掺加聚酯纤维改性沥青路面施工技术及质量控制百度文库

'兰州州市政建设集团有限责任公司成仲年 、刖吞:改性沥青混合料掺加纤的维主要有三大类：矿物类纤维、木质素纤维、聚合物纤维；纤维的高吸油、耐高温、不溶胀、吸附性强等特点在沥青混合料得到充分体现。纤维的加入可以提高沥青路面的高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性，特别是对抵抗反射裂缝有独特功效，且施工方法简单，这一技术得到广泛应用。2008年北滨河路农沙段工程中使用了聚酯纤维。该工程的施工由兰州市政建设集团承担，为纤维沥青混凝土路面的施工提供了宝贵的经验和方法。纤维用于改性沥青混和料路面是一种新型技术，它可以大大提高沥青路面性能，具有较高的使用价值，具体使用价值表现在如下几个方面。(1)纤维沥青混合料的各项性能的改善是相比普通沥青混合料而言纤维稳定剂具有比表面积大，吸油性好；耐高温能满足不同拌和要求；对沥青混合料具有极好的分散性；对混合料起到物理改性功效。纤维的加入有效的改善了沥青混合料的各项性能，使其优于普通沥青混合料路面。(2)纵横交错的纤维增大了结构沥青的比例，减少了自由沥青，使沥青色粘聚性增大，同时纤维的加筋作用使沥青混合料的整体性增强，从动稳定度试验可以看出，纤维混合料动稳定度高于改性沥青混合料和普通沥青混合料。(3)沥青混合料是一种温度敏感性材料，环境温度变化使其实用性能发生很大变化。低温主要影响沥青混合料的抗拉变形能力，从而造成沥青 路面开裂。纤维的加入有效的改善沥青路面的柔韧性，纤维的三维随机分布能极大的吸收扩散应力，提高沥青路面抗裂性。(1)提高沥青混合料的水稳定性纤维具有吸附作用，其表面积大，使沥青混合料沥青用量加大，提高了沥青饱和度，并且使黏附在矿料的结构沥青膜变厚，是混合料路面抗水损害能力增强。(2)普通沥青混合料矿粉和沥青易形成胶团，铺筑时形成油斑，加入纤维可起到分散作用，保证混合料的均匀性。(3)混合料中纤维是三维随即分布数量多强度高，对基层的裂缝应力进行扩散，提高了沥青路面的自愈能力，减少反射裂缝的发生，特别用于大空隙开级配的混合料路面施工的防止裂缝有好的效果。二、技术路线：1＞搜集学习有关纤维素及改性沥青混凝土路面施工资料和经验，充分掌握在改性沥青混和料中添加纤维素路面施工中的重点和难点，专门召开技术人员现场研讨会，组织课题组研究施工中的技术要点，现将几条在路面施工中形成的关键技术要点简述如下：(1)纤维的选择：利用纤维的拌和试验，通过目测观察不同纤维的拌和效果，初步选用拌和效果好，吸油能力强的纤维。再采用析漏试验，在 同样条件下析漏损失小的纤维为优质纤维，从中选出使用性能良好的纤维。(1)纤维掺量的确定：常用的改性沥青混合料中纤维掺量一般为0.3%,在本方案中重新确定了最佳纤维掺量。同样采用析漏试验，做不同纤维掺量下析漏损失关系图，综合考虑析漏损失确定聚酯纤维纤维的最佳掺量。(2)在确定掺量后，首先采用马歇尔试验确定最佳用油量，再用车辙试验评价所用聚酯纤维纤维的高温性能，并与其他常用纤维进行车辙试验比较，以此来评价所用聚酯纤维纤维的高温性能。将加入所用聚酯纤维纤维的改性沥青混合料、普通级配混合料及改性沥青混合料的抗车辙性能进行比较，评价所用聚酯纤维纤维对抗车辙能力的提高效果。(3)改性沥青。沥青质量的好坏直接影响混合料质量，根据兰州市气候、交通及其他特殊使用要求选定设计的改性沥青。(4)选用的碎石、洗砂、矿粉、石屑、纤维素等原材料技术指标要符合《沥青路面施工及验收规范》(GB50092-96)。 (1)改性沥青添加纤维素的拌和时间比普通沥青要延长15S,改性沥青含量要增加0.5%/%,拌和好的沥青混合料要求均匀一致、无花白料出现，且摊铺后无油丁现象。(2)引进纤维素添加设备，使纤维素添加设备与拌和机形成联机控制，从而精确的控制了的纤维素的添加剂量。2、通过试验段的铺筑，必须解决如下问题。(1)验证配合比设计结果，确定标准配合比，提出生产用的矿料比，沥青用量和纤维添加剂量量。(2)通过试铺确定拌和机的上料速度、拌和产量、拌和温度、拌和时间和生产加工工艺。(3)通过试铺确定粘层油的用量、喷洒工艺、摊铺工艺、压实工艺、松铺系数、接缝方法以及养护措施。(4)试验段铺筑确定机械组合及匹配数量。三、工艺设备1＞施工工艺流程及工艺参数:(1)工艺流程 (2)工艺参数①矿料的要求温度比普通沥青確要求温度提高30°C左右，上料数量减 少20%,加热时间延长4〜8秒。①矿料干拌时间为10S,依次添加矿粉、纤维、沥青后拌和35S,能保证拌和的均匀性。②经多次试验，纤维稳定剂的单位添加量为1.5kg/s,纤维稳定剂添加设备与拌和楼主机实现联机控制，根据每锅产量的大小，自动调整纤维添加时间，保证了纤维投放量的精确计量。③其它参数：摊铺宽度12m,摊铺速度2-3m/mino压实机械采用重型双钢轮振动压路机，自重12T,振动压力25T,速度不超过3.5Km/h；2、温度参数:工序标准温度(°C)测量部位沥青加热温度150-155沥青罐集料加热温度170-180热料提升斗混合料出厂温度180-190运料车混合料废弃温度195运料车摊铺温度不低于160摊铺机初压开始温度不低于150摊铺层内部复压开始温度不低于130摊铺层内部 开放交通温度不高于50路表面3、设备:(1)拌和设备：采用德国产“泰尔托”2000型沥青碗拌和站、全自动电脑控制，具有可视画面监控系统。产量为200T/h,配套全自动专用纤维添加设备。(2)摊铺设备：采用德国产“德纳派克”履带式摊铺机，找平系统采用托尔康非接触式找平装置。(3)压实设备：徐工“CZY/2”德国HIVM20、德国HIVM3、平板夯、 及徐工26吨胶轮胎压路机。（4）运输设备：10辆14吨台红岩运输车。（5）检测设备：各种原材料、混合料及现场检测设备、仪器齐全。四、关键技术及创新1原材料准备：（1）沥青:选用兰炼生产的SBR成品改性沥青，其基质沥青为AH-90重交沥青。兰炼是我省唯一一家能够大批量生产沥青的厂家，其成熟的技术、先进的设备可提供掺加聚酯纤维改性沥青路面施工所需的优质沥青。（2）聚酯纤维的比选及最佳掺量的确定纤维能否均匀地分散在沥青混合料中是纤维能否发挥作用的关键。为检验不同纤维的分散性能，进行了如下试验：首先将配好的矿料（一个试件，大约1250g）加入搅拌锅内，然后放入一定量的纤维（混合料的0.1%左右），再干拌60s,观察纤维的分散状态。然后加入沥青，观察纤维的分散情况。经过观察，有三种纤维干拌后，颜色与混合料相似，已基本分散。加入沥青后，混合料看上去显得干涩。可以判断纤维吸油较多。其它两种干拌后分散性较差，加沥青后混合料显得富油，不能确认颗粒是否分散，吸油能力差，对纤维颗粒是否充分分散有怀疑。最后确定取前三种纤维做下一步试验。通过混合料的析漏试验，以纤维的吸油性能作为评价标准来确定最优 质的聚酯纤维纤维。混合料的析漏试验根据规范的规定进行，混合料均采用相同的级配AK-13B,其集料级配组成见表1o表1AK-13B的级配组成方孔筛尺寸（mm）1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075通过率（％）10088.55425.718.217.314.86.94.53.6根据经验值采用6.3%的油石比用油量，由所选3种聚酯纤维纤维的特点，采用较高的用量0.4%（纤维与集料之比）来进行评价，试验结果见表2o 表2不同聚酯纤维纤维析漏试验结果纤维种类析漏损失（％）第一次第二次第三次第四次第五次平均A0.3390.4750.4820.3960.4130.421B0.1520.1390.1740.1450.1410.150C0.2590.4810.2930.2560.3420.326从表2可以看出，聚酯纤维纤维B的吸油性能明显优于聚酯纤维纤维A与聚酯纤维纤维C,因此通过本试验确定采用聚酯纤维纤维B进行进一步评价试验。采用相同的级配，相同的油石比用油量，纤维分别采用0.1%、0.2%、0.3%、0.4%（纤维与集料之比）的掺加量，进行了析漏试验，试验结果见表3和图1o表3不同纤维掺量的析漏试验结果纤维掺量％析漏损失（%）第一次第二次第三次第四次第五次平均0.10.1490.1560.1980.1750.1450.1650.20.0770.0620.0790.0840.0740.0750.30.0870.0650.0910.0510.0670.0720.40.0540.0470.0640.0430.0520.052从图1可以看出，纤维掺量从0.1%增加到0.4%时，析漏损失明显减少，并且远小于规范规定的析漏损失小于0.2%的要求，表明采用0.4%的纤维掺 量是比较合适的，。综合析漏试验结果及经济考虑，确定纤维掺量0.3%（纤维与集料之比）为最佳掺量。（3）碎石：我市的碎石有两种，一种为花岗岩机轧碎石，一种为黄河砾石机轧碎石，两种石料硬度都可以满足要求，但黄河砾石机轧碎石粗糙度好，强度高，应优先选用。（4）细集料：鉴于我省没有一家生产机制砂的厂家，现采用中铺天然砂 和石屑各半的比例，经试验验证优质的天然砂可以作为细集料使用。(1)矿粉：选用永登产的石灰石粉，矿粉细度必须达到要求。2、摊铺中离析的防治：由于改性沥青的粘结性比普通沥青好，再加上纤维素的加劲和增粘作用，这种混合料类型从根本上解决了离析现象的发生。再在摊铺过程中采取一些施工措施，比如：在混合料摊铺中，把分料螺旋调到中位(一般摊铺机螺旋都有三个挡位可调高、中、低)然后在摊铺时，采用螺旋叶片深埋于混合料的方法，使螺旋在混合料中匀速、缓慢分料，这样摊铺离析可得到有效防止。3、聚酯纤维纤维的分散拌匀非常重要；沥青混合料不应在贮料仓里储备时间过长，数量不宜过多；采用人工添加木质素纤维易产生由于人为因素而少加或多加的现象，从而影响沥青混合料的使用品质；采用机械添加聚酯纤维纤维应防止输送管道堵塞，要准确掌握施工温度。4、掺加纤维素改性沥青混合料施工前，除按普通沥青混合料进行常规检查外，还应对以下几个方面进行检查:聚酯纤维纤维必须在室内架空堆放，严格防潮，保持干燥对木质素纤维添加设备进行计量定标，聚酯纤维纤维添加设备不得受潮；改性沥青运输温度不低于150°C,保温贮存温度不低于140°C,不得长时间存放;对现场储存的改性沥青必须不间断地搅拌，以防改性剂离析。 5、接缝方法：规范中横接缝有斜接缝和平接缝两种，根据实际经验，我们提岀了对接缝做法：在每次压实完毕作接缝准备，用直尺检测平整度，画出横向接缝线，后用液化气火枪加热表层刨除面层部分，然后对接。该接缝施工简单，接缝效果好，解决了两板块间错台的问题。5、配合比设计流程对于配合比严格按三阶段步骤进行设计，并采用析漏试验确定纤维素的剂量，该设计流程如下: 注：各个阶段都存在级配设计和沥青用量设计。级配设计以混合后筛分检验为准，沥青用量设计以拌和过程中不出现花白料及沥青不析漏为准。6、机械设备的更新改造：为了提高质量对现有设备进行一定的更新改造。掺加聚酯纤维改性沥青混合料对矿粉有很高的要求，所以本工程粉尘不代用矿粉，于是就封闭了粉尘添加管道，把粉尘引入一集尘房，洒水降尘，当尘土集满时，由房侧小门排入大坑，坑满时再予以清除，即保护了环境又提高了质量。因矿粉用量大，且均为袋装，所以由人工直接添加，在矿粉提伸机外设一大铁 皮漏斗由人工直接添加，再搭建大棚，既防雨、又能保证矿粉不四处飞扬。纤维素采用北京圣大公司的专用纤维自动填加设备，实现楼机联动控制，通过调整转速由机可以在沥青加入前把纤维料定量加入，且该机的风送机可以把纤维料打散以松散零状加入，保证了掺加聚酯纤维改性沥青混合料的质量，以提高了和产率。五、工程施工情况总结：兰州市北滨河路农沙段工程，全长约10.315km,改性沥青施工面积约24万平方米，在改性沥青混凝土中添加聚酯纤维，在施工中积累了丰富的经验。对推广应用掺加聚酯纤维改性沥青路面施工新技术具有一定的指导作用，现将其简述如下：1＞纤维的使用改性沥青路面性能有很大的影响。进行配合比设计时不仅要注意集料级配和沥青对混合料性能的影响，还应当注意纤维的使用性能及掺量对混合料性能的影响。2、针对不同的纤维，通过实验研究确定其在改性沥青混合料中的最佳掺量。3、纤维的吸油性能可以通过析漏试验进行评价，但目前析漏损失0.2%的标准较低，应适当提高。4、施工时应注意纤维的添加剂量的准确性，为保证施工质量，最好使用机械添加方法。适当延长拌和时间，使纤维能够拌和均匀。生产过程中随时注意检验，防止出现离析现象。 5、根据本地夏季炎热和普遍存在车辆超限的情况，研究发现道路出现车辙的原因不仅仅限于表面层，而是影响到中面层，甚至下面层。经钻孔可见表面层的掺加聚酯纤维改性沥青面层并没有发生变形，而中下面层发生了接近15mm的变形，这说明仅仅通过表面层性能的改善彻底解决沥青路面的车辙问题是不现实的。要作双层掺加聚酯纤维改性沥青路面施工结构，效果会更佳。6、在本工程材料采购过程中，所有原材料都从源头抓起，到生产料场 去管理、监督。集料质量源头管理的关键是：(1)严把碎石质量关，集料必须满足设计及规范要求，碎石确保无分化，针片状颗粒含量不超标。(2)破碎机械必须选择采用反击式、圆锥式、锤式类型的破碎机。(3)按照集料的使用要求选择适宜的筛孔，注意筛孔形状有没有变形或破损。(4)覆盖层及夹层的土、赃物是否清理干净，场地是否干净，通过多方面质量管理，保证了工程所用集料质量的稳定。7、掺加聚酯纤维改性沥青路面施工的特点之一是沥青用量多，但沥青混合料内部的自由沥青不能多，都应该成为结构沥青，才能真正发挥沥青的作用。自由沥青太多，成为集料产生相对位移的润滑剂。尤其在夏季高温季节，多余的自由沥青将会引起泛油，导致车辙和流动变形，所以在本次施工中我们适当减少沥青用量，采用大吨位振动压路机“紧跟、慢压、高频、低幅”的碾压方式作为保证质量的配套碾压工艺，有效避免了掺加聚酯纤维改性沥青路面质量通病的发生。&为了提高混合料的质量，必须实行拌和楼的定量检验方法，每一个工作日都要对材料用量、拌和参数作总量检验，遇到异常波动应立即停止拌和，分析原因，及时调整。9、掺加聚酯纤维改性沥青路面的接缝处理要比普通沥青碗路面困难一些，掺加聚酯纤维改性沥青混合料非常坚硬，甚至连洋镐都刨不动，就连 切割机切缝都很难切。所以在施工中尽量防止出现纵向冷接缝，就是当天的施工横缝也应在每天施工完后，稍停片刻，在其尚未完全冷却之前，就切割整齐。为了防止接缝跳车，在所有的接缝施工过程中，都必须用3米直尺随时对平整度进行检查，把低下来的部分毫不留情地切掉，防止接头不好影响全路的平整度。在该项目中我们所用技术标准：(1)《沥青路面施工及验收规范》(GB50092-96) (1)《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)(2)《公路改性沥青路面施工技术规范》(JTJ036-98)(3)《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)(4)《公路工程集料试验规程》(JTJ058-2000)掺加聚酯纤维改性沥青混合料技术指标如下：掺加聚酯纤维改性沥青混合料表面层用粗集料质量技术要求指标单位技术要求试验方法石料压碎值不大于%25T0316洛杉矶磨耗损失不大于%28T0317视密度不小于T/m32.60T0304吸水率不大于%2.0T0304与沥青的粘附性不小于级4T0616坚固性不大于%12T0314针片状颗粒含量不大于%15T0312水洗法＜0.075mm颗粒含量不大于%1T0310软石含量不大于%1T0320石料磨光值不小于BPN42T0321具有一定数量破碎面颗粒的含量不小于具有一个破碎面的颗粒%100T0327具有2个以上破碎面的颗粒90掺加聚酯纤维改性沥青混合料面层用填料质量技术要求 指标单位技术要求试验方法视密度不小于T/m32.50T03520/■人J70%I10090-100/yxI/AT0351ft!fI<0.15mm<0.075mm75〜100外观%无团粒，不结块亲水系数不大于1T0353塑性指数不大于%4T0118或土工试验掺加聚酯纤维改性汲青混合料ia层用细集料质量技术要求于旨标甲位枝木妥求试验力法视密度不小于T/m32.50T0329 砂当量不小于%55T0334塑性指数%无T0118或0119（土工试验）粗糙度S实测T0345聚合物改性沥青技术要求 掺加聚酯纤维改性沥青混合料马歇尔试验配合比设计技术要求 试验项目单位技术要求当个使用改性助青时I用改注沥育吋 马歇尔试件击实次数两面击实50次①空隙率VV0%3-4矿料间隙率VMA不小于%17.0粗集料骨架间隙率VCAmix不大于VCADRC沥青饱和度VFA%75-85最小油石比，合成集料毛体积相对密度2.9%5.55.6不小于2.8不小于%5.75.82.7不小于%5.96.02.6不小于%6.16.2稳定度不小于KN「5.56.0流值mm2-5掺加纤维素改性沥青混合料配合比设计检验扌旨标检验项目单位技术要求试验方法当不使用改性沥青时当使用改性沥青时谢伦堡沥舂柝漏试■验的结合料损失(20^4不大40・2不^^1—20不大丁45T0732T0733 >3000M^00水稳定性：残留马歇尔稳定度冻融75以上80以上TG7G9ml/min<90④构造深度Mm0.8-1.5T0731掺加聚7応圭j曰厶电H口殳击H甘说口由屮:围肖日彳圧以曰不使用改j/yI}]|r.(i][>i^ruqzri±ujjl.rpm用改性力〃也丄tunzj乙u6青I：丿了；EVA,PESBS类SBR孚L测量部位性沥青 沥青加热温度150-160160-165沥青加热罐改性沥青现场制作温度■165-170165-170改性沥青车改性沥青加工最高温度-175175改性沥青车或储油罐集料加热温度180-190190-20200-210185-195热料提升斗0SMA混合料出厂温度155-170170-185160-180165-180运料车混合料最高温度（废弃190195运料车温度）~混合料贮存温度拌和圧｛料后降低彳、超过10上存罐及运料车摊铺温度不低于150不低于160摊铺机兀低于初压开始温度140不低于150摊铺层内部复压开始温度不低于4^0不低于130碾压层内部不高于 放交通时的路表溫度不高于5050路表面施工过程中改性沥青力巨量检测要求项目聚合物改性剂f矣型SBS类SBR类EVA、PE检测频度针入度z1-2次/日软化点1・2次/日低温延度-必要时弹性恢复/■--必要吋厂厂心时V■V掺加聚酯纤维改「性沥青路面施工质量检验要求检查频度质量要求或允许差试验方法项目外观随时无油斑、离析、轮迹等现象目测 施工温度符合表5.1.2数显式温度计矿料级配马歇尔试验：稳定度、流值、密度、空渗水试验构造深度空隙率下列筛孔与设计标准配合比的容许差：0.075mm每台拌和机1-2同上必要时不少于5处/日每2000nf检查必要吋对每日铺筑的路段全线测定±2%抽提筛分4.75mmN9：5mm符合设计要求SMA-13不大于SMA-16±4%±-5%抽提筛分拌和石取样成型试验拌和厂工现场取样成及SMA-10:200ml/min及SMA-19:宜不大「2C)f)ml/min或".室测I0.8^1.3mm不小于马歇尔密度的98%■IV]不大于6%不大于设计要求型送实验室试验用渗水仪测定铺砂法钻孔法整车式颠簸 经济及社会效益分析报告兰州市北滨河路（农沙段）工程是兰州市首次使用聚酯纤维改性沥青的混凝土路面，由于聚酯纤维均匀分散于沥青混凝土中，形成了一个加强的立体网络，起到了吸附及稳定沥青的作用，增加了沥青的粘稠度及粘聚力，牢固的控制住了沥青内部的微观裂纹，大大提高其稳定性，对防止反射裂纹也有很好的功效，掺加聚酯纤维的改性沥青混凝土的使用寿命一般为10〜15年，而未掺加聚酯纤维的改性沥青混凝土路面使用寿命为年,并且在维修频度和年维修费用上掺加聚酯纤维的改性沥青混凝土路面也低于未掺加聚酯纤维的改性沥青混凝土路面，而其生产成本仅仅高于改性沥青混凝土路面的10%,综合比较，掺加聚酯纤维的改性沥青混凝土路面的经济效益优于一般的改性沥青混凝土路面。兰州市北滨河路（农沙段）工程于2007年12月建成并投入使用，经过近一年的使用结果证明，掺加纤维改性沥青混凝土路面不容易出现龟裂、裂缝、拥包、车辙等现象，且从路面磨损程度可以推断其使用寿命远远高于不掺加聚酯纤维的改性沥青混凝土路面。虽然从生产成本方面来看，这种沥青混合料的价格远远高于改性沥青混合料，但从长远利益考虑，其经济效益远远大于其他类型的路面。 如果城市道路返修率高，不但容易出现交通事故，而且会直接到邻街商业的发展，甚至道路的损毁导致周边环境的污染，威胁到人们的身体健康，从而给社会上带来负面影响。所以从社会效益看这种沥青混凝土路面也远远大于其他沥青混凝土路面。'