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试论Superpave沥青路面施工质量控制与养护
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内容提示：针对近年来我国高速公路沥青路面出现的严重早期病害,如车辙､泛油､开裂､坑槽等｡需要研究新型沥青路面技术在已运营高速公路上的养护应用,改善
摘 要:针对近年来我国高速公路沥青路面出现的严重早期病害,如车辙､泛油､开裂､坑槽等｡需要研究新型沥青路面技术在已运营高速公路上的养护应用,改善路容路貌,减少路面病害的发生,降低养护成本｡结合目标高速公路沥青路面养护工程Sup19中面层的应用实践,从Superpave原材料的选择､沥青混合料的设计､施工及质量控制等诸多方面进行研究,研究各关键工序的控制以及不同的路面碾压组合等对工程质量的影响,在施工工艺､质量控制等方面提出了自己见解和看法,对养护工程施工有着一定的指导作用｡
关键词:Superpave沥青路面;施工;质量;控制;养护
0 前 言
Superpave沥青路面的推广应用,不仅要重视原材料选择及室内混合料设计,更要重视路面的施工质量控制,施工质量是否受控直接关系沥青路面的成功与否｡Superpave沥青路面施工工艺与常规热拌混合料(I-INMA)相差不大,并不增加额外的施工控制环节,但某些技术环节要求要比常规沥青混合料严格｡
结合目标沥青路面养护工程实践,研究Superpave沥青路面施工工艺,掌握质量控制的关键环节,是推广应用Superpave沥青路面技术的重中之重,同时提出符合养护工程的施工机械､施工工艺要求｡
1 生产配合比调试
目标高速公路沥青路面养护工程沥青混合料目标配合比采用Superpave设计方法进行设计,在生产配合比阶段､施工质量检验中,考虑到工地实验室条件有限,采用马歇尔方法进行生产配合比设计及施工过程质量控制｡
1.1 生产配合比设计
(1)检查料场原材料与目标配合比设计所用材料,是否有较大差异,如确定存在的差异较大,应重新进行目标配合比设计｡
(2)由于养护工程的特殊性,拌和楼需经常生产不同类型的沥青混合料,而频繁地更换筛网对拌和楼的稳定性､机械性能均有一定的影响,在严格控制沥青混合料的级配的情况下,本次中面层Supl9沥青混合料,拌和楼筛网尺寸组成确定为22mm, 12mm, 5mm, 3mm｡
(3)根据目标配合比设计结果,确定各冷料仓的转速比,拌和楼各冷料仓充分上料,拌和楼二次筛分之后,对各热料仓矿料进行筛分､密度试验,对试验结果应进行复核｡
(4)根据筛分结果,通过计算,确定各热料仓矿料和矿粉的用料比例,使矿质混合料的级配接近目标配合比,至少应包括0.075mm,2.36mm,4.75mm及最大粒径筛孔的通过率接近目标配合比级配值,并尽量避免出现驼峰级配,供拌和机控制室使用｡
(5)确定最佳沥青用量｡取目标配合比设计的最佳沥青用量OAC和OAC±0.3%,取以上确定的各热料仓集料和矿粉的用料比例,用试验室的小型拌和机拌制沥青混合料进行马歇尔击实试验,计算试件的空隙率､矿料间隙率､沥青饱和度､稳定度､流值,绘制曲线,确定最佳沥青用量｡
(6)残留稳定度检验｡按以上生产配合比,用室内小型拌和机拌制沥青混合料,做浸水48小时马歇尔试验,检验残留稳定度,必须满足表1的要求｡
1.2 生产配合比验证
用确定的生产配合比进行拌和楼试拌工作,对试拌沥青混合料进行室内马歇尔击实､抽提试验,其技术指标符合表5要求后铺筑试铺段｡取试铺用的沥青混合料进行马歇尔试验检验和沥青含量､筛分试验,检验标准配合比矿料合成级配,在试拌､试铺中需再次对拌和楼热料仓进行筛分,综合比较后确定正常生产用的标准配合比｡
2 Superpave沥青路面试验段施工
2006年7月,在目标工程路段下行行车道,组织实施了604米中面层6cm改性沥青Sup19试验段施工｡
2.1 施工准备
(1)提前一天以上的时间用铣刨机对需修复段进行铣刨,铣刨后路槽不得留有未铣净的夹层,表面浮动杂物应清扫干净,灰尘应提前冲洗,风吹干净｡
(2)检查下面层的工程质量和与基层的粘结性,对下面层局部质量缺陷应按规定进行修复｡
(3)铺筑中面层以前,对下面层表面应进行彻底清扫,清除纹槽内泥土杂物,风干后按均匀喷洒粘层沥青,粘层沥青喷洒后应进行交通管制,禁止任何车辆通行和人员踩踏,不粘车轮时才可摊铺中面层｡
2.2 施工温度
严格掌握沥青和集料的加热温度以及沥青混合料的出厂温度｡集料温度应比沥青温度高10～15℃,热混合料成品在贮料仓储存后,其温度下降不应超过10℃,沥青混合料的施工温度控制范围见表2:
2.3 混合料拌和
(1)集料的供给｡间歇式拌和楼通常设有4～5个冷料仓,分别储放不同类别的冷料,各冷料仓的供料比例应根据配合比设计结果确定｡Superpave沥青混合料与常规沥青混合料相比,主要区别是,通常AC型沥青混合料粗料､细料用量较大,中间粒径用量较少,而高性能沥青沥青混合料用料比较均衡,各冷料仓的用料比例比较接近,接近料场生产1～4#冷料的自然比例,一方面减少了料场为满足级配组成要求而进行二次破碎,降低了成本,同时拌和楼冷料进料比例比较均衡,更有利于计量控制｡
(2)集料的烘干和加热｡冷料经输送皮带后进行滚筒加热,滚筒一般采用柴油加热,柴油经过雾化后燃烧加热集料｡集料在滚筒中加热温度控制是关键,沥青混合料的拌和温度主要取决于集料的温度,若集料加热温度过高,拌和过程中会导致沥青老化氧化,影响混合料的质量,若集料加热温度不足,集料可能还会含有一定的水分,不易粘附沥青,造成的混合料质量下降｡因此,集料加热温度控制直接影响了Superpave沥青混合料的质量｡
(3)集料的二次筛分｡ 集料经滚筒加热烘干后,进入热料提升机被输送到拌和楼顶部,进行二次筛分,分成不同规格的粒级,存放在热料仓中｡由于养护工程的特殊性,拌和楼需经常生产不同类型的沥青混合料,而频繁地更换筛网对拌和楼的稳定性､机械性能均有一定的影响｡根据拌和楼的产量,确定合适的进料速度,确保集料能及时进行二次筛分｡拌和楼生产期间,必须定期检测筛网,保证筛网清洁完好,防止筛网的筛孔堵塞,一旦筛孔堵塞或破损,极易造成热料仓混仓,混仓会直接影响混合料的级配组成｡沥青路面施工初期,建议施工单位每天施工完成后,要取热料仓集料进行筛分,了解大规模生产时热料级配组成,一旦发现级配波动较大,就应拌和楼筛网进行检查｡
(4)集料称量｡集料经过二次筛分之后,各热料仓就会按生产配合比确定热料仓比例进行称量,各热料仓依次卸入称量,称量次序为先粗集料,然后是中等规格的集料,最后是细集料｡
(5)拌和｡①拌和楼控制室要逐盘打印沥青及各种矿料的用量和拌和温度,并定期对拌和楼的计量和测温进行校核｡②在生产过程中,检查拌和楼控制室各项参数的设定值､控制屏的显示值,核对计算机采集和打印记录的数据与显示值是否一致,是否与实验室提供的生产配合比设计一致｡③拌和时间由试拌确定｡必须使所有集料颗粒全部裹覆沥青结合料,并以沥青混合料拌和均匀为度｡拌和时间通过试拌确定,沥青混合料拌和包括干拌和湿拌两部分｡
④要注意目测检查沥青混合料的均匀性,及时分析异常现象,如混合料有无花白､冒青烟和离析等现象｡如确认是质量问题,应作废料处理并及时予以纠正｡
⑤在连续生产时,拌和机每天上午､下午各取1组混合料试样做马歇尔试验和抽提筛分试验,检验油石比､矿料级配和沥青混凝土的物理力学性质｡油石比与设计值的允许误差士0.2%｡
⑥每天施工结束后,用拌和楼打印的各仓料用量,进行总量控制｡以各仓用量及各仓筛分结果,在线抽查矿料级配;计算平均施工级配和油石比,与设计结果进行校核;以每天产量计算平均厚度,与路面设计厚度进行校核｡
2.4 混合料摊铺
(1)Superpave沥青混合料是中骨架嵌挤型级配类型,其松铺系数根据经验确定,在1.15～1.3之间｡摊铺过程中应随时检查摊铺层厚度及路拱､横坡,检测松铺厚度是否符合规定,以便随时进行调整｡
(2)采用液压自动伸缩摊铺机进行摊铺,摊铺必须均匀､缓慢､连续不断地进行｡连续稳定地摊铺,是提高路面平整度最主要措施｡摊铺机的摊铺速度应根据拌和机的产量､施工机械配套情况及摊铺厚度､摊铺宽度,按2～4m/min予以调整选择,做到缓慢､均匀､不间断地摊铺｡
关键词:Superpave沥青路面;施工;质量;控制;养护
0 前 言
Superpave沥青路面的推广应用,不仅要重视原材料选择及室内混合料设计,更要重视路面的施工质量控制,施工质量是否受控直接关系沥青路面的成功与否｡Superpave沥青路面施工工艺与常规热拌混合料(I-INMA)相差不大,并不增加额外的施工控制环节,但某些技术环节要求要比常规沥青混合料严格｡
结合目标沥青路面养护工程实践,研究Superpave沥青路面施工工艺,掌握质量控制的关键环节,是推广应用Superpave沥青路面技术的重中之重,同时提出符合养护工程的施工机械､施工工艺要求｡
1 生产配合比调试
目标高速公路沥青路面养护工程沥青混合料目标配合比采用Superpave设计方法进行设计,在生产配合比阶段､施工质量检验中,考虑到工地实验室条件有限,采用马歇尔方法进行生产配合比设计及施工过程质量控制｡
1.1 生产配合比设计
(1)检查料场原材料与目标配合比设计所用材料,是否有较大差异,如确定存在的差异较大,应重新进行目标配合比设计｡
(2)由于养护工程的特殊性,拌和楼需经常生产不同类型的沥青混合料,而频繁地更换筛网对拌和楼的稳定性､机械性能均有一定的影响,在严格控制沥青混合料的级配的情况下,本次中面层Supl9沥青混合料,拌和楼筛网尺寸组成确定为22mm, 12mm, 5mm, 3mm｡
(3)根据目标配合比设计结果,确定各冷料仓的转速比,拌和楼各冷料仓充分上料,拌和楼二次筛分之后,对各热料仓矿料进行筛分､密度试验,对试验结果应进行复核｡
(4)根据筛分结果,通过计算,确定各热料仓矿料和矿粉的用料比例,使矿质混合料的级配接近目标配合比,至少应包括0.075mm,2.36mm,4.75mm及最大粒径筛孔的通过率接近目标配合比级配值,并尽量避免出现驼峰级配,供拌和机控制室使用｡
(5)确定最佳沥青用量｡取目标配合比设计的最佳沥青用量OAC和OAC±0.3%,取以上确定的各热料仓集料和矿粉的用料比例,用试验室的小型拌和机拌制沥青混合料进行马歇尔击实试验,计算试件的空隙率､矿料间隙率､沥青饱和度､稳定度､流值,绘制曲线,确定最佳沥青用量｡
(6)残留稳定度检验｡按以上生产配合比,用室内小型拌和机拌制沥青混合料,做浸水48小时马歇尔试验,检验残留稳定度,必须满足表1的要求｡
1.2 生产配合比验证
用确定的生产配合比进行拌和楼试拌工作,对试拌沥青混合料进行室内马歇尔击实､抽提试验,其技术指标符合表5要求后铺筑试铺段｡取试铺用的沥青混合料进行马歇尔试验检验和沥青含量､筛分试验,检验标准配合比矿料合成级配,在试拌､试铺中需再次对拌和楼热料仓进行筛分,综合比较后确定正常生产用的标准配合比｡
2 Superpave沥青路面试验段施工
2006年7月,在目标工程路段下行行车道,组织实施了604米中面层6cm改性沥青Sup19试验段施工｡
2.1 施工准备
(1)提前一天以上的时间用铣刨机对需修复段进行铣刨,铣刨后路槽不得留有未铣净的夹层,表面浮动杂物应清扫干净,灰尘应提前冲洗,风吹干净｡
(2)检查下面层的工程质量和与基层的粘结性,对下面层局部质量缺陷应按规定进行修复｡
(3)铺筑中面层以前,对下面层表面应进行彻底清扫,清除纹槽内泥土杂物,风干后按均匀喷洒粘层沥青,粘层沥青喷洒后应进行交通管制,禁止任何车辆通行和人员踩踏,不粘车轮时才可摊铺中面层｡
2.2 施工温度
严格掌握沥青和集料的加热温度以及沥青混合料的出厂温度｡集料温度应比沥青温度高10～15℃,热混合料成品在贮料仓储存后,其温度下降不应超过10℃,沥青混合料的施工温度控制范围见表2:
2.3 混合料拌和
(1)集料的供给｡间歇式拌和楼通常设有4～5个冷料仓,分别储放不同类别的冷料,各冷料仓的供料比例应根据配合比设计结果确定｡Superpave沥青混合料与常规沥青混合料相比,主要区别是,通常AC型沥青混合料粗料､细料用量较大,中间粒径用量较少,而高性能沥青沥青混合料用料比较均衡,各冷料仓的用料比例比较接近,接近料场生产1～4#冷料的自然比例,一方面减少了料场为满足级配组成要求而进行二次破碎,降低了成本,同时拌和楼冷料进料比例比较均衡,更有利于计量控制｡
(2)集料的烘干和加热｡冷料经输送皮带后进行滚筒加热,滚筒一般采用柴油加热,柴油经过雾化后燃烧加热集料｡集料在滚筒中加热温度控制是关键,沥青混合料的拌和温度主要取决于集料的温度,若集料加热温度过高,拌和过程中会导致沥青老化氧化,影响混合料的质量,若集料加热温度不足,集料可能还会含有一定的水分,不易粘附沥青,造成的混合料质量下降｡因此,集料加热温度控制直接影响了Superpave沥青混合料的质量｡
(3)集料的二次筛分｡ 集料经滚筒加热烘干后,进入热料提升机被输送到拌和楼顶部,进行二次筛分,分成不同规格的粒级,存放在热料仓中｡由于养护工程的特殊性,拌和楼需经常生产不同类型的沥青混合料,而频繁地更换筛网对拌和楼的稳定性､机械性能均有一定的影响｡根据拌和楼的产量,确定合适的进料速度,确保集料能及时进行二次筛分｡拌和楼生产期间,必须定期检测筛网,保证筛网清洁完好,防止筛网的筛孔堵塞,一旦筛孔堵塞或破损,极易造成热料仓混仓,混仓会直接影响混合料的级配组成｡沥青路面施工初期,建议施工单位每天施工完成后,要取热料仓集料进行筛分,了解大规模生产时热料级配组成,一旦发现级配波动较大,就应拌和楼筛网进行检查｡
(4)集料称量｡集料经过二次筛分之后,各热料仓就会按生产配合比确定热料仓比例进行称量,各热料仓依次卸入称量,称量次序为先粗集料,然后是中等规格的集料,最后是细集料｡
(5)拌和｡①拌和楼控制室要逐盘打印沥青及各种矿料的用量和拌和温度,并定期对拌和楼的计量和测温进行校核｡②在生产过程中,检查拌和楼控制室各项参数的设定值､控制屏的显示值,核对计算机采集和打印记录的数据与显示值是否一致,是否与实验室提供的生产配合比设计一致｡③拌和时间由试拌确定｡必须使所有集料颗粒全部裹覆沥青结合料,并以沥青混合料拌和均匀为度｡拌和时间通过试拌确定,沥青混合料拌和包括干拌和湿拌两部分｡
④要注意目测检查沥青混合料的均匀性,及时分析异常现象,如混合料有无花白､冒青烟和离析等现象｡如确认是质量问题,应作废料处理并及时予以纠正｡
⑤在连续生产时,拌和机每天上午､下午各取1组混合料试样做马歇尔试验和抽提筛分试验,检验油石比､矿料级配和沥青混凝土的物理力学性质｡油石比与设计值的允许误差士0.2%｡
⑥每天施工结束后,用拌和楼打印的各仓料用量,进行总量控制｡以各仓用量及各仓筛分结果,在线抽查矿料级配;计算平均施工级配和油石比,与设计结果进行校核;以每天产量计算平均厚度,与路面设计厚度进行校核｡
2.4 混合料摊铺
(1)Superpave沥青混合料是中骨架嵌挤型级配类型,其松铺系数根据经验确定,在1.15～1.3之间｡摊铺过程中应随时检查摊铺层厚度及路拱､横坡,检测松铺厚度是否符合规定,以便随时进行调整｡
(2)采用液压自动伸缩摊铺机进行摊铺,摊铺必须均匀､缓慢､连续不断地进行｡连续稳定地摊铺,是提高路面平整度最主要措施｡摊铺机的摊铺速度应根据拌和机的产量､施工机械配套情况及摊铺厚度､摊铺宽度,按2～4m/min予以调整选择,做到缓慢､均匀､不间断地摊铺｡
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200903/13966.htm
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