■吳 雯 ■揚(yáng)州職業(yè)大學(xué),江蘇 揚(yáng)州 225009
現(xiàn)階段,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國(guó)開(kāi)始加大公路交通等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),截止到目前,我國(guó)的高速公路里程居世界第二。然而,在公路交通建設(shè)如此迅速發(fā)展的過(guò)程中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題,路面施工質(zhì)量問(wèn)題一直困擾著我國(guó)公路健康發(fā)展,不僅影響公路的使用壽命,另一方面對(duì)行程舒適性與行車安全造成嚴(yán)重的影響。筆者主要從瀝青混合料性質(zhì)的角度,其對(duì)路面施工質(zhì)量產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析,從而得出對(duì)應(yīng)的解決對(duì)策。本文對(duì)瀝青混合料性質(zhì)對(duì)路面施工質(zhì)量的影響與施工對(duì)策進(jìn)行研究和探討,不足之處,敬請(qǐng)指正。
瀝青混合料是道路工程最常見(jiàn)的材料,瀝青混合料包括瀝青、碎石、砂、礦粉以及添加劑等。瀝青混合料必須符合路面的施工要求才可投入使用,必須要有一定的力學(xué)特性,比如抗疲勞抵抗性能、高溫抗變形性能及低溫抗開(kāi)裂性能等;一定的耐久性能,比如在自然環(huán)境的影響下具備一定的抵抗能力,包括老化、凍融以及浸水等;科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)適應(yīng)性能;表面功能特性,比如平整性、抗滑能力、排水特性等;一定的工藝特性,包括在拌合、運(yùn)輸、攤鋪、維護(hù)等過(guò)程中展現(xiàn)的施工便捷性。以上可以表現(xiàn)出路用瀝青混合料的功能要求是多元性和歧義性的綜合體。一般而言,這種歧義性體現(xiàn)為瀝青混合料在高溫情況下抗變形性能與低溫情況下避免產(chǎn)生開(kāi)裂的沖突。實(shí)際情況下,瀝青混合料的性質(zhì)使得這種歧義性更為復(fù)雜。
比如,瀝青混合料要具備一定的粘彈特性,具有一定的流動(dòng)特性與易成型性;具備一定的彈性變形恢復(fù)能力;針對(duì)疲勞抵抗性能,瀝青混合料對(duì)柔韌性和能量耗散能力也有一定的要求;要有低溫情況下的應(yīng)力松弛能力,也要有較小的收縮特性及較大的低溫開(kāi)裂性能。因此對(duì)瀝青混合料進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中,關(guān)鍵是要對(duì)以上特性之間尋求平衡點(diǎn)。具體而言,根據(jù)結(jié)構(gòu)層的功能要求對(duì)瀝青混合料進(jìn)行設(shè)計(jì),要遵循“適當(dāng)兼顧其他功能”的原則。相對(duì)來(lái)說(shuō),典型的有抗滑表層、薄層瀝青路面、瀝青下臥層等;促進(jìn)石油瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的提升,迪歐瀝青性能評(píng)價(jià)方法進(jìn)行改進(jìn)。除此之外,適當(dāng)摻加聚合物也可以提升瀝青技術(shù)水平,并且在多級(jí)瀝青工程實(shí)例中得到廣泛應(yīng)用;對(duì)粗集料的骨架作用進(jìn)行充分利用,在合理范圍內(nèi)適當(dāng)提高礦質(zhì)混合料中粗集料的使用比例,其中最應(yīng)推廣應(yīng)用的是SMA 路面技術(shù)。然而,除此之外必須對(duì)瀝青混合料組成材料的特性進(jìn)行分析,對(duì)瀝青混合料材料性質(zhì)與路面施工質(zhì)量的影響進(jìn)行研究,是現(xiàn)階段瀝青路面研究領(lǐng)域的熱門課題。
瀝青混凝土拌和機(jī)的相關(guān)裝置設(shè)備一旦出現(xiàn)故障問(wèn)題,或者由于使用操作失誤等問(wèn)題,都會(huì)導(dǎo)致拌和機(jī)無(wú)法正常工作,繼而造成混合料配比準(zhǔn)確性下降,混合料性質(zhì)變得極其不穩(wěn)定。比如拌和機(jī)的料倉(cāng)未進(jìn)行嚴(yán)格的分隔,造成集料等級(jí)沒(méi)有按照施工要求進(jìn)行,導(dǎo)致混合料中產(chǎn)生細(xì)料過(guò)量的情況;礦料進(jìn)料口的設(shè)置有誤,造成瀝青含量、集料等級(jí)等與施工要求有沖突,導(dǎo)致混合料中產(chǎn)生細(xì)料過(guò)量的情況;烘干筒長(zhǎng)時(shí)間處于超負(fù)荷運(yùn)行的狀況,或其傾斜角度太大,導(dǎo)致混合料溫度異常,體積較大的骨料無(wú)法被瀝青完全裹覆,混合料的顏色異常,明顯有水蒸氣溢出;烘干機(jī)操作失誤,造成混合料溫度異常,體積較大的骨料無(wú)法被瀝青完全裹覆,混合料的顏色比較灰暗且沒(méi)有絲毫光澤,伴有水蒸汽溢出,混合料呈現(xiàn)出顯著的老化特征;溫度指示器調(diào)整失誤,也會(huì)產(chǎn)生同樣狀況;熱料斗中礦料用盡,造成集料等級(jí)降低,使混合料中細(xì)料大量剩余,繼而導(dǎo)致混合料不均勻及瀝青過(guò)量的情況;如果瀝青用量不符合要求規(guī)范,直接造成瀝青含量不足的情況或料車中混合料表現(xiàn)為游離狀況;拌和裝置作業(yè)時(shí)而不穩(wěn)定,造成混合料溫度異常,料車中粉料表現(xiàn)為游離狀況。
在混合料進(jìn)行拌制時(shí),會(huì)因?yàn)橐恍┤藶橐蛩貙?duì)瀝青混合料性質(zhì)產(chǎn)生影響,比如生產(chǎn)組織管理存在問(wèn)題、操作人員的責(zé)任心問(wèn)題及其他人為因素等,一方面會(huì)使拌和機(jī)工作不正常;另一方面也會(huì)對(duì)混合料的配比及溫度產(chǎn)生影響。除此之外,在混合料進(jìn)行運(yùn)輸、攤鋪及壓實(shí)等環(huán)節(jié)中,也會(huì)由于人為因素導(dǎo)致混合料的性質(zhì)發(fā)生改變。
(1)首先,原材料的影響,瀝青的生產(chǎn)原材料實(shí)際上在一定程度上會(huì)對(duì)瀝青品質(zhì)起決定性的作用,所以對(duì)瀝青進(jìn)行采購(gòu)時(shí),尤其要注意煉制瀝青的原油資源及改性劑;(2)瀝青的生產(chǎn)工藝對(duì)瀝青混合料性質(zhì)的影響,其工藝方法包括蒸餾法、氧化法、半氧化法以及調(diào)配法等。制造方法的選擇會(huì)使瀝青性質(zhì)的區(qū)別很大;(3)瀝青在運(yùn)輸、儲(chǔ)存等環(huán)節(jié),因?yàn)榻?jīng)歷的時(shí)間較長(zhǎng),有可能導(dǎo)致瀝青老化的情況,使得瀝青的性質(zhì)產(chǎn)生一定程度的變化,尤其是改性瀝青,存放稍微長(zhǎng)的時(shí)間就會(huì)發(fā)生瀝青離析的現(xiàn)象,因此檢測(cè)指標(biāo)肯定會(huì)發(fā)生改變;(4)試驗(yàn)精度對(duì)瀝青混合料性質(zhì)的影響,包括試驗(yàn)裝置的精度、試驗(yàn)室的溫度控制條件、試驗(yàn)方法的選擇、試驗(yàn)工作人員本身的素質(zhì)及其操作熟練程度等因素,都有可能導(dǎo)致試驗(yàn)產(chǎn)生誤差,繼而影響瀝青的技術(shù)指標(biāo)。
如果混合料的性質(zhì)極其不穩(wěn)定,很容易引發(fā)攤鋪厚度產(chǎn)生變化,繼而導(dǎo)致波浪或拉溝等。比如混合料的溫度太高,或者瀝青的含量太大,礦粉的摻雜量太多、粒徑不大于0.074mm 的細(xì)料太多,以上因素都會(huì)產(chǎn)生鋪層變薄的后果。這種混合料的應(yīng)用,會(huì)使得路面溫度穩(wěn)定性下降。一般而言,混合料的溫度要控制在150 ±10℃范圍之內(nèi)。在此范圍之外的話,混合料太軟會(huì)使得承載能力下降,太硬不適合攤鋪,因此會(huì)對(duì)鋪層厚度產(chǎn)生影響。如果礦料中的大顆粒尺寸不小于鋪層厚度,在攤鋪過(guò)程中大粒料會(huì)被熨平板拖著一起滾動(dòng),使得鋪層發(fā)生裂紋、拉溝等質(zhì)量通病;混合料的配比設(shè)計(jì)問(wèn)題會(huì)造成全鋪層裂縫,由于振搗梁在攤鋪時(shí)對(duì)混合料搗實(shí)要把它向前進(jìn)行推移,假如混合料中的大粒料較多,有可能導(dǎo)致全鋪層的大裂縫。
混合料的性質(zhì)除了對(duì)推鋪質(zhì)量有影響,實(shí)際上對(duì)壓實(shí)質(zhì)量的影響更大。在攤鋪溫度、初壓溫度、復(fù)壓溫度以及終壓溫度的四個(gè)環(huán)節(jié),溫度指標(biāo)的改變對(duì)壓實(shí)度的影響非常大。瀝青混合料實(shí)際上是一種粘彈性感溫體,其溫度越高,可塑性越大。在一定條件下,溫度和混合料壓實(shí)程度有直接關(guān)系。隨著溫度的持續(xù)升高,混合料溫度本身發(fā)生大的改變,致使壓實(shí)程度變大。
如果碾壓工藝、碾壓溫度一致,在一定條件下,鋪設(shè)厚度較大的瀝青層能讓材料的熱度保持的更加長(zhǎng)久,可以為碾壓提供更加充足的時(shí)間。瀝青混合料的壓實(shí)和其它壓實(shí)的規(guī)律有很大區(qū)別,如果瀝青混合料壓實(shí)厚度不大,那么瀝青混合料溫度散失的也較快,且瀝青混合料不具備一定的可移動(dòng)空間,可以讓顆粒充分嵌擠,因此壓實(shí)效果不理想。然而,壓實(shí)層厚度過(guò)大也不好,會(huì)使得有效壓實(shí)功降低,壓實(shí)度同樣也會(huì)下降。
瀝青混合料拌制過(guò)程中,因?yàn)榇?、?xì)集料動(dòng)力特點(diǎn)存在顯著的差異,無(wú)論是在生產(chǎn)、運(yùn)輸過(guò)程中,還是攤鋪時(shí),會(huì)因?yàn)椴僮魇д`,而導(dǎo)致混合料中粗、細(xì)集料分布不均勻的情況,從而出現(xiàn)級(jí)配離析的情況。粗骨料比較集中的地方,瀝青路面的瀝青的含量比較低,而且空隙率比較大;反之細(xì)集料比較集中的地方瀝青路面的瀝青含量比較大,而且空隙率比較小。以上兩種情況都會(huì)使得壓實(shí)度發(fā)生改變。
表一 瀝青混合料性質(zhì)對(duì)壓實(shí)質(zhì)量的影響
(1)建立并完善拌和樓管理制度。在拌和機(jī)工作時(shí)嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)操作規(guī)范進(jìn)行,盡量選擇經(jīng)驗(yàn)比較豐富的工作人員進(jìn)行操作;(2)對(duì)拌和溫度進(jìn)行控制;(3)確保瀝青拌和樓的稱量系統(tǒng)精度及溫度設(shè)定系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性;(4)試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)瀝青混合料取樣的均勻性進(jìn)行控制,確保取樣均勻;(5)混合料進(jìn)行拌和過(guò)程中逐盤(pán)打印混合料拌和數(shù)據(jù),從而可以掌握瀝青含量變化情況。一旦有異常情況可以及時(shí)解決;(6)瀝青含量開(kāi)展抽提試驗(yàn),盡快選用經(jīng)驗(yàn)比較豐富的試驗(yàn)員進(jìn)行操作,從而降低試驗(yàn)操作誤差。
在平整度方面,需要采取以下幾個(gè)方面的措施:
(1)攤鋪機(jī)操作要符合規(guī)范,包括攤鋪機(jī)的寬度、速度、攤鋪機(jī)熨平板初始仰角等技術(shù)參數(shù)要設(shè)置的科學(xué)合理;攤鋪機(jī)螺旋布料器的高度、料位高度等數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確無(wú)誤;攤鋪的速度要均衡,攤鋪機(jī)的起動(dòng)和熨平板振動(dòng)要確保同步;(2)碾壓工藝要合理,注意對(duì)碾壓過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。復(fù)壓的環(huán)節(jié)要選擇鋼輪振動(dòng)和膠輪碾壓相互結(jié)合的原則,其順序是先進(jìn)行鋼輪振動(dòng)碾壓,然后是膠輪碾壓。除此之外,還要選擇適當(dāng)?shù)哪雺核俣?(3)振動(dòng)壓路機(jī)的振幅、振頻等要科學(xué)合理,其中壓路機(jī)選擇方面盡量是雙驅(qū)動(dòng)鋼輪振動(dòng)碾壓。施工時(shí)要保持碾壓工序技術(shù)等數(shù)據(jù)參數(shù)保持一致,不能隨意進(jìn)行變更;(4)溫度條件要適中,確保在符合規(guī)范要求的前提下進(jìn)行,不能過(guò)分追求高溫;(5)對(duì)下承層的施工平整度進(jìn)行控制;(6)對(duì)混合料級(jí)配進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì),降低過(guò)大粒徑集料顆粒的概率,以及瀝青混合料級(jí)配改變的可能性;(7)針對(duì)橫向施工縫要精心施工,防止出現(xiàn)跳點(diǎn)。
碾壓是瀝青路面施工的最后一個(gè)環(huán)節(jié)工序,為確保壓實(shí)質(zhì)量,施工技術(shù)對(duì)策如下所示:
(1)選擇正確的碾壓工藝,并配備一定數(shù)量的壓實(shí)裝置,這是促進(jìn)良好壓實(shí)度的基礎(chǔ),對(duì)碾壓設(shè)備的組合和搭配要科學(xué)合理;(2)對(duì)壓路機(jī)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)置。包括振動(dòng)壓路機(jī)的自重、振幅、碾壓速度等參數(shù)均會(huì)對(duì)壓實(shí)度產(chǎn)生影響,盡量選用科學(xué)合理的速度,并遵循“高頻、低幅”碾壓原則,才可以產(chǎn)生理想的壓實(shí)效果;(3)在適當(dāng)?shù)臏囟葪l件下進(jìn)行碾壓,碾壓時(shí)盡可能減小碾壓段落;(4)對(duì)于粒徑不一的混合料,要按照其最大粒徑對(duì)碾壓層厚度進(jìn)行選擇;(5)遇到雨雪天氣,暫停施工,如果混合料遭到雨淋那么就得廢棄;(6)熱拌瀝青混合料在運(yùn)輸和攤鋪時(shí)應(yīng)采取必要的措施,以降低其離析概率。
總之,瀝青混凝土路面施工質(zhì)量的影響因素多種多樣,包括機(jī)械本身技術(shù)狀況、操作原因、施工組織管理等,但是瀝青混合料對(duì)其影響是重中之重,所以在道路施工過(guò)程中,施工企業(yè)要切實(shí)加強(qiáng)落實(shí)生產(chǎn)崗位責(zé)任制度,工程技術(shù)人員做好技術(shù)交底工作,認(rèn)真負(fù)責(zé),密切協(xié)作,從而盡可能地消除路面施工質(zhì)量缺陷。
[1]李洲,劉濤,祝漢中.瀝青混合料配比優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用[J].公路交通技術(shù),2003(04).
[2]周長(zhǎng)軍,楊光.水泥在瀝青混合料中的作用[J].黑龍江交通科技,2003(07).
[3]劉愛(ài).瀝青混合料質(zhì)量分析及控制[J].山西建筑,2003(04).
[4]馬云朗.彩色瀝青混合料的生產(chǎn)和施工簡(jiǎn)介[J].市政技術(shù),2003(01).
[5]陳耀典.瀝青混合料產(chǎn)生離析的原因及改善措施[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化,2003(02).
[6]李智,徐偉,王紹懷,張肖寧.瀝青混合料數(shù)字圖像處理技術(shù)的方法研究[J].公路交通科技,2003(06).
[7]張淼,李凱峰,劉福坤.淺談瀝青混合料產(chǎn)生離析的癥狀及防治[J].黑龍江科技信息,2003(01).
[8]李立寒,曹林濤,羅芳艷,郭亞兵.瀝青混合料劈裂抗拉強(qiáng)度影響因素的研究[J].建筑材料學(xué)報(bào),2004(01).
[9]蔡建偉.瀝青混合料的拌和控制與配合比調(diào)試[J].山西建筑,2004(07).
[10]馬立軍,譚積青,姚學(xué)昌.體積法設(shè)計(jì)瀝青混合料在廣東西部沿海高速公路中的應(yīng)用[J].廣東公路交通,2004(01).