熱拌瀝青混合料路面施工技術研究

楊繼禹,李洪林

(黑龍江省龍建路橋第二工程有限公司)

1 熱拌瀝青混合料生產配合比的確定

熱拌瀝青混合料的配合比設計簡稱混合料設計,根據《公路瀝青路面施工技術規范》(JTJ032-94)的要求,全過程的混合料設計分為三個階段,即目標配合比設計階段,生產配合比設計階段和生產配合比驗證階段。其中目標配合比設計可以由設計單位進行,也可由施工單位進行,而后兩個階段由于要借助于拌和設備和攤鋪設備,故宜由施工單位或設計、施工單位聯合進行。通過三個階段確定瀝青混合料的材料品種、礦料級配和瀝青用量。普通的熱拌瀝青混合料配合比設計用馬歇爾試驗進行,并對混合料性能進行各種檢驗,特殊類型的瀝青混合料如SMA等,還需采用其他一些實驗方法檢測,馬歇爾試驗僅能作為參考標準。

1.1 目標配合比設計

目標配合比的設計非常重要,不僅關系到混合料的高穩定性、低溫抗裂性,還關系到路面耐久性、表面構造深度以及施工和易性和可壓實性等一系列指標。混合料的設計空隙率和路面完工后的實際空隙率,也決定其抗水損壞能力。根據研究,瀝青路面的實際空隙率在 8%以上時,水容易進入混合料內部,且在荷載作用下易產生較大的毛細壓力成為動力水,易造成瀝青混合料的水損害破壞。應當說明,我國《公路瀝青路面施工技術規范》(JTJ032-94)中,雖然規定了多種瀝青混合料的級配范圍,但由于范圍往往為了兼顧我國南北等不同氣候條件,規定的級配區域是很大的,在實際施工中需根據道路所在地的具體情況進行詳細的目標配合比設計,不一定以規范中的級配中值為標準。近年來在多條高速公路瀝青路面施工中所采用的瀝青混合料,如 SAC,AK,SMA等,雖然其礦料級配曲線也在規定范圍的區域以內,但已不是按照規定級配的中值來配料,而是在規定區域內采用間斷級配,使混合料性能有了非常大的變化。目標配合比設計一般在瀝青面層施工前一個月左右進行,所選定的礦料配合比供確定拌和廠各冷料倉的供料比例、進料速度及試拌使用,根據規范規定,在進行目標配合比設計時,必須采用工程實際使用的材料而不是材料場的材料樣品。

1.2 生產配合比設計

拌和廠冷料倉的集料按目標配合比確定的比列進入烘干筒烘干后,如果采用間歇式拌和機,烘干的熱料經過第二次篩分重新分成 3～5個不同粒級的集料,分別進入拌和機內的熱料倉。各個熱料倉中集料顆粒組成已不同于冷料倉,因此,需要重新進行礦料配合比計算,以確定各個熱料倉進入拌和室的比例,并檢驗確定最佳瀝青用量,這一過程即為生產配合比設計,該階段一般在瀝青面層施工之前 10d左右進行。生產配合比設計階段仍應進行礦料顆粒組成檢驗和馬歇爾試驗。

1.3 生產配合比驗證

生產配合比驗證階段也是正式鋪筑瀝青面層之前的試拌試鋪階段,采用的機械設備、施工工序、質量管理和檢驗方法均與面層正式開工后的日常生產相同,通過試拌試鋪,為正式鋪筑提供經驗和數據。施工單位進行試拌試鋪時,應報告業主、監理部門,并會同設計部門一起進行鑒定。拌和機按照生產配合比進行試拌,得到的混合料在試驗路段上試鋪,在場人員對混合料級配、油石比、攤鋪、碾壓過程和成型混合料的表面狀況進行觀察和判斷,同時,試驗室密切配合,在拌和廠出料處或攤鋪機旁采集瀝青混合料試拌,進行馬歇爾試驗,檢驗混合料是否符合規定的要求,同時還進行車轍試驗,浸水馬歇爾試驗用以檢驗高溫穩定性和水穩定性,只有當試拌的混合料符合所有的要求時才能允許生產使用。

2 瀝青混合料拌和與運輸

2.1 材料供給

堆料場貯存的集料數量應為平均日用量的 5倍以上,集料應加遮蓋,以防雨水。研究表明,集料含水量的多少對拌和設備生產能力影響很大,含水量大則意味著烘干及加熱時間長,生產能力降低,燃油消耗量增加。集料要干凈,無垃圾、塵土等雜物,堆放要嚴格,防止不同粒徑的料混雜。生產熱拌瀝青混合料,通常采用 4～5種不同粗細規格的集料、每種集料置于相應的冷料倉中。各冷料倉向拌和機的供料數量,需根據目標配合比所確定的集料比例進行調整,使混合料的顆粒組成符合已確定的目標設計級配。各個冷料倉的集料通過倉口下的小皮帶輸送到通往拌和機的大輸送帶上,倉口開啟的大小和調整皮帶運行速度可控制各冷料倉的供料數量。在實際生產中,一般均根據集料粗細和所需的比列固定出料口的開啟度,通過改變皮帶的運行速度調整供料的數量。畫出皮帶運行速度與供料數量的關系曲線,作為調整供料數量時設置皮帶運行速度的依據。在進行冷料倉的布置時,為了易于在輸送帶上觀察細集料供給是否正常,將細集料安排在靠近烘干筒一側,并由細到粗逐個向另一側布置。礦粉和瀝青貯量應為平均日用量的 2倍以上,貯存的礦粉必須遮蓋,不得浸水,否則影響礦料配合比精度和拌和機生產效率。

2.2 拌和設備的運行

在拌和設備運行前,要檢查各崗位人員到位情況和各個部位情況,確認準備就緒才能合上電閘啟動設備,各個組成部分的啟動,應按料流方向順序進行,待各部分無荷空機運行片刻,確認工作正常時,才開始上料進行負荷運轉。

在拌和設備運行中要經常檢查料倉中的貯料情況和冷料運輸帶的運行情況,如果發現各料倉內的貯料嚴重失衡時,應及時停機,以防滿倉或貯料串倉。經常檢查振動篩的橡皮減震塊,發現有裂紋時,要及時更換,貯料倉中的存料要過半后才開始稱量。礦粉要根據用料情況上料,防止上料過多或卡住機器,防止瀝青從保溫箱中溢出,必要時可用工具在箱內攪動,以免瀝青溢出。

拌和設備在停機前應先停止供給集料并少上礦粉,使干燥滾筒空轉 3～5s,等滾筒內出完余料才停止筒的轉動。在筒空轉時還應加大噴燃氣的風門,盡量驅除筒內廢氣,并使筒冷卻,然后關閉噴燃器的油門和燃油泵的總油門。停機后礦粉倉和礦粉升運機內不得有余料,停止噴瀝青,將進入攪拌器內的余料干拌幾分鐘后放凈,以便刷凈攪拌器內的殘余瀝青。拌和設備在每次作業完畢后都必須立即用柴油清洗瀝青系統,以防止瀝青堵塞管路。

2.3 試拌

對間歇式拌和設備,應按生產配合比確定的瀝青用量進行試拌,試拌后取樣進行馬歇爾試驗和抽提試驗,并將其試驗值與生產配合比試驗結果進行比較,驗證瀝青用量的合理性,必要時可作適當調整。確定適宜的拌和時間。間歇式拌和設備每盤拌和時間宜為30～60s,其中干拌時間不得少于5s,以瀝青混合料拌和均勻,所有礦料顆粒全部裹覆瀝青結合料為度。

2.4 拌制

根據配料單進料,嚴格控制各種材料用量及其加熱溫度。拌和后的瀝青混合料應均勻一致,無花白、無離析和結團成塊等現象。每班抽樣做瀝青混合料性能、礦料級配組成和瀝青用量檢驗。每班拌和結束時,清潔拌和機械,放空管道中的瀝青。做好各項檢查記錄,不符合技術要求的瀝青混合料禁止出廠。在實際施工中,每天提前一定時間開始拌和,使混合料貯于拌和設備的貯料倉中,以防止施工中由于拌和設備的小故障導致攤鋪機停機。

3 瀝青混合料拌和質量管理和檢測

3.1 質量管理

(1)原材料質量：各種粗細集料的質量均需符合材料設計要求的規定,集料的含水量大時,烘干時間就需相應延長。

(2)配合比的計量：各種粗細集料的冷料倉都要按事先確定的配合比供料,在拌和機開始試生產之前必須請計量部門為各個計量裝置進行檢查和標定,以確保計量正確。在拌和廠生產過程要經常注意料倉供料是否正常和熱料倉受料和供料是否均衡。如發現異常現象,應及時分析研究并進行調整。

(3)溫度控制：瀝青混合料生產的每個環節都必須特別強調溫度控制,瀝青、集料的加熱溫度和瀝青混合料的出廠溫度應根據瀝青品種、標號、粘度、氣候條件和鋪筑層的厚度確定,瀝青的針入度小、粘度大、氣溫低,鋪筑層薄時采用高限,瀝青材料溫度過低,瀝青裹覆不勻,裝車將比較困難,若混合料溫度過高,不僅易使瀝青老化,在運輸中也易發生滴漏。

3.2 拌和質量檢測

(1)外觀檢查。

在運料車裝料和運至攤鋪工地過程中,拌制的瀝青混合料沒有色澤,其原因是瀝青加熱溫度偏高,造成瀝青老化。這時應根據瀝青品種,嚴格控制瀝青加熱溫度。混合料顆粒發生明顯變化,出現該現象的原因可能是冷料顆粒組成發生了較大變化或振動篩篩網上熱料過多,來不及正常篩分就直接進入熱料倉。

(2)溫度測試。

瀝青混合料的溫度通常在運料車上量測,較理想的方法是使用有度盤和鎧裝樞軸的溫度計,將樞軸從車箱一側的預留孔中插入混合料中至少 15cm,混合料直接與樞軸接觸,即可測出料溫。

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