改性瀝青混凝土路面施工要點分析

岳麗紅

(上海浦公檢測技術(shù)股份有限公司,上海 201399)

瀝青路面結(jié)構(gòu)因其獨特的優(yōu)勢已成為公路路面的主要結(jié)構(gòu)類型。目前,我國高速公路通車里程高達17.7萬km,有60%已開通運行了10～12年的高速公路需要進行中修或大修,有17%已開通運行了6～8年的需要進行中修或大修[1]。改性瀝青通過聚合物改善了瀝青性能,為了使瀝青分子與聚合物大分子結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生糾纏并形成相互穿插的網(wǎng)絡(luò),需要在高溫情況下進行高溫剪切混溶,故聚合物使改性瀝青具有更強的流變性及力學(xué)性能[2-4]。本研究以A高速公路為例,對施工技術(shù)優(yōu)化進行分析,以提升高速公路整體施工質(zhì)量。

1 工程概況

A高速公路主線全長11.597 km,其中包括15座大橋、11座現(xiàn)澆梁天橋及1座互通立交。對瀝青鋪設(shè)段落主線部分進行路面施工技術(shù)分析,共計27 741.502 m,路面結(jié)構(gòu)主要為:4 cm細粒式改性瀝青混凝土(AC-13C)+6 cm中粒式改性瀝青混凝土(AC-20C)+8 cm粗粒式瀝青混凝土(AC-25C)+34 cm水泥穩(wěn)定碎石+18 cm低劑量水泥穩(wěn)定碎石,其中改性瀝青技術(shù)要求如表1所示。

2 改性瀝青混凝土路面施工要點

2.1 前期準備

需從人員、圖紙、機械、技術(shù)、現(xiàn)場等方面進行施工準備,確保實現(xiàn)協(xié)同建設(shè)施工[5]。對施工質(zhì)量、安全、經(jīng)濟等方面進行聯(lián)合把控,避免因施工問題造成經(jīng)濟損失。

人員準備。明確崗位人員及責(zé)任,對容易產(chǎn)生質(zhì)量問題及隱患的施工部位進行技術(shù)交底[6]。對現(xiàn)場作業(yè)人員展開全面深入的崗前安全、技術(shù)培訓(xùn)。做好施工進度計劃,以中面層改性瀝青混凝土路面施工進度計劃為例,如圖1所示。

圖1 中面層改性瀝青混凝土路面施工進度計劃Fig.1 Schedule of middle surface modified asphalt concrete pavement construction

施工圖紙審查。施工圖紙直接影響整個項目的質(zhì)量控制,需對施工圖紙進行審查。審查內(nèi)容包括施工流程及建設(shè)竣工。由多方進行圖紙會審,有針對性地提出建議,制定應(yīng)急解決方案。

機械準備。為實現(xiàn)流水穿插施工,需保證施工機械配備科學(xué),配齊所需配件,進行機械調(diào)試及保養(yǎng)。根據(jù)施工進度計劃安排好大型施工機械的入場及出場時間。選用機械時,根據(jù)拌和生產(chǎn)率確定攤鋪機數(shù)量及攤鋪速率[7]。為滿足施工要求,攤鋪機與壓路機主要包括以下幾種類型:三一重工SSP185C-8和三一重工SMP90EC瀝青攤鋪機各1臺,2臺三一SPER300-5重型輪胎壓路機,2臺HDO138V雙鋼輪震動壓路機,DD138HF和TQY-80雙鋼輪震動壓路機各1臺。前期準備階段的設(shè)備測試及規(guī)劃至關(guān)重要,應(yīng)避免因設(shè)備施工穿插問題而影響工程質(zhì)量[8]。

現(xiàn)場準備與技術(shù)準備。對圖紙及技術(shù)規(guī)范等文件進行全面深入學(xué)習(xí)。對分項工程開工情況做出詳細報告,報監(jiān)理工程師審批。測量人員需仔細校準及重新校準參考點,進行細部施工放樣。對場地進行平整,提供良好的施工現(xiàn)場。施工現(xiàn)場道路基本全部貫通,無制約施工的工序。滿足用水用電需求,攤鋪前需對各個施工班組進行書面交底工作。

2.2 攤鋪要點

下面層。必須檢查下封層作業(yè)面,保證下封層的完整性及基層表面的黏結(jié)性。對部分外露的局部基層及下封層兩側(cè)寬度不足的地方根據(jù)設(shè)計要求重新補鋪。下封層表面漂浮的礦物材料必須清掃干凈,刷掉表面碎屑,沖洗干凈灰塵。

中面層和上面層。檢查下承層的完整性,對下承層表面漂浮的礦物材料進行清掃,保持表面整潔。改性瀝青混凝土中面層鋪設(shè)前,采用0.4±0.1 L/m2快黏裂陽離子專用改性乳化瀝青進行黏層油的鋪設(shè)。

改性瀝青混凝土拌制。為提高瀝青混凝土的使用性能,使用間歇性攪拌器。因為混合料對溫度有較高的要求,故在拌和過程中需注意外部條件的控制,在特定環(huán)境下操作。為保證改性瀝青混合料的使用要求,在拌和過程中注重配料比及時間、溫度的控制。改性瀝青混合料的出廠溫度為170 ℃～185 ℃,如果超過195 ℃則不能使用。運輸及攤鋪溫度不得低于160 ℃,開放交通時,路表面溫度不能高于50 ℃。

改性瀝青混凝土路面運輸與攤鋪。裝料前需在車廂內(nèi)壁添加隔離紙,做好拌和料的隔離保溫工作。為減少粗集料的分離,采用“前、后、中”三次裝料方法進裝料。采用數(shù)字顯示插入式熱電偶溫度計對改性瀝青混合料進出場及運輸溫度進行實時跟蹤檢測。在整個運料過程中用篷布覆蓋,卸料過程中不能完全掀開篷布,需等卸料結(jié)束才能取走篷布,以利于保溫,避免污染環(huán)境。為保障設(shè)備間的良好銜接,攤鋪過程中要有5輛以上的運料車在距離攤鋪機前方10～30 cm處緩慢停駐等待被卸車,避免運料車與攤鋪機發(fā)生撞擊,造成經(jīng)濟損失。

攤鋪作業(yè)是瀝青施工的重要工序,需注意以下問題:對入場及卸料的運料車進行編號及測溫。為避免因施工中斷導(dǎo)致路面不平整,需提前根據(jù)產(chǎn)出率及瀝青混合料密度等計算攤鋪機速度。具體計算公式如式(1)所示。其中,VP為攤鋪速度,QB是單臺攤鋪機的生產(chǎn)率,D為瀝青混合料密度,KP為效率系數(shù)。對于路面加寬部分的攤鋪,需采用兩臺攤鋪機,為了避免出現(xiàn)裂縫,采用斜接縫進行攤鋪。兩臺攤鋪機需前后相差5～10 m,攤鋪的重疊部分寬度為30～40 cm,需要保證整體性,共同碾壓,熨平板與夯錘采用相同的振頻,進行連續(xù)、均勻的攤鋪,中間不得間斷。為保證攤鋪厚度的均勻性,采用平衡梁控制厚度攤鋪方式對上、中面層進行作業(yè)。

(1)

在攤鋪準備階段,將熨平板預(yù)熱到100 ℃以上。為確保路面的完整性,熨平板必須拼接緊密,不能存在縫隙,防止攤鋪機熨平板卡住顆粒材料形成條紋,影響施工質(zhì)量。避免攤鋪層出現(xiàn)離析現(xiàn)象,提前調(diào)好攤鋪機螺旋布料器兩端的自動料位器,料門開度、鏈板送料器速度與螺旋布料器的轉(zhuǎn)速相匹配,其中螺旋布料器內(nèi)的料位應(yīng)高于攤鋪機內(nèi)螺旋布料器的2/3。

2.3 混凝土配合比

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)提供了3組不同水泥漿量的混凝土配合比,水灰比相同,為0.6。研究水泥漿量的變化對混凝土拌和物性質(zhì)的影響。表1中的材料用量是在絕干狀態(tài)下的用量,在實際拌和混凝土?xí)r應(yīng)考慮砂的含水率。由于再生骨料含水率較高,導(dǎo)致補償水需求量增加,增加的用水量取決于再生粗骨料的吸水能力。通過研究混凝土配合比可以更好地了解水泥漿量對混凝土性能的影響,為混凝土配制提供準確的指導(dǎo)。

2.4 試樣制備

使用機械攪拌將混凝土原料組合在一起。經(jīng)測試,按照3種不同配比制備的混凝土具有合適的坍落度,即混凝土攪拌后的流動性符合要求,坍落度為180～200 mm。為了便于進行混凝土強度測試,將每組配比的混凝土樣品制備成150 mm×150 mm×150 mm的立方試塊,每組制備21個試塊。將其放入溫度為20 ℃、濕度為95%的養(yǎng)護室,按照相應(yīng)的養(yǎng)護時間進行處理。養(yǎng)護期結(jié)束后,分別測量試塊在1 d、2 d、3 d、7 d、14 d、21 d、28 d時的抗壓強度,以了解混凝土在不同時間下的強度發(fā)展情況,評估其質(zhì)量及性能。

2.5 混凝土強度測試

根據(jù)國家標準《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》GB50082-2001對混凝土試塊進行抗壓強度測試。對每組配合比的混凝土進行3個試件的測試,計算平均值。測試結(jié)果如表2所示?？梢钥闯?隨著養(yǎng)護齡期的增加,混凝土的抗壓強度不斷增加。在前7 d,混凝土的強度增長較為明顯,之后增長速度放緩,說明再生骨料混凝土的強度增長趨勢與傳統(tǒng)的天然骨料混凝土是一致的。經(jīng)過28 d的養(yǎng)護后,3組配合比的混凝土試塊表現(xiàn)出了相似的性質(zhì),都達到了混凝土砌塊的強度要求。

表2 混凝土配合比

混凝土抗壓強度與時間的關(guān)系如下:

(1)

其中,λ是取決于水泥類型的參數(shù)。普通硅酸鹽水泥的λ值為0.1726。

(2)

式(2)用來描述時間與混凝土抗壓強度的關(guān)系,其中s是取決于水泥類型的一個系數(shù),普通硅酸鹽水泥的s值為0.26。

式(1)與式(2)得出的結(jié)果是相似的。根據(jù)測試數(shù)據(jù)可使用式(2)來預(yù)測混凝土的抗壓強度。結(jié)果表明,預(yù)測數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)一致。說明該模型適用于本項目中使用再生粗骨料的混凝土。

2.6 路面碾壓

根據(jù)道路壓實及設(shè)計要求,確定碾壓參數(shù)。碾壓主要分為初壓、復(fù)壓、終壓3個階段。

初壓階段。為保證路面整平及混合料的穩(wěn)定,采用2組13 T以上的雙鋼輪振動壓路機,靜壓一次,高頻、低振幅振動壓兩次,速度控制在1.5～2 km/h。檢查是否存在不平、蜂窩、裂紋及鼓包等缺陷,及時消除。

復(fù)壓階段。為確保攤鋪及后續(xù)碾壓的連續(xù)性,用膠輪壓路機碾壓3～5遍,碾壓速度控制在4～5 km/h,整個施工過程的溫度必須控制在120 ℃以上。

終壓階段。去除輪痕及其他表面缺陷,形成平整的壓實面。使用雙鋼輪振動壓路機靜壓碾壓2遍以上,溫度必須控制在80 ℃以上。嚴格控制碾壓各階段的溫度,做好溫度控制記錄。

2.7 接縫處理

接縫處理對路面施工質(zhì)量影響巨大,是重要的施工工序。只有做好施工接縫處理,才能減少高速公路表面斜紋及改性瀝青混合料內(nèi)部的離析現(xiàn)象。施工過程中應(yīng)避免縱向接縫,盡量減少縱向與橫向接縫數(shù)量。

縱向接縫。上下層的縱向接縫應(yīng)錯開至少150 mm(熱接縫)或300～400 mm(冷接縫)。采用熱接縫交錯鋪設(shè)縱向接縫時,應(yīng)將已鋪設(shè)的100～200 mm寬的改性瀝青混凝土段留出,暫時不進行碾壓,作為下一段的基準面,作為跨縫碾壓,從而消除接縫痕跡。因半幅施工或特殊因素導(dǎo)致產(chǎn)生縱向冷接縫時,最好增加一個擋板或加設(shè)切刀切齊,以便在混合料尚未完全冷卻的情況下用鎬刨除邊緣留下的毛茬。當(dāng)混合料冷卻后就不能再采用切割機作縱向切縫。加鋪剩余部分時,應(yīng)在施工前鋪設(shè)少量瀝青,攤鋪時覆蓋已鋪設(shè)部分的5～10 cm。攤鋪完畢后將攤鋪在前面部分的混合料鏟走。碾壓時,壓路機在已壓實的路面上行走,在碾壓新鋪層的10～15 cm后繼續(xù)壓實新鋪部分,再次碾壓已經(jīng)壓實路面的10～15 cm,從而充分地將接縫壓實緊密。

橫向接縫。將斜接縫的搭接處清理干凈并噴灑黏層油,斜接縫的搭接長度應(yīng)為0.4～0.8 m。如果混合料中的粗集料顆粒超過了重疊處壓實層的厚度,應(yīng)將其剔除并加入細料,以確保斜接縫充分壓實,重疊處平整。如果使用平接縫,則接縫必須緊密、充分壓實、連續(xù)且平滑。施工結(jié)束時,在接近端部前1 m的位置將攤鋪機熨平板稍稍抬起駛離現(xiàn)場。采用人工施工方式對后續(xù)1 m端部進行碾壓。對平整度進行檢查,如果發(fā)現(xiàn)存在中層厚度不足的地方,在混合料尚未完全冷卻時進行垂直刨除,以便在下一次施工時成直角連接。相鄰上下兩層的橫向接縫應(yīng)錯開1 m以上,在橫向接縫處繼續(xù)鋪設(shè)瀝青前,用3 m直尺檢查平整度,如不符合要求,應(yīng)挖除。橫向接縫的碾壓應(yīng)使用雙輪鋼筒式壓路機進行橫向碾壓,再進行縱向碾壓。

3 結(jié)束語

改性瀝青混凝土高速公路路面施工技術(shù)水平的高低直接影響著項目的整體質(zhì)量。針對A高速公路項目,分析了施工準備、運輸、攤鋪、施工縫處理等技術(shù)要點,通過加強混合料運輸與攤鋪過程的溫度控制及施工作業(yè)的連續(xù)性,為同類施工提供參考。