王冠 劉新翠
近年來,瀝青公路建設大干快上,形勢喜人,但公路數(shù)量劇增的同時也使施工過程忽視質(zhì)量控制的現(xiàn)象日趨嚴重。我國瀝青路面質(zhì)量控制體系包括前期設計控制階段、中期施工過程控制階段和后期養(yǎng)護控制階段,由于篇幅所限,本文只對全過程控制管理中起關鍵作用的中期質(zhì)量過程控制進行研究。
中期路面質(zhì)量控制策略可以從以下幾個方面進行分析:瀝青原材料的變異性及其質(zhì)量控制,包括集料級配、比重、針片狀含量、含泥量指標、軟化點、瀝青針入度、延度等;瀝青混合料變異性分析及質(zhì)量控制,從混合料溫度、級配、瀝青含量等方面考慮;路面成型特征變異性分析及其控制,包括瀝青路面壓實度、平整度和面層厚度等指標;瀝青混合料路面離析的控制。
1.瀝青原材料技術性能指標及控制措施
在現(xiàn)行瀝青路面施工技術規(guī)范中,我們往往只檢測可以用來表征瀝青的主要技術性能的針入度、軟化點、延度這三大指標。針入度為我國瀝青的分級指標,其物理意義為表觀粘度,它反映了瀝青在荷載作用下的變形能力。瀝青的感溫性能主要采用針入度指數(shù)PI值來評價,PI值越大,膠體結(jié)構(gòu)越強,溫度敏感性則越小,相應高溫性能也就越好[1][2]。延度體現(xiàn)的是瀝青的低溫抗拉伸性能。
軟化點是指在特定試驗條件下表示瀝青軟硬程度的一個條件溫度,瀝青的軟化點被用作表征由固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度,即瀝青在運動作用下失去抗變形能力的溫度。軟化點數(shù)值直接與表示路面發(fā)軟變形的程度相關聯(lián)[3][4][5][6]。
在控制措施方面,首先,在購置原材料時就應保證瀝青質(zhì)量的穩(wěn)定性,對瀝青原油的品種、產(chǎn)地、瀝青產(chǎn)品性能都必須嚴格限定;瀝青的運輸、存儲過程中需采用先進的生產(chǎn)工藝;建立嚴格的質(zhì)量檢驗制度。在施工過程中,不能只局限于針入度、軟化點、延度等傳統(tǒng)指標檢測,需對原材料質(zhì)量控制的要求全面把控,為保障瀝青質(zhì)量應采用多指標、多單位、多層次對瀝青進行全面檢驗。
2.集料的質(zhì)量控制及變異性分析
高速公路瀝青路面上經(jīng)常出現(xiàn)的與集料相關的破損的兩類現(xiàn)象:一類是由于表層集料的堅固性過差,使運營路面表面上呈現(xiàn)出不同程度的集料磨損,其高度低于周邊合格瀝青混合料。另一類是由于集料的壓碎值及針片狀含量過大,在路面經(jīng)重型振動碾壓成形過程中,集料就已經(jīng)發(fā)生了壓斷甚至壓碎破壞,在路面建成后的特重交通流量下,集料破損數(shù)量進一步增加;這兩種現(xiàn)象反映出集料堅固性和重要性。
其次,集料比重、吸水率影響著瀝青混合料的力學強度、水穩(wěn)性、高溫穩(wěn)定性。集料比重越大,瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度越高,吸水率小時,瀝青混合料水穩(wěn)性好,抗車轍性能較好。集料含泥量對瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性及水穩(wěn)性不利。含泥量的存在影響瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性,易出現(xiàn)水損害現(xiàn)象。集料的級配對瀝青混合料均勻性影響很大,而混合料的均勻性與瀝青路面的質(zhì)量和使用性能直接相關。
3.瀝青混合料的性能分析及質(zhì)量控制
3.1瀝青混合料的技術指標對瀝青路面性能的影響
一個良好的級配礦料組成,應該是在熱穩(wěn)性的容許調(diào)節(jié)下,達到最小空隙率,并保證有足夠的裹覆瀝青所需的結(jié)構(gòu)比表面積,使礦料之間處于最緊密的狀態(tài),為礦料與瀝青之間相互作用創(chuàng)造良好條件。
瀝青混合料中的瀝青含量和瀝青溫度對瀝青混合料的性能都有影響。適量的瀝青含量有利于形成瀝青混合料力學強度以及避免瀝青路面表面層快速老化。若瀝青用量較少,則瀝青路面孔隙率大、瀝青膜薄,受水損害而導致的坑槽等早期病害發(fā)生機率就大,且易受陽光、空氣影響發(fā)生快速老化而不能耐久。與此同時,路面孔隙率大,也降低了抗高溫車轍能力,使通車后容易出現(xiàn)二次壓密性車轍。
當瀝青混合料溫度過高時,加速了瀝青老化,從而降低路面的耐久性。當溫度較低時,又會導致瀝青粘滯度增大,使得混合料難以壓實。
3.2瀝青混合料的質(zhì)量控制
(1)提高對瀝青拌合的要求,嚴格控制生產(chǎn)料的集配,減小瀝青混合料的級配變異性。
(2)控制好拌和時的溫度;保證瀝青拌和樓稱量系統(tǒng)的精度和溫度設定的穩(wěn)定性;試驗時需對瀝青混合料取樣以控制的均勻性;混合料拌和時,及時掌握瀝青含量變化情況,發(fā)現(xiàn)有異常情況時,即刻解決;在瀝青含量抽提試驗時,要選經(jīng)驗豐富的試驗員來操作,以減小試驗操作誤差。
(3)混合料運輸過程中應采取良好覆蓋措施,以減少運輸過程中的溫度損失;確定其合適的出場溫度;保證充足的運力以保持供料的連續(xù)性;提高碾壓效率;盡量減少壓路機噴水量。
3.3壓實度及平整度控制
為了保證壓實質(zhì)量,施工中壓實度的控制措施包括:配備足夠數(shù)量的壓實設備、采用正確的碾壓工藝;合理設置壓實設備技術參數(shù);確保在合適的溫度下碾壓,同時在碾壓過程中,盡量縮短碾壓段落,并做到跟緊碾壓;對不同粒徑的混合料,應按最大粒徑選擇碾壓層厚度;遇雨必須停止施工;熱拌瀝青混合料在運輸、攤鋪的過程中,應采取有效措施減小離析。
瀝青面層施工平整度變異性控制措施包括:攤鋪機操作應規(guī)范,合理設定攤鋪設備的技術參數(shù);合理選擇振動壓實設備的振幅、振頻等技術參數(shù);在適宜溫度下進行碾壓,不宜片面追求高溫;注重瀝青面層下面層的施工平整度控制;合理設計級配并減小施工中級配變異性;在施工縫處理中避免形成跳點。
3.4瀝青混合料路面離析的控制
(1)瀝青混合料路面離析對路面性能的影響。
(2)離析是指混合料在生產(chǎn)和施工環(huán)節(jié)中發(fā)生了非均質(zhì)性的變化,表現(xiàn)為瀝青含量變化、級配粗細不均、路面空隙率變化等現(xiàn)象。由于離析的存在,實際的級配、瀝青含量嚴重偏離設計值,從而使設計配合比形同虛設,路面質(zhì)量處于失控狀態(tài)。
(3)瀝青混合料離析變異性控制的措施。
(4)理進行瀝青混合料設計;加強對原材料的管理;重視混合料的生產(chǎn)過程管理;運料車的裝料、運輸和卸料過程控制;攤鋪及碾壓過程控制。
4.中期質(zhì)量控制策略的技術指標
在中期質(zhì)量控制策略中,對路面性能影響最大的指標是路面的壓實度。它與多種路面性能都直接相關,且與很多的路面的原材料和混合料技術指標以及現(xiàn)場檢測指標也都密切相關。所以壓實度指標具有能綜合評價路面性能的功能。此外,路面面層厚度也是影響瀝青路面性能的重要指標之一,一定程度上也能綜合反映路面質(zhì)量和性能。而且足夠的面層厚度是一切路用性能的最基本前提,如果不能保證這個前提條件,其他的一切性能指標都不可能得到保證。
路面平整度是衡量行駛質(zhì)量的一項重要指標,瀝青路面的優(yōu)點之一就是行車舒適,而路面的不平整導致行車舒適性下降、行車速度降低,增加機械磨損、增加燃料消耗,并且由于車輛對路面的沖擊力增大,加速了路面的損壞,影響行車安全。
5.結(jié)束語
(1)系統(tǒng)分析了瀝青路面質(zhì)量控制中的各技術參數(shù)對瀝青路面性能的影響,提出了適用于瀝青路面質(zhì)量過程控制性能模型的關鍵指標。
(2)應對質(zhì)量控制策略中的關鍵技術參數(shù),給出了適用于各個瀝青路面質(zhì)量控制策略的具體技術措施。
【參考文獻】
[1]郝培文編著.瀝青路面施工與維修技術(第1版).北京:人民交通出版社,2001,5.
[2]熊先富.影響瀝青路面內(nèi)在質(zhì)量的主要因素及施工控制.中南公路工程,1998(3):33-36.
[3]孫東根,胡小告.影響公路改建工程質(zhì)量的主要因素及對策,2002年道路工程學會學術交流會議論文集,2002.
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