公路沥青混凝土路面施工产生离析的原因及对策

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  摘要:应从原材料质量控制、拌和、运输、摊铺、碾压等方面采取有效措施,防止沥青混合料离析的发生,提高沥青路面的均匀性,保证沥青路面修筑质量。本文探讨了公路沥青混凝土路面施工产生离析的原因及对策。
  关键词:沥青路面;施工;离析;原因;对策
  中图分类号:U416.217 文献标识码:A 文章编号:
  
  当前许多高等级公路皆采用沥青混凝土路面。但由于诸多因素, 使得沥青混凝土路面在施工时容易产生粗细集料分离, 造成粒料排列不均匀, 在行车荷载的作用下沥青路面会出现坑槽、松散、车辙、壅包等路况。这种常见的现象, 称之为“离析”现象。本文分析了产生 “离析”现象的主要因素, 以探求解决“离析”问题的途径。
  一、沥青路面施工中离析问题产生的原因
  沥青混合料离析的产生贯穿路面施工过程的各个环节, 根据表现形式的不同, 将离析分为级配离析和温度离析两类。
  1、级配离析产生原因
  (1)拌合过程
  我国现行施工规范推荐使用间歇式拌和机拌制沥青混凝土, 这种搅拌设备会使沥青膜受到集料高温和热空气的同时作用, 轻质油份迅速挥发且与氧气发生化学反应, 从而加速沥青老化。沥青老化程度越严重, 与矿料之间的粘附性越差, 混合料离析越严重。使用间歇式沥青混合料拌和机, 采用同一筛孔对不同层位的不同集料穿插进行拌合, 影响混合料级配, 尤其是拌合上层较细的混合料时超粒径料的排出往往不能实现。
  (2)卸料、运输过程
  自卸车在拌合楼下装料时, 始终处于静止状态, 造成粗集料下落時滚向四周, 细集料在中间聚集; 自卸车到达铺筑现场后, 将混合料卸到摊铺机的料斗时同样会形成这样的料堆, 反复的装卸过程直接导致粗细集料不均匀现象出现。
  (3)摊铺过程
  摊铺作业时, 卸入摊铺机料斗的混合料经刮板输料器送到螺旋分料器, 再由螺旋分料器将沥青混合物从中央向左右两侧送料, 使料在熨平板前布料, 随后通过熨平板进行摊铺整平。整个摊铺过程混合料在摊铺机上经历了多次机械作用, 粗细集料多次被分散和聚集, 由于粗集料运动速率必然大于细粒料的运动速率, 因而导致了级配离析。高等级公路沥青路面通常采用两台或更多台数的摊铺机前后错开10~ 20 m, 并幅呈梯队方式同时摊铺。该方法存在的主要问题是在两机接缝处会出现粒料的离析, 因为通过螺旋分料器布料的混合料产生了从中间到两边的横向移动, 这个过程不仅会导致粒料的重新分布还会引起温度散失。
  2、温度离析产生原因
  热拌沥青混合料大多采用厂拌法施工, 从拌合楼里生产出的混合料一般能够符合施工温度的要求, 运输过程也采取了多种措施预防混合料温度的下降。但是由于外界温度、风速、运输距离、路况和自卸车容量等因素的影响, 沥青混合料在运输、摊铺、压实过程中不可避免地会发生温度损失。施工中有时会出现拌合能力、运输能力与摊铺能力不相匹配的状况, 致使摊铺机不能连续摊铺,出现“停机待料” 情况。当下一车混合料与摊铺机内的残冷料混合时, 会出现温度不均匀的现象, 最终导致局部碾压不实, 温度离析随之出现。
  二、沥青混合料形成离析的危害
  离析往往是沥青混凝土路面铺筑之后最早出现的表面病害, 但其与路面远期病害的产生是有直接联系的。对于级配离析区, 此类离析区域内粗集料集中, 级配比设计级配大, 由于与细集料分散, 粗集料间隙无法得到有效填充, 压实后空隙率偏大, 作为承担荷载的粗集料的锁嵌能力将发挥不出来。路面使用早期, 在轮碾作用下, 表面粗集料会变得支离破碎并被带起, 形成早期的“麻面”,
  随着承受车辆轮碾的次数增加, 加之雨水的冲刷和温度应变产生裂缝的影响,区域性麻面将朝纵向和横向发展并连通, 离析严重后路面短期内将会出现大面积、长条状坑洞等水损坏。温度离析区混合料难以压实, 会导致压实度不足, 使空隙率过大, 同样会造成路面的早期水损坏。
  三、沥青路面施工中离析问题的对策
  1、 控制原材料
  控制好原料是解决沥青路面施工过程中离析问题的首要环节在原料的选择方面,施工单位要保证原材料的质量,在保证原材料洁净、干燥的同时也要选择与沥青粘附性能好的碎石,碎石的压碎值指标和针片状含量都应达到规范的要求。同时在集料进场后还要保证堆放在硬化过的且具有良好的排水系统的场地,此外还要保证各档不同粒径的集料相互隔开且要采取必要的覆盖措施。
  2、控制沥青混合料运输环节中产生的离析
  一方面,在集料的运输过程中,由于车厢料堆表面温度下降较快同时车内部温度则下降缓慢,这样便极易造成温度的离析;另一方面混合料在运输的途中由于车厢的颠簸也会自然地形成粗集料的集中。这就需要我们一方面通过对料堆的保温(如盖篷布或棉被)以及保障运输的平顺通畅能减少这方面的影响。在自卸车向摊铺机卸料时,科学的办法是将车厢快速升起,让混合料整体下滑,避免大骨料向向车厢及摊铺机受料斗两侧滚落堆积。此外还应采用大吨位的自卸车,有效的防止运输过程中的温度离析现象。
  3、堆料方面防止离析现象
  应当采用合理的混合料堆料方法, 不同规格的集料分堆堆放即不能混交, 对于同一种规格的集料叶要分层堆放。应当加盖雨篷,防止集料被雨水淋湿或被粉尘污染,造成集料质量的下降。同时在场地方面,堆放集料的场地也要进行硬化,同时注意保持清洁且要有科学和合理的排水设置和措施。
  4、拌和过程中离析的控制
  拌合楼冷料仓方面应做到在施工时设置相当和足够高度的隔板,这样可以防止相邻冷料仓的料互相交混。另一方面,冷料仓下口应用矩形设计的同时采取振动器辅助破拱,这样能很好地解决冷料仓堵塞和粗细料分层的问题。除此之外还要对填料的含量进行严格的控制一般应当小于0.075mm。拌合温度和沥青混合料的拌合时间也应得到有效的控制,时间过短或过长,都会对混合料的均匀性产生影响。
  5、摊铺过程中离析的控制
  摊铺机在施工过程中尽量做到不收料斗。一车料卸完后,接着卸下一车料,这样做能使未用完的料还有与后来的混合料再混合的机会,以减轻离析。同时要控制摊铺宽度和速度。宽度一般不宜超过7m~8m,要避免全幅摊铺。此外,还应保持布料器转速与摊铺速度二者的均衡,摊铺速度不宜超过4m。若出现布料器转速过快的现象,会造成应两端的混合料过多而停转的现象,众所周知,循环地启动和停止布料器会导致混合料离析。布料器埋得太浅或供料不足会使造成细料下沉的后果,同时粗集料也被运到乐两边,这样就会导致离析。
  6、碾压过程中的控制
  最后的一道工序是碾压。碾压分3 个步骤, 分别为初压、复压和终压。初压要求整平、稳定, 复压要求密实、稳定、成型, 终压则要求消除轮迹。初压采用双驱双钢轮压路机, 自重控制在11~12 t。初压时双机并行碾压各一半路幅。碾压时静压1 遍、振压3 遍, 碾压段的长度控制在30~50 m, 每个碾压带之间需要重叠钢轮的2/ 3 宽度。双机碾压带之间也需要有一个重叠带, 最好将重叠带选在2台摊铺机并幅摊铺的接缝上, 以加强对接缝处离析的处理。振动时频率选用33~60 Hz, 最佳频率控制在45~50 Hz 之间; 振幅选用0. 35~0. 88 mm, 最佳振幅控制在0. 4~0. 6 mm 之间; 行进速度控制在6~8 km/ h之间。
  复压是为了提高密实度, 并揉压以减少表面细裂纹和孔隙。根据相关报告, 25 t 轮胎压路机施工能达到95%的压实度, 振动压路机施工则能达到96%~98%。需要注意的是, 在高温的作用下, 振动压路机容易将面层粗集料上包覆的沥青带下, 因此需要在碾压轮上洒水。但要注意控制喷洒量, 以防降低表面混合料温度, 影响压路机的压实效果,因此最好采用雾状喷洒器。
  终压是为了消除缺陷和保证面层有较好的平整度, 是整个碾压的最后一步。由于终压要消除复压过程中表面遗留的不平整, 因此沥青混合料也需要有较高的温度。终压结束时的温度不应低于沥青混凝土面层施工规范中规定的90℃, 应尽可能在较高温度下结束终压。整个碾压过程要掌握好碾压时间。碾压有效时间, 是从开始摊铺时到温度不低于110℃之间的时间。混合料开始摊铺后温度下降很快, 下降速度为4~5℃/ min, 而在有风的工作日下降更是明显, 所以在摊铺开始后压路机要紧跟摊铺机作业, 争取有足够的压实时间。
  总之,沥青路面产生的离析及危害必须引起足够的重视,采取正确的施工操作方法和加强对施工过程的科学管理,是减少离析的关键。在沥青路面施工中只要施工机械设备配置合理、使用方法得当,施工现场管理人员责任心强,沥青路面施工中的离析问题一定能得到最大限度的缓解,最终得以彻底解决,从防止沥青路面早期破损,提高沥青路面的使用性能
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