浅谈沥青路面施工过程中离析现象的成因及解决方法

1、工程概况

本工程属宁(南京)-连(连云港)平原微丘区一级公路,路线全长286km.设计行车速度100km/h.路基宽度24.50m,其中中间带3.0m(含路缘带2×0.5m),行车道为2×3.75m,硬路肩为2×2.5m(含路缘带2×0.5m),土路肩2×0.75m.其中淮阳市境k78+400~k98+143段由交通部第二公路工程局第四工程处承建。

1.1行车道及路缘带路面结构

采用沥青混凝土路面,即4cm中粒式沥青混凝土抗滑层+5cm粗粒式沥青混凝土+6cm热拌沥青碎石+1cm砂粒式沥青混凝土,基层采用二灰碎石,底基层采用二灰上。

1.2沥青路面面层配合比设计

宁连路k78+400~k98+143段沥青路面面层,ac-16ⅱ、ac-30ⅰ、am-30、ac-5ⅰ沥青混凝土配合比设计是根据《公路沥青路面施工技术规范》(jtj032-94)进行设计的,其中试验是根据《公路沥青及沥青混合料试验规程》(jtj052-93)和《公路工程集料试验规程》(tjt058-94)进行的。沥青新加坡70#重交通沥青用于ac-16ⅱ中粒式沥青混凝土,克拉马依70#重交通沥青用于ac-soi粗粒式沥青混凝土,am-30沥青碎石,ac-5ⅰ砂粒式沥青混凝土。矿料采用:碎石采用大石山通宇公司生产的1-3碎石,瓜子片(0.5~1.5),米砂(0.2~0.7);黄砂采用新沂产的河砂;矿粉采用洪泽水泥厂的矿粉。

2、问题的提出

1996年3月18日至23日,我们在k87+400~k87+750段施工时,发现在沥青碎石铺筑时沥青混合料出现严重离析现象,其离析位置具有规律性。

于是我们把该段做为试验路段,对其进行了专门的分析研究,并探索出了具体解决办法。

3、研究过程

3.1沥青碎石形成离析带的原因根据现场离析带形成的状况与特点,我们发现沥青碎石形成离析带主要有以下几个方面的原因:

(1)沥青混合料从贮料罐向运输车里输送时,由于高度原因,大骨料滚落在车厢附近,形成粗集料第一次集中。

(2)运输车里的混合料卸向摊铺机时,大骨料滚落在摊铺机半厢附近,形成粗集料的第二次集中。

(3)摊铺机送料器在送料过程中,先将中间集料送于布料器,剩余粗集料留存在料斗中,摊铺机收斗时,形成粗集料的第三次集中。

3.2沥青碎石离析的危害

(1)沥青碎石粗集料一旦形成集中,在碾压过程中,集料非常容易被压碎,骨料表面积增大,改变了原设计的路面配合比,油料偏少,造成集料碾压成型后松散,破坏路面结构,影响路面强度、行车安全和行车效果以及道路使用寿命。

(2)粗集料集中,局部密实度差,孔隙率高,容易在路面形成积水,影响路面质量。

(3)粗集料集中,影响路面平整度及路面外观美感。

3.3解决沥青碎石形成离析带方法为解决沥青混合料出现规律性离析现象,我们在研究中从以下几个方面进行控制和解决。

3.3.1从运输车辆方面来解决

(1)从拌和机贮料罐向运料车上卸料时,分三层放料,即每卸一斗混合料,汽车挪动一个位置。等一层放完后,再逐次进行第二、三层放料,从而减少粗集料的集中。

(2)施工过程中摊铺机前有运料车在等候卸料,即摊铺沥青混合料运输车的运量较摊辅速度有所富裕。

3.3.2从摊铺机本身操作方面来解决

(1)在摊铺机螺旋二分之一处,边端装反向螺旋叶片。

(2)控制布料器处于中挡或高挡位置。

(3)控制适宜的送料仓口开度。

(4)均匀操作送料器和布料器。

(5)摊铺机摊铺一车料将完时,控制摊铺机速度,关闭送料器,等下车料倒入后再进行均匀送料和布料

(6)在铺筑过程中保持摊铺机布料器不停转动,摊铺机两侧保持有不少于送料器高度三分之二混合料。

3.3.3从混合料本身来解决

(1)减少混合料粒径大小悬差。

(2)控制沥青用量,使之偏高于设计用量。

3.3.4通过中粒式沥青混凝土面层平整度的控制来最大限度减小离析现象对行车效果及行车安全的影响为了进一步控制中粒式沥青混凝土路面面层的平整度,本工程沥青路面面层施工中首先选用如下施工机具:ac-5ⅰ砂粒式沥青混凝土,摊铺机采用平拖式施工。ac-30ⅰ,zm-30面层施工时,使用摊铺机自动找平仪,ac-16ⅱ,采用摊铺机平拖式施工,然后从整个沥青路面铺筑,各个施工层进行严格控制,确保路面平整度小于3mm设计要求。

3.3.4.

(1)通过测量控制来控制路面平整度。

(2)控制布料器处于中挡或高挡位置。

(3)控制适宜的送料仓口开度。

(4)均匀操作送料器和布料器。

(5)摊铺机摊铺一车料将完时,控制摊铺机速度,关闭送料器,等下车料倒入后再进行均匀送料和布料

(6)在铺筑过程中保持摊铺机布料器不停转动,摊铺机两侧保持有不少于送料器高度三分之二混合料。

3.3.3从混合料本身来解决

(1)减少混合料粒径大小悬差。

(2)控制沥青用量,使之偏高于设计用量。

3.3.4通过中粒式沥青混凝土面层平整度的控制来最大限度减小离析现象对行车效果及行车安全的影响为了进一步控制中粒式沥青混凝土路面面层的平整度,本工程沥青路面面层施工中首先选用如下施工机具:ac-5ⅰ砂粒式沥青混凝土,摊铺机采用平拖式施工。ac-30ⅰ,zm-30面层施工时,使用摊铺机自动找平仪,ac-16ⅱ,采用摊铺机平拖式施工,然后从整个沥青路面铺筑,各个施工层进行严格控制,确保路面平整度小于3mm设计要求。

3.3.4.1通过测量控制来控制路面平整度。

(1)中线测量:除符合线型规范要求外,打钢钎时,中边两排钢钎排成两平顺的线型,不许错落,且远离摊铺机外端30~60cm,以保证使摊铺机传感器杆与机板成45°角,保证传感位置与信息的准确性。

(2)水平测量:采用设计标高控制法,即以二灰碎石基层与沥青面层各层次的理论(设计)高差乘以松铺系数为钢丝绳的标高位置,而不采用以实测的二灰碎石标高与沥青面层各层次的高差乘以松铺系数为钢丝绳的标高位置。这是因为422型abc摊铺机的双桁振捣可使沥青面层的压实度达到85%~90%,二灰碎石基层顶标高符合设计要求。

(3)摊铺机熨平板下垫板厚度测量:摊铺前先将摊铺机熨平板底高程测出,加上垫板后使之与钢丝绳的标高一致。

3.3.4.2混合料摊铺过程控制其平整度沥青混合料必须缓慢、均匀,连续不间断地摊铺,摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿。摊铺机摊铺时,操作人员注意前后、左右的变化,根据既定的摊铺速度进行摊铺。我们使用的两台帕克1000型沥青混凝土拌合楼,其产量为每台70t/h,根据拌和楼产量来确定摊铺速度,运输车数量,每车发车时间间隔及合适的作业段长度,来保证混合料摊铺的连续性,以确保沥青路面平整度。拌和机5个成品料仓贮料380t,5辆太脱拉扩容贮料100t,共480t,混合料总重量达到480t时,前场摊铺机开始摊铺。

运输车辆数量计算:宁连路沥青混凝土帕克拌和楼,设在k86+500处,距k78+400,8.10km,距k98+143,11.643km,因此最大运距确定为12km,车速确定为40km/h;12km行车间为12km/40km/h=18min.每车往返需36min,摊铺机前有料车等候,每6min发一车,36min需6辆车才能满足时间要求,每摊铺机前有2辆车等待,所以共需8辆运输车。

合适作业段长度的确定两台1000型帕克拌合楼有5个贮料罐可以贮料380t,5辆太拖拉扩容贮料100t,2台拌和机时产量为140t/h,生产12h,共计混合料总量为2160t,每日的作业长度为:砂粒式:2160/0.377=5729(m)沥青碎石:2160/1.450=1490(m)粗粒式:2160/1.246=1733(m)中粒式:2160/1.001=2158(m)因此,每日合适作业长度可确定为:砂粒式沥青混凝土5km沥青碎石1.4km。粗粒式沥青混凝土1.5km中粒式沥青混凝土2km。

3.3.4.3碾压过程中控制平整度。

沥青路面的平整度是衡量高等级公路沥青路面质量的一个重要指标,沥青路面平整度的好坏与压实质量有着密切的关系,而沥青路面的压实质量在很大程度上取决于压实机械的压实方式及具体操作选择。

(1)压实频率选择。沥青混合料压实中,振动压路机的频率可选用33~60hz,最佳频率为45~50hz.

(2)压实振幅选择。沥青混合料联结层、磨耗层压实时,振动压路机的振幅可选用0.35~0.88mm,最佳振幅为0.4~0.6mm.

(3)压实速度选择。根据速度/频率的关系及铺筑层厚、材料种类、级配构成因素,振动压路机最佳碾压速度为6~8km/h.

4、总结

在宁连公路k78+400~k98+143段施工中,我们通过采用以上施工方法基本上解决了沥青路面施工中出现的离析现象及其对路面所产生的不良影响,经检验,我部施工的k78+400~k98+143段沥青面层平整度都在3mm以内,达到了设计及规范要求。竣工验收时得到了监理及业主的好评,为我处争得了经济效益和社会荣誉。同时也为我们今后路面施工提供了一种较好的解决施工中沥青碎石出现离析现象的施工技巧。