陳仲明

(甘肅路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司,甘肅蘭州 730030)

黃土高原地區(qū)Superpave高性能改性瀝青混凝土面層施工質(zhì)量控制

陳仲明

(甘肅路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司,甘肅蘭州 730030)

本文結(jié)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(jīng)驗,從原材料質(zhì)量控制、級配控制、施工工藝質(zhì)量控制等方面論述了Superpave高性能改性瀝青混凝土路面質(zhì)量控制。

Superpave高性能改性瀝青混凝土 施工質(zhì)量控制

雷西高速公路是國家高速公路網(wǎng)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(qū)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(qū)隴東黃土高原亞區(qū),是我國黃土高原地貌特征表現(xiàn)最為典型的部分。項目所在區(qū)屬黃土高原干濕過渡區(qū)—陜北典型黃土高原中凍區(qū)。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(jié)構(gòu)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(xì)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(yán)格按照superpave瀝青混合料的設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計,并嚴(yán)格控制superpave施工工藝,高質(zhì)量地完成了面層施工,現(xiàn)以LXLM01標(biāo)為例,簡要介紹Superpave高性能改性瀝青混凝土的施工關(guān)鍵工藝及質(zhì)量控制要點。

1 原材料質(zhì)量控制

1.1 瀝青

瀝青質(zhì)量的好壞對路面施工質(zhì)量起著決定性的作用,品質(zhì)優(yōu)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(yīng)符合“聚合物改性瀝青技術(shù)要求”的規(guī)定,同時必須符合美國SHRP PG76-22規(guī)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(chǎn)的質(zhì)量和均勻性,統(tǒng)一選用大型石料廠生產(chǎn)加工,采用三級破碎二級除塵工藝加工。(2)瀝青面層根據(jù)不同混合料級配類型,滿足級配要求,將集料分成4檔規(guī)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(chǎn)石灰?guī)r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(qiáng)度大于35MPa,石料粘附性達(dá)到5級。

1.3 細(xì)集料

瀝青面層細(xì)集料采用石灰?guī)r軋制機(jī)制砂,潔凈、干燥、無雜質(zhì)。0.075mm篩孔以下顆粒不超過10%,2.36mm篩孔通過率應(yīng)在90%以上。

1.4 礦粉填料

礦粉采用石灰?guī)r或巖漿巖中強(qiáng)基性巖石等憎水性集料經(jīng)磨細(xì)得到,原集料中不得含有泥土等雜質(zhì)。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(jīng)檢驗合格后方可組織進(jìn)場。改性瀝青進(jìn)場后嚴(yán)格按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)中的規(guī)定,進(jìn)行車車檢測,杜絕任何不合格的瀝青入庫。

集料在進(jìn)場過程中,應(yīng)加大檢測頻率,嚴(yán)格控制集料的質(zhì)量變異性在規(guī)范要求范圍內(nèi)。料場須進(jìn)行場地硬化,采取隔離措施,以免不同規(guī)格的碎石混雜在一起,料堆要有明顯標(biāo)識。最重要的是各個料堆集料質(zhì)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(shè)計是通過旋轉(zhuǎn)壓實系統(tǒng)來實現(xiàn),設(shè)計空隙率為4%,通過AASHTO T283凍融劈裂試驗進(jìn)行混合料水敏感性評價,要求殘留強(qiáng)度比大于80%。

本項目對Superpave瀝青混合料采取雙指標(biāo)進(jìn)行施工質(zhì)量控制。通過實踐證明,Superpave級配設(shè)計主要是控制關(guān)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(yán)格的控制其用量,才能生產(chǎn)出性能優(yōu)良的瀝青混合料。(LXLM01標(biāo)SUP-13上面層數(shù)據(jù)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(jié)果(表3)

2.3 旋轉(zhuǎn)壓實試驗結(jié)果(表4)

2.4 Sup-13面層現(xiàn)場檢測結(jié)果

通過精細(xì)化的施工控制,LXLM01標(biāo)檢測各指標(biāo)合格率100%,工程質(zhì)量優(yōu)良(表5)。

2.5 車轍試驗結(jié)果(表6)

2.6 浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗結(jié)果(表7)

2.7 AASHTO T283試驗結(jié)果(表8)

3 施工工藝控制

3.1 施工準(zhǔn)備

(1)瀝青面層原材料試驗檢測各項指標(biāo)均符合設(shè)計及規(guī)范要求。(2)粘層施工。采用空壓機(jī)配合專業(yè)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(jìn)行。對路肩及構(gòu)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(diào)試完畢,瀝青攤鋪機(jī)、壓路機(jī)、水車等設(shè)備都已到位,攤鋪機(jī)已調(diào)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(jī)拌制,配備8個冷料倉、6個熱料倉;拌和能力300噸/小時。(1)嚴(yán)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(yīng)超過175℃,礦料加熱溫度為180℃～210℃,混合料出廠溫度為175℃～185℃,當(dāng)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(jié)力,混合料應(yīng)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(jié)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(jìn)行試驗檢測,并取樣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)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(xué)性質(zhì),如不符合要求立即進(jìn)行調(diào)整。對不合格的瀝青混合料堅決不上路攤鋪。油石比與設(shè)計值的允許誤差－0.1%至＋0.2%。礦料級配與生產(chǎn)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)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(qū)的要求。(4)在大面積生產(chǎn)過程中操作人員可根據(jù)計量、溢料情況,及時適當(dāng)?shù)恼{(diào)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(diào)整。(5)控制粉塵用量 。不使用回收粉塵,拌和機(jī)排放的粉塵采用濕法處理,進(jìn)入專用的廢粉罐,集中加濕派運(yùn)至指定地點。(6)每班作業(yè)完成后,用拌和樓打印的各種料數(shù)量,進(jìn)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(jié)果進(jìn)行校核(利用一個評定周期的瀝青混合料總生產(chǎn)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(jié)果

表2

表3

表5

表6

表7

表8

3.3 瀝青混合料運(yùn)輸

(1)瀝青混合料運(yùn)輸采用15噸以上自卸車,運(yùn)輸車不少于15輛。自卸車必須清理干凈,車廂底板及側(cè)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(jī)貯料罐向運(yùn)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(xì)集料的離析現(xiàn)象。(3)運(yùn)輸車裝好料運(yùn)走前,拌和樓人員必須采用具有金屬探測針的插入式數(shù)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(yùn)料卡車側(cè)面中部設(shè)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(fā)運(yùn)料單、不合格的混合料不得進(jìn)行上路攤鋪。(4)瀝青混合料在運(yùn)輸時必須加蓋苫布保溫、防雨、防污染(棉芯)帆布蓬,其大小應(yīng)能完全覆蓋整個車廂。到達(dá)工地時,只有當(dāng)前一車正在進(jìn)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(jī)搭接部位不出現(xiàn)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(jī)半幅全寬度進(jìn)行,螺旋拼裝寬度10.25m,采用平衡梁控制標(biāo)高和平整度,攤鋪速度一般控制在1.5～3m/min的范圍內(nèi),做到緩慢、均勻、不間斷的鋪筑。攤鋪機(jī)熨平板振搗30-40%。攤鋪過程中,兩側(cè)螺旋送料器應(yīng)不停的勻速旋轉(zhuǎn)以減少離析現(xiàn)象,用餐時應(yīng)分批輪流“交替”進(jìn)行,切忌停工用餐,爭取做到每天收工停工一次。(2)攤鋪機(jī)應(yīng)調(diào)整到最佳工作狀態(tài),螺旋布料器內(nèi)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(nèi)保持一致,避免攤鋪層出現(xiàn)離析現(xiàn)象。(3)在攤鋪前0.5～1h應(yīng)預(yù)熱熨平板,且預(yù)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(jī)前方應(yīng)有5輛以上運(yùn)料車等候卸料,在攤鋪過程中,攤鋪機(jī)保持緩慢、勻速行走前進(jìn),不隨意中途變速或停頓,隨時注意松鋪厚度及路拱,設(shè)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(xù)攤鋪過程中,運(yùn)料車在攤鋪機(jī)前10-30cm處停住,不得撞擊攤鋪機(jī)。卸料過程中運(yùn)料車應(yīng)掛空檔,靠攤鋪機(jī)推動前進(jìn)。并應(yīng)將運(yùn)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(cè)滾動和堆積。(7)當(dāng)遇雨或下層潮濕時,不得攤鋪瀝青混合料,對未經(jīng)壓實即遭雨淋、以及未達(dá)到壓實度要求即已冷卻結(jié)硬的混合料,應(yīng)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(dá)到50米之后立即進(jìn)行碾壓。首先,采用2臺13t雙鋼輪振動壓路機(jī)并行同進(jìn)退開始碾壓2遍(靜壓勻速前進(jìn),后退時沿前進(jìn)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(jī)并行同進(jìn)退復(fù)壓2遍(低溫施工時可增加一臺輪胎壓路機(jī)加強(qiáng)復(fù)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(jī)全寬范圍內(nèi)微振一遍(前進(jìn)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(jī)及時進(jìn)行邊部碾壓。(2)瀝青混合料的碾壓應(yīng)掌握“緊跟、高溫、慢壓、強(qiáng)振”的原則,做到高溫碾壓、及時碾壓。(3)碾壓過程中,壓路機(jī)起步,停車要緩慢,不得在熱的混合料上急?；虻纛^。壓路機(jī)碾壓過程中采用間歇噴水方式,嚴(yán)格控制噴水間歇時間,以不粘輪為原則。當(dāng)采用輪胎壓路機(jī)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(fā)熱后粘輪現(xiàn)象可以消除。(4)壓路機(jī)的碾壓應(yīng)在盡可能高的溫度下進(jìn)行。初壓時,溫度不得低于155℃;終壓結(jié)束時溫度不宜低于100℃。(5)現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)密度時,對于sup-13按其93%～97%控制,現(xiàn)場的空隙率用鉆取的芯樣進(jìn)行測定,控制在3%～7%之間。

4 結(jié)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?jié)B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(zhì)量,我們應(yīng)該從原材料質(zhì)量、級配、施工過程工藝、以及試驗檢測等方面嚴(yán)格加強(qiáng)控制。