鄒亮
(中鐵二十局安哥拉國(guó)際公司,陜西 西安 710000)
目前我國(guó)道路石油瀝青主要有3 種類型:用于高速公路、一級(jí)公路、城市快車道、主干道和機(jī)場(chǎng)跑道的重交通道路瀝青;用于高速公路、機(jī)場(chǎng)跑道等大交通量、重載路面層的聚合物改性瀝青;可用于中、輕交通道路及路面維修的普通道路瀝青。
安哥拉的基礎(chǔ)建設(shè)需求量巨大,特別是羅安達(dá)地區(qū),該地區(qū)是安哥拉重要的港口城市和經(jīng)濟(jì)支柱城市。為保證貨物有效地運(yùn)抵其他各省,政府多次投入大量資金進(jìn)行道路新建、改建和擴(kuò)建。然而,由于安哥拉地區(qū)年降水量巨大,設(shè)計(jì)施工往往因成本考慮而依地勢(shì)而建,排水系統(tǒng)采用散排方式,導(dǎo)致路基和路面遭受嚴(yán)重水損害,公路使用壽命大大縮短,經(jīng)常需要進(jìn)行道路修復(fù),因此對(duì)道路石油瀝青的需求量也不斷增加[1]。
安哥拉氣候特殊,年降雨量大,公路排水系統(tǒng)簡(jiǎn)易,路基路面遭受水損害特別嚴(yán)重,加之各省道路稀少、交通量大、超載嚴(yán)重,路面路基壽命往往達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命,各省之間的省道或國(guó)道經(jīng)常處于修復(fù)狀態(tài)。
由于近期安哥拉大力興建基礎(chǔ)設(shè)施,多條公路面臨新建和修復(fù),如羅安達(dá)—本格拉公路、羅安達(dá)—馬蘭熱公路、馬蘭熱—少林路公路等,公路修復(fù)需要材料投入,對(duì)瀝青的需求量尤其大。由于安哥拉國(guó)內(nèi)條件有限,只能進(jìn)口70#道路石油瀝青,這種情況下只能在質(zhì)量控制上加大監(jiān)控力度,從而減少返修、節(jié)約成本。
石油瀝青是原油加工過(guò)程的一種產(chǎn)品,常溫下是黑色或黑褐色的黏稠液體、半固體或固體,主要含有可溶于有機(jī)溶劑氯仿(三氯甲烷)的烴類及非烴類衍生物,其性質(zhì)和組成隨原油來(lái)源和生產(chǎn)方法的不同而變化。石油瀝青是一種防水防潮和防腐的有機(jī)膠凝材料,主要用于涂料、塑料、橡膠等工業(yè)以及鋪設(shè)路面等[2]。其主要具有以下特性:
其一,足夠的力學(xué)強(qiáng)度,因而瀝青路面能很好地承受車輛荷載作用在公路表面的各種應(yīng)力。其二,具有一定的彈性和塑形變形作用,所以在承受荷載時(shí)不會(huì)直接和瞬間產(chǎn)生破壞。其三,與汽車輪胎的附著能力好,汽車在行駛中會(huì)與瀝青路面產(chǎn)生較大的摩擦力,從而保證行車過(guò)程的安全性。其四,不揚(yáng)塵,容易清掃和沖洗。其五,維修簡(jiǎn)便,且廢舊瀝青路面可再生循環(huán)使用。
70#道路石油瀝青是道路工程建設(shè)中的主要材料之一,具有成本低、性能出色的優(yōu)點(diǎn),主要應(yīng)用于高速、一級(jí)公路的中下面層以及二級(jí)及以下等級(jí)道路的各面層。在道路工程建設(shè)中,由于70#瀝青黏度高、針入度小、軟化點(diǎn)較大,因此可用于其他材料難以適應(yīng)的重載道路和炎熱地區(qū)。
例如,2017 年由中國(guó)鐵建投資興建、中鐵二十局總承包的四川簡(jiǎn)陽(yáng)至蒲江段成都經(jīng)濟(jì)區(qū)環(huán)線高速公路就大量使用了這種瀝青作為中下面層,70#道路石油瀝青在上述應(yīng)用中表現(xiàn)出了良好的性能,不僅降低了成本投入,還顯著提高了道路結(jié)構(gòu)的耐久性,提高了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
2016 年底,由安哥拉公路局出資委托,中鐵二十局集團(tuán)安哥拉國(guó)際有限責(zé)任公司向INEA(安哥拉道路研究所)提交了高速公路道路鋪面項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)方案,主體建設(shè)為羅安達(dá)省卡夸克—本菲卡段落的繞城高速公路,單向長(zhǎng)約為55km,雙向累計(jì)110km,施工方案以淺層翻修為主,深度翻修為輔,即在原有瀝青路面的基礎(chǔ)上對(duì)已經(jīng)遭遇路面損壞、影響行車安全和使用壽命的路段進(jìn)行洗刨、加鋪。
瀝青采用的是安哥拉Intertek 公司提供的進(jìn)口70#A 級(jí)石油瀝青;集料采用Xana-Camex 石場(chǎng)生產(chǎn)的自然花崗巖級(jí)配碎石和石灰?guī)r填料,花崗巖碎石分別為機(jī)制砂0~4mm,碎石4~8mm,碎石8~16mm,石灰?guī)r0~4mm。
根據(jù)使用的70#道路石油瀝青,進(jìn)行室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn),相關(guān)試驗(yàn)參數(shù)如表1 所示。
表1 馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)參數(shù)
試件擊實(shí)后,冷卻12 小時(shí)后,進(jìn)行馬歇爾相關(guān)試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。
表2 馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果
經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè),該瀝青混合料各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果均符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求,且室內(nèi)檢測(cè)性能表現(xiàn)良好,可用于現(xiàn)場(chǎng)施工。
考慮到項(xiàng)目的特性,在選擇工程設(shè)備階段,結(jié)合安哥拉地區(qū)的實(shí)際情況和整體投入情況,決定使用5000 型瀝青混合料拌和機(jī)。通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)和系統(tǒng),并借助電子智能控制,可以更好地完成工作。開(kāi)始拌和作業(yè)之前,按照總體方案要求,用專用的裝載機(jī)將冷料倉(cāng)裝滿,再通過(guò)傳送帶將材料傳輸?shù)綕L筒中進(jìn)行加熱和除塵等技術(shù)處理?,F(xiàn)場(chǎng)工作人員具備豐富的專業(yè)知識(shí)和工作經(jīng)驗(yàn),能夠根據(jù)國(guó)家、行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制。
將瀝青溫度控制在155~165℃之間,礦料溫度控制在165~195℃之間。在實(shí)際工作中,現(xiàn)場(chǎng)工作人員應(yīng)密切關(guān)注設(shè)備顯示器的信息。一般情況下,在道路工程施工過(guò)程中,瀝青溫度為160℃,礦料溫度為181℃。根據(jù)施工設(shè)計(jì)方案提出的配比要求,將材料準(zhǔn)確地稱量并拌和。為了進(jìn)一步提升操作精度,防止材料配比出現(xiàn)問(wèn)題影響后續(xù)施工質(zhì)量,現(xiàn)場(chǎng)工作人員需要以瀝青均勻裹覆礦料為準(zhǔn),將拌和時(shí)間控制為礦料干拌5s,加瀝青后濕拌40s。
拌和好的混合料應(yīng)均勻,嚴(yán)禁出現(xiàn)花白料、團(tuán)結(jié)成塊、離析等問(wèn)題[3]?;旌狭习韬屯瓿珊髴?yīng)將其儲(chǔ)存于儲(chǔ)料倉(cāng)中,至儲(chǔ)存總量的60%后,調(diào)料車開(kāi)始裝料。在這個(gè)過(guò)程中需要注意委派專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管,使用溫度計(jì)在車廂側(cè)壁測(cè)溫孔處進(jìn)行溫度測(cè)量,并在記錄表上記錄車牌號(hào)碼、測(cè)溫時(shí)間、測(cè)量溫度,裝料按照車廂前部、后部、中部順序進(jìn)行,防止混合料離析。需要注意的是,如果發(fā)現(xiàn)混合料存在質(zhì)量問(wèn)題,嚴(yán)禁使用并通知相關(guān)單位調(diào)查問(wèn)題的產(chǎn)生原因,做好技術(shù)處理。
為驗(yàn)證配合比的適用性,選取一段路作為試驗(yàn)段進(jìn)行施工及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),試驗(yàn)段長(zhǎng)度為300m,寬度13m,厚度為4cm。鋪筑當(dāng)天室外溫度檢測(cè)為34℃,濕度為33%。拌和設(shè)備為INTRAME 牌瀝青混合料拌和機(jī),產(chǎn)量為200t/h,攤鋪機(jī)為福格勒1800-2 型攤鋪機(jī),壓路機(jī)為12t 悍馬GRW15 膠輪壓路機(jī)和18t 悍馬HD70 雙鋼輪壓路機(jī)?;旌狭习韬蜏囟瓤刂圃?60~175℃之間,壓實(shí)溫度控制在140~160℃之間,為保證施工方法標(biāo)準(zhǔn)、有效,經(jīng)對(duì)比后,在試驗(yàn)段采取以下壓實(shí)方法:用膠輪壓路機(jī)碾壓10 次后,用鋼輪壓路機(jī)碾壓4 次,直至表面密實(shí)、平整、無(wú)輪跡。
碾壓完成后,于攤鋪機(jī)旁隨機(jī)抽樣,經(jīng)過(guò)試驗(yàn),得出試驗(yàn)結(jié)果(見(jiàn)表3)。
表3 抽樣試驗(yàn)數(shù)據(jù)
當(dāng)天施工完畢后,封鎖試驗(yàn)段區(qū)域,嚴(yán)禁車輛、人員靠近,以免對(duì)試驗(yàn)段區(qū)域造成破壞和污染,施工完畢24h 后進(jìn)行相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果如表4所示。
表4 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果
為驗(yàn)證70#道路石油瀝青在安哥拉的適用性和可行性,又進(jìn)行了大量試驗(yàn)驗(yàn)證,從原材料選取,到配合比設(shè)計(jì),再到試驗(yàn)段施工,各項(xiàng)工序及檢測(cè)結(jié)果完整、嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確。各項(xiàng)數(shù)據(jù)中體現(xiàn)出70#道路石油瀝青在國(guó)內(nèi)和安哥拉的使用均能滿足設(shè)計(jì)及使用性能需求(見(jiàn)表5)。
事實(shí)證明,70#道路石油瀝青完全能滿足安哥拉復(fù)雜多變的氣候天氣和道路工程的需求,也能較好地提供供給能力。截至2018 年7 月16 日,由中鐵二十局安哥拉國(guó)際公司承建的安哥拉首都羅安達(dá)市繞城高速公路,本菲卡—卡夸克段高速公路,全程雙向累計(jì)110km,已經(jīng)全部完成瀝青鋪筑工程,縱觀全線,路面平整、密實(shí)、無(wú)擁包、無(wú)裂縫,行車舒適性良好,極大地緩解了安哥拉的交通擁堵?tīng)顩r。同時(shí),工程結(jié)束后對(duì)瀝青路面進(jìn)行了全方位檢測(cè),數(shù)據(jù)表明其完全滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求,也證明了70#道路石油瀝青在安哥拉的良好路用性能。
隨著安哥拉道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的日益繁榮,需要不斷推動(dòng)當(dāng)?shù)氐缆坊ǖ母脑焐?jí)。在此背景下,深入研究70#道路石油瀝青在安哥拉的應(yīng)用效果,有助于實(shí)現(xiàn)從單純生產(chǎn)驅(qū)動(dòng)到生產(chǎn)與技術(shù)統(tǒng)籌驅(qū)動(dòng)的企業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型。此外,通過(guò)安哥拉項(xiàng)目,還可以積累一定的施工經(jīng)驗(yàn),為安哥拉道路的未來(lái)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)保障。
綜上所述,與其他工程項(xiàng)目相比,道路工程具有明顯的特殊性。在建設(shè)過(guò)程中,不僅要考慮成本投入,還需結(jié)合所處區(qū)域的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于安哥拉來(lái)說(shuō),因其國(guó)情特殊,70#道路石油瀝青的應(yīng)用較廣,開(kāi)展道路工程時(shí),需要在滿足使用需求的基礎(chǔ)上提升技術(shù)水平,降低成本投入。文章以70#道路石油瀝青的應(yīng)用為基礎(chǔ),闡述其在安哥拉道路工程中的應(yīng)用,以期為技術(shù)發(fā)展及企業(yè)創(chuàng)新提供參考。