北方公路瀝青混凝土路面冬季低溫施工技術(shù)分析

宋全黨

(河北省滄州市東光縣公路管理站)

1 瀝青混凝土路面成型機理及施工的溫度場影響

1.1 瀝青混凝土路面成型機理

瀝青混凝土路面成型機理主要是受其內(nèi)部力學(xué)關(guān)系影響，通過各種作用力使整體路面結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)，主要包括兩方面力學(xué)關(guān)系。首先，混合料顆粒之間的摩擦力。瀝青混凝土路面的物料是由不同粒徑的固體顆粒組成，這些固體顆粒主要是由石子、水泥固體顆粒組成，表面都非常粗糙，粒徑之間的聯(lián)系有很大一部分是由這種相互之間的摩擦作用捆綁在一起的，即這種摩擦力維系了彼此的聯(lián)系;其次，混合料整體的粘聚力。這些粘聚力與摩擦力一樣本質(zhì)上也是在顆粒之間產(chǎn)生作用的，但是這種粘聚力與混合料本身或者其內(nèi)部所含的粘結(jié)劑等有直接的關(guān)系，所以，其粘聚力分布均勻。溫度較低的情況下，彼此之間的摩擦力由于水等物料的凝結(jié)導(dǎo)致表面摩擦系數(shù)降低，使得摩擦力無法足以維系彼此直接的聯(lián)系，同時，由于混合料內(nèi)部的粘結(jié)劑等凝結(jié)，使得粘結(jié)劑無法發(fā)揮作用，降低了粘結(jié)功效，凝聚力降低。因此，低溫很容易使得混合料顆粒之間聯(lián)系較低，導(dǎo)致混凝土路面成型產(chǎn)生阻礙。

1.2 瀝青混凝土路面溫度場及其影響

瀝青混凝土路面在攤鋪過程中，其物料的溫度有嚴(yán)格的要求，這不僅是由于瀝青混凝土物料本身粘結(jié)需要一定的時間，更重要的是在路面周圍形成穩(wěn)定的溫度場，以此來保證路面整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。研究表明，在混合料攤鋪碾壓施工后，物料的溫度向上部和下部兩個方向傳遞。上部的溫度影響大致在50 cm以內(nèi)，從攤鋪開始的9 min內(nèi)，溫度一直上升，12 min之后開始下降;向下傳遞的熱量與上部傳播不同，在15 min之內(nèi)，溫度直線上升，當(dāng)經(jīng)過15 min之后，溫度急劇下降，直到和表面溫度相同。經(jīng)過這樣的溫度傳遞使得路面周圍形成穩(wěn)定的溫度場。這一溫度場受到環(huán)境溫度的影響較大，當(dāng)環(huán)境溫度較低時，阻礙了熱量的傳遞，使得路面周圍無法形成穩(wěn)定的溫度場，這樣就不利于溫度的均勻化，從而出現(xiàn)硬化較快，成型效果不好，容易出現(xiàn)解析等現(xiàn)象。

2 北方冬季瀝青混凝土路面施工產(chǎn)生的問題

2.1 無法形成穩(wěn)定的溫度場，產(chǎn)生較多廢料

在施工過程中，環(huán)境溫度的影響使得物料本身熱量的耗散較快，物料熱量傳遞效率大大下降，從而導(dǎo)致了物料凝結(jié)較快，來不及及時的攤鋪和碾壓，這樣就導(dǎo)致表層物料成為廢料，整體工程無法及時的開展。這樣將導(dǎo)致施工效率較低，成本投入較高。

2.2 施工無法推進，無法進行質(zhì)量控制

瀝青混凝土路面的施工一般是分階段逐步推進過程，溫度較低使得物料溫度無法在碾壓時達到溫度要求，因此，在施工過程中由于溫度的急劇降低使得施工根本無法進行。同時，在普通溫度條件下，瀝青混凝土路面施工出現(xiàn)質(zhì)量問題可以及時的進行修補，而在低溫條件下則無法進行質(zhì)量控制。

3 北方冬季低溫公路瀝青混凝土路面施工重要改進措施

3.1 從物料本身角度開展應(yīng)對措施

(1)提高物料的制作時的較熱溫度

在常溫下瀝青混合料的制作過程中，瀝青一般采用導(dǎo)熱油加熱，加熱油度控制在150～170℃范圍內(nèi)，礦料加熱溫度比瀝青加熱溫度高10～20℃，混合料出廠溫度控制在140～165℃。針對這種情況，可以適當(dāng)?shù)奶岣呋旌狭系闹谱鳒囟龋瑢h(huán)境溫度的影響效果降低，從而使得熱量損失較少。

(2)適當(dāng)?shù)奶岣呶锪系倪\輸溫度

混合料制作好之后，通過專門的運輸運輸?shù)街贫ǖ牡攸c進行施工，在一般的施工條件下，其溫度要求到達制定地點之后要在80°左右。根據(jù)這種情況，在運輸時可以采用密封的運輸機車到達保溫效果，并且在運輸物料之前的溫度要求比通常高一些，以此來減少物料的散熱。

(3)增加瀝青混合料的油石比

油石比是評價混合料質(zhì)量以及瀝青用量的重要指標(biāo)，一般而言，混合料中瀝青所占比例子啊0.05%左右，這種油石比在普通溫度條件可以很好的發(fā)揮瀝青的作用。但是，低溫條件下混合料就無法在這種比例下發(fā)揮作用，因此，可以通過增加瀝青的用量來達到與常溫小同樣的效果。例如，將其提高到0.1%，將大大增強瀝青混合料凝固的時間，對于抵抗低溫具有一定的作用。

(4)用改性瀝青來代替普通瀝青

研究表面，溫度過高一方面會加速瀝青的老化，瀝青效果不能得到完全的發(fā)揮，另一方面，溫度越高其受到環(huán)境的影響越大，降低越過，無法從根本上達到抵抗低溫的效果。兩外，增加油石比，將會給工程帶來更大的成本投入，增加施工壓力。因此，上述幾個措施無法從根本上達到施工要求。針對這種情況，認(rèn)為通過改性瀝青來代替普通瀝青施工可以從原料的角度上抵抗溫度的影響。表1所示的是在低溫控制下，普通瀝青與改性瀝青的所要求的溫度水平。

表1 兩種瀝青混凝土的溫度控制條件

通過表1可以看出，改性瀝青的溫度控制在施工的各個工序都要高于普通瀝青，這就使得改性瀝青在抵抗溫度方面有很大的優(yōu)勢，通過在高溫時瀝青效果的對比，可以非常明確的發(fā)現(xiàn)，運用改性瀝青替換普通瀝青作為施工的主要材料可以很好的抵抗低溫這一條件。最重要的是，改性瀝青的成本與增加油石比的成本投入要小，因此，這種措施比較可行。

3.2 從具體的施工角度開展應(yīng)對措施

針對北方冬季低溫的環(huán)境，在路面施工時就要進行變通，改變過去初壓、復(fù)壓、終壓等步驟，采用一次攤鋪壓實成型的方式，整個施工過程包括以下幾個階段。首先，增加壓路機以及施工人員的數(shù)量。將普通壓路機的數(shù)量進行三倍增加，以此來達到施工的要求，并將人員分配進行相應(yīng)增加，以此來應(yīng)對突發(fā)情況，其次，進行分段快速終壓。在施工過程中，將道路進行分區(qū)，每個分區(qū)不要過大，大約為原來以此碾壓施工距離的一半。施工過程中，將壓路機平均分配成三個層次，代表三次普通碾壓施工，各層次之間距離不要超過20 m，最前層次壓路機快速推進，第二層次速度稍慢，最后一個層次速度與一層次相同，以此來保證初壓的快速成型，復(fù)壓的仔細查漏，終壓的效果保證;第三，人工修補區(qū)與區(qū)之間的連接。在兩個工作區(qū)之間的間隙，采用人工修補，修補時采用與壓路機方向垂直的角度進行施工，以此最大限度的減少縫隙的存在。

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