普通沥青路面施工中存在的问题不足及改进措施

'普通沥青路面施工中存在的问题不足及改进措施传统的沥青混凝土施工工艺导致初始平整度低，沥青混凝土不匀称，混合料集料离析和温度离析大，沥青面层间粘接不能形成嵌锁，造成层间不连续，压实度低等现象导致路面产生破坏，缩短了使用寿命，采用新的设计理念、新的施工机械、新的施工工艺是可以大幅度提高路面质量和使用寿命的。笔者近几年先后参与了Y市国省干线公路的沥青路面施工，对传统的沥青路面施工中存在的问题和不足进行分析，并提出防治或改进措施。一、沥青混凝土路面设计与施工的不配套1.我国沥青混凝土路面设计以弯沉为设计指标，应用多层弹性理论用计算方法确定路面厚度，并对层底拉应力验算。但是这里有一个前提假设是“层间接触条件为完全连续体系”而实际施工路面按三层或四层施工，施工中虽然采取了封层、粘层等措施，路面层间连接仍是薄弱环节，路面施工往往在通车前，各分项工程交叉施工无法避免，层间污染严重，突出问题是分层施工后层间粘结不紧密，造成路面层间不连续，路面开裂后水进入空隙，行车时的动水压力和静水压力使沥青与石料剥落，出现路面松散、坑槽。8 分层施工的第二个问题是由于摊铺层太薄，温度散失快，摊铺时简单出现温度离析，碾压达不到规定的压实度。沥青混凝土路面摊铺时出现温度离析是特别可怕的，一旦出现温度离析，无论采用胶轮压路机或是钢轮压路机，仍旧难于压实，造成路面早期破坏。第三，分层施工周期长，施工设备成本高，又铺张粘层油，增加道路的总体成本。2.削减摊铺层数可有效克服上述问题，但是削减摊铺层数，必定增大摊铺厚度，由于受机械水平的限制，《公路沥青路面施工技术规范》JTGE40-20XX规定“沥青混凝土路面的压实层最大厚度不宜大于100mm”。近几年，路面施工机械发展很快，路面压实机械吨位已提高到14-15t，同时压路机的整体性能也有提高，将沥青混凝土路面压实层厚提高到12-15cm是可行的。3.选用特别的双层摊铺机。该摊铺机实际是两台摊铺机合二为一，可同时摊铺两种不同的混合料，一种混合料由常规的自卸车供料;另一种混合料由沥青混凝土转运车供料。使用该机械可同时摊铺中、下面层，也可同时摊铺中、上面层混合料，无需转变原路面设计方案。缺点是摊铺费用较高，一台这种摊铺机价格接近千万，施工单位承受不起，须业主补贴或业主购买。二、传统沥青路面施工中存在的问题及不足(一)影响沥青路面的主要因素8 沥青路面的使用性能要求主要是抗滑性能好和平整度好。沥青面层的平整度受以下众多因素的影响：混合料的最大粒径，沥青混合料的拌合匀称性，粗细颗粒离析现象，混合料的温度差异，摊铺现场各个工序的管理等等。上述这些因素中，有的直接影响面层的初始平整度(如混合料的最大粒径、摊铺现场的各个工序管理等)，有的影响开放交通后面层不平整度增加的速度(如沥青混合料的拌合匀称性，粗细颗粒离析现象，混合料的温度差异等)。1.初始平整度对路面质量的影响。卡车在纵向细小不平的表面行驶，双轴跳动产生的冲击力都将超过静轴载的两倍，它将加速路面破坏。而假如路面平整度较好，确定会延长道路使用寿命，能使平均路面养护费用显着削减，并节省在路上行驶的各种车辆的修理费用。2.沥青混凝土不匀称对路面的影响。沥青混凝土不匀称会产生空气率增加、局部承重薄弱处、抗拉应变薄弱处、路面冷收缩系数不匀称等后果，造成路面透水性加大、水破坏严重、局部严重辙槽、横向裂缝多等路面损坏，空气率大还简单使空气进入结构中，使沥青简单氧化变脆，从而导致沥青混凝土简单产生裂缝和松散，直接影响路面的使用寿命。3.沥青混合料离析对路面的影响。集料离析使沥青混凝土不匀称，它将导致面层沥青混凝土的空气率增加，引起透水性增大，造成极其恶劣的水破坏。这种现象在我国特别严重和普遍。自由水进入沥青面层后，滞留在表面层、中面层、下面层和基层顶面等位置，在大量快速行车的作用下，一次一次产生很大的动水压力(孔隙水压力)使沥青剥落，局部混凝土变松散，形成一个个孤立的水破坏的坑洞、网裂、形变和唧浆，某处产生网裂和形变后，降水就更简单透入，并产生恶性循环，最终导致路面破坏。8 4.沥青混合料温度降低对路面质量的影响。众所周知，沥青和沥青混合料的外形对温度特别敏感。DON布洛克有试验结果表明：相同压实条件下，空气率随压实温度降低而不断增大，例如，对于热拌沥青混合料(最大粒径9.5mm)压实温度为149℃时，空气率为6.8%，压实温度为93℃时，空气率为9.3%。平均温度每下降22.4℃，空气率增加1%。对改性沥青高性能路面混合料(最大粒径12.5mm)，压实温度为171℃时，空气率为7.4%，压实温度为127℃时，空气率为9.65%，平均温度每下降19.6℃，空气率增加1%。故沥青混合料的温度保持非常重要。5.沥青混合料温度离析对路面质量的影响。除温度下降外，沥青混合料温度差异(或称温度离析)也会影响路面质量。导致路面密度的不匀称，温度低的地方孔隙率大，水简单透入混合料，在冬季水易冻结并使路面破坏，产生坑洞。此现象和粗集料集中产生的坑洞破坏很相似，但是，在此状况下不是颗粒离析，其根源是温度离析。(二)传统的沥青路面施工工艺预将书报家预将书报家存在以下严重不足1.运料卡车对摊铺机的撞击无法避免。技术娴熟的驾驶员也难于做到卡车不与摊铺机相撞击。卡车与摊铺机撞击后，必定会引起熨平板产生跳动，导致路面不平(产生凹凸)。另一方面，假如卡车将料撒落在地面，一旦被摊铺机的履带板碾压上，也必定会引起熨平板偏离设定高度、倾斜或摊铺机的自动找平装置产生误动作，破坏摊铺层的平整度。8 2.摊铺机“连续匀称作业”工作性无法保证。摊铺机“连续匀称作业”是摊铺的基本工作原则，直接影响摊铺路面的平整度。传统施工工艺易出现“摊铺阻力不断变化”“料位高度变化”和“停机待料”，从而导致“连续摊铺”无法实现。从而影响压实度和平整度。同时，摊铺速度变化时，单位面积的沥青混合料受到的振捣和振动次数也随之变化，这势必导致路面的初始密实度的不同，压实后路面平整度因而较差。3.对集料的离析无法改善，甚至还会加大，从而无法保证沥青混合料的匀称性。传统的摊铺机受料斗的两侧易积累过多的材料，且多为粗集料，当中部的料堆因不断输送而消逝时，两侧的粗料向内滚落，产生离析。按传统施工工艺，在摊铺机受料斗两侧剩余的粗料被输送前，马上倒入另一辆卡车的料，但因卡车后部先卸下的料也是在装料和运输颠簸中离析出来的粗料，所以集料离析不但没有改善，反而更严重了。4.沥青混合料的热量损失和温度差异大(温度离析)。用传统施工工艺摊铺时，为保证摊铺时不停机待料，一般要等摊铺机前停有3-4辆车时，才开头摊铺施工，这使混合料在摊铺机前的等待时间很长(1小时以上)。而且，国内的沥青面层施工单位往往没有专用的车厢有隔温措施的运料车辆，顶部也常无掩盖保温措施，有时虽备有掩盖篷布，也是不完整、偏小或未正确使用。经常是运料车刚到现场，驾驶员不管其前方已有5-6辆车停车待料，马上将篷布卷起，让混合料暴露在空气中，热量损失加快，这种现象往往无人过问。8 除热量损失外，运料车上还有很大的温度差别。在产生热量损失的车厢周边、顶部和底部，冷混合料有较大百分率，但由于沥青混合料导热系数小，热量从混合料中心部分向周边的传导缓慢，导致混合料之间产生很大的温度差别。有试验结果显示，一辆运料卡车停放二个多小时后，运料车两侧的混合料温度为80℃，顶部的为95℃，中心的为150℃。假如将这种温度离析大的料直接倒入摊铺机中进行摊铺，必定使摊铺层上产生很多压实性差、粘结力差、空气率高的冷地点，导致路面提早破损。运料车将混合料卸在摊铺机受料斗中时，一般车厢两侧和顶面的低温料被卸在受料斗的两侧，但同时，受料斗两侧的料又往往是最终被摊铺，因而造成温度差异更大。(三)采用沥青混合料转运车可有效改善以上现象，对沥青路面铺筑工艺带来了如下革命性的改进：1.消退了运料卡车对摊铺机的碰撞，提高了摊铺路面质量。使用沥青混合料转运车后，运料车不再将料直接倒入摊铺机受料斗，而是先倒入转运车，自然运料卡车不会再对摊铺机产生碰撞。转运车具有与摊铺机保持恒速、恒距离的功能，再加上其特有的悬臂输料系统，保证了运料车也不会与摊铺机发生接触。2.能有效保证摊铺机“连续”作业。传统方式的摊铺机作业过程中，摊铺机附着(顶推)重量是一个连续减料的过程，因此滑转率是一个变量，从而使得实际作业速度非恒定。通过转运车的使用，可使摊铺机料仓的贮料维持一个变化不大或基本不变的量，而且平稳、匀称的加料，从而是附着的重量不变或变化微小，实现真正意义上的恒速摊铺，进一步提高摊铺作业的匀称性。8 沥青混合料转运车一般都拥有25t以上的贮料能力，能良好地避免因运料车速度不全都和故障等原因造成的停机待料现象，保证路面的连续摊铺。3.有效改善了沥青混合料在摊铺时存在的温度离析和材料离析。对沥青混合料温度离析和材料的离析的改善，是运料车对沥青路面施工工艺革命的重大贡献。运料卡车将已产生集料离析和温度离析的沥青混合料倒入沥青混合料转运车，因转运车采用了变径变节距的螺旋搅拌技术，可以依据集料离析和温度离析材料在贮料仓中的分布规律，从不同位置取相应的料进行匀称的二次拌和，然后再将物料通过悬臂输料系统，平稳地送至摊铺机受料斗内，有效改善和解决了摊铺时沥青混合料集料离析和温度离析严重的问题。同样是前面提到的那车料(运料车两侧的混合料温度为80℃，顶部的为95℃，中心的为150℃)，用沥青转运车再次拌和后，混合料卸出的温度为140℃，最终铺成的路面密度匀称且平整度好。4.提高了施工速度，削减了卡车数量。使用转运车后，不必由摊铺机供应自卸车和混合料的行进动力，可以提高摊铺机的过负荷能力，保证摊铺机连续工作，还能提高摊铺机的作业速度，提高摊铺效率，从而改善了摊铺机的动力性、经济性、作业稳定性和作业效率。转运车巨大的贮料仓，可贮存足够的混合料，不仅避免了停机待料现象的发生，还使运料卡车在卸料时不必再排长队，削减了运料卡车的数量。8 5.最重要的是提高了作业质量和路面的使用性能，延长了路面使用寿命，大大节省了路面的养护和长期修理费用。8'