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摘要:沥青混凝土路面施工是一个工艺要求高、工序繁杂的施工过程。在实际施工过程中,各道工序都应引起足够的重视。通过沙县新城路工程项目设试验路段,从沥青混凝土路面三个部分的施工分析影响质量几个环节的施工技术。
关键词:沥青混凝土路面;施工;技术
沥青混凝土路面有驾驶舒适性高、维修方便、可马上开放交通等优点,在道路工程上得到了广泛的应用。沥青作为一种沥青混凝土路面用矿料的结合料,成为公路建设及城市道路建设常用的一种材料。但由于沥青材质本身的差异,以及受设计和施工水平的影响,沥青路面常出现开裂、泛油、拥包、松散、坑槽等病害,这些病害的出现严重影响了行车速度及安全,加大了汽车磨损,缩短了沥青路面使用寿命,影响了道路投资效益。本文从中下面层、上面层SMA路面与透层、下封层与粘层施工,论述如何控制好沥青路面的施工质量,防止及减少沥青路面出现各种常见病害。
瀝青混凝土路面施工分为三个部分:中下面层、上面层SMA路面与透层、下封层与粘层施工。
1中下面层施工
1.1概述
应该说Superpave混合料(高性能沥青路面)的施工,包括拌和厂生产、运输、摊铺与压实与常规的沥青混合料没有很大差别,但Superpave混合料施工有其区别于常规沥青混合料的特点,主要表现在以下几个方面:
1)拌和厂生产
由于Superpave混合料含有较高的粗集料含量,因此要特别采取措施减少粗集料的水分,粗集料由于缺乏细集料进行热传递,所以很难彻底烘干,而且Superpave混合料冷却比常规混合料快,缺乏足够的时间来压实。由于Superpave混合料粗集料多,因此要保证仓内平衡和防止溢仓。
2)运输
Superpave混合料离析的可能性较大,混合料比常规沥青混合料更容易冷却,长距离运输时,沥青滴漏的可能性较大。在不影响拌和和压实温度的前提下,略微降低一点温度就可解决滴漏问题。
3)压实
Superpave混合料较常规沥青混合料难以压实,主要原因有:Superpave混合料使用的集料破碎面、棱角性要求较高;设计的最佳沥青用量较低;粗级配的混合料冷却较快。
对于Superpave混合料,也象SMA混合料一样(沥青玛蹄脂碎石混合料(Stone Matrix Asphalt)简称SMA),压路机也要紧跟摊铺机。若发生推移,可用轮胎压路机碾压,其压力在0.56~0.60MPa,一个有经验的压路机手是获得最佳压实效果的关键。
4)敏感区
Superpave混合料在某些温度范围内有一个不稳定区,可以在这个温度以上或以下满意地压实,而在这个温度范围内是不稳定的,不能获得足够的压实,这是常规沥青混合料所没有的。
因此,中下面层Superpave混合料施工必须更加严格认真,对试验路进行总结,验证混合料体积性质是否符合规范要求,评价摊铺和压实工艺后,再进行大面积施工,确保施工质量。
1.2施工小结
1) 在中下面层AC-20C与AC-25C施工中,各项检测指标与课题设计值能较好相符,混合料沥青含量与矿料级配都控制较好,混合料马歇尔体积特性符合设计要求,表明中下面层施工质量良好。
2) 渗水试验说明:为达到不渗水的目的,中下面层AC-20C与AC-25C路面现场空隙率目标应控制6%以下。
3) 将AC-20C与AC-25C相比,同样是6%的现场空隙率,两种面层的渗水情况也不同,AC-25C的渗水就要更严重些。因此,渗水情况不仅与空隙率有关,还与混合料的公称最大粒径有关。
2上面层SMA路面施工
2.1概述
国内外铺筑SMA的经验表明,要获得SMA混合料的最佳性能,除严格进行材料选择,精心进行混合料设计之外,还必须进行高质量的施工。SMA混合料生产、运输、摊铺、压实所用的机器与传统沥青混合料基本相同。但SMA的施工特性与施工工艺具有自身显著特点。与传统沥青混合料不同,在装载、运输与摊铺过程中,不会发生传统沥青混合料经常出现的粗细集料的离析现象。SMA是粗集料骨架型结构,在摊铺和压实后将形成平整、均匀、粗糙、美观的表面。但在储存、运输与摊铺过程中可能发生沥青结合料从粗集料析漏的现象。SMA混合料铺筑厚度较薄,可压缩性小,其压实特性与压实方法与传统沥青混合料有很大不同,特别是同时使用改性沥青时,施工应特别注意施工温度。
为了保证SMA路面质量与足够压实,SMA不应在寒冷气候下施工。美国规定SMA应在气温与路床温度均高于10℃的情况下施工,且路床基面应干燥、干净。当SMA采用改性沥青时,环境温度需进一步提高,有时可达15℃以上。此外,还要考虑风的影响。
2.2试验路总结
SMA-13试验段设在沙县新城路K1+120~K1+620右幅。试验结果表明:混合料沥青含量、矿料级配与马歇尔试验指标和现场压实度、厚度、空隙率、平整度、构造深度与渗水系数等指标均符合课题组提出的要求,从试验段碾压情况看,现场无麻面、油斑、玛蹄脂上浮现象,构造深度满足要求,基本不渗水,从空隙率与构造深度看,振动碾压导致空隙率偏小(3.0%),构造深度偏小(0.96 mm),而静压亦能达到规定要求的空隙率,构造深度良好,故在今后大面积施工采用静压。
2.3施工质量控制
试验路铺筑成功后,开始大面积施工。施工中按课题组提出的“SMA混合料质量要求与检测频率”对SMA混合料进行质量抽检,重点对改性沥青性能等级、各档集料级配、粗集料针片状含量、矿粉中消石灰含量以及沥青混合料级配、沥青含量、压实度、路面渗水和马歇尔体积特性等指标进行质量控制。抽检结果表明,SMA混合料施工质量控制较好,达到设计要求。
3透层、下封层与粘层铺筑
3.1概述
为了使沥青路面与路面基层以及沥青路面本身层与层之间具有良好的结合性,洒一定数量的透层油和粘层油是十分必要的,在施工当中透层油用量一般按1.2kg/m 。透层油要渗透入基层,这是个先决条件,如果不能透入基层,只洒在表面形成了一层油膜,它并不能起到固结、稳定、联结、防水等作用,而且很容易在施工过程中被运料车、摊铺机粘起、推掉。采用什么作为透层油一直是工程上为之困惑的问题。从渗透性来说,煤沥青的效果最好,但是煤沥青的毒性较强,影响人身安全,一般不使用。而采用乳化沥青的效果又较差。施工中有时浇洒过量、不均匀,没有考虑粘层油对沥青混合料油石比的影响,使有些沥青路面的局部路段油石比变大,导致气温高时沥青路面发软泛油,进而出现推拥的现象。
透层、封层为沥青路面的重要组成部分,其功能一是将水泥稳定基层与沥青面层结合成为一个整体;二为保护水泥稳定基层,不受来自上部水分的侵蚀与软化。
沥青路面的结构设计以弹性层状体系理论为基础,结构层之间完全连续是一个整体,只有这样才能符合完全连续的界面条件。粘层的作用在于使上下沥青层完全粘结成一整体。如果几层沥青层没有粘结好,在使用过程中进入水分,则沥青层与沥青层之间的界面条件将变成不完全连续,甚至完全不连续,导致沥青路面的受力状态发生质的变化。因此粘层油必须喷洒。
3.2透层
通过试验段总结透层施工如下:
1) 透层液体沥青配制均匀性很好,沥青温度>150℃时注入冷煤油无安全性问题,沥青温度较高较易稀释均匀。大面积施工时沥青温度控制在150℃~170℃之间;
2) 透层液体沥青喷洒采用手持喷枪雾化喷洒均匀性良好,采用固定吨位,固定洒布平方数控制洒布量的方法可行;
3) 从喷洒效果及外观评价看,渗透性满足3~5 mm,达到渗透目的,认为5∶5质量比较为合理;
4) 对工作面的要求不得受黄土、水泥砂浆及其它污染源的污染;
5) 考虑渗透效果,建议水稳层养生4天后开始喷洒,这样对水稳层来说,保护了基层中的水分,对基层表面也不容易松散,透层油还保护基层不受太阳暴晒开裂的作用。
3.3下封层
在干燥、洁净的水泥稳定基层表面洒布1.2~1.5kg/m2重交沥青AH-70,然后满布一层加热的5~10mm预拌碎石,并趁热压入沥青层中,扫除多余碎石即成。预拌碎石净撒布量约为8~10 kg/m2,下封层厚度约为8~10mm。预拌碎石规格见下表:
预拌碎石质量要求
指 标 要 求
集料压碎值(%) <20
AH-70沥青含量(%) 0.6~0.8
5~10 mm碎石含量(%) >80
拌和后状态 高温及冷却后均不结团
针片状含量(%) <15%
按国内经验做法:沥青(埃索AH-70)洒布量为1.8~2.0kg/m2,预拌碎石洒布量为10~12kg/m2,预拌碎石粒径为4.75~9.5mm。
总结试验段施工经验,下封层施工工艺如下:
1) 热沥青装车温度170℃~175℃;
2) 洒布采用液压式排档撒布才能保证撒布均匀性,大面积不得用小油车人工手持喷油枪洒布。(只能在局部边角处大油车无法洒布到位处采用,但要严格控制油膜厚度均匀及膜厚1.5~2.0mm);
3) 沥青洒布按1.7kg/m2控制,下限为1.6kg/m2,上限2.0kg/m2,喷洒起步前垫10m彩条布,结尾5m彩条布来控制起始结尾接头段落;
4) 沥青洒布工序与预拌碎石撒布工序分开对封层的功能并无影响,分开对沥青膜均匀性及厚度质量易于控制,但工序分开之后,在冷却的沥青层上撒布预拌碎石,碎石的温度应稍高为宜,约在150℃~180℃之间,否则不易压入沥青层,影响其与沥青的粘结;
5) 碎石撒布量控制10kg/m2,撒布厚度控制7~10mm;
6) 人工撒布集料,配合人工快速扫匀后,满足预拌碎石撒布要求;
7) 封层采用光轮压路机紧跟碾压。
3.4 粘层
粘层其作用在于加强上、中、下面层相互结合,有利于提高沥青路面的疲劳寿命。层间洒改性乳化沥青粘层,采用SBS改性,用量0.25~0.45 ㎏/m2。
4 结语
优秀的设计,合理的工期是修筑沥青路面高质量的基础,而科学的施工则是高质量的保证。沥青路面施工期间,交通管制必须有专人负责,禁止非施工车辆上路,防止上路机械漏油,保持路面干净整洁。一旦沥青砼各层次受污染,在施工上一层时,应对下一层进行清扫或清洗,清洗后應待层面干燥后才能摊铺沥青砼混合料。
注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词:沥青混凝土路面;施工;技术
沥青混凝土路面有驾驶舒适性高、维修方便、可马上开放交通等优点,在道路工程上得到了广泛的应用。沥青作为一种沥青混凝土路面用矿料的结合料,成为公路建设及城市道路建设常用的一种材料。但由于沥青材质本身的差异,以及受设计和施工水平的影响,沥青路面常出现开裂、泛油、拥包、松散、坑槽等病害,这些病害的出现严重影响了行车速度及安全,加大了汽车磨损,缩短了沥青路面使用寿命,影响了道路投资效益。本文从中下面层、上面层SMA路面与透层、下封层与粘层施工,论述如何控制好沥青路面的施工质量,防止及减少沥青路面出现各种常见病害。
瀝青混凝土路面施工分为三个部分:中下面层、上面层SMA路面与透层、下封层与粘层施工。
1中下面层施工
1.1概述
应该说Superpave混合料(高性能沥青路面)的施工,包括拌和厂生产、运输、摊铺与压实与常规的沥青混合料没有很大差别,但Superpave混合料施工有其区别于常规沥青混合料的特点,主要表现在以下几个方面:
1)拌和厂生产
由于Superpave混合料含有较高的粗集料含量,因此要特别采取措施减少粗集料的水分,粗集料由于缺乏细集料进行热传递,所以很难彻底烘干,而且Superpave混合料冷却比常规混合料快,缺乏足够的时间来压实。由于Superpave混合料粗集料多,因此要保证仓内平衡和防止溢仓。
2)运输
Superpave混合料离析的可能性较大,混合料比常规沥青混合料更容易冷却,长距离运输时,沥青滴漏的可能性较大。在不影响拌和和压实温度的前提下,略微降低一点温度就可解决滴漏问题。
3)压实
Superpave混合料较常规沥青混合料难以压实,主要原因有:Superpave混合料使用的集料破碎面、棱角性要求较高;设计的最佳沥青用量较低;粗级配的混合料冷却较快。
对于Superpave混合料,也象SMA混合料一样(沥青玛蹄脂碎石混合料(Stone Matrix Asphalt)简称SMA),压路机也要紧跟摊铺机。若发生推移,可用轮胎压路机碾压,其压力在0.56~0.60MPa,一个有经验的压路机手是获得最佳压实效果的关键。
4)敏感区
Superpave混合料在某些温度范围内有一个不稳定区,可以在这个温度以上或以下满意地压实,而在这个温度范围内是不稳定的,不能获得足够的压实,这是常规沥青混合料所没有的。
因此,中下面层Superpave混合料施工必须更加严格认真,对试验路进行总结,验证混合料体积性质是否符合规范要求,评价摊铺和压实工艺后,再进行大面积施工,确保施工质量。
1.2施工小结
1) 在中下面层AC-20C与AC-25C施工中,各项检测指标与课题设计值能较好相符,混合料沥青含量与矿料级配都控制较好,混合料马歇尔体积特性符合设计要求,表明中下面层施工质量良好。
2) 渗水试验说明:为达到不渗水的目的,中下面层AC-20C与AC-25C路面现场空隙率目标应控制6%以下。
3) 将AC-20C与AC-25C相比,同样是6%的现场空隙率,两种面层的渗水情况也不同,AC-25C的渗水就要更严重些。因此,渗水情况不仅与空隙率有关,还与混合料的公称最大粒径有关。
2上面层SMA路面施工
2.1概述
国内外铺筑SMA的经验表明,要获得SMA混合料的最佳性能,除严格进行材料选择,精心进行混合料设计之外,还必须进行高质量的施工。SMA混合料生产、运输、摊铺、压实所用的机器与传统沥青混合料基本相同。但SMA的施工特性与施工工艺具有自身显著特点。与传统沥青混合料不同,在装载、运输与摊铺过程中,不会发生传统沥青混合料经常出现的粗细集料的离析现象。SMA是粗集料骨架型结构,在摊铺和压实后将形成平整、均匀、粗糙、美观的表面。但在储存、运输与摊铺过程中可能发生沥青结合料从粗集料析漏的现象。SMA混合料铺筑厚度较薄,可压缩性小,其压实特性与压实方法与传统沥青混合料有很大不同,特别是同时使用改性沥青时,施工应特别注意施工温度。
为了保证SMA路面质量与足够压实,SMA不应在寒冷气候下施工。美国规定SMA应在气温与路床温度均高于10℃的情况下施工,且路床基面应干燥、干净。当SMA采用改性沥青时,环境温度需进一步提高,有时可达15℃以上。此外,还要考虑风的影响。
2.2试验路总结
SMA-13试验段设在沙县新城路K1+120~K1+620右幅。试验结果表明:混合料沥青含量、矿料级配与马歇尔试验指标和现场压实度、厚度、空隙率、平整度、构造深度与渗水系数等指标均符合课题组提出的要求,从试验段碾压情况看,现场无麻面、油斑、玛蹄脂上浮现象,构造深度满足要求,基本不渗水,从空隙率与构造深度看,振动碾压导致空隙率偏小(3.0%),构造深度偏小(0.96 mm),而静压亦能达到规定要求的空隙率,构造深度良好,故在今后大面积施工采用静压。
2.3施工质量控制
试验路铺筑成功后,开始大面积施工。施工中按课题组提出的“SMA混合料质量要求与检测频率”对SMA混合料进行质量抽检,重点对改性沥青性能等级、各档集料级配、粗集料针片状含量、矿粉中消石灰含量以及沥青混合料级配、沥青含量、压实度、路面渗水和马歇尔体积特性等指标进行质量控制。抽检结果表明,SMA混合料施工质量控制较好,达到设计要求。
3透层、下封层与粘层铺筑
3.1概述
为了使沥青路面与路面基层以及沥青路面本身层与层之间具有良好的结合性,洒一定数量的透层油和粘层油是十分必要的,在施工当中透层油用量一般按1.2kg/m 。透层油要渗透入基层,这是个先决条件,如果不能透入基层,只洒在表面形成了一层油膜,它并不能起到固结、稳定、联结、防水等作用,而且很容易在施工过程中被运料车、摊铺机粘起、推掉。采用什么作为透层油一直是工程上为之困惑的问题。从渗透性来说,煤沥青的效果最好,但是煤沥青的毒性较强,影响人身安全,一般不使用。而采用乳化沥青的效果又较差。施工中有时浇洒过量、不均匀,没有考虑粘层油对沥青混合料油石比的影响,使有些沥青路面的局部路段油石比变大,导致气温高时沥青路面发软泛油,进而出现推拥的现象。
透层、封层为沥青路面的重要组成部分,其功能一是将水泥稳定基层与沥青面层结合成为一个整体;二为保护水泥稳定基层,不受来自上部水分的侵蚀与软化。
沥青路面的结构设计以弹性层状体系理论为基础,结构层之间完全连续是一个整体,只有这样才能符合完全连续的界面条件。粘层的作用在于使上下沥青层完全粘结成一整体。如果几层沥青层没有粘结好,在使用过程中进入水分,则沥青层与沥青层之间的界面条件将变成不完全连续,甚至完全不连续,导致沥青路面的受力状态发生质的变化。因此粘层油必须喷洒。
3.2透层
通过试验段总结透层施工如下:
1) 透层液体沥青配制均匀性很好,沥青温度>150℃时注入冷煤油无安全性问题,沥青温度较高较易稀释均匀。大面积施工时沥青温度控制在150℃~170℃之间;
2) 透层液体沥青喷洒采用手持喷枪雾化喷洒均匀性良好,采用固定吨位,固定洒布平方数控制洒布量的方法可行;
3) 从喷洒效果及外观评价看,渗透性满足3~5 mm,达到渗透目的,认为5∶5质量比较为合理;
4) 对工作面的要求不得受黄土、水泥砂浆及其它污染源的污染;
5) 考虑渗透效果,建议水稳层养生4天后开始喷洒,这样对水稳层来说,保护了基层中的水分,对基层表面也不容易松散,透层油还保护基层不受太阳暴晒开裂的作用。
3.3下封层
在干燥、洁净的水泥稳定基层表面洒布1.2~1.5kg/m2重交沥青AH-70,然后满布一层加热的5~10mm预拌碎石,并趁热压入沥青层中,扫除多余碎石即成。预拌碎石净撒布量约为8~10 kg/m2,下封层厚度约为8~10mm。预拌碎石规格见下表:
预拌碎石质量要求
指 标 要 求
集料压碎值(%) <20
AH-70沥青含量(%) 0.6~0.8
5~10 mm碎石含量(%) >80
拌和后状态 高温及冷却后均不结团
针片状含量(%) <15%
按国内经验做法:沥青(埃索AH-70)洒布量为1.8~2.0kg/m2,预拌碎石洒布量为10~12kg/m2,预拌碎石粒径为4.75~9.5mm。
总结试验段施工经验,下封层施工工艺如下:
1) 热沥青装车温度170℃~175℃;
2) 洒布采用液压式排档撒布才能保证撒布均匀性,大面积不得用小油车人工手持喷油枪洒布。(只能在局部边角处大油车无法洒布到位处采用,但要严格控制油膜厚度均匀及膜厚1.5~2.0mm);
3) 沥青洒布按1.7kg/m2控制,下限为1.6kg/m2,上限2.0kg/m2,喷洒起步前垫10m彩条布,结尾5m彩条布来控制起始结尾接头段落;
4) 沥青洒布工序与预拌碎石撒布工序分开对封层的功能并无影响,分开对沥青膜均匀性及厚度质量易于控制,但工序分开之后,在冷却的沥青层上撒布预拌碎石,碎石的温度应稍高为宜,约在150℃~180℃之间,否则不易压入沥青层,影响其与沥青的粘结;
5) 碎石撒布量控制10kg/m2,撒布厚度控制7~10mm;
6) 人工撒布集料,配合人工快速扫匀后,满足预拌碎石撒布要求;
7) 封层采用光轮压路机紧跟碾压。
3.4 粘层
粘层其作用在于加强上、中、下面层相互结合,有利于提高沥青路面的疲劳寿命。层间洒改性乳化沥青粘层,采用SBS改性,用量0.25~0.45 ㎏/m2。
4 结语
优秀的设计,合理的工期是修筑沥青路面高质量的基础,而科学的施工则是高质量的保证。沥青路面施工期间,交通管制必须有专人负责,禁止非施工车辆上路,防止上路机械漏油,保持路面干净整洁。一旦沥青砼各层次受污染,在施工上一层时,应对下一层进行清扫或清洗,清洗后應待层面干燥后才能摊铺沥青砼混合料。
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