市政沥青混凝土路面施工技术的改进

'市政沥青混凝土路面施工技术的改进　　(包头市政公路工程股份有限公司，内蒙古包头014010) 　　摘要：文章参照XX年国家交通部颁布的行业标准《公路沥青路面施工技术规范》，并结合工作实践，从10个方面提出混凝土路面施工技术的改进，供同行参考借鉴。 关键词：沥青混凝土；路面施工技术；改进 　　中图分类号：U416217文献标识码：A文章编号：1007—6921(XX)03—0269—03 　　目前，市政道路工程的施工技术主要是以国家建设部颁布的《沥青路面施工及验收规范》GB50092—96为准，该规范是中国在沥青混凝土路面施工技术比较落后的条件下，主要参照日本沥青路面施工技术而编制的。随着世界各国交通运输的发展和对沥青路面研究的深入，原来的《规范》在一些方面已跟不上现代城市道路的需要。参照美国及其他国家的优秀成果，XX年中国交通部颁布了行业标准《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40—XX，笔者个人认为此规范的发行对城市道路沥青路面的施工很有借鉴作用。在此，笔者仅对市政沥青混凝土路面施工技术的改进提出如下看法，与市政同行商榷，共同提高沥青混凝土路面的工程质量。 1基层 　　基层是紧紧位于沥青混凝土面层下方的承重层。为保证沥青混凝土路面的质量，《沥青路面施工及验收规范》要求透层宜在基层表面稍干后浇洒，被实践证明是正确的措施。有些工程在水泥稳定土基层和含水泥混凝土基层施工养生1周后喷洒透层油是错误的作法。试验可知，半刚性基层在水泥尚未结硬、结构尚未致密的时候喷洒透层油透入的深度最深。随着龄期的增长及强度的增长，透层油越来越难以透入。再者，及时喷洒透层油能保护基层中的水分，和水泥混凝土一样，使水与水泥充分反应以达到半刚性基层的最大强度，是基层表面不容易松散。透层油还起保护半刚性基层不受太阳暴晒而开裂，有利于避免沥青混凝土路面的反射裂缝。 　　基层的平整度直接影响到沥青路面的平整度，所以保证基层平整度将会为提高沥青路面的平整度这项重要指标打下良好的基础。 2透层 　　为使沥青面层与非沥青材料基层结合良好，在基层上浇洒乳化沥青、煤沥青或液体石油沥青而形成透入基层表面的薄层称为透层。 　　透层的先决条件就是透入基层，透入深度通常认为应该为5mm以上。如不能透入基层，而在基层表面形成一层油皮，它就起不到固结、稳定、联结、防水作用，而且这一层油皮很容易在施工过程中被运料车、摊铺机粘起，或被沥青混凝土下面层的粗集料刺破。有些工程将透层改为下封层的做法是不可取的，下封层不可能与基层形成一个整体，如果它挡不住基层的反射裂缝，仍不能解决水的渗入逐渐引起界面分离的问题，所以，即使是铺筑下封层，也要浇洒透层油。 　　由于水泥、石灰、粉煤灰类的半刚性基层材料显碱性(阳离子多)，因此，阴离子乳化沥青要比阳离子乳化沥青渗透性强。煤沥青的渗透性最好，但它毒性较强，对人身有害。在国外，用汽油、煤油、柴油等稀释剂掺入到石油沥青中得到的液体石油沥青用作透层要比乳化沥青常用，可透入半刚性基层的深度可达5～10mm。 　　透层油必须洒布均匀，有花白遗漏部位应由人工补洒，喷洒过量时要撒砂或石屑吸油。 3粘层 　　洒布沥青粘层的目的是为了加强沥青层与沥青层或水泥混凝土路面之间的粘结力的。一般采用快裂洒布型乳化沥青、液体石油沥青或煤沥青。按《沥青路面施工及验收规范》GB50092—96所说，下面层沥青混凝土未产生污染可以不洒布粘层直接铺筑上面层。那怎样才叫做尚未产生污染呢？是次日连续摊铺还是清扫干净或冲洗干净才叫未产生污染吗？这个问题尚无明确的答案。目前很多工程铺筑完下面层沥青混凝土之后直接铺筑上面层沥青混凝土，结果转芯后发现上下面层可以较容易地用斧子或菜刀进行分离，这说明上下面层并没有连接成整体，而是靠大量的沥青点接触连接的。这就破坏了以弹性层状体系理论为基础的设计结构。就像三合板的层间脱胶一样，使受力状态完全发生了变化。所以，粘层油是必须要喷洒的。 4沥青混合料原材 　　目前，密级配的沥青混凝土混合料是市政道路路面使用的主要材料，其原材、级配、沥青用量、拌制工艺等的选择和确定的目的都是为了保证沥青混凝土的路用性能。要不断地将理论与实际相联系，不断地进行科学的摸索，而不能拘泥于规范限定的框框。 　　沥青的选择要适合本地区的气候，对于重交通道路，宜选用AH—50至AH—70沥青，以增强道路的抗车辙能力。只有在寒冷地区才适用AH—90沥青，AH—110沥青仅适用于中、轻交通道路上。改性沥青的抗车辙性能比非改性沥青大的多，但并非一定要使用改性沥青才能铺好路面。只要选材严格、设计科学、施工工艺先进，即使使用非改性沥青也能铺筑出好的路面。 　　沥青混凝土用粗集料的技术指标可分为两类，一类表征粗集料的“资源特性”，如密度、压碎值、磨光值和对沥青的粘附性等；另一类表征粗集料的“加工特性”，如规格、级配、针片状颗粒含量、含泥量等。粗集料的“资源特性”是相对稳定的指标。“加工特性”差的集料对沥青混凝土的影响很不利，有些工程“不远万里”选择“资源特性”好的石料而忽视粗集料的“加工特性”的作法是不对的。比如密度大、吸水率小的集料虽然比较耐磨、耐久性好，但并不是集料密度越大越好，沥青混凝土要求集料表面必须粗糙，而过分致密的集料破碎面比较光滑，不能吸附较多的沥青结合料而影响混凝土的耐久性。目前国外采取掺加消石灰等技术措施，常将酸性石料用于沥青混凝土路面工程的做法值得我们学习。 　　沥青混凝土用细集料包括砂和石屑。机制砂是由制砂机生产的细集料,有粗糙、洁净、棱角性好等优点，应该说是最理想的细集料，但成本偏高。随着中国对环境保护的日益重视，国家已开始限制无序开采河砂，所以为确保细集料的质量，采用机制砂是将来发展的方向。天然砂和石屑各有其优缺点。在施工中使用天然砂比使用石屑更容易压实，路面成型容易但其与沥青粘附性差；石屑比天然砂棱角性好，表面粗糙，与沥青粘附性好，但其粉尘含量大，强度底，细长扁平颗粒多，而且有继续细化的倾向。因此，天然砂和石屑在使用过程中不可偏废，若将其共同使用还能起到互补的作用。细集料的棱角性指标对沥青混合料的施工性能和使用性能起着至关重要的作用，如石屑含粉量太多，会严重影响粗糙度，甚至不如天然砂。中粗砂的棱角性未必不如石屑，所以偏粗的中砂也是较好的材料。 　　沥青混凝土中用作填料的材料多为矿粉和粉煤灰。中国粉煤灰质量参差不齐，大多亲水系数高，故在城市快速路和主干路中宜采用矿粉作为填料。矿粉与沥青共同组成“沥青矿粉粘结剂”，在沥青混合料中起到粘结粗细集料的作用。所以，矿粉少了不足以形成足够的比表面积吸附沥青，使粘结作用降低，这明显反应在沥青混凝土稳定度降低上。但矿粉过多又会使胶泥成团，致使路面胶泥离析，难以碾压。故矿粉使用要适量。 5沥青混凝土配合比设计 　　沥青混凝土配合比设计包括目标配合比设计和生产配合比设计。目标配合比是控制沥青混合料拌和机冷料仓的依据，在调节级配时，要适当减少最大粒径的粗集料和最小粒径的细集料，控制矿粉比例，适当增加中间粗集料，配合成S型级配曲线。这种S型级配曲线的嵌挤密实型沥青混凝土具有适宜的空隙率，渗水性小，有较好的高温温度性，表面还具有较大的构造深度。生产配合比是控制热料仓的依据，在生产配合比设计调节级配时，要将热料仓矿料与填料的级配调节至接近于设计配合比矿料级配。设计配合比与生产配合比虽作用不同，但要保持级配一致、相辅相成，缺一不可。相同条件下，冷、热料仓多的间歇式拌和机要比冷、热料仓少的拌和机更容易调节混合料矿料级配，使其更接近于目标配合比设计的级配曲线。因此现行公路规范要求建设高速公路使用的拌和机要至少有五个冷料仓。 　　沥青混凝土混合料配合比设计的目的，是要使其满足沥青混凝土路面的功能需要，使路面能够耐久、稳定、密水、抗滑；是要保证沥青混凝土具有适宜的空隙率、有较好的高温稳定性、较大的表面构造深度以及好的水稳定性、抗老化性、抗车辙性等技术指标；同时要考虑沥青混凝土混合料的施工性能，使混合料易于摊铺和压实，避免造成严重的离析；还要考虑作为上面层沥青混凝土的外观美观。为此,在沥青混凝土配合比设计时，要尽可能地按照规范要求进行矿料掺配和最佳沥青用量选择，但不能完全拘泥于规范限定的框框中。但是，我们设计出的沥青路面的各项指标，要必须满足国家规范的要求。为确保沥青混凝土路面的路用性能，沥青混凝土配合比的检验，除对试件按要求进行马歇尔稳定度试验、车辙试验、水稳定性检验外，还应铺筑试验段，从路面上钻芯取样观察空隙率的大小，由此确定生产用的标准配合比，对确定的生产配合比，宜再次进行车辙试验和水稳定性检验。 6拌和 　　现阶段国际上通用的拌和机分为两大类型，一种是连续式拌和机，它的混合料配合比是通过控制冷料仓的进料速度来实现的，这就要求矿料的级配及含水量要保持稳定。这种拌和机因不经过二次筛分，所以其生产能力较大。另一种是间歇式拌和机，它将矿料通过机上振动筛的二次筛分后进入热料仓，其配合比是通过控制各热料仓进入总秤的各种矿料的重量来实现的，容易在原材料不均匀的情况下使混合料级配保持稳定。虽然间歇式拌和机生产速度相对较慢，但由于适合中国原材料不稳定、不均匀的现状，在中国还是宜采用间歇式拌和机。 　　选择间歇式拌和机振动筛筛孔尺寸时，考虑到振动筛的筛分能力有限，宜选择略大于混合料的最大粒径的筛孔。各筛的设置既要考虑目前生产的混合料的类型，又要考虑筛余矿料要使各热料仓大体均衡，尽可能避免生产过程中的等料现象，以提高生产能力，加快生产速度，减少原材损耗。 　　随着计算机技术的发展，现在的间歇式拌和机大都已配备了计算机设备和打印设备，要充分利用这些先进设备，通过计算机采集和打印各传感器测定的材料用量、拌和量、拌和温度等各种参数的工作，对沥青混合料生产质量及沥青路面铺筑厚度的检验有极大的帮助。 　　拌和沥青混合料时，待粗细集料进入拌锅后，要先干拌，再放入沥青，最后投放矿粉，以使沥青能够均匀地裹覆矿料表面。要控制放入沥青与投放矿粉的时间间隔，以避免沥青滴漏造成沥青混合料油石比下降。规范中对沥青混合料的拌和时间有明确的规定，具体操作过程要保证沥青均匀裹覆集料为度。 　　有些拌和站为了产量而将时间设定在规范规定的最小时间上不动的作法是不可取的。 7摊铺 　　摊铺质量直接影响到路面的平整度。即使基层平整度再好，如果摊铺方法不科学，路面平整度也会出问题。所以，除了提高基层平整度，还要从以下几方面着手提高摊铺质量： 7.1避免摊铺机停顿 　　要避免摊铺机停顿，就要要求混合料运料车的供料速度必须和摊铺机的摊铺能力相匹配。运料车供料速度过快，会使后到的运料车上的混合料温度下降幅度过大，影响摊铺温度和压实温度。运料车速度过慢，便会造成摊铺机停机待料，使摊铺不连续，在停机的地方混合料初始压实度过高，压实后易出现路面不平整。 7.2避免运料车碰撞摊铺机 　　运料车应停在摊铺机前10～30cm处空挡等候，由摊铺机推动前进开始缓慢卸料。 7.3宽路面避免采用全幅摊铺 　　随着筑路机械技术的发展，螺旋布料器可以接长到9～16m，这就使有些施工单位误认为全幅摊铺会使路面更平整。所以，只要摊铺机螺旋布料器能接长到路面宽度，便会采用全幅摊铺的方法。实际上，全幅摊铺有很多缺点。螺旋布料器运送混合料距离越长，越会使混合料粗细集料离析，使路面出现不少纵向离析印痕。现在研究表明，这种离析是路面出现纵向裂缝的一个原因。另外，螺旋布料器运送混合料距离越长，越往边上温度会越小，使初压温度不均匀，造成压实后路面不平整。虽然摊铺细粒式混合料离析程度较低，但细粒式混合料往往摊铺较薄，温度下降会更快，压实温度会更不均匀。再者，摊铺机接长部分没有与中间部分相同的振捣器，看起来表面上摊铺很平整，实际上压实度不一样，直接影响横向平整度。 7.4选择合适的高程控制方式 　　因基层的平整度较差，所以在基层上摊铺下面层沥青混合料宜采用悬挂钢丝绳引导的高程方式；摊铺上面层时要用平衡梁控制高程。接触式平衡梁往往会在平衡梁下粘附沥青，如不及时清除，回影响高程信息的反馈，从而影响摊铺平整度，所以，如有条件，宜采用较先进的利用声纳系统检测路面高程的非接触式平衡梁，会将路面平整度大大提高(5%以上)。 7.5一般情况下，避免摊铺后人工修补。 8压实 　　在沥青路面施工过程中,厚度、平整度及压实度是三个重要的指标，一些工程为追求平整度而偏废了压实度，造成了路面压实度不足,引发了路面的早期破坏，降低了路面的使用性能。所以,施工中要在保证压实度的基础上努力提高平整度，是保证沥青路面质量的关键。在压实过程中，科学改善、灵活应用路面压实工艺，是保证压实度的基础上提高平整度的重点。不应一味地按照《沥青路面施工及验收规范》GB50092—96规定的压实遍数进行碾压，因为有关碾压遍数的问题各有各的理解，碾压过程中有重复、有往返、有重叠，究竟怎样才算是几遍谁也说不清。笔者认为从以下几方面着手提高路面压实度： 　　8.1根据沥青混合料的粒径和压路机的吨位控制碾压厚度，必要时通过试验确定碾压厚度。 　　8.2根据路面摊铺宽度和摊铺速度、气温、风力、沥青混合料厚度，配备压路机台数、吨位及组合方式。 　　8.3根据混合料种类、厚度、气温确定碾压温度范围，避免在温度不稳定区以上温度急于碾压，也要避免在温度不稳定区以下温度强制碾压。(注：温度不稳定区:普通沥青为93～115℃)。 　　8.4压路机套匀速慢压，避免压路机中途改变方向；避免压路机在靠近摊铺机的位置拐弯和倒退错轮，以免造成这些位置出现推移拥包现象；避免压路机在中途停放，以免造成停放位置凹陷。 　　8.5根据混合料层厚、类型，选择合适的压路机。 　　通常情况下，开始阶段使用振动压路机比轮胎压路机好，而后期使用轮胎压路机比振动压路机好。对于沥青混凝土而言，在初压阶段宜采用振动压路机静压，能使沥青混合料尽快压实，减少热量散失。在复压阶段宜采用轮胎压路机碾压，轮胎压路机具有特别好的搓揉作用，密水性效果好，碾压均匀，不需撒水，不会出现发裂，能比刚性碾达到更大的密实度，比振动碾易操作，温度实用范围较广。工程上人们总觉得轮胎压路机轮迹明显，影响外观，实际上有的并非轮迹，即便有轻微的轮迹，通车后也会很快清除。对于大粒径沥青碎石基层SMA混合料，却不宜使用轮胎压路机，在本篇中不作为重点熬述。 9接缝 　　在公路建设中,对于高速公路和一级公路等有中央分隔带的路面纵逢,冷接缝通常是不允许的。我们应学习公路建设中的先进技术,对于城市快速路和城市主干路等有中央分隔带路面的纵逢摊铺时,也应避免冷接缝，采用热接缝。 　　对横向接缝通常用平缝还是斜接缝，不能一概而论。平缝固然容易做好平整度，但连续性差，路面容易在接缝处开裂；斜接缝虽然连续性好，但不易搭好，容易形成接头跳车，现在大都不采用此法。我们习惯采用切缝，目的是整齐美观，实践证明，切缝两侧不容易粘结成为一个整体，尤其是在切割后不用水清洗干净，或者清洗后未等干燥，或未涂刷粘层油，新铺筑混合料很难与老沥青层粘接。在接缝上钻孔往往可以发现接缝两侧是分开的。在美国等一些国家，常采用凿岩机在尚未硬化的沥青层上凿成凸凹不平的横向缝，便于工作缝接茬牢固，不易开裂。这种方法在铺筑纵向冷接缝时也可以采纳。 10开放交通 　　沥青混凝土路面完成摊铺碾压工序，待沥青混合料冷却至50℃以下即可开放交通，这是沥青路面的一大优点。及时地开放交通，还会利用车轮的揉搓作用消除一些细微的裂缝。如需提前开放交通，必须洒水加速冷却。 　　沥青混凝土路面施工技术的改进是一个不断摸索、不断提高的过程，国家规范中的规定是带有法律性质的条文，我们在突破规范的时候，还必须执行建设管理规定中的程序，而且即使我们在施工技术上可以不因循规范规定的方法与步骤，在施工质量上还要保证满足规范规定的质量指标，我们施工技术的改进的目的就是要使沥青混凝土路面的质量越来越好。 '