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改性瀝青抗滑表層路面AK-13A配合比的設(shè)計與施工

2008-04-29 16:42    【  【打印】【我要糾錯】

  一、概述

  瀝青混凝土路面因其具有平整度好、行車舒適、噪音低、養(yǎng)護維修方便等優(yōu)良性能,而在高速公路建設(shè)中得到迅速廣泛的應(yīng)用。伴隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展,重載車輛不斷增加,早期修建的瀝青路面已不堪重負,出現(xiàn)了很多早期破壞現(xiàn)象,原因是多方面,使用普通的國產(chǎn)瀝青和水破壞是其中的兩個原因。

  采用改性瀝青可以明顯改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性,但其施工工藝也有特殊的要求。本文闡述我們在進行MAC改性瀝青抗滑表層AK-13A配合比設(shè)計和施工中,如何考慮防止瀝青路面的水損害和具體的工藝控制過程,以供大家參考。

  國道206線黃新段高速公路全長88.7km,路面結(jié)構(gòu)形式為:

  上面層4cm改性瀝青抗滑表層(AK-13A)

  中面層6cm中粒式瀝青混凝土(AC-20-I)

  下面層6cm粗粒式瀝青混凝土(AC-25-I)

  基層36cm水泥穩(wěn)定碎石

  底基層20cm水泥穩(wěn)定風(fēng)化料

  墊層15cm厚級配碎石墊層(挖方路段)

  中下面層瀝青混凝土采用重交通70#進口瀝青,表面層采用玄武巖石料,MAC70#改性瀝青。

  二、MAC改性瀝青特點

  MAC改性瀝青由山東華瑞道路材料技術(shù)有限公司專業(yè)生產(chǎn),它是一種化學(xué)改性瀝青,呈凝膠狀。MAC瀝青較之基質(zhì)瀝青粘度明顯增大,在良好的設(shè)計和施工條件下,瀝青路面的耐久性和高溫穩(wěn)定性明顯提高。用于SMA結(jié)構(gòu)無需摻加纖維素,性能價格比高。

  MAC改性瀝青不離析,但溫度低會出現(xiàn)冷塊現(xiàn)象,因此對運輸、儲存、施工有特殊的要求。

  MAC瀝青在生產(chǎn)工廠裝車溫度在170℃左右,運到混合料拌和場的溫度不應(yīng)低于150℃?展摅w在未泵入瀝青前,應(yīng)預(yù)先加熱,溫度應(yīng)保持在160℃以上。

  使用臥式罐儲存MAC瀝青,在儲存罐上部必須安裝攪拌器,攪拌器每3-4小時攪拌一次,每次攪拌20分鐘,但不允許連續(xù)不停地攪拌,連續(xù)攪拌會使罐內(nèi)瀝青熱量散失。每次使用前,應(yīng)先對罐內(nèi)MAC瀝青進行攪拌,時間控制在30分鐘以內(nèi)。當(dāng)一天施工停工后,應(yīng)將瀝青泵反向轉(zhuǎn)動,把管線中的MAC瀝青打回罐內(nèi)。

  MAC瀝青的儲存溫度應(yīng)保持在170℃~190℃之間,連續(xù)幾天不用,溫度也不應(yīng)低于160℃。這是由于MAC瀝青的粘度過大,傳遞熱量的性能變差,瀝青再加熱變得很困難。再加熱時會引起瀝青罐內(nèi)導(dǎo)熱盤管周圍的瀝青過度加熱,而整個瀝青罐的溫度上升緩慢,遠離導(dǎo)熱管罐內(nèi)角落的瀝青形成冷塊現(xiàn)象,并且冷塊會越結(jié)越大,最后只能停產(chǎn)清理。

  儲存罐內(nèi)的MAC瀝青不應(yīng)裝的過滿,應(yīng)留有一定的空間,防止瀝青加熱膨脹而引起瀝青的溢出,也不能裝的太少,應(yīng)高于攪拌器葉片。

  三、AK-13A配合比設(shè)計

  1、AK-13A配合比的設(shè)計要求

  幾年來,對許多已建成通車的高速公路瀝青路面早期水破壞研究證明,不管瀝青面層是一層、二層、還是三層,不管是普通瀝青混凝土,還是改性瀝青或加抗剝落劑的SMA,只要自由水侵入并滯留在瀝青混凝土的空隙中,在大量行車荷載反復(fù)作用下,都會產(chǎn)生瀝青剝落和水破壞現(xiàn)象。并且是瀝青面層中哪一層空隙率大,一旦水進去,那一層就會產(chǎn)生水破壞。其中現(xiàn)場空隙率在8-15%之間,水破壞最嚴重。

  進行AK-13A配合比設(shè)計首要指標是空隙率,現(xiàn)場空隙率不大于7%,室內(nèi)試驗設(shè)計空隙率3-5%.

  礦料間隙率計算以集料的毛體積密度計算得出,不大于18%,不小于15%.

  合成級配曲線采用粒徑的0.45次方級配圖繪制,在該圖上合成級配曲線呈小頭“S”型。特別注意0.075mm,2.36mm,4.75mm,13.2mm篩孔的通過量,且細集料應(yīng)避開限制區(qū)。粉膠比控制在1.0-1.2之間。

  室內(nèi)進行馬歇爾試驗時,瀝青混合料的入模溫度在170℃以上,擊實溫度在165℃以上,擊實次數(shù)兩面各75次。動穩(wěn)定度要求大于2000次/mm.

  2、AK-13A目標配合比設(shè)計

  目標配合比設(shè)計目的主要是確定冷料的規(guī)格和比例,確定最佳油石比。經(jīng)過多次篩分和對比試驗,粗集料采用濰坊昌樂產(chǎn)(10-15)mm,(5-10)mm,(3-6)mm三種規(guī)格玄武巖碎石,細集料采用玄武巖石屑。為保證集料粒徑的穩(wěn)定性,與采購的廠家簽定了原材料供貨數(shù)量及規(guī)格要求合同。填料采用萊陽金源礦粉廠用石灰?guī)r生產(chǎn)的石粉,為改善玄武巖料與瀝青間的粘附性,礦粉中摻加了20%的生石灰粉。

  3、AK-13A生產(chǎn)配合比設(shè)計驗證

  生產(chǎn)配合比設(shè)計目的是確定熱料倉比例及最佳油石比,并鋪筑試驗路段進行驗證。

  拌和振動篩的篩孔選擇非常重要,篩孔設(shè)置首先要控制關(guān)鍵粒徑控制點,其次各熱料倉比例基本均衡。拌和機震動篩由于安裝斜度及震動的影響,通過礦料的最大粒徑要比實設(shè)篩孔粒徑。2-3)mm,且不同機型有一定差異。我們在生產(chǎn)中選用的篩孔(方篩孔)為:4mm、6 .5mm、12 mm、19 mm.

  受集料含水量粒徑大小及上料計量精度的影響,冷料倉進料的比例一定要反復(fù)調(diào)整多次以達到供料均衡。對間歇式拌和機,必須從二次篩分后進入各熱料倉的礦料取樣進行篩分,以確定各料倉的比例,供拌和機操作使用。

  取目標配合比設(shè)計的最佳油石比OAC和OAC±0.3%三個油石比,按確定的熱料倉礦料比例,試驗室拌制瀝青混合料進行馬歇爾試驗。如果三組瀝青砼各項技術(shù)指標均符合規(guī)定值要求,則取中間值OAC為生產(chǎn)配合比的最佳油石比。

  生產(chǎn)配合比確定后,應(yīng)做殘留穩(wěn)定度及動穩(wěn)定進行檢驗。

  生產(chǎn)配合比確定后,拌合機必須按確定的礦料級配和最佳瀝青用量進行試拌,鋪筑試驗路段,確定松鋪系數(shù)及機械設(shè)備的組合,并路上取芯樣,檢驗瀝青含量,進行礦料篩分試驗,各項指標均滿足規(guī)范要求,即做為標準配合比,在生產(chǎn)中不得隨意變動。

  四、瀝青砼的施工

  1、準備工作

  進行上面層施工前,一定要將中面層頂面徹底清洗干凈,并噴灑一層粘層乳化瀝青,噴灑數(shù)量按瀝青含量0.2kg/m2折算,以使中、上面層間能很好粘接在一起。

  2、瀝青混合料的拌制

  采用德國產(chǎn)邊寧荷夫TBA320型瀝青拌和樓拌制瀝青混合料,設(shè)計產(chǎn)量320t/h.MAC瀝青加熱溫度控制在170~190℃,拌和機礦料溫度160~185℃,瀝青混合料出廠溫度170~180℃。對出廠的每一車料都應(yīng)進行溫度和外觀質(zhì)量檢查,拌和好的瀝青混合料應(yīng)均勻一致,無花白、離析和結(jié)塊現(xiàn)象。

  3、瀝青混合料的運輸

  該過程的控制關(guān)鍵在于減少離析。為減少粗細集料的離析現(xiàn)象,運料車接料時,每卸一斗混合料應(yīng)移動一下汽車的位置,按車輛前、后、中的順序卸料。為保證混合料的溫度和灰塵污染混合料,運料車頂應(yīng)用蓬布覆蓋好。應(yīng)采用15T以上的自卸車,卸料時不得撞擊攤鋪機,應(yīng)在攤鋪機前30cm左右處停住,卸料過程中運料車掛空檔,靠攤鋪機推動前行。運輸?shù)浆F(xiàn)場瀝青混合料溫度不低于160℃。

  4、瀝青混合料的攤鋪

  采用攤鋪機前后保持相同高差的雪橇式控制方式攤鋪瀝青混合料,前后安裝長度16米。由于MAC瀝青粘度較大,粘附力很強,如果后雪橇是膠輪式結(jié)構(gòu),膠輪易粘附混合料細顆料,影響平整度,因此后雪橇采用鋼輪結(jié)構(gòu)。

  攤鋪機應(yīng)調(diào)整到最佳工作狀態(tài),根據(jù)攤鋪機行駛速度,調(diào)好螺旋布料器兩端的自動料位器,使螺旋布料器勻速旋轉(zhuǎn),不能經(jīng)常出現(xiàn)停頓,并使料門開度,鏈板送料器的速度與之相匹配,料位以略高于螺旋布料器2/3為宜。

  瀝青路面的平整度與攤鋪質(zhì)量有很大關(guān)系,攤鋪的關(guān)鍵是保持連續(xù)不間斷地均勻攤鋪,攤鋪速度必須與拌料能力相匹配,攤鋪機前應(yīng)至少保持2臺以上待卸料車。攤鋪過程中不得隨意變更鋪筑速度或中途停頓,并應(yīng)隨時檢查松鋪厚度及溫度。每天應(yīng)根據(jù)混合料的拌料總量與鋪筑面積反算鋪筑的平均厚度,不符合要求時應(yīng)及時調(diào)整松鋪厚度。

  攤鋪溫度,正常施工不低于160℃,低溫施工不低于170℃。

  5、瀝青混合料的碾壓

  遵循“高頻、低幅、緊跟、高溫、少水”的原則進行碾壓。

  碾壓溫度控制,正常施工140~160℃,不低于140℃,低溫施工150~170℃,不低于150℃,碾壓終了溫度不低于120℃。

  瀝青混合料的壓實按初壓、復(fù)壓、終壓三個階段進行。

  初壓采用雙鋼輪壓路機,驅(qū)動輪面向攤鋪機,前輪靜壓后輪振動壓實一遍,從低處向高處進行,相鄰碾壓帶重疊約30cm寬,碾壓速度3km/h.壓路機在起動、停止時必須減速緩慢進行,防止瀝青混合料推移。

  復(fù)壓緊跟初壓進行,雙鋼輪壓路機振動壓實2遍后,達到要求的壓實度,并無顯著輪跡。振動壓路機倒車時應(yīng)先停止振動,并在向另一方向運動后再開振動。

  為提高抗滑表層的防水性能,改善外觀,振動壓實后用膠輪壓路機靜壓二遍。

  終壓緊跟復(fù)壓進行,用雙鋼輪壓路機靜壓兩遍收面。

  壓路機每次折回位置宜呈階梯形隨攤鋪機向前推進,使折回點不在同一橫斷面上。在攤鋪機連續(xù)攤鋪過程中,壓路機不得隨意停頓,并不得在未碾壓成型并冷卻的路段上轉(zhuǎn)向、調(diào)頭或停機等候,在已成型路面上行駛時應(yīng)關(guān)閉振動。

  開放交通溫度應(yīng)在50℃以下。

  五、結(jié)束語

  伴隨著科技力量的飛速發(fā)展,對瀝青混凝土路面的研究在逐漸深化,認識在逐步提高,我們對瀝青混凝土配合比設(shè)計的思想和施工過程控制能力還有待于進一步提高。

  參考書目:

  《MAC瀝青的技術(shù)與應(yīng)用》

  《206高速公路瀝青混凝土路面施工要求》(試行)

  《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ032-94)

延伸閱讀:改性 瀝青 抗滑
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