關(guān)于瀝青混合料薄層罩面散熱特性及施工控制

袁曉娟

(山西交通建設(shè)監(jiān)理咨詢集團(tuán)有限公司,山西 太原 030012)

0 引 言

在公路工程施工期間,通過(guò)合理運(yùn)用薄層罩面施工技術(shù),能夠顯著提升路面的抗滑性能與平整度,通過(guò)對(duì)公路路面病害進(jìn)行有效養(yǎng)護(hù),加強(qiáng)維修,可以更好延長(zhǎng)公路路面的運(yùn)行壽命。為確保瀝青混合料薄層罩面施工技術(shù)得到更好運(yùn)用,主要研究瀝青混合料薄層罩面的散熱特性和施工要點(diǎn),內(nèi)容如下。

1 瀝青混合料薄層罩面散熱特性分析

1.1 攤鋪溫度

在此次研究當(dāng)中,擬定的路面攤鋪溫度分別是155 ℃、165 ℃、175 ℃、185 ℃等,詳細(xì)分析不同攤鋪溫度下,路面變化情況,具體如表1所示。

表1 不同攤鋪溫度條件下瀝青混合料壓實(shí)時(shí)間

結(jié)合表1能夠得知,薄層罩面溫度在熱傳遞的影響下,由于時(shí)間的逐漸增加而不斷減小,不同攤鋪溫度條件下,其所對(duì)應(yīng)的薄層罩面溫度散失速率相差比較小,在相同條件下,公路瀝青混合料的攤鋪溫度升高,某個(gè)時(shí)刻攤鋪層表面和層中的溫度也不斷升高,其所對(duì)應(yīng)的壓實(shí)時(shí)間越長(zhǎng)。

1.2 灑水量影響

隨著灑水量的不斷增加,薄層罩面溫度散失速率逐漸提升,具體壓實(shí)的施工時(shí)間越短,薄層罩面在不灑水與灑水量最大的情況下,30 min內(nèi),表面溫度差超過(guò)10 ℃,同時(shí),其所對(duì)應(yīng)的具體壓實(shí)時(shí)間相差了4.2 min,所以,在公路薄層罩面施工環(huán)節(jié),采取灑水措施特別重要。

1.3 薄層罩面影響

公路薄層罩面的厚度比較小,一般在25～40 mm之間,為合理確定出薄層罩面的不同厚度,針對(duì)薄層罩面攤鋪碾壓施工溫度帶來(lái)的影響,擬定的實(shí)際厚度分別是2.5 cm、3.0 cm、3.5 cm、4.0 cm等。結(jié)合具體數(shù)據(jù)能夠得知,薄層罩面溫度在熱傳遞作用之下,會(huì)逐漸減小,在相同條件下,薄層罩面厚度越大,在某個(gè)時(shí)刻,攤鋪層的表面和層中溫度均達(dá)到最高,其所對(duì)應(yīng)的有效壓實(shí)時(shí)間就越長(zhǎng)。由于攤鋪層施工厚度的逐漸增加,攤鋪層表面與層中瀝青的混合料溫度差越大。

1.4 氣溫影響

氣溫是影響薄層罩面溫度的主要影響因素,雖然外界自然環(huán)境因素具有不受控制的特點(diǎn),但是,因?yàn)楸诱置婧穸缺容^小,碾壓施工時(shí)間較短,在實(shí)際碾壓環(huán)節(jié),溫度變化可看做常數(shù),有關(guān)人員可以結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀筚Y料與天氣預(yù)報(bào),科學(xué)選擇具體的施工作業(yè)時(shí)間。結(jié)合相關(guān)分析能夠得知,薄層罩面溫度在熱傳遞作用之下,由于時(shí)間的不斷增加而逐漸減小,在相同條件下,外界環(huán)境溫度越高,公路攤鋪層表面和層中溫度均達(dá)到最高,路面的實(shí)際壓實(shí)時(shí)間越長(zhǎng)。

1.5 風(fēng)速影響

因?yàn)楸诱置娴暮穸缺容^小,受外界風(fēng)速影響較為明顯,結(jié)合分析可以得知,風(fēng)速越小,攤鋪層的表面和層中溫度均達(dá)到最大,路面的有效壓實(shí)施工時(shí)間越長(zhǎng),隨著風(fēng)速的逐漸增加,使得薄層罩面溫度散失速度逐漸加快,同時(shí),攤鋪層的表面與層中瀝青混合料溫度差也達(dá)到最大。因此,和薄層罩面厚度影響因素類(lèi)似,若外界風(fēng)速比較大,在薄層罩面層中,需要加強(qiáng)溫度控制,確保混合料碾壓質(zhì)量符合規(guī)定要求,薄層罩面施工作業(yè)不適合在外界風(fēng)速過(guò)大的條件下進(jìn)行。

2 案例概況

以某公路工程為例,線路的總體走向是自西向東,采取雙車(chē)道,路基的寬度為12 m,路面的實(shí)際寬度為8 m,既有路段在長(zhǎng)時(shí)間行車(chē)荷載的作用之下,導(dǎo)致該路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重破損,綜合考慮公路項(xiàng)目所在區(qū)域的地質(zhì)條件,以及損壞調(diào)查結(jié)果能夠得知,施工單位決定采取薄層罩面施工工藝進(jìn)行有效修復(fù),既有路面結(jié)構(gòu)如表2所示。

表2 公路既有路面結(jié)構(gòu)組成分析

3 瀝青混合料薄層罩面施工要點(diǎn)

3.1 加強(qiáng)準(zhǔn)備

為確保瀝青混合料薄層罩面施工更加安全,施工單位需要對(duì)此施工路段提前進(jìn)行封閉處理,將路面上部的雜物與垃圾徹底清除,確保施工作業(yè)面干凈、整潔,保證施工作業(yè)面標(biāo)高一致,更好滿足具體施工要求。

此外,在舊路處理環(huán)節(jié),公路路面的病害主要包含橫向裂縫、縱向裂縫和車(chē)轍病害,施工單位需要對(duì)原有路面的病害進(jìn)行有效處理,確保薄層罩面與舊路之間能夠有效黏結(jié),進(jìn)一步提高路面的防水性能。在舊路面處理期間,需要全面提升薄層罩面施工質(zhì)量。對(duì)于施工作業(yè)人員來(lái)講,需要對(duì)舊路面進(jìn)行妥善處理,使用專(zhuān)業(yè)的掃路機(jī)實(shí)施打毛處理。對(duì)于路面裂縫,需要采取灌縫施工方法,待公路路面清理結(jié)束之后,需要使用玻璃纖維格柵與抗裂貼加強(qiáng)修補(bǔ)處理,因?yàn)檎置鎸拥暮穸缺容^小,為避免薄層罩面發(fā)生側(cè)移現(xiàn)象,可以使用鉚釘,針對(duì)玻璃纖維格柵實(shí)施錨固處理[1]。

有關(guān)人員需要結(jié)合具體設(shè)計(jì)配合比,采取濕拌法,針對(duì)橡膠瀝青材料進(jìn)行充分拌和,同時(shí)有效控制拌和溫度與時(shí)間,通過(guò)開(kāi)展試拌和工作,橡膠瀝青混合料的具體拌和時(shí)間需要控制在45～50 s之內(nèi),具體加熱溫度不能超過(guò)190 ℃,實(shí)際出廠溫度需要保持在170～180 ℃之間。若實(shí)際溫度超過(guò)200 ℃,此時(shí)混合料已經(jīng)發(fā)生離析現(xiàn)象,需要廢棄處理?；旌狭铣浞职韬椭?需要立即測(cè)定其具體溫度,還要對(duì)拌和的混合料是否出現(xiàn)花白料、結(jié)塊現(xiàn)象進(jìn)行檢測(cè),如果出現(xiàn)花白料或者結(jié)塊現(xiàn)象,需要立即廢棄處理,嚴(yán)禁投入到實(shí)際施工當(dāng)中。

在混合料運(yùn)輸環(huán)節(jié),要求相關(guān)人員根據(jù)混合料拌合料的具體情況,以及混合料的實(shí)際運(yùn)輸距離,合理確定出運(yùn)輸車(chē)輛的數(shù)量與型號(hào),因?yàn)橄鹉z瀝青材料的黏性比較大,在裝料之前,工作人員需要在車(chē)廂的內(nèi)壁均勻涂刷一層隔離油,同時(shí)對(duì)車(chē)廂內(nèi)部進(jìn)行徹底清理?；旌狭闲枰凑辗执窝b料的方法進(jìn)行施工,避免混合料出現(xiàn)自由落體到車(chē)廂內(nèi)部而產(chǎn)生級(jí)配離析。因?yàn)橄鹉z瀝青材料的氣味刺激性比較大,在具體運(yùn)輸環(huán)節(jié),需要使用厚實(shí)帆布袋進(jìn)行有效覆蓋,起到一定保溫效果。待運(yùn)輸車(chē)輛到達(dá)施工場(chǎng)地內(nèi)部后,需要立即檢測(cè)橡膠瀝青混合料的實(shí)際溫度,結(jié)合相關(guān)規(guī)定能夠得知,其實(shí)際溫度不能超過(guò)165 ℃。

3.2 路面銑刨與清洗要點(diǎn)

在此工程項(xiàng)目當(dāng)中,施工人員使用銑刨機(jī),針對(duì)原路面開(kāi)展銑刨處理,在銑刨處理期間,施工人員需要結(jié)合施工圖紙有關(guān)要求開(kāi)展具體作業(yè),針對(duì)銑刨厚度、銑刨次數(shù),進(jìn)行嚴(yán)格控制。同時(shí),采用路面清掃車(chē)進(jìn)行徹底清洗,以分塊的方法進(jìn)行清掃,保證和攤鋪施工進(jìn)度一致,從根本上減少二次污染現(xiàn)象的發(fā)生。

在路面銑刨和清洗環(huán)節(jié),施工作業(yè)人員還要加大檢查力度,如果發(fā)現(xiàn)瀝青路面表面存在比較多的雜質(zhì),需要立即清理,避免路面出現(xiàn)較多雜物。因?yàn)榇斯饭こ添?xiàng)目的施工作業(yè)規(guī)模較大,故施工作業(yè)人員需要嚴(yán)格要求自己,按時(shí)檢查。通過(guò)合理運(yùn)用橡膠粉改性瀝青材料,不但能夠明顯提升路面的各項(xiàng)性能,而且可以確保廢舊橡膠材料得到高效利用,實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用,節(jié)約能源的同時(shí),保護(hù)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境[2]。

3.3 瀝青黏層施工要點(diǎn)

在瀝青黏層施工環(huán)節(jié),施工作業(yè)人員需要使用灑布車(chē),針對(duì)瀝青進(jìn)行均勻?yàn)⒉?通常來(lái)講,瀝青黏層的灑布量不宜超過(guò)0.5 L/m2,防止發(fā)生滑移或者流淌現(xiàn)象,灑布瀝青路面嚴(yán)禁車(chē)輛的通行。

當(dāng)前時(shí)期,我國(guó)公路路面的防水層主要采取SBS改性瀝青材料進(jìn)行施工。在此項(xiàng)目當(dāng)中,施工人員采取橡膠瀝青作為防水黏結(jié)層的施工材料,因?yàn)橄鹉z瀝青防水層防水效果比較好,能夠取得比較好的防水效果,避免路面出現(xiàn)大面積的反射裂縫,減少泛油現(xiàn)象與脫皮現(xiàn)象,同時(shí),此種施工方法的速度比較快,質(zhì)量控制效果好。橡膠瀝青防水黏結(jié)層的施工流程為:加強(qiáng)路面清理,保證路面沒(méi)有任何雜物與塵土,確保路面平整、干燥,然后使用瀝青灑布車(chē),在橡膠瀝青防水層表面均勻噴灑一層瀝青材料,然后均勻撒布單一粒徑碎石,最后使用輪胎壓路機(jī)進(jìn)行碾壓施工[3]。

3.4 攤鋪和碾壓施工要點(diǎn)

(1)攤鋪施工要點(diǎn)

為更好滿足公路的實(shí)際通行要求,瀝青混合料薄層罩面需要采取半幅式施工方法,攤鋪機(jī)需要采取非接觸式平衡梁,有效控制具體攤鋪厚度,實(shí)際的攤鋪寬度不宜超過(guò)7 m。攤鋪機(jī)實(shí)際施工環(huán)節(jié),需要對(duì)熨平板進(jìn)行預(yù)熱處理,一般來(lái)講,需要將熨平板提前加熱到100 ℃之上,在實(shí)際攤鋪期間,需要保證1～3 m/min之間的速度,還要保證勻速攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。

針對(duì)施工作業(yè)人員來(lái)講,要按照具體的攤鋪路面保持連續(xù)作業(yè),不能任意加減速,或者更改實(shí)際攤鋪路線。在實(shí)際攤鋪施工環(huán)節(jié),需要密切注意路拱和橫坡等部位的實(shí)際攤鋪厚度,同時(shí),還要認(rèn)真觀察混合料是否出現(xiàn)離析現(xiàn)象,確保其實(shí)際攤鋪厚度保持一致。

(2)碾壓施工要點(diǎn)

因?yàn)闉r青材料的黏度比較大,特別容易黏結(jié)橡膠輪胎,因此,在本次施工環(huán)節(jié),施工作業(yè)人員使用雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)實(shí)施碾壓施工,同時(shí),還要采用瀝青隔離劑與防黏結(jié)劑,將其均勻地涂刷到鋼輪表面。碾壓施工作業(yè)主要分成三個(gè)步驟,分別是初壓、復(fù)壓與終壓,在初壓環(huán)節(jié),作業(yè)人員要遵守緊跟慢壓的施工原則,混合料鋪筑施工結(jié)束后,壓路機(jī)需要配合攤鋪機(jī),緊跟其后,針對(duì)混合料進(jìn)行緩慢、均勻地碾壓施工,避免混合料因?yàn)闇囟冗^(guò)低而影響最終壓實(shí)度[4]。

此外,碾壓帶的實(shí)際寬度重疊相鄰碾壓帶大約1/3,超高縱坡路施工環(huán)節(jié),還要遵守從低向高的碾壓施工原則,碾壓施工期間,初壓可以采取靜壓或者振壓方法,碾壓遍數(shù)不宜少于3次,復(fù)壓期間,通常采用振壓方法,碾壓遍數(shù)不宜少于2次,終壓環(huán)節(jié),采取靜壓方法,碾壓遍數(shù)不少于1次。

3.5 檢測(cè)

結(jié)合此公路工程養(yǎng)護(hù)現(xiàn)狀能夠得知,防水黏結(jié)層與薄層罩面全部采用瀝青材料作為膠結(jié)料,對(duì)于原有路面病害問(wèn)題,需要采取橡膠瀝青混合料薄層罩面養(yǎng)護(hù)處理方法。為幫助相關(guān)人員進(jìn)一步了解橡膠瀝青混合料薄層罩面的實(shí)際施工質(zhì)量,在此公路工程項(xiàng)目當(dāng)中,選取一段200 m長(zhǎng)度試驗(yàn)路段開(kāi)展質(zhì)量檢測(cè)工作[5]。

在此試驗(yàn)路段當(dāng)中,采取橡膠瀝青混合料薄層罩面實(shí)施路面養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)處理完畢后,需要選擇路面構(gòu)造深度TD值作為具體評(píng)價(jià)指標(biāo),檢查橡膠瀝青混合料薄層罩面施工前與施工后的具體構(gòu)造深度實(shí)際變化情況,經(jīng)過(guò)質(zhì)量檢測(cè)可以得知,該公路工程路面質(zhì)量符合規(guī)定要求。通過(guò)加強(qiáng)質(zhì)量檢測(cè),能夠取得比較好施工效果,減少材料的損耗。

3.6 注意事項(xiàng)

在公路工程瀝青混合料薄層罩面實(shí)際施工環(huán)節(jié),施工作業(yè)人員需要特別注意以下幾個(gè)問(wèn)題。

(1)壓路機(jī)實(shí)際碾壓方向和路線要保持穩(wěn)定,不能突然改變,防止原本就薄的攤鋪層發(fā)生混合料推移不到位的情況[6]。

(2)碾壓長(zhǎng)度盡可能固定,不能過(guò)短,最好不超出20 m,如果實(shí)際碾壓長(zhǎng)度過(guò)大,會(huì)影響施工連續(xù)性,與此同時(shí),初壓達(dá)到穩(wěn)定攤鋪層目標(biāo)之后,不能多次重復(fù)碾壓,確保攤鋪層的實(shí)際復(fù)壓時(shí)間符合規(guī)定要求,具體壓實(shí)溫度還要滿足規(guī)定要求。

(3)瀝青混合料薄層罩面碾壓施工環(huán)節(jié),加強(qiáng)灑水量的控制力度,不能過(guò)多,可以在碾輪溫度達(dá)到一定程度后,及時(shí)將灑水關(guān)閉,防止攤鋪層溫度過(guò)低,同時(shí),還要有效延長(zhǎng)公路路面的實(shí)際碾壓時(shí)間。

(4)結(jié)合瀝青混合料薄層罩面的實(shí)際施工特點(diǎn)可以得知,施工作業(yè)人員還要嚴(yán)格控制壓實(shí)時(shí)間,并根據(jù)試驗(yàn)路段的具體壓實(shí)情況,調(diào)整壓實(shí)作業(yè)機(jī)具組織方案。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上,重點(diǎn)對(duì)瀝青混合料薄層罩面散熱特性及施工控制要點(diǎn)進(jìn)行研究,例如壓路機(jī)實(shí)際碾壓方向和路線要保持穩(wěn)定、碾壓長(zhǎng)度盡可能固定、加強(qiáng)灑水量的控制力度等,能夠取得比較好的效果。因?yàn)橄鹉z瀝青混合料具備比較好的高低溫性能,同時(shí),其抗疲勞性能也比較好,在瀝青路面施工環(huán)節(jié),采取薄層罩面施工方法,針對(duì)路面實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù),將橡膠粉摻入到瀝青基質(zhì)當(dāng)中,瀝青改性為橡膠瀝青,取得較好效果,故可以為相關(guān)工作人員提供一定的幫助和參考。