表面活性類溫拌混合料施工在隧道工程中的應(yīng)用

潘躍軍

(山西晉城路橋建設(shè)有限公司，山西晉城 048000)

1 表面活性溫拌技術(shù)簡(jiǎn)介

表面活性溫拌技術(shù)采用少量的表面活性添加劑、水與熱瀝青的拌合過(guò)程中共同作用，借助拌合的強(qiáng)大分散能力實(shí)現(xiàn)彼此交織。表面活性劑富集于殘留微量水和瀝青的界面，三者共同作用，暫時(shí)在膠結(jié)料內(nèi)部形成較為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)性水膜。由于水膜潤(rùn)滑作用不受溫度影響，當(dāng)溫度下降時(shí)，水膜潤(rùn)滑作用能夠很大程度抵消瀝青粘度增大的作用，從而實(shí)現(xiàn)溫拌效果。

2 表面活性溫拌瀝青混合料在施工中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 工程概況

忻保高速公路路面及交通安全設(shè)施工程LA2合同段，本標(biāo)段起訖樁號(hào) K21+800～K48+222.737，全長(zhǎng)27.062 km。其中包含30座橋梁和2座隧道，2010年6月份就具備了大面積鋪筑面層的條件，由于有的橋梁、隧道不能通行，隧道的鋪筑推遲到10月份，而山西省忻州地區(qū)地處晉西北，當(dāng)?shù)?0月份的氣溫不利于鋪筑熱拌瀝青混合料面層，為保證工程按期完工，經(jīng)多方研究決定云中山隧道上面層鋪筑采用表面活性類溫拌瀝青混合料施工技術(shù)。

2.2 溫拌混合料的施工

2.2.1 表面活性溫拌劑添加

在原瀝青混合料拌合樓加裝溫拌劑自動(dòng)添加裝置。表面活性溫拌劑添加有直投法、預(yù)混法，目前采用的是直投法。現(xiàn)場(chǎng)瀝青混合料拌和時(shí)，溫拌濃縮液與瀝青質(zhì)量比為5∶95，溫拌添加劑在瀝青開始噴灑后延時(shí)2 s開始噴入，根據(jù)噴灑量，調(diào)整噴灑設(shè)備壓力，噴入時(shí)間控制在8 s～10 s以內(nèi)，噴入時(shí)間基本與瀝青噴灑時(shí)間相同，保證在瀝青噴灑結(jié)束之前完成溫拌濃縮液的噴灑，在瀝青噴灑結(jié)束后再添加礦粉。

2.2.2 生產(chǎn)配合比的確定

通過(guò)試拌確定生產(chǎn)配合比為:5號(hào)∶4號(hào)∶3號(hào)∶2號(hào)∶1號(hào)∶礦粉=5∶19∶26∶15∶29∶6，最佳油石比:4.9%。通過(guò)試鋪確定了攤鋪、碾壓工藝和參數(shù)等，并驗(yàn)證溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，為正常路段施工提供了技術(shù)依據(jù)。

2.2.3 溫拌瀝青混合料施工溫度控制

本項(xiàng)目上面層采用SBS改性瀝青，基質(zhì)瀝青采用90號(hào)A級(jí)道路石油瀝青。溫拌瀝青混合料施工溫度根據(jù)瀝青標(biāo)號(hào)、氣候條件、鋪裝層厚度等綜合確定，見表1。

表1 溫拌SBS改性瀝青混合料的正常施工溫度范圍 ℃

2.2.4 溫拌瀝青混合料的運(yùn)輸

1)當(dāng)時(shí)隧道施工正值降溫時(shí)節(jié)，如果混合料局部降溫過(guò)快就會(huì)形成結(jié)塊，在攤鋪機(jī)后面就會(huì)形成離析塊，該處現(xiàn)場(chǎng)就會(huì)形成坑洞，所以運(yùn)輸過(guò)程中的保溫環(huán)節(jié)是非常關(guān)鍵的，為了避免混合料離析結(jié)塊，運(yùn)輸混合料時(shí)不允許采用小型車量，單車運(yùn)量必須在30 t以上。同時(shí)運(yùn)料車必須做好保溫措施，在車廂側(cè)板全部覆蓋保溫棉，棉被上部加帆布覆蓋，外罩防風(fēng)防雨布。

2)每車測(cè)試出場(chǎng)溫度和到場(chǎng)溫度的差異不能超過(guò)10℃。

3)現(xiàn)場(chǎng)指揮、協(xié)調(diào)要非常緊湊，控制好運(yùn)輸車的數(shù)量，并保證現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，前車沒有完成攤鋪前，不要揭除后車的上部覆蓋。

2.2.5 溫拌瀝青混合料的攤鋪

向晚去宮里赴宴，皇帝滿心歡喜迎出來(lái)，看到名滿天下的美人已經(jīng)衰老如斯，周身也不是少婦淡雅的蘭香，而是隱約透出秋冬林木中的腐敗氣味，一時(shí)興味索然，舉箸難食，又命雨鸞彈琴唱曲。雨鸞叮咚奏琴，吟唱當(dāng)日流行坊中的《洛陽(yáng)女兒行》，嗓音固然是如黃鶯在谷，乳燕啼林，婉轉(zhuǎn)好聽，但由一名“老婦”唱出來(lái)，更見荒唐無(wú)聊。好在李隆基自命風(fēng)流，涵養(yǎng)不錯(cuò)，硬著頭皮聽完，也叫了幾聲好，才帶著他一身的雞皮疙瘩走掉了。

本段施工采用兩臺(tái)帶自動(dòng)找平的瀝青混凝土攤鋪機(jī)。每天攤鋪時(shí)，要提前充分預(yù)熱攤鋪機(jī)。攤鋪機(jī)在整個(gè)攤鋪過(guò)程要始終保持連續(xù)、穩(wěn)定、勻速的施工速度，防止因攤鋪速度改變引起熨平板上受力發(fā)生顯著變化，從而使攤鋪厚度發(fā)生變化。以合理鋪筑寬度，呈梯隊(duì)方式同步攤鋪，縱向接縫之間有一定的搭接寬度。在整個(gè)攤鋪過(guò)程中要定期檢查攤鋪機(jī)找平裝置傳感器的靈敏性。

2.2.6 溫拌瀝青混合料的壓實(shí)

施工當(dāng)日環(huán)境溫度為2℃ ～6℃，風(fēng)力為4級(jí)～5級(jí)，混合料的出場(chǎng)溫度為125℃ ～145℃之間，隧道路面鋪筑采用的碾壓工藝如下:

初壓溫度控制在110℃ ～125℃，為了減少混合料熱量損失過(guò)快，初壓采用了30 t膠輪壓路機(jī)先壓2遍。初壓在4 min～8 min內(nèi)完成。

復(fù)壓溫度控制在90℃～110℃。初壓結(jié)束后，緊跟著采用16 t的鋼輪壓路機(jī)低頻振動(dòng)壓實(shí)4遍，復(fù)壓在初壓后10 min內(nèi)完成。終壓溫度控制在70℃ ～90℃，靜壓2遍，終壓在15 min內(nèi)完成。

現(xiàn)場(chǎng)碾壓完成后，鉆取5個(gè)芯樣的壓實(shí)度全部滿足規(guī)范要求，且全部在98%以上，這表明在低溫環(huán)境下采用表面活性類溫拌瀝青混合料施工技術(shù)，同樣能達(dá)到熱拌技術(shù)的壓實(shí)度要求，見表2。

表2 現(xiàn)場(chǎng)鉆芯檢測(cè)結(jié)果

3 溫拌瀝青混合料施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

溫拌瀝青混合料較低的拌和與壓實(shí)溫度，使其與熱拌瀝青混合料相比還有許多優(yōu)點(diǎn)。

通過(guò)實(shí)例應(yīng)用，溫拌技術(shù)一個(gè)最重要的工程應(yīng)用方向就是延長(zhǎng)施工時(shí)效。

2)減少了隧道通風(fēng)設(shè)備的投入成本。

由于溫拌的拌合溫度控制在瀝青開始產(chǎn)生大量煙氣的溫度拐點(diǎn)之下。能夠控制煙氣僅有熱拌的約10%。溫拌顯著的降煙效果，將根本解決了隧道瀝青路面施工煙氣過(guò)大的狀況，從而減少了通風(fēng)設(shè)備的投入。

3)施工質(zhì)量(壓實(shí)、平整度)的提高。

施工環(huán)境是施工質(zhì)量保證的前提條件。熱拌攤鋪隧道路面，由于環(huán)境過(guò)于惡劣(能見度差、環(huán)境溫度接近人體和機(jī)械耐受極限)，經(jīng)常需要換班或者機(jī)械停機(jī)降溫，很難保證作業(yè)面的有序推進(jìn)，更難以實(shí)施有效的過(guò)程質(zhì)量控制。在這樣的情況下，通常表現(xiàn)為平整度、壓實(shí)度不盡人意。而溫拌的施工環(huán)境的根本性改善，使得精細(xì)化施工和攤鋪機(jī)連續(xù)作業(yè)成為了可能，這將是對(duì)施工質(zhì)量的最有效的保證。

4)節(jié)能減排。

傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料生產(chǎn)，將瀝青和礦料加熱到很高溫度，不僅要消耗大量的能源，而且在生產(chǎn)和施工的過(guò)程中還會(huì)排出大量的廢氣和粉塵，嚴(yán)重影響周圍環(huán)境質(zhì)量和施工人員的身體健康。通過(guò)本次施工對(duì)溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料廢氣、粉塵排放量的測(cè)定:在施工生產(chǎn)溫拌瀝青混合料的過(guò)程中，基本上所有的廢氣、粉塵排放都大大降低，采用溫拌瀝青混合料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱拌瀝青混合料無(wú)疑產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益。同時(shí)溫拌瀝青混合料拌合溫度的降低，也會(huì)極大地減少生產(chǎn)混合料時(shí)大量消耗的能源，見表3。

表3 熱拌與溫拌污染物排放量對(duì)比表

5)改善施工條件。

溫拌技術(shù)顯著減少了溫室氣體的排放量與其他有害物質(zhì)的排放量，因此溫拌技術(shù)的應(yīng)用可以改善施工作業(yè)條件，有利于施工人員的健康。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)該項(xiàng)目的特點(diǎn)，施工單位采用的這種溫拌瀝青技術(shù)，既可以提高混合料的壓實(shí)性能，又能顯著降低瀝青混合料有害氣體的排放，尤其在這種長(zhǎng)大隧道的路面施工中得到更好的應(yīng)用。隨著我國(guó)高等級(jí)公路網(wǎng)絡(luò)向中西部、山區(qū)挺進(jìn)，長(zhǎng)大隧道工程會(huì)越來(lái)越多，溫拌技術(shù)在隧道內(nèi)的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越多。

［1］JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］JTJ 052-2000，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［3］DB 14/T160-2007，公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］李彥偉，王江帥，黃文元，等.溫拌瀝青路面施工技術(shù)［M］.北京：中國(guó)建筑業(yè)出版社，2011.