溫拌瀝青混凝土施工方法的探討

溫拌瀝青混凝土施工方法的探討

趙春紅

(河北省灤平縣交通運輸局灤平068250)

摘要研究了溫拌瀝青混合料瀝青路面施工技術(shù)，通過對其材料的控制，使用溫拌瀝青混凝土不僅能夠降低熱拌瀝青混合料所釋放出的熱量和有害氣體對施工人員身體健康的危害，而且實現(xiàn)了資源的節(jié)約。

關(guān)鍵詞溫拌瀝青工藝特點施工方法

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.02.034

收稿日期：2014-11-20

目前瀝青路面施工主要采用熱拌式，但是熱拌瀝青混合料所釋放出的熱量和有害氣體不能很快排走，煙氣彌漫，使施工環(huán)境極為惡劣，嚴(yán)重影響現(xiàn)場施工設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)以及施工人員的身體健康。因此，本文主要研究溫拌瀝青混合料的施工技術(shù)，以降低對施工人員身體健康的危害。

1施工工藝特點

溫拌瀝青與傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料相比，施工工藝簡單，便于操作,可以極大地減少工廠的排放物，溫度越低,煙霧越少，溫度每降低10 ℃，CO2和瀝青煙霧的排放量會隨之減半。由于控制氣體的排放,在瀝青廠，可以節(jié)省30%～50%的間接成本。由于對排放物的控制,可以在更多的地區(qū)，例如，在限制空氣污染地區(qū)建立瀝青廠，減小有害氣體和氣味對施工人員身體健康的影響，并且混合料中液態(tài)瀝青的輕質(zhì)烴部分不會被加熱驅(qū)除掉,還可以加強(qiáng)路面的耐久性。

2施工工藝原理

瀝青的粘結(jié)和潤滑作用是影響瀝青與集料的粘附性能和瀝青混合料壓實效果的重要因素。瀝青的粘結(jié)作用使混合料易于成形而不致松散,而瀝青的潤滑作用使礦料顆粒就位而不致被壓碎。瀝青混合料的拌和溫度和壓實溫度影響著瀝青的粘結(jié)作用和潤滑作用。溫拌瀝青混合料主要通過一定的技術(shù)措施使得瀝青能夠在相對較低的溫度下很好地裹覆在集料上,具有良好的粘結(jié)和潤滑作用,從而使瀝青能在相對較低的溫度下進(jìn)行拌和及施工,同時保持混合料使用性能不低于HMA。目前的溫拌技術(shù)大致分為2種:

(1) 在混合料拌和時,通過載體或者直接引入的水分,與熱熔狀的瀝青接觸產(chǎn)生大量蒸氣,造成瀝青體積膨脹形成泡沫瀝青,瀝青和易性增加使其可以在較低的溫度下充分包裹集料,從而實現(xiàn)混合料在較低的溫度下進(jìn)行拌和和壓實。該技術(shù)的主要影響因素有:添加的水量、添加水的方式和瀝青的溫度。

(2) 加入低熔點的有機(jī)添加劑到瀝青或者混合料中,從而改變?yōu)r青的粘溫曲線,降低拌和溫度。這種有機(jī)物熔點一般在90 ℃左右,因此混合料的拌和溫度一般只能降到有機(jī)物的熔點以上。有機(jī)物必須慎重選擇,因為有機(jī)物的熔點必須高于環(huán)境的最高溫度,否則瀝青路面容易產(chǎn)生永久變形,還要考慮有機(jī)物是否會使瀝青在低溫變脆而影響瀝青路面的低溫抗裂性。

3操作要點

(1) 首先清理鋪筑路面的浮塵、雜物，然后用水車將路面沖洗干凈，清洗后將鋪筑路面徹底烘干，確保干燥并不得再受污染，最后噴灑防水粘層。

(2) 拌料之前需確保拌和樓運轉(zhuǎn)正常，濃縮液輸送設(shè)備必須安裝和調(diào)試到位，并且運轉(zhuǎn)正常，排氣口設(shè)置到位，熱料倉比例以及加料順序確認(rèn)，確保礦粉延時5 s以上添加， 出料溫度滿足溫拌料溫度要求的范圍，檢測項目見表1[1]。

表1　溫拌料溫度控制范圍　℃

(3) 溫拌濃縮液在瀝青開始噴灑后延時2 s開始噴入,噴入時間控制在10 s以內(nèi),且必需保證在瀝青噴灑結(jié)束之前完成溫拌濃縮液的噴灑。單盤料拌和周期不低于60 s，其中干拌2 s，濃縮液噴灑控制在12 s以內(nèi)，然后濕拌6 s后再添加礦粉，再繼續(xù)濕拌,應(yīng)保證溫拌瀝青混合料無花白料。

(4) 拌和樓控制室要逐盤打印瀝青及各種礦料的用量和拌和溫度。目測檢查混合料攪拌的均勻性,及時分析異?，F(xiàn)象,如混合料有無花白料或離析等現(xiàn)象。溫拌瀝青試驗段施工當(dāng)天至少抽取2組混合料試樣做旋轉(zhuǎn)壓實試驗(必須現(xiàn)取現(xiàn)壓,或恒溫1.5 h以后成型)和抽提篩分試驗。

4施工工藝流程

4.1　施工現(xiàn)場準(zhǔn)備

在新建道路時，必須確保攤鋪下面層之前將封層(基層)清掃干凈，使其完好無損，攤鋪中面層前必須將上面層表面清掃干凈，路面應(yīng)無灰塵、石屑、雜物等，同時必須保持干燥，陰雨天及雨后路面潮濕時不得施工，攤鋪上面層前根據(jù)設(shè)計要求撒布粘結(jié)層，然后再進(jìn)行攤鋪。

4.2　瀝青混合料的運輸

(1) 瀝青混合料的運輸過程中，必須維護(hù)好便道，縮短運輸時間并確保平穩(wěn)，減少運輸離析。為減少混合料離析，自卸式裝料車應(yīng)前后移動分3次“品字型”裝料。裝好后加蓋不透水彩條布或棉被覆蓋。在運輸過程中如果出現(xiàn)故障，必須盡快排除。

(2) 采用15 t以上的自卸式裝料車裝料，車廂要求干凈，側(cè)板與底板應(yīng)涂抹一薄層油水混合物，以防混合料粘結(jié)。運輸車輛進(jìn)入攤鋪現(xiàn)場時，輪胎上不得沾有泥土等可能污染路面的污物。否則，必須在岔口混凝土硬化處沖洗輪胎后進(jìn)入施工現(xiàn)場，以防止工程交叉污染。

(3) 設(shè)專人指揮、協(xié)調(diào)，保證前后場信息暢通，運料車應(yīng)有良好的篷布覆蓋設(shè)施。連續(xù)攤鋪過程中,運料車在攤鋪機(jī)前10～30 cm處停住,不得撞擊攤鋪機(jī)。卸料過程中運料車應(yīng)掛空檔,靠攤鋪機(jī)推動前進(jìn)。

4.3　溫拌瀝青混凝土鋪筑

(1) 卸料前測量混合料溫度，在運料車卸料期間，不要全部用完攤鋪機(jī)受料斗中的瀝青混合料，應(yīng)留少量混合料在受料斗中，以減少離析。第2輛車立即后倒至攤鋪機(jī)前20～30 cm，停車掛空檔，攤鋪機(jī)推動料車前行。

(2) 用機(jī)械攤鋪的溫拌瀝青混合料未壓實前,施工人員不得進(jìn)入踩踏。2臺攤鋪機(jī)宜前后錯開8～10 m，梯隊作業(yè)，同步攤鋪。攤鋪前，熨平板必須清理干凈，調(diào)整好熨平板的高度、橫坡度后，開始預(yù)熱熨平板。熨平板預(yù)熱溫度應(yīng)接近瀝青混合料溫度，不宜過熱，否則會影響攤鋪質(zhì)量。一般預(yù)熱時間不少于30 min，使熨平板表面溫度大于130 ℃。熨平板加寬連接應(yīng)仔細(xì)調(diào)節(jié)至攤鋪的混合料沒有明顯的離析痕跡。

(3) 攤鋪時，攤鋪機(jī)必須緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地攤鋪，下面層攤鋪速度宜為2～5 m/min，中、上面層攤鋪速度宜為1～3 m/min，攤鋪過程中不允許隨意變換速度或中途停頓。面層混合料必須在下臥層表面溫度大于10 ℃時才允許施工。溫拌瀝青混合料的攤鋪溫度不低于拌和出料溫度：120～130 ℃(集料130～150 ℃，瀝青不變)(注：由于使用改性瀝青，因此拌和溫度選擇應(yīng)相對要高一些)， 攤鋪溫度：100～110 ℃，初壓溫度：80～90 ℃，終壓溫度：40～50 ℃。

4.4　瀝青混合料的碾壓 [2-3]

混合料攤鋪后應(yīng)立即對路面進(jìn)行檢查,對不規(guī)則之處及時由人工進(jìn)行修整，隨后進(jìn)行充分均勻地碾壓。采用追隨式碾壓方式分初壓、復(fù)壓、終壓3個階段碾壓。具體碾壓工藝應(yīng)通過試驗段確定，可參考表2的碾壓工藝進(jìn)行碾壓。

表2　壓路機(jī)碾壓速度　km/h

(1) 初壓。初壓應(yīng)在混合料攤鋪后較高溫度下進(jìn)行，采用追隨式碾壓方式，不得產(chǎn)生推移、開裂。中下面層采用膠輪壓路機(jī)初壓1～2遍，上面層采用膠輪壓路機(jī)、輕型鋼筒式壓路機(jī)或關(guān)閉振動裝置的振動壓路機(jī)初壓1～2遍。初壓后檢查平整度、路拱，必要時進(jìn)行適當(dāng)修整。直線段，從外側(cè)向中心碾壓；在平曲線超高段，應(yīng)從低處向高處碾壓。相鄰碾壓帶應(yīng)重疊1/3～1/2輪寬，最后碾壓路中心部分，壓完全幅為1遍。當(dāng)邊緣有擋板、路緣石、路肩等支擋時，應(yīng)緊靠支擋碾壓。當(dāng)邊緣無支擋時，可用耙子將邊緣的混合料稍稍耙高，然后將壓路機(jī)的外側(cè)輪伸出邊緣10 cm以上碾壓。也可在邊緣先空出30～40 cm寬的邊緣，待壓完第1遍后，將壓路機(jī)大部分重量位于已壓實過的混合料面上再壓邊緣，以減少向外推移。碾壓時將驅(qū)動輪面向攤鋪機(jī)。碾壓路線及碾壓方向不應(yīng)突然改變而導(dǎo)致混合料產(chǎn)生推移。壓路機(jī)起動、停止必須減速緩慢進(jìn)行。

(2) 復(fù)壓。復(fù)壓應(yīng)緊接初壓后進(jìn)行，中下面層宜采用振動壓路機(jī)與重型輪胎壓路機(jī)聯(lián)合碾壓方式，上面層采用振動壓路機(jī)碾壓，達(dá)到要求的壓實度和空隙率，并無明顯輪跡。當(dāng)采用輪胎壓路機(jī)時，總質(zhì)量不宜小于26 t，輪胎充氣壓力不小于0.5 MPa，相鄰碾壓帶應(yīng)重疊1/3～1/2的碾壓輪寬度。當(dāng)采用振動壓路機(jī)時，振動頻率宜在35～50 Hz，振幅宜為0.3～0.8 mm，相鄰碾壓帶重疊寬度為10～20 cm，振動壓路機(jī)倒車時應(yīng)先停止振動，并向另一方向運動后再開始振動，以免形成鼓包。在坡道上碾壓時，下坡宜關(guān)閉振動碾壓。為了防止碾壓過程中集料壓碎，振動壓路機(jī)的壓實溫度不宜低于100 ℃。

(3) 終壓。選用雙輪鋼筒式壓路機(jī)或關(guān)閉振動的振動壓路機(jī)碾壓，不宜少于2遍，消除輪跡，提高平整度。碾壓段長度以與攤鋪速度平衡為原則選定，并保持大體穩(wěn)定。氣溫高，風(fēng)速小時，碾壓段稍長；氣溫低，風(fēng)速大時宜短；在攤鋪機(jī)連續(xù)攤鋪的過程中，壓路機(jī)不得隨意停頓。壓路機(jī)采取并列梯隊作業(yè)方式，避免首尾相接的縱列方式碾壓。一進(jìn)一退為1遍，一輪一行順次碾壓，嚴(yán)禁在一個碾壓行上完成所有碾壓遍數(shù)；換行碾壓時，在已碾壓完畢的路段上長距離V字形轉(zhuǎn)彎換行；嚴(yán)禁壓路機(jī)在已完成的或正在碾壓的路段上調(diào)頭、急轉(zhuǎn)彎、急剎車，振動壓路機(jī)在已成型的路面行駛時應(yīng)關(guān)閉振動，保證下面層表面不受破壞；碾壓第1遍后，由專人檢查平整度，必要時進(jìn)行修補(bǔ)。碾壓過程中及時檢測溫度和壓實度，并填好有關(guān)記錄資料。碾壓時應(yīng)遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅、均衡、勻速、由邊向中、階梯重疊碾壓”的原則，先輕后重，先穩(wěn)壓后振動，3個階段連續(xù)完成無中斷。每天攤鋪機(jī)作業(yè)完成后，必須對夯錘、熨平板、螺旋布料器等部位用柴油清洗，清洗時不得污染路面。

長(春)深(圳)公路承德至朝陽段高速公路東營子隧道(左線起止樁號為K90+255～K91+500，右線起止樁號為YK90+305～YK91+585)左幅全長1 245 m，右幅全長1 280 m，該隧道油面鋪筑采用溫拌瀝青混凝土。在施工工程中加強(qiáng)施工技術(shù)管理，以施工組織設(shè)計為綱領(lǐng)，以施工工藝設(shè)計和施工要點為指導(dǎo)，以三級技術(shù)交底、操作規(guī)程和工序交接檢查為保證，嚴(yán)格各施工工序的控制與管理。同時對易產(chǎn)生問題或出現(xiàn)質(zhì)量通病的部位加大技術(shù)投入和管理力度，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程及施工工藝流程，因此鋪設(shè)完成至今使用性能良好，無任何破損現(xiàn)象。

5結(jié)語

(1) 由于溫拌瀝青混凝土的拌和溫度在120 ℃左右，而常規(guī)瀝青拌和溫度則需180℃，交通部公路科學(xué)研究院采用乳化瀝青溫拌鋪筑試驗顯示，這種方法大約可以節(jié)約20%～30%的燃料。

(2) 根據(jù)現(xiàn)場路面施工目測及透水試驗情況來看，施工質(zhì)量正常。溫拌溫鋪技術(shù)極大降低了筑路的能耗(節(jié)能降耗40%)及溫室氣體的排放(根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)的檢測，溫度每降低10 ℃，二氧化碳排放減少0.9 kg/t)，并且有利于保護(hù)環(huán)境，符合國家提倡的“低碳”方針政策。

(3) 使用溫拌瀝青混凝土鋪筑路面在溫度較低時施工，為北方寒冷地區(qū)延長了施工時間，具有較大的社會意義。

參考文獻(xiàn)

[1]JTGF40-2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]GB50092-96瀝青路面施工及驗收規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，1997.

[3]胡安宇,張永平,王飛.基于軟硬瀝青復(fù)配的瀝青混合料溫拌技術(shù)的研究與應(yīng)用[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報:交通科學(xué)與工程版,2011(6):1170-1177.