基于转运车的高等级沥青路面施工质量试验研究

'ROADCoNSTRUCTIoNANDMACHINERY文章编号：1000—033X(2014)10-0055—04基于转运车的高等级沥青路面施工质量试验研究张广辉，陈兆鲁，胡浩(长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室，陕西西安710064)摘要：分析使用沥青转运车在沥青高速公路施工过程中对级配离析和温度离析的改善效果。对采用转运车和未采用转运车两种情况时，沥青转运车前后料斗内沥青混合料的级配参数和路面温度进行比较，发现采用转运车时，级配曲线极差和温差明显小于未采用转运车时的情况。该研究结果表明：在摊铺过程中，通过转运车的再次拌和，能够更好地消除两种离析对施工路面的影响，从而保证沥青路面的平整度和均匀性。关键词：沥青路面；离析；转运车；平整度中图分类号：U4l5．52文献标志码：BExperimentalStudyonConstructionQualityofHighgradedAsphaltPavementBasedonTransferVehicleZHANGGuang—hui．CHENZhao—lu．HUHao(KeyLaboratoryforHighwayConstructionTechnologyandEquipmentofMinistryofEducation．Chang’anUniversity，xi’an710064，Shaanxi，China)Abstract：Theimprovementeffectofapplyingasphalttransfervehicleduringtheconstructionofexpresswaypavementongradationsegregationandtemperaturesegregationwasassessed．Thecomparisonongradationparametersofasphaltconcreteinthehopperandthegroundtemperaturewasconductedbetweentwosituationsincludingwithandwithouttransfervehicles，anditwasfoundoutthatbothrangeofgradationcurveandtemperaturedifferenceweremuchsmallerwithtransfervehicles．Theresultsindicatethatbothtypesofsegregationcouldbereducedeffectivelywithhelpofaremixfromtransfervehicle，andthereforebetterpavementevennesswillbeachieved．Keywords：asphaltpavement；segregation；transfervehicle；evenness坏[3]。研究表明，造成沥青路面早期破坏的主要原0引言因是级配离析和温度离析，如何消除这两种离析对沥青路面具有行车舒适性好、维修养护方便等沥青路面产生的破坏是当今交通运输领域研究的热一系列优点。因而成为高速公路首选的路面结构口]，点_6]。本文对采用转运车和未采用转运车两种情况在已通车的国道主干线中，沥青路面约占80。传进行试验研究，以探讨转运车对沥青路面离析状况统的沥青路面施工工艺是在拌和站进行沥青混合料的影响。配制，将配制好的沥青混合料通过运输车运到施工1传统施工工艺产生离析的原因现场，卸料到摊铺机的料斗中，由摊铺机按照预设的参数进行摊铺L2]。在整个施工过程中，每道工序的1．1级配离析要求都比较严格，如果施工人员没能很好地按照施当沥青混合料配制好以后，由于向运输车进行工要求进行铺筑，容易导致沥青路面产生早期破装运时存在高差，大骨粒首先滚落在车厢附近，形成收稿日期：2014—01—20基金项目：陕西省自然科学基金项目(SJ08E206)55 RoADCONSTRUCTIONANDMACHINERY第一次的级配离析。转运车运输到施工现场时，沥(3)使用沥青混合料转运车能够减少沥青摊铺青混合料卸载到摊铺机料斗的过程中，粗集料滚落机和运输车辆的待料时间，提高单车运输效率，减少在摊铺机半箱附近，形成第二次级配离析_7]。摊铺不必要的等待和拥挤，从而降低施工成本。机进行送料摊铺时，料斗中问的集料首先进行运送，2．2物料运动学分析周围的粗集料最后进行运送，形成第三次离析。螺沥青混合料转运车的主要装置是变节距螺旋搅旋布料器在进行布料时，粗集料被运送到两端，形成拌器，其功能是对运输车卸载的沥青混合料进行再第四次离析。次拌和，消除或减少在生产、运输及摊铺过程中产生1．2温度离析的混合料级配离析和温度离析，提高沥青混合料的混合料的温度离析是在生产、运输、摊铺过程均匀性。现阶段对螺旋输送器的研究已经很多，对中，由于温度散失，沥青混合料出现温差引起的。温螺旋布料器和螺旋搅拌器的研究很少[8-9]。而研究度离析造成路面压实度和平整度不均匀，会对沥青螺旋搅拌器对提高沥青混合料的均匀性有至关重要路面早期破坏产生巨大的影响。温度离析产生的原的作用。沥青混合料在螺旋搅拌器中的运动不是单因主要是：在沥青混合料的运输过程中，与车厢周边纯的直线运动，而是一个复杂的空间运动，其速度可接触的混合料温度会降低，而车厢中部的沥青混合以分解成圆周速度和轴向速度。料温度较高，即使车厢采用篷布进行保温，温差也非厂+赤常大，运输车向摊铺机进行卸料时，温度低的混合料落在摊铺机料斗的周边或顶部，而车厢中部温度较高的混合料落在料斗的中间，在进行摊铺的过程时，1一厂S料斗中间的混合料先进行运送和摊铺，温度低的混合料最后进行运送和摊铺。温度离析对后续的路面压实造成负面影响，使路面压实度不足。式中：S为螺旋搅拌器的螺距；，z为转速；f为摩擦系2转运车的特点及物料运动学分析数；r为螺旋半径。当转速、螺距S、螺旋面的摩擦系数厂一定时，2．1沥青转运车的特点圆周速度和直线速度是螺旋半径r的函数。(1)拥有单独的混合料储料仓和螺旋搅拌输送将这两个函数分别对r求偏导，可得当r一器。在螺旋搅拌输送器中，沥青混合料被重新拌和，f+U1+f~时减少了混合料的级配离析和温度离析，有助于提高——一，有最大值。"U-Y"特性曲线如图1厶7【路面平整度。传统的施工工艺是运输车直接将混合所示，随r的增大而增大，随r的增大呈现出有料卸载到摊铺机的料斗中，运输车挂空挡，依靠摊铺极点的变化趋势。机的推力前进。随着摊铺的进行，外界负载不断变化，不能保证摊铺机在恒定工况下进行摊铺，严重影响路面的平整度。而采用沥青转运车，降低了级配离析和温度离析的影响，避免了路面压实度和平整度的不均匀性。传统的施工工艺中，由于运输过程／／／，‘＼／＼管理不当，会出现摊铺机待料的情况；当摊铺机重新启动时，会影响摊铺的平整性。沥青混合料转运车具有单独的足够大的储料仓，可以有效避免摊铺机待料，提高路面的平整度。图lr特性曲线(2)混合料离析可导致大粒径路面产生结构层由图1可以看出以下几点。渗水、表观质量差、压实度不均匀等现象，甚至产生(1)在1线左侧，即r≤0．1S时，混合料的轴向早期路面破坏，所以大粒径路面施工时必须采用沥速度为0，说明这时候混合料没有轴向运动，只青混合料转运车来解决离析问题。有圆周运动，混合料只能在原地翻滚，该区属于纯56 RoADCONSTRUCTIoNANDMACHINERY耗能区。除两种离析对沥青混合料的影响。当r≥0．75s(2)在1线右侧、2线左侧，1线和2线之问的时，随着r的增大，混合料输送趋向均匀，所以在使区域，即0．1s≤r≤0．75s时，混合料的圆周速度很用沥青混合料转运车进行沥青路面施工时，要考大，并且达到极点。虽然轴向速度开始增大，但是圆虑r的设置，使其更好地满足高等级沥青路面的施周速度比轴向速度要大得多，混合料间有相对速度，工要求。容易形成颗粒物料流。该区域有利于混合料的搅拌3转运车的施工质量试验分析输送，但是容易出现混合料离析的现象。(3)在2线右侧，即r≥0．75s时，混合料的轴向3．1转运车对级配离析的影响速度增加到大于它的圆周速度，混合料间的相对运转运车r参数设置好以后，对前后两个料斗里动较小，混合料输送比较均匀，此区域为高效率输送的混合料进行抽样检测。前料斗内的混合料是从运区域。输车中直接卸载的，后料斗内的混合料是经过转运所以，混合料在变节距的螺旋搅拌器中，既有车二次拌和后的沥青}昆合料，它们分别反映使用沥圆周运动又有轴向运动，是复杂的空问运动，以便青转运车前后沥青混合料的级配情况，级配数据如均匀地对沥青混合料进行再拌和，从而更好地消表1所示，级配参数曲线如图2～4所示。表1转运车前后料斗内混合料级配转运车前后料斗内的混合料级配／筛孔尺寸／mm设计级配／前左前中前右后左后中后右311OO1001OO1OO1OO1OO1OO2699．1lO0lOO100lO0lO010O18．581．682．2585．877．9385．5481．7684．51l5．574．274．7779．568．8379．4374．1878．0l12．759．960．4768．4650．9067．9259．7365．65947．345．2750．6036．8647．3843．3949．494．253430．7235．5626．8633．1827．0632．561．8625．922．4325．5619．5623．9419．4722．530．6821．218．7622．O516．12O．1315．7418．620．115．913．214．8711．6813．7211．41l2．970．0572．582．472．242．211．313．47+前左+后左+前中+后中十前右+后右00501068186425912715518．52631U05UJo68lO4Z，912，1，，l，263J粒径／ram粒径／mm注：为绘制方便，横标未按比例标注。注：为绘制方便，横坐标未按比例标注。幽2转运军前料斗混合料级配图3转运车后料斗混合料级配如图4所示，转运车前料斗混合料的级配曲线3．2转运车对温度离析的影响在粒径为9、12．7、15．5、18．5mm时，偏离设计基准用检测仪分别检测使用转运车和未使用转运车比较多，平均曲线级配极差达到15左右；转运车时沥青路面的温度。表2、3分别为使用转运车及未后料斗混合料的级配曲线与设计级配曲线比较相使用转运车时的路面温度，图5、6分别为使用转运近，这说明转运车对级配离析现象有一定的削弱车及未使用转运车时的路面温度曲线。作用。从图5可以看出，使用转运车时的沥青路面温57 ROADCoNSTRUCTIONANDMACHINERY12O1OO’p、赠—●一月U，8O+前中如∞∞加彗60+前右--X-后左40后中20+后右O-+-设计005oIo681864259127155I85263ll0O粒径Imm注：为绘制方便，横坐标未按比例标注。图4转运车前、后料斗混合料级配表2使用转运车的路面温度4结语不同摊铺宽度(m)的路面温度／℃施工时间(1)对转运车内混合料的运动学进行分析表0．41．22．03．0明：为减少离析的产生，保证混合料的运输效率，螺11：30131138130137旋搅拌器的螺距S、转速及螺旋叶片半径r应满足11：31136141135136如下关系：当、S一定时，r≥0．75s。11：32142143138136(2)使用沥青混合料转运车基本上能够消除沥11：33144143147139青路面级配离析和温度离析的影响，从而提高沥青11：34144l44145139路面的平整度和压实度，防止路面早期损坏的形成，11：35142143146142p～邂赠特别是在大粒径沥青碎石路面离析问题的解决中，表3未使用转运车时的路面温度能起到更为关键的作用。沥青混合料转运车的出现不同摊铺宽度(m)的路面温度／C引起了传统沥青路面施工工艺的变革，提高了沥青路施工时间0．41．22．03．0面的使用寿命。但是，沥青混合料转运车的使用同样11：30143145143137增加了施工成本，所以施工单位在进行施工时，要权11：31144137144136衡使用沥青转运车的利弊，从而做出合理的决策。11：32143l3914314211：33140125135134参考文献：l1：3413410O1O21O0[I]苟尊．沥青路面施工质量控制和施工质量管理的几点建}义lJ]．公路交通科技，2008，12(48)：5l一53．[2]施秀娟，高君香，郭喜付．论沥青混凝土路面离析现象的成因及其检测方法[J]．黑龙江科技信息，2007(3)：18o一181．—●04m[3]夏浩军，裘海云．高速公路沥青路面施工中的离析及解决方法—．卜_l2m[J]．江西建材，2014，7(136)：162163．十2Om—-*一30m[4]邓习树，李白光，李冰．基于转运车的沥青混凝土路面机械化施工工艺应用研究[J]．中国公路学报，2005，l8(2)：l16-119．11：3o113】1132113311：3411：35[5]尹如军，伍石生．热拌沥青混合料密度的确定和测定方法[J]．时间长安大学学报：自然科学版，2004，24(1)：1720．图5便用转运车时的路面温度分布[6]孙军超．浅析沥青混合料转运车在路面施工中的应用[J]．中度分布比较均匀，温差比较小，这样可以保证沥青路小企业科技，2007(7)：114-l15．[7]李爱国．沥青转运车在大粒径沥青路面施工中的应用[J]．青面的平整度和压实度。从图6可以看出，未使用转海交通科技，2Oi0(13)：156-l57．运车时的沥青路面温度分布不均匀，温差比较大，最[8]李民孝．沥青混合料摊铺机螺旋分料器设计计算及参数分析高可以达到4O℃，这严重影响路面的平整度和压实IJ]．筑路机械与施工机械化，2000，17(4)：24．度。由于沥青温度的降低速度很快影响后续的压实[9]何挺继，曾卫兵，胡永彪．碾压混凝土螺旋分料器性能的研究_J]．中国公路学报，1998，u(1)：119—124．效果，所以应用转运车能更好地消除温度离析现象，[责任编辑：王玉玲]保证路面质量。58'