顿,应尽量减少横缝,提高其面层平整度。为提高路面的平整度,表面层宜采用摊铺前后保持相同高差的雪橇式摊铺厚度控制方式。由于SBS 沥青粘度较大,粘附力强,用部分摊铺机的后雪橇是胶轮式结构,胶轮易粘附混合料细颗粒,影响平整度,所以摊铺机后雪橇是胶轮式结构的必须改成钢滑靴式结构。摊铺速度应控制在2m/min,做到缓慢、均匀、连续不间断地摊铺,禁止随意变换速度或中途停顿。提高摊铺过程中的预压密实度。改性沥青SBS 混合料在高温状态下主要是靠粗集料的嵌挤作用,可适当提高夯锤振捣频率,使剩余压实系数减少,初压的痕迹也极小,进而确保路面的最终平整度。
2.7 碾压的技术要求。
对于密级配型混合料,其适宜的碾压温度范围是130 ℃~150 ℃,其最终碾压温度不低于110 ℃。SBS 沥青混合料的压实工艺本着以下原则进行:按照“紧跟、慢压、高频、低幅”碾压八字方针进行碾压,压路机必须紧跟摊铺机的后面,只有在高温条件下碾压才能取得更好的效果,压实速度控制在4 km/ h~5 km/ h之间。碾压速度均衡,倒退时关闭振动,方向要逐渐地改变,不许拧着弯行走,对每一道碾压起点或终点可稍微扭弯碾压,消除碾压接头轮迹。决不允许在新铺沥青混合料上转向、掉头、左右移动位置、突然刹车或停车休息。
2.8 SBS 沥青混合料的质量控制。
对于沥青面层混合料,现场的压实效果应采用空隙率和压实度双向控制。空隙率计算所需的最大理论密度以每天实测为准,测试按照“沥青路面混合料最大相对密度试验(真空法)(T0711- 93)”进行。现场沥青混合料空隙率为3%~6%。表面层沥青混合料压实度的检验,以实测芯样为准。
3 SBS 改性沥青混合料路面平整度控制的技术措施
3.1 施工前的准备首先,要将沥青混合料中面层的质量缺陷弥补好,以保证中面层清洁、无杂物、平整、无明显局部突起或低洼处,因为下面层、中面层将为上面层的平整度打基础,摊铺机的撒料分布会因多占或少用而受影响。仅通过4cm厚的上面层来弥补中面层的缺陷,质量难以保证。
3.2 施工中的平整度控制应严格防止混合料产生离析,自卸车在装料时要按规定的次数进行移动,规范中要求移动一次一斗料装车。改性沥青混合料储仓卸料口也不宜距自卸车太高,以免粗集料离析。摊铺机应均匀、连续、不间断摊铺,做到这一点是很不容易的。变换速度与中途停顿是造成不平整的主要原因。摊铺机前洒落的混合料要及时清理,人工在摊铺好的路上进行修补往往适得其反,达不到效果。碾压速度要与摊铺机速度相匹配。碾压要保持合理有效的遍数,应遵循:先静压一遍、振动两遍、结束前静压二遍的五遍原则,同时要解决好粘轮与水隔离的关系,防止过度用水造成的急骤降温。
3.3 施工机械的配置碾压设备至少有一台8~10t 的钢轮压路机,一台10~12t 的振动压路机、一台16t 胶轮压路机,否则即使不停的循回碾压,仍难以满足路面的碾压要求。摊铺机随机人员维持摊铺机工作面潔净,随时清除杂物,并随时回收,铲净散落在路上的混合料,随时修铺边缘或接缝的缺陷。检测调整摊铺厚度,确保合格的压实厚度,并在初压中即以3m 直尺检测,及时找平补齐,达到路面平整,接缝严密的要求。在碾压时,先轻碾后重碾,先压边,后逐步向路中心碾压。按工艺规定的碾压速度、遍数、重叠宽度进行初压、复压、终压三个步骤,终压用双轮静压收面,最后压平轮迹。
4. 结束语
综上所述,控制好沥青路面的质量, 做出优良的沥青路面并不难, 关键在于管理, 从上到下牢固树立质量第一的意识, 人人懂质量、抓质量。做好以上控制点, 沥青路面的质量就有了保证, 高质量的沥青路面, 不仅可以减少维护的费用、防止早期病害, 还可以延长沥青路面的使用寿命, 提高投资效益。