半柔性路面的施工工藝及其應(yīng)用的探討

徐曉峰

(長沙市公路橋梁建設(shè)有限責(zé)任公司)

1 半柔性路面施工工藝分析

半柔性路面采用的是灌入式施工,主要包括母體瀝青混合料面層的鋪筑和水泥砂漿的灌注兩個階段。由于半柔性路面的設(shè)計要求和設(shè)計方法與一般瀝青路面相比有所區(qū)別,其中涉及到水泥砂漿的灌注這一工序,因此半柔性路面的施工方法也和一般瀝青路面的施工方法有所區(qū)別。根據(jù)半柔性路面材料的特點,以及國外實施半柔性路面施工的經(jīng)驗,得出高性能半柔性路面的主要施工步驟如圖 1所示。

圖1 半柔性路面施工步驟示意圖

(1)母體瀝青混合料的鋪筑。

①混合料的拌制。應(yīng)嚴格掌握瀝青和集料的加熱溫度以及瀝青混合料的出廠溫度。注意檢查混合料的均勻性,及時分析異?，F(xiàn)象。

②運輸。母體瀝青混合料采用自卸汽車運輸?shù)綌備伒攸c。采用數(shù)字顯示插入式熱電偶溫度計檢測母體瀝青混合料的出廠溫度和運到現(xiàn)場溫度,運料汽車應(yīng)有蓬布覆蓋設(shè)施,以便保溫、防雨或避免污染環(huán)境。

③攤鋪?，F(xiàn)場鋪筑包括基層準備、放樣、攤鋪、整平、碾壓等工序,與普通瀝青混合料一樣。鋪設(shè)面層的基層應(yīng)平整、堅實、潔凈、干澡,標高和橫坡合乎要求。杜絕因攤鋪速度變化、攤鋪操作不均勻或集料級配不正常所引起的不平整。

④壓實成型。半柔性路面是在母體瀝青混合料中灌入水泥砂漿而形成的路面結(jié)構(gòu),因此在母體瀝青混合料的鋪設(shè)中要嚴格控制骨架空隙率,選擇合適的壓實機械和碾壓次數(shù)。

(2)水泥砂漿的制作。

考慮到工程規(guī)模,用到的施工機械設(shè)備必須與施工規(guī)模相配套,以大規(guī)模施工水泥膠漿拌和為例,該套施工方法及工藝適用于大規(guī)模(5000m2以上)半柔性路面的施工。水泥漿的制作采用場拌的方式,在拌和場用拌和樓拌和,用水泥混凝土運輸罐車運送至灌漿施工現(xiàn)場。水泥砂漿在拌和站進行拌和,拌和過程中要嚴格控制水泥膠漿的配合比,并根據(jù)生產(chǎn)出來的水泥膠漿的流動度適量調(diào)整水灰比。使用水泥混凝土運輸車把水泥膠漿運送至現(xiàn)場,在運送過程中要保持罐體的轉(zhuǎn)動,以避免膠漿在途中沉淀。

(3)水泥砂漿的灌注。

在母體瀝青混合料空隙中使水泥砂漿填充的機理是,瀝青混合料空隙內(nèi)的空氣與水泥砂漿置換。促進與空氣的置換的機理是“壓入”、“吸引”、“振動”等。其中直接使母體瀝青混合料振動的方法具有促進水泥砂漿流動化的特點,根據(jù)試驗結(jié)果得出高頻率的平板振動裝置效果最好,決定以此為填充機理。首先鉆芯取樣,測定已鋪半柔性路面母體瀝青混合料的空隙率。以此作為控制填充水泥砂漿用量與技術(shù)指標設(shè)計的參數(shù),控制水泥砂漿的流動度,以保證水泥砂漿的滲入。滲透用水泥砂漿的使用數(shù)量,根據(jù)滲透深度、母體開級配瀝青混合料的空隙率以及砂漿損失率等因素計算確定。砂漿損失率一般為 10%左右。

(4)表觀處理。

滲透完畢后,用路耙將殘余在表面的水泥砂漿清除干凈,以暴露出母體瀝青混凝土表面的凹凸不平為宜,防止水泥漿一旦殘留在鋪裝面上,降低路面的抗滑性能,造成收縮裂縫。由于在瀝青混合料母體中灌入水泥漿體,可能在一定程度上影響路面外觀,如果鋪筑路段對外觀有較高的要求時,可在水泥漿體灌注完畢,待初凝后將表面清理干凈。

(5)養(yǎng)生。

對滲透漿料要進行一定時間的養(yǎng)生。當施工氣溫在30℃以下時,不需要特殊的養(yǎng)生方式;而在 30℃以上時,有必要使用塑料薄膜進行養(yǎng)生。養(yǎng)生時間視漿料的性質(zhì)而不同,通常 2～3d后便可開放交通,如在砂漿中使用早強水泥或摻加早強劑,則可望在數(shù)小時后開放交通。待漿料硬化后即可開放交通。在灌入水泥砂漿前開放交通,由于灰塵飛散,泥土等造成污染,會引起骨料的剝落,所以注入前不要開放交通。

2 半柔性路面質(zhì)量控制標準

2.1 母體瀝青混合料指標

(1)按照拌和工藝要求進行母體混合料的拌和,嚴格控制母體瀝青混合料的質(zhì)量,當混合料的規(guī)格(尤其是油石比)不滿足設(shè)計要求時,及時作廢料處理,嚴禁用于路面攤鋪;

(2)攤鋪和碾壓嚴格按照工藝要求進行,避免出現(xiàn)壓實度超過 95%～100%的范圍,做好收光處理工藝,母體路面平整度要滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求;

(3)母體瀝青混合料同步馬歇爾試驗,要求穩(wěn)定度大于3kN。

2.2 砂漿及灌注施工質(zhì)量控制指標

(1)按照膠漿拌和工藝制作膠漿,嚴格控制配比及原材料規(guī)格,尤其是用砂的規(guī)格;(2)為保證水泥砂漿的工作性,要求流動度 10～14s。(3)水泥砂漿的 7d強度指標要求:抗壓強度 10～25MPa,抗折強度≥2MPa。

(4)膠漿灌入要求空隙填充率達到 90%以上,填充率指標在路面灌漿完成養(yǎng)護 3d后鉆取芯樣測定。

2.3 半柔性路面材料指標

(1)路面養(yǎng)護 3d后鉆取芯樣,把芯樣切割至馬歇爾試件要求高度,檢測穩(wěn)度要求大于15kN;

(2)路面養(yǎng)護 7d后檢測彎沉,要求滿足設(shè)計;

(3)平整度、構(gòu)造深度等指標,滿足要求。

3 實例分析

3.1 工程簡介

X公路和 Y公路為二級公路,該路段平均日交通量9800次/日,流量大,超載、重載車所占比例高達 70%,最大超限噸位高達 280t。車輛行駛到該段時,車速較慢,使該段瀝青路面面層產(chǎn)生嚴重推移和車轍破壞,而水泥穩(wěn)定碎石除少量出現(xiàn)開裂和松散破壞外大部分比較完好。鑒于此提出采用半柔性路面加鋪。設(shè)計說明:X公路路面結(jié)構(gòu)使用7cm的半柔性混合料替代了原路面結(jié)構(gòu)的7cm的粗粒式瀝青混凝土;Y公路路面結(jié)構(gòu)使用 7cm的半柔性混合料替代了原路面結(jié)構(gòu)的(3cm+4cm)瀝青混凝土。

3.2 確定生產(chǎn)配合比

(1)試驗路材料的選擇。

①SFAC-20母體瀝青混合料配合比設(shè)計用碎石由施工單位提供,采用和順縣自產(chǎn)石灰?guī)r 10～20m、5～10mm、石屑,填料為礦粉;

②瀝青采用沿北油廠山東 70#道路石油瀝青;

③水泥為和順縣水泥廠生產(chǎn)的P.O42.5普通硅酸鹽水泥,參照《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》(JTGE30-2005)有關(guān)方法進行檢驗;

④粉煤灰為左權(quán)火電廠生產(chǎn)的二級粉煤灰,各項指標符合要求;

⑤水為當?shù)仫嬘盟?/p>

(2)水泥砂漿配合比。

在室內(nèi)試驗研究基礎(chǔ)上,確定水泥砂漿的配合比并進行試驗研究,其結(jié)果如表 1所示。

表 1 水泥砂漿配合比及測試結(jié)果

由表 1,水泥砂漿的抗壓和抗折強度都符合研究的有關(guān)要求,故用此配合比進行試驗路鋪筑。

(3)母體瀝青混合料設(shè)計。

①目標配合比的確定。

從拌和站料堆中取料,進行篩分。依據(jù)設(shè)計配合比,計算出目標配合比。目標配合比的計算結(jié)果見圖 1。

圖 1 礦料合成級配曲線圖

②生產(chǎn)配合比的確定。

依據(jù)目標配合比,給拌和樓上料。然后從熱料倉中取料,分別進行篩分,把篩分結(jié)果輸入計算表格,依據(jù)設(shè)計配合比,得出生產(chǎn)配合比。

③最佳油石比的確定。

用熱料倉中取出的料,按照生產(chǎn)配合比,用小型瀝青混合料拌和機充分拌和均勻,拌和溫度為 145～165℃,用馬歇爾電動擊實儀成型試件。

3.3 試驗路面施工

根據(jù)半柔性路面材料的特點,以及上述半柔性路面施工工藝要求進行試驗路段的鋪筑。

(1)母體瀝青混合料的鋪筑。

①混合料的生產(chǎn)。

混合料在瀝青拌和廠內(nèi)采用拌和機械拌制,拌和設(shè)備采用連續(xù)滾筒式拌和機,其拌制過程與其他瀝青混合料基本一致。拌和時需要嚴格控制瀝青用量和拌和溫度。根據(jù)已鋪設(shè)的試驗路來看,對于大孔隙的半柔性混合料來所說,瀝青用量的少量增加,就會沉積到面層底部,阻礙水泥膠漿的灌入,嚴重影響施工質(zhì)量。拌和溫度的確定,既需保證瀝青對礦料能良好裹覆,又應(yīng)盡量減少因加熱引起瀝青性質(zhì)的變化。

取拌和樓生產(chǎn)的混合料,成型馬歇爾試件,用馬歇爾電動擊實儀成型試件,擊實溫度為 140～150℃;每組制備 4個試件。試驗結(jié)果見表 2。

表 2 母體瀝青混合料取樣級配分析結(jié)果

②瀝青混合料的運輸、攤鋪和壓實。

母體瀝青混合料采用自卸汽車運輸?shù)綌備伒攸c?，F(xiàn)場鋪筑包括基層準備、放樣、攤鋪、整平、碾壓等工序,與普通瀝青混合料一樣。鋪設(shè)面層的基層應(yīng)平整、堅實、潔凈、干澡,標高和橫坡符合要求。

鋪設(shè)母體瀝青混合料的施工工藝與普通瀝青混合料一樣,采用熱拌熱鋪并碾壓成型。攤鋪混合料時應(yīng)均勻,無離析現(xiàn)象。

(2)水泥砂漿的制作和灌入。

首先鉆芯取樣,測定已鋪半柔性路面母體瀝青混合料的連通空隙率。以此做為控制填充水泥砂漿用量與技術(shù)指標設(shè)計的參數(shù),控制水泥砂漿的流動度,以保證水泥砂漿的滲入。滲透用水泥砂漿的使用數(shù)量,根據(jù)滲透深度、母體瀝青混合料的空隙率以及砂漿損失率等因素計算確定。砂漿損失率一般為 10%左右。

(3)表觀處理。

由于在瀝青混合料母體中灌入水泥漿體,會在一定程度上影響路面外觀,如果鋪筑路段對外觀有較高的要求時,可在水泥漿體灌注完畢,待初凝后將表面清理干凈,將緩凝劑噴灑在路表面上,最后在內(nèi)部水泥漿體終凝以前將表面的水泥漿沖洗干凈,這樣即可以保證下層水泥漿體的強度,又能保證路表面色澤的均勻性和理想的表面結(jié)構(gòu)。

(4)養(yǎng)生及開放交通。

對滲透漿料要進行一定時間的養(yǎng)生。當施工氣溫在30℃以下時,不需要特殊的養(yǎng)生方式;而在 30℃以上時,有必要使用塑料薄膜進行養(yǎng)生。

4 結(jié) 語

(1)嚴格控制母體瀝青混合料的空隙率,在拌和母體瀝青混合料前須將所有料斗清空,以保證母體瀝青混合料級配符合要求,從而達到設(shè)計空隙率要求。

(2)拌和時需要嚴格控制瀝青用量和拌和溫度。根據(jù)已鋪設(shè)的試驗路來看,瀝青用量的少量增加,就會沉積到面層底部,阻礙水泥砂漿的灌入,嚴重影響施工質(zhì)量。

(3)現(xiàn)場鉆芯結(jié)果表明實際的灌漿厚度與設(shè)計路面厚度保持一致。但有的地方(邊緣處)水泥砂漿的灌入程度并不十分理想,這主要是由灌漿時灌漿量不足造成的,這可以通過提高施工精度和施工隊伍素質(zhì)等方法進行解決。

[1]張益明,鄒健.半柔性路面試驗設(shè)計與效果評價[J].廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2006,(1):13～15.

[2]張曉芹.用半柔性鋪裝原理處理瀝青路面滲水問題的設(shè)想[J].中國公路,2005,(21):120～121.

[3]陳佩林,譚積青.用半柔性鋪裝技術(shù)改善路面滲水問題設(shè)想[J].廣東公路交通,2003,(3):5～7.

[4]龐傳琴,楊宇亮.半柔性混合料性能探討[J].公路,2004,(4):108～110.

[5]潘大林,張肖寧.半柔性路面基體瀝青混合料的設(shè)計方法[J].中南公路工程,2000,(1):22～24.