劉相龍 林美華

0 引言

現(xiàn)行的瀝青路面施工工藝是將拌合設(shè)備生產(chǎn)的瀝青混合料通過(guò)自卸車直接倒入瀝青攤鋪機(jī)的料斗中,然后進(jìn)行攤鋪、壓實(shí)。國(guó)內(nèi)外施工實(shí)踐證明,通過(guò)這種工藝成型的路面存在一些普遍的缺陷,路面的早期破損現(xiàn)象比較嚴(yán)重,其中最主要的是離析問(wèn)題。

所謂瀝青混合料離析是指在路面某一區(qū)域內(nèi)瀝青混合料主要性質(zhì)的不均勻,包括瀝青含量、級(jí)配組成、添加劑含量以及路面的孔隙率等。對(duì)一般的瀝青混合料而言,分為集料離析和溫度離析,對(duì)于SMA而言還可能存在集料—瀝青離析。

1 瀝青混凝土離析的原因

1.1 碎石采集不均勻,礦料級(jí)配不合理

公路部門(mén)使用的石料一般不是自己生產(chǎn)的,而是取自于社會(huì)料場(chǎng)。一個(gè)工程的集料往往來(lái)自不同料場(chǎng),不僅石料質(zhì)量不同,還存在覆蓋層和風(fēng)化層清除不干凈、破碎和篩分機(jī)械不統(tǒng)一、篩孔尺寸混亂等現(xiàn)象,導(dǎo)致集料產(chǎn)品質(zhì)量及規(guī)格不統(tǒng)一,實(shí)際級(jí)配與配合比設(shè)計(jì)所用的級(jí)配有很大的差距。盡管目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)很認(rèn)真,但生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)產(chǎn)生很大變化,到正式生產(chǎn)時(shí),實(shí)際材料與配合比的材料相比簡(jiǎn)直面目全非了。

1.2 瀝青混合料的生產(chǎn)及運(yùn)送

瀝青混合料從貯料倉(cāng)向運(yùn)輸車?yán)镙斔蜁r(shí),由于高度原因,大骨料滾落在車廂附近,粗骨料在車廂周圍比較集中,形成材料離析。同時(shí)車廂四壁由于和外界直接接觸,溫度較低,當(dāng)熱混合料與四壁接觸時(shí),溫度會(huì)明顯降低,而車廂中心的溫度就不會(huì)有太大的變化,從而形成溫度離析[1]。

在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)輸和待卸料過(guò)程中會(huì)使混合料溫度下降過(guò)多,低于規(guī)定的攤鋪溫度會(huì)造成廢料。特別是整車料的溫度下降不均勻,整車料表面的料溫比中部的料溫要低20℃左右,造成溫度離析。而攤鋪機(jī)的布料過(guò)程無(wú)法使混合料的溫度充分平衡。在壓實(shí)過(guò)程中,低溫的料不能獲得所需的壓實(shí)度,鋪層局部孔隙高,導(dǎo)致滲水和日后的早期病害[2]。

1.3 攤鋪過(guò)程中造成的離析

1)在每輛卡車卸料之間銜接不好,前一車料已用完,后一車才開(kāi)始卸料。一般收料斗兩側(cè)的混合料含粗粒料多,沒(méi)有重疊混勻的機(jī)會(huì)。2)料斗側(cè)板翻起的次數(shù)過(guò)多,從而材料往后輸料時(shí)發(fā)生滾動(dòng)的機(jī)會(huì)也多。3)攤鋪過(guò)程不連續(xù),攤鋪速度變化頻繁,反復(fù)的停頓和重新啟動(dòng)使攤鋪機(jī)的作業(yè)條件不穩(wěn)定。4)分料器運(yùn)轉(zhuǎn)不連續(xù),混合料會(huì)在攤鋪機(jī)內(nèi)產(chǎn)生顯著離析。5)分料器轉(zhuǎn)得太快,造成中間缺料。6)在橫向布料時(shí)存在骨料離析,大骨料被輸送到攤鋪帶兩邊,而細(xì)骨料留在中間。當(dāng)攤鋪寬度過(guò)大時(shí)尤其嚴(yán)重。7)運(yùn)輸車上已造成的混合料溫度離析無(wú)法在攤鋪過(guò)程中得到補(bǔ)償。8)由于沒(méi)有智能化控制手段,作業(yè)的連續(xù)性和作業(yè)參數(shù)的穩(wěn)定性沒(méi)有保障。

1.4 壓實(shí)過(guò)程造成的離析

1)壓實(shí)過(guò)程中易出現(xiàn)推移現(xiàn)象。引起路面推移主要有以下原因:集料級(jí)配過(guò)于密實(shí)、瀝青混合料中瀝青含量相對(duì)較高、基層沒(méi)有按要求處理妥當(dāng)。2)碾壓過(guò)度。對(duì)SMA路面來(lái)說(shuō),由于它的集料嵌擠作用壓實(shí)度比較容易達(dá)到,所以在碾壓時(shí)很容易出現(xiàn)過(guò)碾壓現(xiàn)象,這樣不僅會(huì)壓碎碎石,還會(huì)使瑪脂部分上浮,構(gòu)造深度減少,達(dá)不到SMA的目的。3)碾壓方式不按規(guī)定進(jìn)行。許多施工單位在瀝青混合料攤鋪好后,不是按照規(guī)定的壓實(shí)方式進(jìn)行,而是隨意進(jìn)行,他們的壓實(shí)工藝、壓路機(jī)類型、壓實(shí)溫度、壓實(shí)速度和壓實(shí)遍數(shù)均沒(méi)有按照規(guī)范來(lái)進(jìn)行,甚至在壓實(shí)SMA路面時(shí)不能用輪胎壓路機(jī)來(lái)壓,但是有些單位偏要用輪胎壓路機(jī)來(lái)碾壓,這樣很難保證路面的壓實(shí)度和平整度,因此路面質(zhì)量也就難以保證,從而造成不必要的浪費(fèi)或重新返工。

2 瀝青混合料離析的控制方法

2.1 加強(qiáng)材料的管理,保證均勻

碎石加工采用反擊式破碎機(jī)破碎,大大降低細(xì)長(zhǎng)扁平顆粒含量;細(xì)集料采用有適當(dāng)級(jí)配的人工軋制的砂。保證原材料質(zhì)量的穩(wěn)定是材料控制的關(guān)鍵之一。要選擇規(guī)模大的料場(chǎng)供料,必要時(shí)可以由承包人現(xiàn)場(chǎng)加工或聯(lián)營(yíng)。要控制材料運(yùn)輸環(huán)節(jié),保證所運(yùn)材料真正來(lái)自同一料場(chǎng),承包人要派代表進(jìn)駐料場(chǎng)。收料時(shí)要有試驗(yàn)人員負(fù)責(zé)把關(guān)。料場(chǎng)料堆高度不宜超過(guò)3 m。料堆不應(yīng)堆成錐形,避免材料在存放時(shí)產(chǎn)生離析,細(xì)集料必須搭高防雨棚。

2.2 混合料的拌和

瀝青混合料的拌和一般情況下每缸拌和的時(shí)間宜為35 s～50 s(設(shè)計(jì)充盈率55%～65%),其中干拌時(shí)間不得少于5 s。拌和時(shí)間應(yīng)以瀝青混合料拌和均勻,所有礦料顆粒全部裹覆瀝青為度,并要試拌確定。要根據(jù)施工季節(jié)、施工天氣、施工時(shí)間及施工運(yùn)距合理確定瀝青混合料的拌和時(shí)間,瀝青加熱溫度由瀝青粘度—溫度曲線決定,烘干后集料的殘余含水量不得大于1%。每天開(kāi)始幾盤(pán)集料應(yīng)提高加熱溫度,并干拌幾鍋集料廢棄,再正式加入瀝青拌和混合料。拌好的瀝青混合料應(yīng)均勻一致,無(wú)花白料、無(wú)結(jié)團(tuán)成塊和嚴(yán)重的集料離析現(xiàn)象,不符合要求時(shí)不得使用并應(yīng)及時(shí)調(diào)整,所有過(guò)度加熱、炭化、起泡或含水的混合料必須廢棄,加熱不宜超過(guò)6 h,且當(dāng)天加熱當(dāng)天用完,不宜多次加熱以免老化。

2.3 瀝青混合料的運(yùn)輸

為提高運(yùn)輸效率和保證瀝青攤鋪機(jī)連續(xù)作業(yè),需要用20 t組長(zhǎng)自卸車運(yùn)輸瀝青混合料。而瀝青攤鋪機(jī)接料斗的容量一般只有5 t左右,攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)瀝青攤鋪機(jī)必須頂推自卸車一起前進(jìn),直至卸料車卸料完畢,隨后的自卸車相繼向?yàn)r青攤鋪機(jī)供料。這種供料方式必須有足夠數(shù)量的自卸車,即便如此也難避免自卸車向?yàn)r青攤鋪機(jī)供料的間歇性,甚至出現(xiàn)瀝青攤鋪機(jī)待料和重新起步現(xiàn)象。因此不可避免地出現(xiàn)瀝青混合料溫度離析、鋪筑層的密實(shí)度和平整度不符合要求的現(xiàn)象。這是目前常用自卸車運(yùn)輸瀝青混合料方式無(wú)法克服的弊病,采用轉(zhuǎn)運(yùn)車在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中對(duì)瀝青混合料進(jìn)行一次攪拌才能減輕。

2.4 攤鋪控制

從攤鋪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上避免離析,合理確定螺旋輸料器的高度,使得在正常作業(yè)時(shí)料能全埋螺旋輸料器,但又不會(huì)影響攤鋪厚度。選擇合適的輸料槽寬度,合適的輸料槽寬度將使輸料暢通,而且輸料器支撐處空間大,不會(huì)產(chǎn)生輸料阻滯現(xiàn)象,減小了離析;螺旋輸料器在機(jī)身中部?jī)蓚?cè)的反向葉片的數(shù)量和葉片傾斜角度要合適,合理的葉片數(shù)量和葉片傾斜角將機(jī)身中部的粒料攪拌均勻,避免中部離析[3]。

為避免瀝青混合料產(chǎn)生離析,在攤鋪中應(yīng)采取如下措施:首先應(yīng)該根據(jù)速度、頻率的關(guān)系及鋪筑層厚、材料種類、級(jí)配構(gòu)成確定壓實(shí)速度。盡量采用大直徑、低轉(zhuǎn)速螺旋布料器(低速大扭矩馬達(dá))的攤鋪機(jī);降低螺旋布料器的高度,并使混合料的高度超過(guò)螺旋布料器(即滿埋布料器)。這樣可以提高螺旋布料器的輸送率,降低轉(zhuǎn)速,減少不同物料顆粒之間的慣性差異,這樣可以減少不同寬度位置上的橫向離析和物料上下滾動(dòng)產(chǎn)生的縱向離析,螺旋布料器上部不暴露在空間中,也不會(huì)由于上拋而產(chǎn)生面層離析[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

混合料離析導(dǎo)致鋪筑層的力學(xué)性能變壞,出現(xiàn)不良結(jié)構(gòu),從而降低路面的使用壽命。由于目前的施工工藝,瀝青混合料離析還不能杜絕,所以采取各種措施控制和減少混合料的離析是保證高速公路路面平整度和質(zhì)量的關(guān)鍵。這就需要對(duì)料源、拌和、運(yùn)輸、攤捕、壓實(shí)等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全方位控制,建議在公路工程中重視施工生產(chǎn)的每一個(gè)細(xì)節(jié),采用先進(jìn)的設(shè)備,有效控制離析,提高瀝青路面的質(zhì)量。

[1]劉雅香.淺談拌和站瀝青混合料的質(zhì)量控制[J].遼寧交通科技,2002(5):40-41.

[2]黃臘泉.瀝青路面常見(jiàn)病害及其防治措施[J].中外公路,2003(2):14-15.

[3]周 斌.瀝青路面攤鋪離析的產(chǎn)生與控制[J].交通科技,2005(4):21-22.

[4]沙慶林.高速公路瀝青路面早期破壞現(xiàn)象及預(yù)防[M].北京:人民交通出版社,2001.

[5]蘇星舞.公路瀝青路面常見(jiàn)病害處治方法[J].山西建筑,2008,34(30):299-300.