温拌沥青混合料施工技术

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  【摘 要】 本文结合108国道改建工程南村隧道的具体实例,对温拌沥青混合料的路用性能进行了分析,介绍了温拌沥青混合料拌和、摊铺及碾压等施工工艺,通过工程实践明确了温拌沥青混合料施工技术要求。
  【关键词】 温拌沥青混合料;施工;技术
  沥青路面以其车辆行驶平稳、舒适、噪声低、养护维修方便、可以再生利用、不扬尘和容易清扫等诸多优点,在城市道路及公路,尤其是高等级道路中得以广泛应用。从目前使用数量看,热拌沥青混合料占绝大多数。随着人们认识水平的不断提高,热拌沥青混合料在拌合、运输及摊铺过程中出现有害气体排放、过多能耗以及热老化等问题,逐步被人们所关注,因此温拌沥青应运而生。温拌沥青混合料路面技术是国际上近几年研发并正在逐步推广应用的新技术、新材料。它保留了热拌沥青混合料性能良好的特点同时又具有冷拌沥青混合料在环保、节能等方面的优势。以下简介温拌沥青混合料的施工特点,并结合工程实例,介绍温拌沥青混合料在隧道路面施工中的应用。
  1 工程概况
  南村隧道是双洞双向行驶的一级公路隧道,分为A线和B线。其中,A线全长1348m,里程桩号AK12+759~AK14+107,最大曲线半径4000m,坡度2.5%下坡;B线全长1395m,里程桩号BK12+745~BK14+140,最大曲线半径3000m,坡度2.5%下坡。
  2 路面材料
  2.1温拌材料
  2.1.1温拌添加剂应满足如下要求:[2]
  1)与同类型热拌沥青混合料相比,加入温拌添加剂后可使沥青混合料的拌和温度及碾压温度降低30℃以上。
  2)加入温拌添加剂的沥青混合料,其技术性能应达到同类型热拌沥青混合料的指标,并满足现行沥青路面施工技术规范的要求。
  3)加入温拌添加剂不得在施工过程中产生额外的有毒有害气体。
  2.1.2主要功能[2]
  1)与相同类型热拌沥青混合料相比,在基本不改变沥青混合料材料配比和施工工艺的前提下,可使沥青混合料拌和温度降低30℃~40℃以上,性能达到热拌沥青混合料的要求。
  2)采用温拌混合料技术可节省燃20%~30%,减少温室气体(二氧化碳等)排放50%左右,减少沥青烟等有毒气体排放80%以上,是名副其实的高节能、低排放的高新技术。
  2.2沥青
  温拌沥青混合料所用沥青可采用70号、90号的A、B级道路石油沥青,或I-C、I-D类SBS改性沥青等,其技术指标应符合规范要求。
  2.3粗集料:可采用碎石、破碎砾石、钢渣、矿渣等,高等级道路不得使用筛选砾石和矿渣。粗集料表面应该洁净、干燥、表面粗糙,质量应符合规范要求。
  2.4细集料采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当级配的人工轧制机制砂或天然砂,其质量应符合规范要求。
  2.5填料:沥青混合料的矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉。矿粉应干燥、洁净,其质量应符合规范要求。
  3 温拌沥青混合料设计原理
  温拌沥青混合料的配合比设计和热拌沥青混合料一样,必须在对同类沥青路面配合比设计和使用情况调查研究的基础上,充分借鉴成功的经验,选用符合要求的材料,进行配合比设计。
  设计原则:沥青混合料的配合比设计,应该遵循现行规范关于温拌沥青混合料设计的目标配合比设计、生产配合比設计、生产配合比验证3个阶段。[2]
  目标配合比设计主要是通过试验确定拌和机各冷料仓、矿粉和沥青的最佳配比,以此做为混合料生产配比设计和质量控制的基础。温拌沥青混合料采用马歇尔试验配合比设计方法进行混合料设计,即通过试配法确定混合料的矿料配合比,通过马歇尔试验判断矿料级配的合理性并确定混合料的最佳油石比。同时,在配合比设计的基础上,为了检验混合料的性能,按照规范要求,对沥青混合料的性能进行检验和评价。
  温拌沥青混合料的矿料级配应符合规定的设计级配范围。温拌密级配沥青混凝土混合料(WAC)宜根据道路等级、气候及交通条件按规范要求选择采用粗型(C型)或细型(F型)混合料,并在规定范围内确定工程设计级配范围,通常情况下工程设计级配范围不宜超出规范的要求。
  WAC-16沥青混合料配合比的技术指标:
  1)原材料的要求[3]
  沥青:选用优质道路石油沥青,A级70号沥青。
  碎石:有良好的嵌挤力的破碎集料,粒径为3~5mm、5~10mm、5~15mm、10~20mm的玄武岩或石灰岩。
  机制砂:规格S16公称粒径(0-3)。
  矿粉:石灰岩石料磨细后而成。
  温拌剂:采用北京正达顺提供的益路牌温拌剂,掺加比例为:5:95(5为温拌剂、95为沥青)
  2)配合比设计结果:
  4 施工准备
  4.1测量准备
  施工前对路面进行清扫,待路面面清扫干净后,付诸实施。
  根据机械设备和施工现场情况,采用非接触式平衡梁。
  4.1.1在摊铺前,派专人负责撒出摊铺线。
  4.1.2试验验数据采集:在铺油前做出固定点,并测出中面层顶面高程,待铺设后测出松铺厚度,在碾压完成后测出压实厚度,计算出松铺系数、摊铺情况及时反馈到摊铺机负责人,有问题及时调整。
  4.2工具准备
  在施工之前准备好烙铁,夯墩,平耙,筛子,方锨,靠尺,喷灯、手推车等工具。
  4.3材料的控制
  派遣一名有质检员上岗证,且具有检验沥青混合料经验的质检人员,在沥青混合料拌和厂对沥青混合料生产过程进行监督检测。拌和的各种材料符合《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》要求,按照试验室确定的温拌沥青混合料设计配比拌制沥青混合料,严格控制温拌添加剂的比例。对每车沥青混凝土出厂温度、外观进行检查。温度符合温拌沥青混合料的施工温度。混合料外观要求均匀一致,无花白,无粗细料分离和结团成块现象。   拌和场地要求:各种集料堆放处进行硬化处理,为减少骨料离析,原材进厂卸料分层堆放,每层宜为1.5m。排水设施完善,不同规格集料分别存放、有明显标识、有效隔离,且隔离墙高度满足各种材料不混杂的要求。
  生产混合料之前密切关注气象情况,施工时气温大于10℃为正常施工。大风降温天气对混合料的温度损失较大,现场不施工,同时不在雨天、路面潮湿的情况下施工。
  4.4洒布沥青粘层乳液
  在铺筑中面层、表面层之前应进行粘层油的洒布。将工作面彻底清扫干净,用风力灭火机吹净表面尘土。对两侧路缘石进行遮盖保护后,喷洒粘层沥青,粘层油采用沥青洒布车喷洒,洒布粘层油保证气温高于10℃;洒布的速度和用量保持稳定;在路缘石与新铺沥青混合料接触的侧面处均须喷洒乳化沥青。在洒布过程中,沥青洒布车匀速前进,确保粘层油成均匀雾状,在路面全宽度内均匀分布成一薄层,喷洒不足要补撒,喷洒过量要要刮除。改性乳化沥青用量不少于1升/平方米。粘层油在当天洒布,以保证不受污染,待乳化沥青破乳后,水分蒸发完成后,紧跟铺筑沥青层。粘层沥青洒布后,封闭交通,不允许其他车辆和行人通行。
  4.5施工环境
  由于本次沥青混合料施工位于南村隧道内,所以采用了温拌沥青混合料,节能减排,有效减少了有害气体的排放,保证了施工人员的身体健康。施工前应检查隧道内的照明、通风系统是否能正常使用,确保施工顺利进行。
  5 沥青混凝土面层施工工艺
  5.1混合料的温度控制[1]
  温拌沥青混合料施工温度应根据沥青标号及粘度、气候条件、铺装厚度等综合确定;使用70号和90号道路沥青时,温拌沥青混合料的通常施工温度见表表4。
  5.2混合料的运输
  5.1.1我项目部根据沥青混合料厂家位置和施工现场距离,合理安排混合料运输路线,组织足够数量的大吨位自卸卡车完成运输任务。运输车辆上部均采取保温苫盖措施,防止在运输过程中造成温度过多降低。每车料从生产到卸料控制在6h内,在运料车辆掉头处设立明显标牌,设专人对运料车辆进行交通指挥。对运料车辆的停车间隙进行有效安排,使车辆停放有序、安全。
  5.1.2运输过程中不得超载运输、急刹车、急彎掉头使透层、封层油造成损伤。运料车多于5辆后开始摊铺。
  5.1.3运料车每次使用前后必须清扫干净,在车厢内涂刷一薄层油,从拌和机向运料车上装料时,多次挪动汽车位置,平衡装料,以减少混合料离析。
  5.2混合料的摊铺
  5.2.1摊铺机在摊铺前0.5~1h预热熨平板至100℃以上。铺筑过程中选择摊铺机的震动频率为400转/min,以提高路面的初始压实度。
  5.2.2标准段摊铺采用2台沥青混合料摊铺机分两幅进行作业,前后错开10~20m呈梯队方式同步摊铺,两幅之间保持30~60mm左右宽度的搭接。上下层的搭接位置错开200mm。
  5.2.3摊铺机缓慢、均匀、连续不间断地摊铺,不随意变化速度,不中途停顿,以提高平整度,减少混合料的离析。如必须出现停顿,根据油温决定是否抬扛,油温低于初压温度时铲除重铺。初起摊铺机的速度为1-1.5m/min,正常时为3m/min,松铺系数参考主路试验段数据,根据经验采用1.14进行摊铺。
  5.2.4摊铺机采用自动找平方式,铺筑下面层采用钢丝绳引导的高程控制方式,中面层、上面层采用非接触式平衡梁。
  5.2.5在摊铺过程中,摊铺机料斗内任何时候都保持1/2~2/3以上混合料,并保持有料车等候供料。料车在摊铺机前10—30cm处停车。不得撞击摊铺机,同时挂空档,使摊铺机能够自由前进。螺旋送料器两侧保持不少于送料器2/3高度的混合料,并适当调整送料器速度,保持匀速不间断,使摊铺的混合料得到有效的振动和压实。在摊铺机起步时,及时对摊铺沥青混合料面层的高程、横坡进行测量,并及时调整,确保沥青混合料面层的摊铺质量。同时根据底面层平整度调整摊铺速度。
  5.2.6用机械摊铺的混合料,不用人工反复修整。当不得不由人工作局部找补或更换混合料时,需仔细进行,特别严重的缺陷应整层铲除。
  5.2.7严格按照温拌沥青混合料的施工温度要求控制摊铺温度。不得在雨天摊铺。
  5.3混合料的压实成型
  沥青混合料表面层的碾压组合方式为:初压2台DD130碾压两遍;复压:2台XP301碾压四遍;终压:1台DD110静压两遍。[1]
  5.3.1初压:以插红旗为界,速度控制在2.0km/h,碾压时驱动轮在前,从外侧向中心碾压,在超高路段则由低向高碾压,在坡道上将驱动轮从低处向高处碾压;压路机要紧跟在摊铺机后碾压,并保持较短的初压区长度,以尽快使表面压实,减少热量散失;碾压采用梯队形式进行,压路机沿同一轮迹返回为一遍,第二遍与第一遍轮迹要重叠1/3,并在前一遍轮迹端部以外至少1m处缓慢停机;初压后检查平整度、路拱,必要时予以调整。
  5.3.2复压:以插绿旗为界,为保证沥青混合料的压实度,复压采用混合压实法。复压紧跟在初压后开始,且不得随意停顿,压路机碾压段总长度尽量缩短,不超过60~80m。碾压速度为3.0km/h。
  5.3.3终压:以插蓝旗为界,紧接在复压后进行,碾压温度控制不低于70℃,速度控制在4.0km/h,碾压至无明显轮迹止。
  5.3.4压路机不得在未碾压成型的路段上转向、调头、加水或停留,振动压路机不得在已成型的路面上振动行驶,以不粘碾为原则。在当天成型的路面上,不停放各种机械车辆。
  5.3.5压路机压实过程中,禁止喷水防止粘碾,应采取涂刷油的方式来防止粘碾。
  5.4接缝处理
  5.4.1沥青路面的施工保证接缝紧密、连接平顺,不产生明显的接缝离析。上下层的纵缝错开150mm(热接缝)或300~400mm(冷接缝)以上。相邻两幅及上下层的横向接缝均错位lm以上。接缝施工应用3m直尺检查,确保平整度符合要求。   5.4.2纵向接缝部位的施工符合下列要求:
  1)攤铺时采用梯队作业的纵缝应采用热接缝,将已铺部分留下l00~200mm宽暂不碾压,作为后续部分的基准面,然后作跨缝碾压以消除缝迹。
  2)当半幅施工或因特殊原因而产生纵向冷接缝时,宜加设挡板。加铺另半幅前应涂洒少量沥青,重叠在已铺层上50~l00mm,再铲走铺在前半幅上面的混合料,碾压时由边向中碾压留下100~150mm,再跨缝挤紧压实。
  3)表面层横向接缝应采用垂直的平接缝。
  5.5开放交通
  5.5.1温拌沥青混合料路面应待摊铺层完全自然冷却,混合料表面温度低于50℃后,方可开放交通。
  5.5.2铺筑好的沥青层项目部严格控制交通,做好保护,保持整洁,防止造成污染,严禁在沥青层上堆放施工产生的土或杂物,严禁在已铺沥青层上制作水泥砂浆。
  5.6质量控制
  5.6.1施工过程中,除了监督生产厂家对沥青混合料生产过程进行质量控制外,混合料到达现场后逐车进行温度测试,并目测观察集料粗细、均匀性、油石比、色泽、冒烟、有无花白料、油团等各种现象;按规范要求现场取样进行马歇尔、稳定度、流值、油石比等试验,必要时还要进行浸水马歇尔和车辙试验。
  5.6.2沥青路面的压实度采取重点对碾压工艺进行控制,适度钻孔抽检压实度的方法。
  5.6.2.1碾压工艺的控制包括压路机的配置(台数、吨位及机型)、排列和碾压方式、压路机与摊铺机的距离、碾压温度、碾压速度、压路机洒水(雾化)情况,碾压段长度、掉头方式等。
  5.6.2.2碾压过程中宜采用核子密度仪等无破损检测设备进行压实度过程控制,测点随机选择,一组不少于13点,取平均值,与标定或试验段测定值比较评定。
  5.6.2.3路面完全冷却后,随机选点钻孔取样,待试件充分干燥后,分别测定密度并同时测量沥青层的厚度。[4]
  6 结论
  通过本次108改建工程中对温拌沥青混合料的应用,施工过程中沥青混合料的施工温度得到了有效控制,温拌剂显著提高了沥青的高温稳定性,降低感温性,保持沥青的低温性能不变。温拌沥青混合料不仅在节能降耗、环境保护方面有着明显的优势,而且它的路用性能也不低于热拌沥青混合料,为推动温拌沥青混合料技术的应用提供了强有力的依据。
  参考文献:
  [1] Q/FTLQ001-2008《温拌沥青路面施工及验收规范》
  [2]《北京市温拌沥青混合料路面技术指南》
  [3] JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》
  [4] JTG E60-2008《公路工程路基路面现场测试规程》
  作者简介:张海英(1966年出生)女,北京市人,工程师,主要从事道路桥梁施工技术管理工作。
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