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摘要:通过高性能沥青路面沥青混合料施工工艺和关键工序质量控制要点来介绍高性能沥青路面技术在公路的应用成果，与大家共同探讨。
关键词: 高性能沥青路面施工技术探讨
1前言
随着社会经济快速的发展，我国的公路建设事业也迅猛发展，但同时交通量也得到更快速的增长。车辆数量增多，使沥青路面造成了严重的考验，各方面的损坏形成了公路沥青路面层的主要问题。
高性能沥青路面沥青胶结料和混合料规范的试验方法和指标是同沥青路面的路用性能直接联系起来,通过控制高温车辙、低温抗开裂及疲劳开裂等,来达到改进沥青路面路用性能的目的。高性能沥青路面技术被认为是目前国际上先进的沥青路面技术。
高性能瀝青路面因具有良好的均匀性、优良的高温抗车辙性能和较好的抗水害能力及有效减少路面离析等优点而逐渐在国内被推广应用。某高速公路某路面标,主线采用4cm AK-16A+5cm AC-20I+6cm AC-25I三层式沥青路面结构,沥青路面设计年限内一个车道的累计当量标准轴次为1.5×107次。由于该路段预期重载车辆多,且渠化现象严重,为了更好地解决沥青路面热稳定性和抵抗永久变形的能力,提高路面使用寿命,本工程采用了高性能沥青路面技术进行施工。
2高性能沥青路面沥青混合料的特点
2．1集料级配
高性能沥青路面沥青混合料的集料设计级配呈“S”型,中档集料用量较多,位于中间部分的颗粒含量较高,合成集料的内摩擦角大,粗集料、细集料用量相对传统的AC-I型结构来说较少,混合料更易形成骨料间的嵌挤结构。压路机的碾压功大部分用于克服集料间的内摩阻力,仅小部分用于克服胶结料的粘聚力。同时,由于粗集料冷却快,缺乏足够的碾压时间,使得沥青混合料难以压实。必须通过提高沥青混合料出料温度、碾压温度和增加有效压实功才能达到理想的压实度。
2．2粗级配的高性能沥青路面沥青混合料由于设计级配中间部分集料多的特点,在外观上与AC型混合料有着明显的差别,其混合料的嵌挤性优越于同尺寸AC-I结构，其高温稳定性能也明显优越于AC-I结构。
3高性能沥青路面施工工艺
针对高性能沥青路面沥青混合料的特点,施工项目部通过采取不同方案试铺,经相关指标检测后,确定选用以下施工工艺。
3．1高性能沥青路面沥青混合料的拌和
首先,沥青拌和楼通过试拌确定拌和机的上料速度。拌合站严格遵守操作规程作业，运行中经常检查各料仓的储备情况避免出现因上料速度等原因造成的各仓严重不平衡现象。通过大量调试，得出拌和楼各参数（表1、表2）。
拌和楼生产过程中产生的回收粉严禁利用,通过专用回收除尘予以废弃至指定堆放场地,以减少对周围环境的污染。
拌和结束后,应停止供给冷料并空转滚筒30min。滚筒空转时加大风机风门,尽快驱除筒内的废气,并使滚筒冷却。热料仓的余料放入拌缸中干拌后放空,同时可起到刷净缸内残余沥青的作用。拌和设备每次结束后反转泵排净管道中的残余沥青,防止沥青冷却后堵塞管路。
3．2高性能沥青路面沥青混合料的运输
混合料采用大吨位(载重20t)的铁壳自卸车运输。运输车辆的配置结合拌和产量、运输距离、摊铺碾压速度等因素,确保将拌制好的混合料及时运送到摊铺现场,在摊铺机前经常保持4辆~5辆待卸车,同时满足拌和、摊铺的连续性,不因车辆少而造成停工待料。为使运输车辆保持干净,必要时喷洒柴油与水混合料冲洗。为防止沥青混合料粘结车厢,在运料前,用柴油与水的混合物涂刷车厢侧板和底板,并确保车厢底板无残积液。
沥青混合料装车时,为减少沥青混合料的离析现象,装料过程中运料车前后移动,分前、后、中三次装料。在车辆出厂前,由后场专职试验人员实测混合料温度如不能满足,则予以废弃。是否满足出厂要求,如不能满足,则予以废弃,如满足要求,则采用帆布覆盖严密。混合料运送至摊铺现场后,由前场专职人员及时检测混合料温度是否满足要求。摊铺现场设专人负责指挥车辆停放待卸料位置,一般在摊铺机前10 m~30 m前停住,向摊铺机受料口卸料时避免撞击摊铺机,卸料过程中运料车靠摊铺机推动前进。
3．3高性能沥青路面沥青混合料的摊铺
3．3．1摊铺前的准备工作
摊铺作业采用两台同型号性能接近的抗离析沥青混合料摊铺机拼幅梯队摊铺。为防止沥青层在拼幅梯队摊铺纵缝处重叠,影响路面结构层的排水性和水稳定性,拼幅施工中采用不等宽摊铺方式：摊铺下面层时两台摊铺机内外侧摊铺宽度分别为5.5 m、6.5 m,中面层为6.5 m、5.5 m,使(上)中、下面层摊铺接缝处相互错开。
下面层的纵坡基准面采用高程控制,中面层采用平整度控制。因此,下面层摊铺过程中摊铺机采用走控制高程的高程导线,前行摊铺机采用双纵坡控制,后行摊铺机采用一边按高程导线、一边采用小滑靴在前面摊铺机已摊铺的沥青混合料顶面滑行的方式实施高程、横坡控制。中(上)沥青面层摊铺过程中摊铺机均采用非接触式平衡梁调平梁控制高程和横坡。
表3高性能沥青路面松铺系数设置表
铺前,对摊铺机熨平板的底边进行经常性校对,确保成型路面的横坡。摊铺机工作前,事先准备2块~3块坚硬的长方形垫木,垫木宽10 cm~20 cm,长与熨平板纵向尺寸稍长,厚度按设定的松铺系数计算,将摊铺机停置于摊铺起点,抬起熨平板,将熨平板置于经测量、正确的松铺厚度垫木的顶面。摊铺前也要通过沥青摊铺机配备的专用加热设备对横接缝和熨平板进行预热,以保证接缝良好。摊铺混合料初压度和平整度，熨平板仰角а的初始值至关重要。摊铺中、下面层时熨平板的初始工作仰角а标尺数值设为0。为了防止离析,将摊铺机螺旋布料器调至低位。
3.3.2摊铺
两台同型号的德国ABG-423沥青摊铺机幅梯队作业。下面层的纵坡基准面采用高程控制。中面层通过安装平衡梁进行自动找平和梯队联合作业摊铺沥青混合料,相邻两幅之间的摊铺重叠宽度15 cm~25 cm。相邻两台摊铺机相距5 m~15 m。松浦系数采取表3值进行试铺并最终根据试验段试铺结果确定。
摊铺机在开始受料前在料斗内涂刷少量防止粘料用的柴油,摊铺前通过随机配置的专用加热设备给沥青摊铺机的熨平板至110℃以上。摊铺过程中,摊铺机应缓慢、均匀、连续不间断行走,以免停机、起步产生凹凸现象。摊铺机螺旋送料器应不停顿的转动,两侧应保持有不小于送料器高度2/3的混合料,并不允许发生离析,摊铺机工作死角可用人工摊铺整平。混合料摊铺过程中摊铺机速度的改变会导致摊铺厚度的变化。选择摊铺机速度的原则是保证摊铺机连续作业。合理的速度可根据混合料供给能力·摊铺厚度和宽度按公式求得:
V=100QC /60ρWH
其中:
Q———拌和机产量t/h;
V———摊铺速度m /min;
H———压实后的摊铺厚度cm;
C———效率系数,根据材料供应、运输能力等配套情况确定。通常为0.6~0.8;
W———摊铺宽度m;
ρ———沥青混合料压实成形后的密度t/m3;
一般沥青面层的摊铺速度为2m /min~4m /min。摊铺机速度各参数设置见表4。
3．4高性能沥青路面沥青混合料的碾压
鉴于高性能沥青路面沥青混合料较难压实,碾压工艺采用双光轮紧跟摊铺机、皮轮压路机紧跟双光轮，确保高温碾压的碾压工艺。碾压工艺参数见表5。
沥青混合料摊铺后,压路机紧接碾压,以缩短碾压作业段长度,但以不得产生推移、发裂为原则。沥青混合料的碾压可分初压、复压、终压三个阶段进行。
3．4．1初压
紧跟摊铺机进行,采用两台13吨英格索兰DD130双轮双驱钢筒式压路机碾压以前进及后退均采用开振方式碾压2遍~4遍。压实作业从外侧往中心碾压,相邻碾压重叠1/3轮宽,最后碾压中心部分,压完一幅为一遍,碾压路线及方向不应突然改变而导致推移。
3．4．2复压
紧接初压进行,采用2台26吨、1台30吨胶轮压路机碾压,碾压不宜少于4遍~6遍,无明显轮迹。终压紧接复压进行。
3．4．3终压
用1台11吨英格索兰DD110双轮双驱钢筒式压路机静压,碾压遍数不小于2遍,且无轮迹,碾压终了温度≮90℃。
3．4．4碾压中应注意的问题
压路机折回处不在同一横断面上,而是呈阶梯形随摊铺机向前推进。
当有粘轮现象时,可向碾压轮———钢轮均匀喷洒少量水或掺加清洗剂的水、胶轮均匀涂刷少许植物油。不得向碾压轮喷洒柴油或涂抹柴油与水的混合物。
在钢轮碾压过程中,其喷水装置应尽量调成雾状向碾压轮喷水,在保证不粘轮的前提下,尽量减少喷水量,保持碾压温度。且尽量保持连续作业,高温碾压,以减小碾压轮和路面温差,减少粘轮现象。
4结束语
通过上述施工工艺铺筑的高性能沥青路面沥青中、下面层,经过相关检测,与传统的AC路面相比较,均匀性较好,沥青混合料更趋嵌挤、骨架良好。从沥青混合料性能指标来看, 高性能沥青路面混合料具有良好的高温稳定性和抗水害性能。但在高性能沥青路面混合料的碾压的复压过程中存在以下现象:在115℃~135℃的温度区内,有时出现产生推移和臃包现象,该温度区属高性能沥青路面混合料的温度敏感区,对碾压提出更高的要求,有待进一步研究改进。
参考文献
[1]江苏省交通科学研究院.高性能沥青路面技术实用手册.
[2]沈金安.国际上对美国高性能沥青路面的反应及我国的对策. 2002年道路工程学会学术交流论文集.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词: 高性能沥青路面施工技术探讨
1前言
随着社会经济快速的发展，我国的公路建设事业也迅猛发展，但同时交通量也得到更快速的增长。车辆数量增多，使沥青路面造成了严重的考验，各方面的损坏形成了公路沥青路面层的主要问题。
高性能沥青路面沥青胶结料和混合料规范的试验方法和指标是同沥青路面的路用性能直接联系起来,通过控制高温车辙、低温抗开裂及疲劳开裂等,来达到改进沥青路面路用性能的目的。高性能沥青路面技术被认为是目前国际上先进的沥青路面技术。
高性能瀝青路面因具有良好的均匀性、优良的高温抗车辙性能和较好的抗水害能力及有效减少路面离析等优点而逐渐在国内被推广应用。某高速公路某路面标,主线采用4cm AK-16A+5cm AC-20I+6cm AC-25I三层式沥青路面结构,沥青路面设计年限内一个车道的累计当量标准轴次为1.5×107次。由于该路段预期重载车辆多,且渠化现象严重,为了更好地解决沥青路面热稳定性和抵抗永久变形的能力,提高路面使用寿命,本工程采用了高性能沥青路面技术进行施工。
2高性能沥青路面沥青混合料的特点
2．1集料级配
高性能沥青路面沥青混合料的集料设计级配呈“S”型,中档集料用量较多,位于中间部分的颗粒含量较高,合成集料的内摩擦角大,粗集料、细集料用量相对传统的AC-I型结构来说较少,混合料更易形成骨料间的嵌挤结构。压路机的碾压功大部分用于克服集料间的内摩阻力,仅小部分用于克服胶结料的粘聚力。同时,由于粗集料冷却快,缺乏足够的碾压时间,使得沥青混合料难以压实。必须通过提高沥青混合料出料温度、碾压温度和增加有效压实功才能达到理想的压实度。
2．2粗级配的高性能沥青路面沥青混合料由于设计级配中间部分集料多的特点,在外观上与AC型混合料有着明显的差别,其混合料的嵌挤性优越于同尺寸AC-I结构，其高温稳定性能也明显优越于AC-I结构。
3高性能沥青路面施工工艺
针对高性能沥青路面沥青混合料的特点,施工项目部通过采取不同方案试铺,经相关指标检测后,确定选用以下施工工艺。
3．1高性能沥青路面沥青混合料的拌和
首先,沥青拌和楼通过试拌确定拌和机的上料速度。拌合站严格遵守操作规程作业，运行中经常检查各料仓的储备情况避免出现因上料速度等原因造成的各仓严重不平衡现象。通过大量调试，得出拌和楼各参数（表1、表2）。
拌和楼生产过程中产生的回收粉严禁利用,通过专用回收除尘予以废弃至指定堆放场地,以减少对周围环境的污染。
拌和结束后,应停止供给冷料并空转滚筒30min。滚筒空转时加大风机风门,尽快驱除筒内的废气,并使滚筒冷却。热料仓的余料放入拌缸中干拌后放空,同时可起到刷净缸内残余沥青的作用。拌和设备每次结束后反转泵排净管道中的残余沥青,防止沥青冷却后堵塞管路。
3．2高性能沥青路面沥青混合料的运输
混合料采用大吨位(载重20t)的铁壳自卸车运输。运输车辆的配置结合拌和产量、运输距离、摊铺碾压速度等因素,确保将拌制好的混合料及时运送到摊铺现场,在摊铺机前经常保持4辆~5辆待卸车,同时满足拌和、摊铺的连续性,不因车辆少而造成停工待料。为使运输车辆保持干净,必要时喷洒柴油与水混合料冲洗。为防止沥青混合料粘结车厢,在运料前,用柴油与水的混合物涂刷车厢侧板和底板,并确保车厢底板无残积液。
沥青混合料装车时,为减少沥青混合料的离析现象,装料过程中运料车前后移动,分前、后、中三次装料。在车辆出厂前,由后场专职试验人员实测混合料温度如不能满足,则予以废弃。是否满足出厂要求,如不能满足,则予以废弃,如满足要求,则采用帆布覆盖严密。混合料运送至摊铺现场后,由前场专职人员及时检测混合料温度是否满足要求。摊铺现场设专人负责指挥车辆停放待卸料位置,一般在摊铺机前10 m~30 m前停住,向摊铺机受料口卸料时避免撞击摊铺机,卸料过程中运料车靠摊铺机推动前进。
3．3高性能沥青路面沥青混合料的摊铺
3．3．1摊铺前的准备工作
摊铺作业采用两台同型号性能接近的抗离析沥青混合料摊铺机拼幅梯队摊铺。为防止沥青层在拼幅梯队摊铺纵缝处重叠,影响路面结构层的排水性和水稳定性,拼幅施工中采用不等宽摊铺方式：摊铺下面层时两台摊铺机内外侧摊铺宽度分别为5.5 m、6.5 m,中面层为6.5 m、5.5 m,使(上)中、下面层摊铺接缝处相互错开。
下面层的纵坡基准面采用高程控制,中面层采用平整度控制。因此,下面层摊铺过程中摊铺机采用走控制高程的高程导线,前行摊铺机采用双纵坡控制,后行摊铺机采用一边按高程导线、一边采用小滑靴在前面摊铺机已摊铺的沥青混合料顶面滑行的方式实施高程、横坡控制。中(上)沥青面层摊铺过程中摊铺机均采用非接触式平衡梁调平梁控制高程和横坡。
表3高性能沥青路面松铺系数设置表
铺前,对摊铺机熨平板的底边进行经常性校对,确保成型路面的横坡。摊铺机工作前,事先准备2块~3块坚硬的长方形垫木,垫木宽10 cm~20 cm,长与熨平板纵向尺寸稍长,厚度按设定的松铺系数计算,将摊铺机停置于摊铺起点,抬起熨平板,将熨平板置于经测量、正确的松铺厚度垫木的顶面。摊铺前也要通过沥青摊铺机配备的专用加热设备对横接缝和熨平板进行预热,以保证接缝良好。摊铺混合料初压度和平整度，熨平板仰角а的初始值至关重要。摊铺中、下面层时熨平板的初始工作仰角а标尺数值设为0。为了防止离析,将摊铺机螺旋布料器调至低位。
3.3.2摊铺
两台同型号的德国ABG-423沥青摊铺机幅梯队作业。下面层的纵坡基准面采用高程控制。中面层通过安装平衡梁进行自动找平和梯队联合作业摊铺沥青混合料,相邻两幅之间的摊铺重叠宽度15 cm~25 cm。相邻两台摊铺机相距5 m~15 m。松浦系数采取表3值进行试铺并最终根据试验段试铺结果确定。
摊铺机在开始受料前在料斗内涂刷少量防止粘料用的柴油,摊铺前通过随机配置的专用加热设备给沥青摊铺机的熨平板至110℃以上。摊铺过程中,摊铺机应缓慢、均匀、连续不间断行走,以免停机、起步产生凹凸现象。摊铺机螺旋送料器应不停顿的转动,两侧应保持有不小于送料器高度2/3的混合料,并不允许发生离析,摊铺机工作死角可用人工摊铺整平。混合料摊铺过程中摊铺机速度的改变会导致摊铺厚度的变化。选择摊铺机速度的原则是保证摊铺机连续作业。合理的速度可根据混合料供给能力·摊铺厚度和宽度按公式求得:
V=100QC /60ρWH
其中:
Q———拌和机产量t/h;
V———摊铺速度m /min;
H———压实后的摊铺厚度cm;
C———效率系数,根据材料供应、运输能力等配套情况确定。通常为0.6~0.8;
W———摊铺宽度m;
ρ———沥青混合料压实成形后的密度t/m3;
一般沥青面层的摊铺速度为2m /min~4m /min。摊铺机速度各参数设置见表4。
3．4高性能沥青路面沥青混合料的碾压
鉴于高性能沥青路面沥青混合料较难压实,碾压工艺采用双光轮紧跟摊铺机、皮轮压路机紧跟双光轮，确保高温碾压的碾压工艺。碾压工艺参数见表5。
沥青混合料摊铺后,压路机紧接碾压,以缩短碾压作业段长度,但以不得产生推移、发裂为原则。沥青混合料的碾压可分初压、复压、终压三个阶段进行。
3．4．1初压
紧跟摊铺机进行,采用两台13吨英格索兰DD130双轮双驱钢筒式压路机碾压以前进及后退均采用开振方式碾压2遍~4遍。压实作业从外侧往中心碾压,相邻碾压重叠1/3轮宽,最后碾压中心部分,压完一幅为一遍,碾压路线及方向不应突然改变而导致推移。
3．4．2复压
紧接初压进行,采用2台26吨、1台30吨胶轮压路机碾压,碾压不宜少于4遍~6遍,无明显轮迹。终压紧接复压进行。
3．4．3终压
用1台11吨英格索兰DD110双轮双驱钢筒式压路机静压,碾压遍数不小于2遍,且无轮迹,碾压终了温度≮90℃。
3．4．4碾压中应注意的问题
压路机折回处不在同一横断面上,而是呈阶梯形随摊铺机向前推进。
当有粘轮现象时,可向碾压轮———钢轮均匀喷洒少量水或掺加清洗剂的水、胶轮均匀涂刷少许植物油。不得向碾压轮喷洒柴油或涂抹柴油与水的混合物。
在钢轮碾压过程中,其喷水装置应尽量调成雾状向碾压轮喷水,在保证不粘轮的前提下,尽量减少喷水量,保持碾压温度。且尽量保持连续作业,高温碾压,以减小碾压轮和路面温差,减少粘轮现象。
4结束语
通过上述施工工艺铺筑的高性能沥青路面沥青中、下面层,经过相关检测,与传统的AC路面相比较,均匀性较好,沥青混合料更趋嵌挤、骨架良好。从沥青混合料性能指标来看, 高性能沥青路面混合料具有良好的高温稳定性和抗水害性能。但在高性能沥青路面混合料的碾压的复压过程中存在以下现象:在115℃~135℃的温度区内,有时出现产生推移和臃包现象,该温度区属高性能沥青路面混合料的温度敏感区,对碾压提出更高的要求,有待进一步研究改进。
参考文献
[1]江苏省交通科学研究院.高性能沥青路面技术实用手册.
[2]沈金安.国际上对美国高性能沥青路面的反应及我国的对策. 2002年道路工程学会学术交流论文集.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。