浅谈沥青混凝土路面的级配设计和质量控制

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qaz_wsx_123
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  中图分类号:O213.1 文献标识码:A 文章编号:
  摘要:沥青混凝土路面具有行车舒适、不反光、不扬尘、行车噪音低、施工快捷、养护简单等特点,因此被大量应用于高等级路面。沥青混凝土路面在我国的应用历史可以追溯至上世纪60年代初,经过几十年的应用和深入研究,我国在沥青原材料的生产工艺、技术指标标准;沥青混合料设计方法和检验标准;沥青混合料的施工和路面的养护管理等方面,都有了较大的进步。本文对沥青路面的级配设计、级配控制和优化选择、原材料检测、拌和、运输、碾压、检测等方面的质量控制要点进行了介绍和分析,并提出了相关改进措施。
   关键词:沥青混凝土;级配设计;质量控制
  Abstract: the asphalt concrete pavement is driving comfort, reflective, no dust, low noise, easy for construction vehicle, and maintenance of simple features, and is therefore a lot applied to the highway. The asphalt concrete pavement of application in China can be traced back first century history in the early s, after decades of further research and application, our country in the raw material of the asphalt production process, technical index standards; Asphalt mixture design methods and inspection standards; Asphalt mixture construction and the maintenance management and so on, all have the great progress. In this paper the gradation design of the asphalt pavement, gradation control and optimization choice, raw material inspection, mixing, transportation, rolling, detection, and other aspects of the quality control points is introduced and analyzed, and puts forward the relevant measures for improvement.
  Keywords: asphalt concrete; The gradation design; Quality control
  
  
  
  路面的分層及分类
   沥青混凝土面层可以分单层,双层或更多的层次摊铺,各层按照要求使用不同的级配和材料规格类型。沥青混合料的分类主要包括密集配沥青混凝土、沥青碎石或半开级配沥青碎石混合料、开级配沥青沥青稳定碎石或大粒径碎石混合料、多空隙排水性沥青混合料、沥青玛蹄脂碎石混合料、开级配沥青磨耗层以及其他沥青混凝土,如温拌沥青混凝土、浇筑式沥青混凝土、环氧沥青混凝土等。
  沥青混合料的级配设计方法
  1.沥青混合料设计可以采用马歇尔沥青混合料设计方法、Superpave沥青混合料设计方法和维姆法。马歇尔设计方法即利用成型的马歇尔试件,测试其体积参数和马歇尔稳定度及流值而确定适宜采用的级配和最佳油石比,马歇尔设计方法和设备较简单。
  2.Superpave混合料设计法
  美国公路战略研究计划于1987至1993年进行了一项沥青课题研究,最终研究成果称为Superpave(Superior performing asphalt pavements).Superpave是一种改进的基于性能的体系,包括采用新的胶结料物理特性试验的胶结料规范、热拌混合料设计和分析体系、机理试验和规范。
  Superpave沥青胶结料体系优越性在于试验更能体现路面实际使用状况和老化条件下进行。Superpave是通过对气象资料的分析确定适宜选用的胶结料等级。
  Superpave为实现对沥青混合料提及参数的评价专门研制的旋转压实仪取代马歇尔击实仪,采用的试模直径为150㎜。Superpave理论的重要内容是进行级配选择,标准要求三个合成级配,即粗的级配、中等级配和细的级配。利用旋转压实仪对混合料试件的体积参数进行测试,以此来评价合成级配的性能。混合料要在合适的拌和温度下拌和,拌和后需要进行短期老化。经短期老化后的混合料压实到规定次数,并采集试件高度数据,通过计算获得各级配混合料的体积参数,进过分析,确定设计合成级配。
  对于选定的合成级配,分别选取不同的胶结料含量进行试验,通过旋转压实仪试验,内插空隙率等于4%时的胶结料含量。
  Superpave混合料设计需要检验混合料的性能试验,主要包括最大旋转压实次数下的密实度检验和水稳定性试验。设计集料结构在设计沥青胶结料含量下压实至空隙率约为7%,试样进行真空饱水和冻融循环后做间接抗拉试验,以确定间接抗拉强度的比值TSR。
  3.维姆法
  该方法应用较少,试验方法和设备较复杂,技术指标和路用性能符合较好。
  我国密集配沥青混凝土的级配设计
  设计的主要内容包括选择合适的原材料、确定合适的级配、确定合适的沥青用量、进行相关的质量检验。
  级配的确定
  规范规定级配范围适用于全国,适用于不同道路等级、不同气候条件、不同交通条件、不同层次等情况。
  工程设计级配范围。在规范规定的级配范围内选择出的针对具体所设计的工程,并符合具体工程的气候条件、交通条件、公路等级、所处层位等提出的适用于本工程的级配范围。
  工程设计级配范围应比规范规定的级配范围窄,特别是关键性筛孔4.75㎜和2.36㎜通过率的上下限差值小于12%。
  在工程设计级配曲线范围内选择设计级配曲线,在级配范围的上方、中值和下方选择级配曲线,对不同级配曲线进行马歇尔试验,确定最佳沥青用量,并进行路用性能试验,以此来确定设计目标级配曲线。
  对设计目标级配曲线进行生产配合比设计和生产配合比验证,以此来对设计级配曲线修正,得到标准级配曲线。
  最佳油石比的确定
  利用成型的马歇尔试件,测试其体积参数和马歇尔稳定度及流值,来确定最佳油石比。以预估的油石比为中值,按一定间隔,取5个或5个以上不同油石比分别成型马歇尔试件。对成型的马歇尔试件分别测定体积参数和马歇尔稳定度和流值,以油石比为横坐标,以马歇尔试验的各项指标为纵坐标,确定符合规范规定的沥青混合料技术标准的沥青用量范围。曲线涵盖沥青饱和度的要求范围,并使密度和稳定度曲线出现峰值。在曲线上求取相应于密度最大值、稳定度最大值、目标空隙率、沥青饱和度中值的沥青用量a1,a2,a3,a4.取平均值OAC1=(a1+a2+a3+a4)/ 4,以各项指标均符合技术标准的沥青用量范围OACmin-OACmax的中值为OAC2.
  OAC=( OAC1+ OAC2)/ 2
  三阶段配合比设计
  目标配合比阶段:优选矿料级配,确定最佳沥青用量,供拌和机确定各冷料仓供料比例、进料速度及试拌使用。
  生产配合比设计:确定各热料仓配比,供生产使用。
  生产配合比验证:试拌并铺筑试验路段,取样进行马歇尔试验,同时从试铺路段取样观察外观及空隙率大小,由此确定标准配合比。
  
  五沥青混合料生产和施工中的一些要点控制
  集料
  沥青混合料的集料的来源和质量必须稳定,不得从多处进料。集料堆放场地必须硬化,具有完备的排水设施,各种集料必须分隔堆放,不得混杂, 并具有 覆盖措施,以免集料含水量波动变化。铲车上料时尽可能在一个地方装料,先到的的集料先上,以保证集料尽可能稳定,减少变化。
  拌和
  为了保证级配稳定,拌和楼经常对筛网进行检查,特别是对较细筛网。定期对拌和楼进行热料仓的筛分,检查原材料变化或其他原因导致热料仓变化。生产拌和过程中逐盘采集并打印各个传感器测定的材料用量和沥青混合料拌合量、拌合温度等各种参数,每个台班结束时打印出一个台班的统计量,进行沥青混合料总量检验,总量检验的数据有异常波动时,停止生产,分析原因。
  生产过程取样进行混合料抽提试验,试验结果与配合比进行对比,如发现级配变动分析原因并及时调整。同时,定期对拌和楼计量装置和温控装置进行检查和校核。
  除尘
  拌和楼必须具有二级除尘装置,一级除尘部分可直接回收使用,二级除尘部分进入回收仓,可以使用或者废弃。对于粉尘含量高的粗细集料,必须加大除尘,根据规范要求1 #热料仓0.075的通过率不超过10%。为了保证拌和楼的除尘效果,规定定期检查除尘装置,对除尘布袋定期清理。
  装料和运输
  沥青混合料的装料宜采用大吨位运输车辆,装料时,分多次移动分堆装料,减少离析。运输车辆在运输过程中,应在规定的线路上行驶,按照规定的时间到达工地。运输车辆在运输过程中如发生故障或其他可能延迟到达工地的状况,必须及时与工地和拌和站联系。
  混合料的摊铺
  沥青混合料的摊铺和运输车辆的运输能力、拌合楼的拌和能力相匹配,尽可能做到连续、均匀、稳定的摊铺。摊铺机的摊铺宽度不宜过宽,一般不超过7.0米,在国外有的高速公路或一级公路甚至按照一个车道的宽度来拼装摊铺机。一般国内三个车道的路面宽度,可以使用两台摊铺机并列摊铺,为了减少两幅之间的温度离析,两台摊铺机之间的间距要求小于10.0米。摊铺机的速度一般控制在2―6米∕分钟,对于SMA混合料可以控制在1—3米∕分钟。摊铺机的螺旋尽可能组装到边,速度连续均衡,减少时转时停,同时控制料位高度不少于2∕3高度。根据不同的摊铺混合料类型、厚度等,选择合适的振捣梁和夯锤的频率和振幅。为提高路面施工的平整度,摊铺底层混合料宜选用固定弦线基准的高程控制方式,视底层摊铺找平后的效果,中层用固定基准或平衡梁或滑撬方式,上面层一般选用平衡梁或滑撬方式,如果局部平整度較差,可以用固定基准补充控制。
  碾压
  沥青混凝土路面的碾压要求缓慢、匀速、连续的碾压。碾压组合方式通过试验路段确定,一般钢轮初压1—2遍、胶轮复压6—8遍、钢轮终压1—2遍。如经复压后无明显轮迹,可以不终压。压路机的碾压线路及方向不能突然改变而导致未成形的混合料推移开裂,压路机紧跟、慢压,两端折返位置自然跟随摊铺机前进,不得在同一断面上。压路机的碾压温度应符合规范要求,在不产生推移或开裂的前提下,尽可能在较高的温度下进行,以提高碾压的效率。对薄弱部位:接缝处、路边缘、人工处理部位处加强碾压。
  
  路面渗水指标
  在评价沥青路面的指标中,渗水系数是个关键指标,水损害是沥青路面的主要病害之一。为了提高路面的渗水指标,重视以下几点:控制设计和现场空斜率、减少混合料级配和沥青含量波动、减少级配和温度离析、提高压实度、加强渗水检测。
  
  随着沥青混凝土路面大量应用于高等级路面,对路面质量要求越来越高,为了提高施工质量,从结构设计、级配控制、拌和、摊铺和碾压各方面都要严格要求,抓住要点。
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