对热拌沥青混凝土路面压实的分析与研究

摘要:首先分析影响热拌沥青混凝土路面压实的因素,对施工工艺、混合料施工温度、压实机具等因素进行研究,探讨其对热拌沥青混凝土路面压实的影响及对策,进而提出热拌沥青混凝土路面压实的具体步骤与方法,以加强热拌沥青混凝土路面压实技术。

关键词:热拌沥青混凝土路面;压实;影响因素

根据在某高等级公路一期、二期等AC级配沥青混凝土路面及SMA沥青玛蹄脂路面的现场施工、监理经验,立足于笔者个人的工作经验,沥青混凝土路面压实时需要重点控制施工工艺、施工温度及压实机具。在沥青混凝土路面施工时要很好地掌握这些影响因素,并且严格有效地控制它们,科学合理地提高沥青混凝土路面的压实质量和整体质量。以下从这几个方面逐一论述。

热拌沥青混凝土路面压实的影响因素与对策

施工工艺对压实效果的影响

沥青混合料的拌制。热拌沥青混合料的拌制,必须考虑拌和厂与工地现场的施工距离,合理地设置拌和场站的位置(应尽量选择在施工路线中段)。选址原则是即方便施工中自采及外购材料的进场,行车干扰少,又尽可能地减少施工运距,保证混合料在运输过程中温度的下降不超过要求。拌和场地应开阔,生活区和工作区应分开。各种集料必须分隔堆放,为防止材料受潮,分隔堆放后需要进行物料覆盖,堆放的场地地面应硬化加固,防止由于泥土混入造成集料质量受损,品质受污染。

间歇式拌和机或连续式拌和机是当下主要的沥青混合料操作机械。热拌楼操控室的电脑系统必须完好,拌和过程中逐盘采集各种材料用量及混合料温度等各种参数。为了控制沥青混合料符合施工质量要求,对于沥青拌和设备搅拌锅内的叶片与衬板应进行维检,防止搅拌不到位。而在称量系统方面,则应以标准周期进行标定,控制好拌和的质量。

所有这些拌和工艺,看似与路面压实无关,但它们是提高压实质量的前提保证,拌和直接影响混合料的均匀性及温度,是压实保证的内因,故要首先重视其拌和工艺及方法。

热拌沥青混合料的运输。由于热拌沥青混合料的重量大,施工时必须利用大吨位的运料车才能正常施工。而且为了保证施工顺利,一次所运的拌和料应小于运料车的最大载荷。运料在工作时应时刻处于摊铺机前,一般来说,高等级公路施工时,为保证施工的连贯性,必须有五台以上的运料车位于摊铺机前面时才可以开始摊铺作业。不能出现摊铺机停机待料的现象,这样会造成摊铺机螺旋布料器及烫平板底的沥青混合料温度下降,不利于压实,压实后该处的平整度亦受影响。

自卸运输车在运输过程中天气变化时要及时用毡布覆盖保温,防雨、防污染,以保证摊铺后的混和料压实不受影响。

热拌沥青混和料的摊铺及初始压实。摊铺机在使用前应先进行预热,一般提前0.5h或1h预热,熨平板预热温度应在℃以上。为了保证初次压实效果达到作业要求,铺筑的过程中,要把烫平板的振捣或夯锤压实装置设置为高频低幅的振动频率和振幅状态,这时,摊铺机熨平板已对混合料进行了第一道压实工序。

摊铺作业时操作应匀速连贯,一般是2~6m/min之间,速度要放缓,保证摊铺作业的稳定性。切忌变速和停顿,如果出现这两种情况,混合料很可能产生离析,对路面的平整度也会造成很大的破坏。如果操作中出现拖痕和混合料离析,甚至摊铺呈现波浪状时,应马上分析原因进行补救,消除负面影响。

在摊铺过程中,要有专人查看摊铺的厚度与路拱横坡情况。以实验段的试压厚度,结合配置的混合料类型为基础设定沥青混合料的松铺系数。应根据施工经验,机械摊铺热拌沥青混合料松铺系数一般为1.15~1.35之间,压实厚度越厚,松铺系数越大。

施工工艺的控制按施工放样→路面清扫→喷洒透(粘)层油→混合料拌机运输→混合料摊铺碾压→封闭交通至冷却→开放交通的工艺流程图控制。

混合料施工温度对压实效果的影响

沥青混凝土面层压实直接受施工温度制约,控制好施工温度,才能保证沥青混合料混凝土面层达到更好的压实。控制施工温度要从集料加热到终压成型各个环节进行有效控制,按各环节的施工经验合理控制温度。在碾压时如混合料温度降的太低(低于50℃),则无法碾压成型,只有废弃。温度过高,出厂温度超过℃时,有可能会造成沥青老化,不易粘附,不易压实。在施工时,对于沥青混合料的温度控制应使用专业的表面接触式温度计,以提高温度控制效率。当然红外线温度计也适合施工温度控制。一般来说,在路面表层压实之前,沥青混凝土的施工温度非常关键。初压、复压和终压操作温度越高越好,但要避免由于温度过高产生严重推移的情况。施工中应根据现场情况在温度与推移现象间取一个平衡点。由于碾压过程中,低温会加快石料棱角破裂速度,造成集料嵌挤,所以切忌在低温下对沥青混凝土进行反复碾压。要做到这一点,必须严格按表1控制热拌沥青混合料的施工各环节温度。

压实机具对压实效果的影响

热拌沥青混凝土路面压实机具必须由钢轮压路机和轮胎压路机完成,施工时要选择好合适的机型,压路机要满足数量要求和施工要求。根据公路等级与施工要求,设置相应的压实次数与操作方法后,再使用压路机进行反复的压实操作。一般来说,根据施工规定,在进行高速公路双车道沥青路面的压实操作时,至少应有5台以上的压路机。根据本人的现场经验,应以2台双缸轮加1台轮胎压路机为1组,全幅铺筑时用2组,半幅铺筑用1组的组合方式较为理想。尤其轮胎压路机,其吨位最好在25t以上,轮胎压路机的特点是对热拌沥青混凝土混合料的“搓揉”作用。因双钢轮震动碾压后产生的小裂纹可用轮胎压路机的揉搓作用而愈合。所以,在沥青混凝土面层施工过程中,轮胎压路机是不可或缺的。

热拌沥青混凝土路面的压实步骤与方法

初压

初压时双钢轮压路机应紧随摊铺机后面,初压长度应短小,一般设置为20~30m的距离。初压重点在于快速压实路面表面,尽可能地保存路面热量和温度。静压1~2次,碾压路径为从外侧到路中心。为了保证初压效果,碾压带间应至少重叠1/3~1/2的轮宽,压完外侧后再压中心。在初压时遇到的路缘石与路肩,在不损坏其构造的前提下应紧靠支挡进行碾压操作。如果路面边缘处没有支档,就可以利用推板或者耙子在边缘稍微堆高一些混合料,压路机轮边可伸出边缘10cm左右进行路边缘的碾压作业。压路机的驱动轮应正面对向摊铺机,从高处碾压到低处,从外侧碾压到中心。碾压坡面道路时,则从低处碾到高处。在整个碾压过程中,路线及方向应保持一致,防止混合料推移。如果需要重新起动压路机或者停止碾压都必须逐渐降低速度,缓缓停止,以保证碾压的质量。

初压的操作可以达到混合料的初步稳定效果,为复压打下基础。所以初压的控制重点在于路面的平整度,如果不慎出现路拱或者无法补救的缺陷,应马上返工。初压要在混合料摊铺后较高温度下进行,一般为~℃,不能低于℃。在初压过程中,碾压机的路线应保持直线,不得出现弯度,防止推移和路面裂纹的产生。碾压过程中前进后退压实一次后,再退回压过的路线,缓慢调整方向后再直线碾压第二次。为了保证压路机折回处的路面平整,所以应在两端折回处以阶梯式路线向前推进,不在同一处折回。初压过程中,摊铺机在前,压路机应匀速前进,不可变速。

初压的操作重点在于控制好碾压的长度与匀速。由于初压对保温要求高,所以在气候较为寒冷时要及时碾压,碾压长度应缩短,以保证碾压时的温度要求。而气候炎热时,混合料的降温慢,碾压长度可以适当延长,以提高碾压效率。

复压

初压完成后,复压马上开始,同样要匀速不停顿。但复压时的碾压长度最长不得超过80m,一般以60m为宜。如果施工时所使用的压路机型号不同,就要全部设定为全幅碾压,以保证路面压实度一致。复压时混合料的温度一般为90℃~℃,碾压遍数一般由试验路压实遍数确定,不宜少于4遍,无明显轮迹。

在复压时,对于密级配沥青混凝土来说,重型轮胎压路机是第一选择。重型轮胎压路机可以有效提高复压时的水密度,为了保证复压质量,重型轮胎压路机总重需要在25吨以上,如果达不到,就需要叠加钢板,水等进行配重。重型轮胎压路机每个轮胎的压力应在15kN以上,各个轮胎气压应相同。复压时,碾压带也要重叠1/3~1/2的碾压轮迹宽度,以保证路面均匀压实。

如果混合料是以粗集料为主,特别是大粒径沥青稳定碎石基层(ATB),则要优先选用振动压路机进行复压。如果混合料层厚度大,复压时应调整为高频率高振幅,利用大激振力来进行复压。当然混合料层较薄时,过大的激振力反而会造成集料碎裂。使用振动压路机时,碾压带重叠宽度为-mm,复压折返时要先停振,完全调整好位置后再复振,防止出现混合料鼓包现象。

终压

复压后马上进行终压,终压时,双轮钢筒式压路机非常适合,也可以使用关掉振动功能后的振动压路机。终压次数至少是2次,要求路面不得出现明显轮迹。路面最终成型的温度应符合本文表1的有关规定,压路机的碾压速度应符合本文表2的有关规定。

压路机在进行桥梁,挡墙等构造物接头,拐弯死角,加宽与限制性边缘处的碾压操作时,必须结合小型振动压路机或者振动夯板作补压。而对于雨水井,检查井等边缘,则需要人工夯锤,必要时可以使用热烙铁补压。当然也可以用人工平钢板夯加热后夯实,钢板夯接触面必要时涂隔离剂或加洗衣粉的水,以防粘连。

碾压过程里,压路机的碾压轮应清洁无粘连,及时清除,及时清洁。为保证碾压轮光面无粘连,钢质轮可以刷隔离剂,防粘结剂。切忌在钢质轮上涂柴油。如果选用喷水的方式来控制碾压轮清洁度,可以在水中加入适当的表面活性剂,且喷水的水量和水雾应适当,切忌喷水造成的漫流影响到混合料的保温。使用轮胎压路机时,可以先到路面高温区让轮胎提前升温,少量喷水,也可以刷隔离剂或者烘烤。

未成型的路面上不可进行压路机的转向操作,更不可停顿和调头。刚成型的路面上振动式压路机切忌开启振动模式。在当天碾压的尚未冷却的沥青混合料面层上,不得停放各种机械设备或车辆,不得散落矿料、油料等杂物,更不能拌和沙浆等污染沥青混凝土路面。

改性沥青及SMA路面的碾压

根据GZ45连霍国道主干线永山一期工程绣花庙段SMA路面试验段(全长3km)的施工压实经验,从本人的个人经验来看,在SMA路面的碾压中,刚性碾压效果最好,避免了轮胎压路机可能造成的揉搓效应,也就规避了揉搓效应下形成的玛蹄脂上浮,构造深度降低甚至泛油的问题。碾压SMA必须注意压实度的变化,对SMA来说,不能过度的碾压,施工时,初压用双钢轮压路机微震2遍,终压静碾1~2遍即可。

SMA路面的碾压应执行“紧跟,慢压,高频,低幅”的施工原则。压路机与摊铺机作业不可有时间差,且碾压时较高的温度有利于实现更好的碾压效果。所以切记在低温下长时间反复碾压,使压实度不易达到,而且容易压碎粗集料。慢压指碾压速度控制在3~5km/h之间。

高频与低幅不仅可以保证石料完整,保障石料的棱角,提高混合料的嵌挤效应,而且可以直接提高碾压质量。大振幅的碾压会造成石料破碎或玛蹄脂上浮,影响平整度。

碾压过程要保持均衡的进行,除了速度控制外,要注意掉头倒退时要先关闭振动,方向要缓慢地改变,不许拧着弯走。

结论

热拌沥青混凝土路面压实时,压路机的型号最好匹配一致,这样路面全幅的压实度就会均匀一致。否则,不同型号的压路机都要安排全幅碾压,现场会产生混乱。轮胎压路机对AM、AC、ATB级配的沥青路面效果较好,而对SMA路面则不宜使用。轮胎压路机独有的搓揉效应会造成混合料中的玛蹄脂上浮,从而拉低构造深度甚至产生路面泛油。热拌沥青混凝土压实现场必须有机械工程人员和路面技术人员全天候、全过程、全方位跟班作业,对出现的机械故障及施工质量、技术问题及时予以排除解决,以免贻误时机,使混合料摊铺温度过低不能使用,从而造成返工浪费。

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