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摘要:在应用了Superave沥青混合料合理的级配组成的基础上,本文对Superpave沥青混
和料的拌和、运输、摊铺、压实工艺等各项工序应注意的要点进行了探讨,坚持了在Superpave
沥青混合料的碾压施工中应遵循的“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则。
关键词:Superpave;拌和;摊铺;压实工艺
随着我国十几年来国民经济的迅猛发展,全国各省、区也加快了高等级公路(高速公路、一级公路)的建设步伐。广大工程技术人员在不断革新改进沥青面层施工技术的同时,也积极的吸取外国较为先进的沥青混凝土的设计配比及施工技术,使我国的高等级公路施工无论从数量上、质量上都跃上了一个新的台阶。
近年来,我公司在有关技术专家的精心指导下,於多项工程中应用了Superpave组成配比的沥青混合料的施工技术,取得了一些经验。本文拟对Superpave组成配比的沥青面层施工中的有关技术问题进行探讨,以期达到抛砖引玉之作用。
一、科学合理的Superpave配比组成
Superpave配比组成设计方法最早由美国SHRP所首先提出。后经同济大学林绣贤教授用贝雷法集料级配设计理论检验了Superpave集料组成建议值,证明基本相符,可以达到多级嵌挤密实型级配要求,因而是既抗车辙又防渗水的合理组成。由于美国SHRP所提出的Superpave设计方法中,只有三个控制点和限制区范围,没有各级筛孔孔径上的通过量允许范围,给具体操作时带来了一定的困难,同时也与我国长期以来所形成了集料级配范围有些出入,为能使施工单位更快更方便地使用Superpave设计方法,林绣贤教授提出了表1所示的Superpave组成配比建议值[1][2]。
我们公司于2003年度在312国道改线工程(昆山段17.4km)、昆山市马鞍山路改造工程(9.4km)、昆山市萧林西路新建工程(4.8km)的沥青面层施工中,均采用了Superpave沥青混合料级配组成,如图1。(本文以萧林西路新建工程为例)
从图1中可以看出,我们所采用的Sup-25的级配组成,在粗颗粒的通过率走的是
萧 林 西 路 配 比 曲 线 图1
高限,而细颗粒的通过率走的是低限,这样做有利于沥青混合料的均匀性,同时也有利于今后沥青混合料的摊铺和碾压。如此组成的沥青混合料应用在沥青上面层时,路面显得更为美观。
Superpave沥青混合料级配组成建议值 表1
最大标称尺寸
通过下列筛孔(方孔)的质量百分率(%)
D (mm)
50 37.5 26.5 19.0 16.0 12.5 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
37.5
26.5
19.0
16.0
12.5
9.5
100 90~100 69~81 58~71 52~65 44~57 37~50 24~35 15~23 9~16 5~12 3~10 2 ~ 7 2~4
100 90~100 75~86 67~78 57~68 48~58 30~40 19~27 11~16 6~14 3~11 2 ~ 8 2~5
100 90~100 80~90 68~81 57~70 36~49 23~35 14~22 9~17 5~14 3~10 2~6
100 90~100 77~88 64~76 41~51 26~37 16~24 9~18 6~15 3~11 3~6
100 90~100 74~86 46~58 28~39 17~26 10~19 6~16 4~11 3~7
100 90~100 54~69 32~47 18~32 11~24 6~19 4~12 3~7
注:表中数字下有横杠者为严格控制值,其它允许略有出入。
二、Superpave沥青混合料的拌合及运输
1.拌和时间
Superpave沥青混合料的拌和方法与普通(AC型)沥青混合料的拌和方法基本一致,但由于Superpave沥青混合料的骨料较AC型的要粗一些,沥青的裹覆时间要多一些;当沥青混合料需加入4‰的抗剥落剂时,拌和时间也应适当延长一些。一般来说,从热料仓下料开始计算,先将集料混合料干拌了3~5s后,喷入沥青,湿拌2~3s后,再加入矿粉湿拌35~40s时间,每拌用时一般应控制在50s以内,拌和时间不宜太长。
2.拌和温度
Superpave沥青混合料在拌和时的温度应符合表2所列的各项工序时的温度。
3.运输
Superpave沥青混合料与普通(AC型)沥青混合料的运输方法完全一致,由于Superpave沥青混合料较普通沥青混合料的颗粒来的粗一些,其温度损失更加快一点,所以运输时的保温工作更显重要。(具体应参照交通部颁标准JTJ032-94公路沥青路面施工技术规范)
三、Superpave沥青混合料的摊铺
1.摊铺前的准备工作
a.用硬扫帚或电动工具清扫路面基层,有泥土等不洁物沾污时,应一边清扫一边用高压水冲洗干净,并待进入路面基层的水蒸发后铺筑。
b.若旧路面表面不平整,应铣刨或用热拌沥青混合料铺筑整平层,恢复横断面。
c.必须严格控制喷洒粘层油的数量,既要喷洒均匀,又不能太多。
沥青混合料拌和温度汇总表 表2
工序
普通沥青
改性沥青
测量部位
沥 青 加 热 温 度
150~160℃
160~165℃
沥青加热罐
改性沥青现场制作温度
/
160~170℃
改性沥青车
改性沥青加工最高温度
/
175℃
改性沥青或储油罐
集 料 加 热 温 度
180~190℃
190~200℃
热料提升斗
Superpave混合料出场温度
165~185℃
175~190℃
运料车
混合料最高温度(废弃温度)
190℃
195℃
运料车
2.Superpave沥青混合料的摊铺宽度
由于Superpave沥青混合料的级配属嵌挤式骨架密实型,所以集料中的粗骨料相对较多,容易产生离析,而离析和不均匀性是造成沥青路面早期破坏的重要原因。也就是说,Superpave级配的沥青混合料施工时容易造成离析,即施工的难度相对比较大,所以施工时应予以特别关注。
对于Superpave配比的沥青混合料实施全幅摊铺时的离析在所难免,各个部位的温度也不均匀,也就是相当于压实度不均匀。所以我们必须下功夫解决沥青混合料的离析和提高均匀性,这是Superpave配比的沥青路面工程质量优劣的关键。笔者在多项工程中采用了多种摊铺宽度的尝试,当摊铺宽度较大(12m左右)时,摊铺机在分料的过程中,常出现两边较中间的颗粒粗的现象,均匀性较差,由于粗颗粒的沥青混合料较细颗粒的沥青混合料散热要快一些,故造成了摊铺时沥青混合料的边缘温度低于中间温度4~5℃。要克服这一问题,必须对摊铺宽度予以限制,实践证明:最好是一个车道的宽度作为摊铺宽度,这样由于摊铺宽度小,摊铺过程中的压实作用大,对沥青路面的压实度、平整度都有好处。如若由于摊铺机具数量有限,也可二个车道的宽度作为一次摊铺宽度(一般不宜超过8m)。应采用梯队作业方式。
3.摊铺速度与摊铺温度的控制
a.Superpave沥青混合料的摊铺速度应调整到与供料速度平衡,必须缓慢、均匀、连续不间断地进行摊铺,摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿。通常摊铺速度不要超过3~4m/min。当供料不足时,宜采用运料车集中等候,集中摊铺的方式,尽量减少摊铺机的停顿次数。
b.Superpave沥青混合料的摊铺温度比普通沥青混合料的摊铺温度高10~20℃,一般应保持在160℃左右,摊铺温度理应在卸料到摊铺机上时测量。
c.Superpave沥青混合料运输到摊铺现场后,在摊铺前每辆车均应测量沥青混合料的温度即到场温度,摊铺前温度应保证在160℃以上,一般应控制在165~175℃之间。
四、Superpave沥青混合料的压实
在沥青路面的施工中,拌和和压实是两个重要的工序。Superpave配比的沥青路面的压实工艺关系到Superpave路面的成效。Superpave沥青混合料的压实是很有讲究的,无论是压实机具、压实工艺与普通(AC型)沥青混合料都不一样,但只要掌握了要领,保持Superpave沥青混合料在高温时碾压,它不会象普通(AC型)沥青混合料那样容易产生推拥、变形。
1.压实机具的要求
对于Superpave沥青混合料的压实机具以一台摊铺机为例,如表3所例。
压实机具一览表 表3
序号
名 称
型号规格
数量
备 注
1
双钢轮筒式压路机
8~10t
1
终压
2
振动双钢轮筒式压路机
10~14 t
2
初压
3
轮胎式压路机
20~25 t
2
复压
4
手扶式小型振动压路机
1~2 t
1
路缘及路落水点、
小型弯道处压实
, ;
2.Superpave沥青混合料的碾压应遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则,即压路机必须紧跟在摊铺机后面碾压,(主要是抢高温),碾压速度要慢(一般碾压速度不得超过5km/h)、要均匀,并采用高频率、低振幅的方式进行碾压。
a.初压阶段:应采用振动双钢轮筒式压路机紧跟在摊铺机后面进行碾压,值得
一提的是初压的第一个单程应采用静压,而从第二个单程开始即可以采用振动碾压。当采用静压时,现场工程技术人员应密切注意观察碾压情况,由于Superpave沥青混合料属嵌入式骨架密实型,故不太可能产生明显的推拥现象,如果一旦发现该现象的产生,可能是沥青混合料的配比存在一定的问题,或是由于摊铺厚度与沥青混合料最大标称粒径不匹配所造成的;应及时地查明原因进行适当地调整。初压阶段一般可以采用两台振动双钢轮筒式压路机碾压2~3遍(每遍是两个单程,累计4~6个单程),初压温度不低于150℃。Superpave沥青混合料的初压是保证沥青面层压实度合格的关键所在,施工时应紧紧抓住这一重要的施工环节。
b.复压阶段:通常情况下SMA不宜采用轮胎压路机碾压,而Superpave沥青混合
料和SMA同属于嵌挤骨架密实型结构,但Superpave比SMA的用油量(沥青含量)要少得多,甚至比普通(AC型)沥青混合料的沥青含量还要小,故适当的采用大吨位的轮胎压路机进行碾压对沥青面层的压实效果,特别是沥青面层的表层的压实效果是大有好处的。但不得发生细集料上浮(所谓的“光面”现象)或挤出等现象。复压的压实遍数一般掌握在2~3遍即可。复压终了温度不低于130℃。在沥青路面上面层复压时应注意对路面构造深度的控制。不可影响其构造深度。
c.终压阶段:终压采用小吨位的双钢轮筒式压路机紧接在复压后进行,以消除轮迹,终压遍数通常为1~2遍。若终压看不出明显效果时可不再终压。终压温度应控制在不低于110℃。当沥青面层温度低于60℃时,可适当开放交通。最好是待温度降至常温时开放交通。
上述Superpave沥青混合料的压实工艺经过312国道改线(昆山段17.4km)工程及昆山市马鞍山路(9.4km)等多个沥青面层工程施工实践证明是行之有效的,也是较为科学合理的。
参考文献:
[1] 林绣贤 论Superpave组成配比的特色 华东公路 2002.1
[2] 林绣贤 沥青混凝土合理集料组成的计算公式 华东公路 2003.1
[3] SHC F40-01-2002 公路沥青马蹄脂碎石路面技术指南 人民出版社 2002.7
Discussion on Construction Technique of
Super Asphalt Pavement
YANG Yi, LU Wen-hong, LU Cai-hua
(Lutong Highway ﹠ Bridge Engineering Limited Company, Kunshan, 215300, China)
Abstract: It indroduces a effective graded combination of asphalt mixture of super pavement and the emphases of mixing﹑transportation﹑spreading﹑compacting of asphalt mixture.A rule of “quickly following﹑slowly compacting﹑high frequency﹑limited extend” should be abided by during the process of the construction of asphalt mixture pavement.
Key words: superpave; mixing; spreading; compaeting