黃土高原地區Superpave高性能改性瀝青混凝土面層施工質量控制

陳仲明

(甘肅路橋建設集團有限公司,甘肅蘭州 730030)

黃土高原地區Superpave高性能改性瀝青混凝土面層施工質量控制

陳仲明

(甘肅路橋建設集團有限公司,甘肅蘭州 730030)

本文結合雷西高速LXLM1合同段路面工程Superpave高性能改性瀝青混凝土的施工經驗,從原材料質量控制、級配控制、施工工藝質量控制等方面論述了Superpave高性能改性瀝青混凝土路面質量控制。

Superpave高性能改性瀝青混凝土 施工質量控制

雷西高速公路是國家高速公路網青島至蘭州高速公路(編號G22)的重要組成路段,起點位于陜甘交界的雷家角,順接陜西壺口至雷家角高速公路,終點位于西峰區李家寺,接西峰至長慶橋高速公路。路線全長28.057km。項目主要位于黃土高原區隴東黃土高原亞區,是我國黃土高原地貌特征表現最為典型的部分。項目所在區屬黃土高原干濕過渡區—陜北典型黃土高原中凍區。夏季炎熱,降水多;秋季降溫迅速,潮濕多雨;冬季寒冷漫長。

雷西路面面層結構為:密級配瀝青碎石ATB-30(厚90mm)+中粒式高性能改性瀝青混凝土superpave-20(厚50mm)+細粒式高性能改性瀝青混凝土superpave-13。本項目高性能改性瀝青混凝土嚴格按照superpave瀝青混合料的設計方法進行設計,并嚴格控制superpave施工工藝,高質量地完成了面層施工,現以LXLM01標為例,簡要介紹Superpave高性能改性瀝青混凝土的施工關鍵工藝及質量控制要點。

1 原材料質量控制

1.1 瀝青

瀝青質量的好壞對路面施工質量起著決定性的作用,品質優良的瀝青,是提高路面路用性能和長壽命的首要保證。Superpave高性能改性瀝青混凝土使用改性瀝青除應符合“聚合物改性瀝青技術要求”的規定,同時必須符合美國SHRP PG76-22規定。本項目中、上面層選用韓國SK(AH-90#)SBS(I-C)改性瀝青(表1)。

1.2 粗集料

(1)為了確保碎石集料生產的質量和均勻性,統一選用大型石料廠生產加工,采用三級破碎二級除塵工藝加工。(2)瀝青面層根據不同混合料級配類型,滿足級配要求,將集料分成4檔規格備料。如下:Sup-13:16～9.5mm、9.5～4.75mm、4.75～2.36mm、2.36～0mm;(3)本項目sup-13面層采用陜西蒲城產石灰巖碎石,壓碎值為17.3%,單粒徑碎石針片狀顆粒含量為7.2%,洛杉磯磨耗損失22.2%,吸水率0.3%,表觀相對密度2.770,片石抗壓強度大于35MPa,石料粘附性達到5級。

1.3 細集料

瀝青面層細集料采用石灰巖軋制機制砂,潔凈、干燥、無雜質。0.075mm篩孔以下顆粒不超過10%,2.36mm篩孔通過率應在90%以上。

1.4 礦粉填料

礦粉采用石灰巖或巖漿巖中強基性巖石等憎水性集料經磨細得到,原集料中不得含有泥土等雜質。本項目使用礦粉0.075mm篩孔通過率在90%以上。

1.5 原材料的抽檢

對原材料經檢驗合格后方可組織進場。改性瀝青進場后嚴格按《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40-2004)中的規定,進行車車檢測,杜絕任何不合格的瀝青入庫。

集料在進場過程中,應加大檢測頻率,嚴格控制集料的質量變異性在規范要求范圍內。料場須進行場地硬化,采取隔離措施,以免不同規格的碎石混雜在一起,料堆要有明顯標識。最重要的是各個料堆集料質量的均勻一致性,同時要保證集料足夠干燥。

2 Superpave混合料級配控制及路用性能檢測

Superpave瀝青混合料配合比設計是通過旋轉壓實系統來實現,設計空隙率為4%,通過AASHTO T283凍融劈裂試驗進行混合料水敏感性評價,要求殘留強度比大于80%。

本項目對Superpave瀝青混合料采取雙指標進行施工質量控制。通過實踐證明,Superpave級配設計主要是控制關鍵篩孔2.36mm和0.075mm的通過量。0.075mm通過率是粉膠比及壓實度的最主要影響因素之一,只有精確、嚴格的控制其用量,才能生產出性能優良的瀝青混合料。(LXLM01標SUP-13上面層數據匯總)。

2.1 瀝青混合料抽提篩分級配(表2)

2.2 混合料馬歇爾試驗結果(表3)

2.3 旋轉壓實試驗結果(表4)

2.4 Sup-13面層現場檢測結果

通過精細化的施工控制,LXLM01標檢測各指標合格率100%,工程質量優良(表5)。

2.5 車轍試驗結果(表6)

2.6 浸水馬歇爾穩定度試驗結果(表7)

2.7 AASHTO T283試驗結果(表8)

3 施工工藝控制

3.1 施工準備

(1)瀝青面層原材料試驗檢測各項指標均符合設計及規范要求。(2)粘層施工。采用空壓機配合專業清掃車將下承層表面的碎石、雜物、灰塵等徹底清理干凈;對于局部粘附于下承層的灰塵、泥土用鋼絲刷配合高壓水槍沖洗,干燥后施工粘層。粘層油的噴灑宜在面層施工前12小時進行。對路肩及構造物邊部與瀝青混合料貼合的部位,人工涂刷粘層油。(3)瀝青料拌和站調試完畢,瀝青攤鋪機、壓路機、水車等設備都已到位,攤鋪機已調試完畢。施工前放樣已完畢。

3.2 瀝青混合料拌和

瀝青混合料拌和采用瑪蓮尼4000型瀝青拌和機拌制,配備8個冷料倉、6個熱料倉;拌和能力300噸/小時。(1)嚴格控制瀝青和集料的加熱溫度以及混合料的出廠溫度。瀝青的加熱溫度宜在165℃～170℃,不應超過175℃,礦料加熱溫度為180℃～210℃,混合料出廠溫度為175℃～185℃,當混合料出廠溫度超過195℃或低于165℃,已影響瀝青與集料的粘結力,混合料應廢棄。(2)拌和時間由試拌確定。必須使所有集料全部裹覆瀝青結合料,并以瀝青混合料拌和均勻為度,每盤拌和時間不宜少于45s。(3)拌和時由試驗室及時對拌和出的瀝青混合料進行試驗檢測,并取樣進行旋轉壓實試驗、馬歇爾試驗和抽提試驗,檢驗油石比、礦料級配及瀝青混凝土的物理力學性質,如不符合要求立即進行調整。對不合格的瀝青混合料堅決不上路攤鋪。油石比與設計值的允許誤差－0.1%至＋0.2%。礦料級配與生產設計標準級配的允許差值:0.075mm±2%、≤2.36mm±4%、≥4.75mm±5%,并滿足superpave限制點和限制區的要求。(4)在大面積生產過程中操作人員可根據計量、溢料情況,及時適當的調整冷料比例,但在整個路面施工過程中,試驗段確定的熱料倉比例再不容許調整。(5)控制粉塵用量 。不使用回收粉塵,拌和機排放的粉塵采用濕法處理,進入專用的廢粉罐,集中加濕派運至指定地點。(6)每班作業完成后,用拌和樓打印的各種料數量,進行總量控制校核。以各倉用量及各倉級配計算平均施工級配、油石比,并與施工厚度和抽提結果進行校核(利用一個評定周期的瀝青混合料總生產量、施工總面積、瀝青混合料密度計算該攤鋪層的平均壓實厚度)。

表1 SBS(I-C)改性瀝青試驗結果

表2

表3

表5

表6

表7

表8

3.3 瀝青混合料運輸

(1)瀝青混合料運輸采用15噸以上自卸車,運輸車不少于15輛。自卸車必須清理干凈,車廂底板及側板要涂一層專用隔離劑,但不能在底板留有余液。(2)從拌和機貯料罐向運料車上卸料時,分層放料,汽車挪動不少于四次,從而減少粗細集料的離析現象。(3)運輸車裝好料運走前,拌和樓人員必須采用具有金屬探測針的插入式數顯溫度計檢測瀝青混合料出廠溫度(插入深度要大于150mm,在運料卡車側面中部設專用檢測孔,孔口距車廂底面約30cm),并檢測瀝青混合料的重量、記錄好出廠時間、簽發運料單、不合格的混合料不得進行上路攤鋪。(4)瀝青混合料在運輸時必須加蓋苫布保溫、防雨、防污染(棉芯)帆布蓬,其大小應能完全覆蓋整個車廂。到達工地時,只有當前一車正在進行卸料攤鋪時,才能揭去該車覆蓋蓬布。

3.4 瀝青混合料的攤鋪

(1)為了避免攤鋪機搭接部位不出現溫度離析,瀝青混合料的攤鋪采用一臺大功率、抗離析的福格勒S2100-2攤鋪機半幅全寬度進行,螺旋拼裝寬度10.25m,采用平衡梁控制標高和平整度,攤鋪速度一般控制在1.5～3m/min的范圍內,做到緩慢、均勻、不間斷的鋪筑。攤鋪機熨平板振搗30-40%。攤鋪過程中,兩側螺旋送料器應不停的勻速旋轉以減少離析現象,用餐時應分批輪流“交替”進行,切忌停工用餐,爭取做到每天收工停工一次。(2)攤鋪機應調整到最佳工作狀態,螺旋布料器內混合料表面以略高于螺旋布料器2/3為度,使熨平板的擋板前混合料的高度在全寬范圍內保持一致,避免攤鋪層出現離析現象。(3)在攤鋪前0.5～1h應預熱熨平板,且預熱溫度不低于100℃,但要防止過冷、過熱,因過冷易使鋪層面拉痕,過熱易使鋪層拉油和燙出瀝青膠漿。(4)每天開始攤鋪時,攤鋪機前方應有5輛以上運料車等候卸料,在攤鋪過程中,攤鋪機保持緩慢、勻速行走前進,不隨意中途變速或停頓,隨時注意松鋪厚度及路拱,設專人修邊,不影響平整度。(5)混合料攤鋪溫度一般不得低于165℃,并隨時跟蹤檢測。(6)連續攤鋪過程中,運料車在攤鋪機前10-30cm處停住,不得撞擊攤鋪機。卸料過程中運料車應掛空檔,靠攤鋪機推動前進。并應將運料車的車廂大角度快速提升,使瀝青混合料整體滑落,以避免大骨料向接料斗兩側滾動和堆積。(7)當遇雨或下層潮濕時,不得攤鋪瀝青混合料,對未經壓實即遭雨淋、以及未達到壓實度要求即已冷卻結硬的混合料,應予以報廢。

3.5 瀝青混合料的壓實成型

(1)SUP-13面層碾壓組合方案:瀝青混合料攤鋪段落達到50米之后立即進行碾壓。首先,采用2臺13t雙鋼輪振動壓路機并行同進退開始碾壓2遍(靜壓勻速前進,后退時沿前進碾壓時的輪跡行駛并振動碾壓)碾壓速度2～3 Km/h。然后,采用2臺30t膠輪壓路機并行同進退復壓2遍(低溫施工時可增加一臺輪胎壓路機加強復壓),碾壓速度控制在3～4Km/h;最后,采用1臺13t雙鋼輪振動壓路機全寬范圍內微振一遍(前進后退均振動),靜壓1遍,碾壓速度控制在3～4KM/h。小型雙鋼輪壓路機及時進行邊部碾壓。(2)瀝青混合料的碾壓應掌握“緊跟、高溫、慢壓、強振”的原則,做到高溫碾壓、及時碾壓。(3)碾壓過程中,壓路機起步,停車要緩慢,不得在熱的混合料上急停或掉頭。壓路機碾壓過程中采用間歇噴水方式,嚴格控制噴水間歇時間,以不粘輪為原則。當采用輪胎壓路機時可以在輪胎上少量涂抹3:1的水與食用油混合物,待輪胎發熱后粘輪現象可以消除。(4)壓路機的碾壓應在盡可能高的溫度下進行。初壓時,溫度不得低于155℃;終壓結束時溫度不宜低于100℃。(5)現場的壓實度采用壓實度和空隙率雙控,壓實度以最大理論密度作為標準密度時,對于sup-13按其93%～97%控制,現場的空隙率用鉆取的芯樣進行測定,控制在3%～7%之間。

4 結語

高性能Superpave改性瀝青混凝土作為路面面層時,能極大地提高瀝青路面的抗永久變形能力和低溫抗裂縫能力,收縮性能、疲勞特性、抗滲透性和抗滑性能等路用性能顯著改善,延長了路面的使用壽命。為保證高性能Superpave改性瀝青混凝土的施工質量,我們應該從原材料質量、級配、施工過程工藝、以及試驗檢測等方面嚴格加強控制。