【内容摘要】本文重点介绍沥青砼面层在拌合楼调试及前场施工过程中的施工细节对工程质量的影响和控制措施,为沥青面层施工的规范化、精细化提供一定参考。
【主题词】: 沥青面层 施工质量 施工细节
沥青混凝土面层以其行车安全舒适、晴天无扬尘、雨天无泥浆、自我修复性能强等优点,广泛应用于我国高等级公路建设中。随着高等级公路的发展及行业标准化、规范化管制,沥青面层施工工艺日趋成熟,施工水平已达到较高的水平。但是屡次出现的沥青路面早期破坏现象,对沥青砼面层施工控制提出了较为迫切的要求。
本文以G045线赛果项目SMA-16沥青砼中面层为例并结合作者多年沥青砼面层的实践经验,就施工细节控制对路面施工质量的影响,谈下个人建议。
一、沥青砼施工全过程的温度控制
本项目海拔较高(2000米左右),现场气候变化多端、温度低、温差大,且本工程路线基本处在山间垭口,施工现场风速很大,在此恶劣的施工环境下进行温度敏感性较高的SMA沥青砼面层的施工,对本项目路面的质量控制工作提出了严峻的考验,施工温度控制成为了本项目面层施工成败的关键。
(一)沥青砼拌合楼温度控制
本项目沥青砼采用西筑LB-3000型间歇式沥青拌合楼,施工前对该拌合楼进行维护、保养及性能检查,满足本项目沥青砼面层施工的需要。由于SMA混合料相比AC温度敏感性较强,因此在温度控制方面,首先保证沥青混凝土在符合规范要求的前提下适当提高出场温度,拌合后场安排专人控制沥青混合料出场温度,沥青加热温度严格控制在165-170℃之间,集料加热温度严格控制在195-205℃之间,将混合料出场温度牢牢控制在180-185℃之间。
SMA沥青混合料拌和时间(每盘拌合周期为70-85秒)较普通的AC型沥青混合料要长,生产每车混合料的时间在25分钟左右。为了减少沥青混合料在装车过程中的温度散失,所有生产的混合料装入储料仓,一次性装满整车。
(二)沥青砼运输和摊铺过程中温度控制
开工前对运输料车进行保温处理,在车厢的凹槽处加设石棉、保温网等保温材料,外封铁片固定;每辆料车配备大于车厢顶面面积20%的双层油布,保证完全覆盖于混合料表面。混合料装满后,快速覆盖油布,将油布拉紧与车厢绑扎牢固,从而减少运输过程中混合料温度的散失。
摊铺现场气温低、风速大,每车混合料摊铺时间约为25分钟,车厢后部最先卸料的混合料与前部最后卸料的混合料摊铺温度相差很大,造成混合料温度离析,本项目在混合料摊铺过程中继续保持覆盖状态,待卸料结束后整理油布,从而消除该质量隐患,保证了沥青混合料的摊铺温度。
(三)碾压过程中温度控制
摊铺后的沥青混合料大面积的暴露在恶劣的环境下,是温度散失最为严重的阶段,本项目采用加大摊铺机夯锤的振动频率,使摊铺后的混合料在不影响路面平整度前提下,达到较好的初始压实度,促使初压压路机在没有推移的情况下快速跟进,快速完成初压大幅度减少松铺后的混合料与空气的接触面积,从而遏止沥青混合料在恶劣的环境下温度急剧下降。
本项目通过施工全过程的温度精细化控制,为沥青中面层的压实创造了良好的前提条件,经检测,本项目SMA-16沥青中面层,初压最低温度为158℃,平均温度为164℃;复压最低温度为139℃,平均温度为146℃;终压温度均在110℃以上,铺完的沥青面层具有较高的密实度和抗渗效果,从而提高沥青面层抵抗早期水损害性能。
三、沥青混合料拌合楼的调试
(一)振动筛网筛孔尺寸的确定
拌合楼振动筛筛孔尺寸根据原材料级配及保证各热料仓集料用量均衡,合理选用。本项目SMA-16型沥青混合料的集料由1#料(10-16mm)、2#料(5-10mm)、3#料(3-5mm)、4#料(0-3mm)四种料组成,目标配合比用量分别为:1#料:2#料:3#料:4#料:填料:水泥=39%:33%:4%:14%:9%:1%,所以振动筛网最初由筛孔尺寸为3mm、5mm、10mm和17mm的筛网组成,在该筛网配置情况下进行生产配合比设计,生产配合比各热料仓用量分别为:4#仓:3#仓:2#仓:1#仓=54%:20%:4%:10%。显然4#仓用量过大,极易产生等料和溢料现象,根据试验数据分析4#仓集料级配偏细是造成该现象的主要原因,处理措施:将10mm的筛网变更为12mm的筛网,从而减少4#仓用量,增加3#仓等用量。
在筛网选择中还需注意筛孔尺寸为3mm的筛孔形式的选择,该筛网是控制0-3mm 颗粒的筛网,该种集料颗粒数量较多,经常造成筛网堵塞,影响拌合楼筛分能力,致使0-3mm颗粒筛分不充分混入2#热料仓,改变矿质混合料级配,造成质量隐患。针对该问题,本项目将3mm×3mm正方形筛孔调整为3mm×3mm菱形筛孔或3mm×4mm长方形筛孔,有效的避免了筛孔堵塞,取得了较好的效果。
(二)冷料仓转速的确定
冷料仓转速对拌合楼的影响主要体现在两个方面:A在原材料稳定的前提下,冷料仓转速决定了各热料仓中集料的级配;B冷料仓转速不合理会导致热料仓等料、溢料现象,供料不平衡,从而降低沥青混合料产量。确定冷料仓转速分为两个阶段:第一阶段根据拌合楼产量(t/h)和目标配合比中各冷料掺配比例初步确定冷料仓转速;第二阶段根据各种冷料进入各热料仓的数量和各热料仓的集料用量反复微调达到供料平衡,最终确定冷料仓转速。
1、初步调整冷料仓转速
首先将整个拌和设备正常启动,单开某一料仓,其它各料仓关闭,将转速设定为一恒定小值,连续上料10min,集中下料进行称量,记录下转速和重量值,接着将转速适当提高,重复上述过程至少3遍,按给定的不同转速值统计好相应的重量值,然后采用回归法计算出常数项、回归系数以及相关系数,绘制出转速—流量曲线图(用同样的方法可绘制出其它几种冷料仓相应的转速—流量曲线图)。
然后根据拌合楼生产能力及目标配合比该冷料掺配比例计算得出该料的每小时用量,。如其本项目拌和楼的生产能力为120t/h,1号仓装有机制砂(0-3mm颗粒),在目标配合比计中机制砂的用量比例为9%,所拌沥青混合料的沥青含量为6.3%,则1号仓的固定流量应为:120×0.937×0.09=10.1(t/h),即1号仓必须均匀地每小时流出10.1t。然后将该数值代入已绘制出的转速—流量曲线图,查出该流量下相对应的转速即为该冷料仓的转速。(在调试完成后,得到的转速值较大时,应检查电动机在该转速下是否还能正常工作,如不能应增大出料口开启程度,重新绘制转速—流量曲线图,确定合理冷料仓的转速后,料口开启程度严禁随意调整)
2、精确确定冷料仓转速
在沥青混合料配合比设计中要求生产配合比级配曲线应与目标配合比级配曲线尽量接近,但不可能做到完全吻合,按照目标配合比确定的冷料流量就不能完全与热料的需求量一致,这样就会出现供料差额,如不及时调整就会产生等料、溢料现象影响。首先,单开某一料仓,其它各料仓关闭,在初步确定冷料仓转速下连续上料10min,各热料仓下料进行称量,用同样的方法进行其它几种冷料上料称重,计算出各热料仓10min入料量。然后根据生产配合比计算出各热料仓10min使用量,计算入仓量与使用量的差额,根据差额微调相应冷料仓转速,确定冷料转速后进行白料试拌,检查热料仓级配变化情况,如不影响生产配合比整体级配,最终确定冷料仓转速(这种微调过程一般对热料仓级配影响较小)。
在实际生产中,料场进料规格会有变动,含水量也会不断变化。这时尚须根据实际情况对冷料仓流量作适当调整,以达到与热料仓供料比相匹配,满足标准级配要求。
细集料含水量变化较大,为保持其相对稳定,宜采取防雨措施。
(三)拌和时间的确定
在生产配合比设计完成后,就进入沥青混合料的试拌阶段,该阶段需要确定各种材料拌和时间及拌和数量,其中每盘拌和数量由拌合楼型号决定(如4000型拌合楼每盘最大拌和数量为4t,一般设定3.5t)。拌和时间根据拌和后混合料的外观确定.
根据以往经验拟定拌和时间,SMA沥青混合料一般每拌一锅约需要60~70s,实拌时先选70s为宜。按初步拟定的加热温度和拌和时间,按目标配合比的油石比控制沥青进量,拌制沥青混合料。如沥青混合料出料后,目测存在有花白料、离析等现象,则需要重新进料,适当延长拌和时间。反复几次,直至合格为止。此时的拌和时间再加3~5s即为正式生产时的拌和时间。如沥青混合料出料后,目测合格,须适当缩短拌和时间重新试拌。反复几次,直至不合格料出现为止。取不合格料出现前一次合格料的拌和时间在加3~5s即为正式生产时的拌和时间(增加3~5s,是考虑设备误差而增加的额外时间)。最佳拌和时间是使拌出的混合料色泽均一、每个集料颗粒都被沥青膜均匀裹覆、大小颗粒分布均匀所需的最短时间(s)。
四、前场施工中的细节控制
(一)粘层油洒布
首先,清除下承层表面杂物,并冲洗干净,待下承层表面晾干后进行粘层油洒布,粘层油洒布应采用智能沥青洒布车均匀洒布,并对局部漏洒部位采用小油车补洒的方式完成,洒布数量符合设计要求。
粘层油洒布过早容易造成二次污染,洒布太晚,乳化沥青未完全破乳,会使料车粘轮,达不到预定的效果,粘层油洒布应在沥青面层施工前一天的下午完成,并做好交通管制,禁止任何车辆驶入。
智能沥青洒布车喷洒设备两侧应设置挡板,以防止在粘层油洒布过程中对周边构造物造成污染,影响公路美观。
对两侧路缘石表面均匀涂抹与沥青面层等高的乳化沥青,避免该处雨水渗入,造成沥青面层早期水损害。
(二)沥青砼摊铺
1、机械准备
开工前,应配置高性能摊铺机两台,摊铺机具有良好的夯锤、找平系统,熨平板拼装要求新旧一致,并对其维护保养,检查使用性能,从保证沥青面层稳步连续的摊铺。
2、减少离析
为减少摊铺过程的离析现象,螺旋布料器不宜过短,尽量使用长螺旋,另外为防止可能出现的带状离析,摊铺机挂钩应放在摊铺机端部;螺旋布料器变速箱位置缺少叶片,容易出现细集料集中,产生带状离析,可通过在此位置加装反旋小叶片的方式进行改善。
3、夯锤调整
摊铺机夯锤的调整应遵循“高频低幅”的原则进行,即加大振动频率,减小振动幅度。首先根据以往施工经验和摊铺速度、厚度拟定夯锤震级和振幅,如摊铺机产生振动,逐步降低夯锤振动级别,待摊铺机稳定后,此时夯锤震级和振幅为合理值;如摊铺机未产生振动,逐步加大夯锤振动级别,待摊铺机产生振动后,前一个夯锤震级和振幅为合理值。
4、避免摊铺机料斗拢料
在试铺过程中,确定料斗容量(满斗混合料体积-料斗两侧三角位置的体积),根据摊铺宽度、厚度、速度计算,无料车供料的情况下的摊铺时间,摊铺时加强料车指挥,将料车更换时间控制在上述时间内,保证摊铺机料斗在此期间不缺料,从而避免摊铺机料斗在摊铺过程中不拢料。
(三)沥青砼碾压
1、碾压功率的控制
压路机的机械组合、碾压遍数、碾压速度由试铺确定,施工过程中,对碾压遍数的控制较为容易,而碾压速度往往因为一些人为因素控制不理想,从而影响压实功率。在此情况下可加入碾压时间这一控制指标进行,加强对现场碾压施工的控制。根据碾压遍数、压路机轮宽、叠轮碾压宽度、碾压速度、摊铺宽度及压力机数量确定某碾压区间、某碾压阶段的碾压时间,施工中可根据对碾压遍数和碾压时间的检查,直观、有效的控制碾压功率。
2、初压温度与初压速度
量取摊铺层温度后,用轻型钢筒式压路机低速碾压。如摊铺层发生推移,则压路机按原路线退出,待摊铺层温度下降5℃后再进行碾压,如还有推移,则每降5℃试碾一次,直到不产生推移为止,取此时沥青层的温度为初压温度。该温度应等于或高于规范规定的最低碾压温度。
在测定的初压温度下,用轻型钢筒式压路机由慢到快分几种速度进行碾压试验,取即不产生推移又不产生横向鳞状发裂的速度为初压速度。该速度要小于或等于规范规定的最高初压速度。
在此过程中可通过加大摊铺机夯实效果、改善沥青混合料级配等方式,提高初压温度。如在温度较低的情况下,现场初压依然出现推移现象,需停止施工,对沥青混合料级级配进行检测,如级配不合理,应检查、分析该问题出现的原因,及时处理。
五、结语
赛果高速公路SMA路面施工是在低温、风速大的情况进行施工的,很多方面突破了规范的规定,其是摆在工程技术人员面前的一道难题,本文通过对拌合楼及施工精细化现场控制阐述,表明在此环境下进行路面施工,路面关键指标压实度、渗水基本能满足要求,为类似项目施工提供了参考,当然对此种环境下施工沥青路面还有好多问题需解决,需要走的路还很漫长。