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        預拌環(huán)保型瀝青在公路施工中的應用

        2022-11-20 14:04:56杜敏芳
        交通世界 2022年25期
        關(guān)鍵詞:技術(shù)指標環(huán)保型集料

        杜敏芳

        (元氏縣公路管理站,河北 石家莊 051130)

        1 工程概況

        某公路工程中的第七標段,路線全長9.864km,按照高等級公路標準建設,路基凈寬為25.5m,采用雙向四車道,行車時速為80km/h。為進一步提高該路段瀝青路面的路用性能,采用預拌增強技術(shù),制備環(huán)保型瀝青混合料。本文重點對該公路施工中預拌增強環(huán)保型瀝青的應用展開分析。

        2 公路施工中預拌增強環(huán)保型瀝青的應用

        2.1 路用性能

        瀝青路面的耐久性與瀝青混合料的性能密切相關(guān),所以在應用預拌增強環(huán)保型瀝青混合料前,要評價其路用性能,具體方法及過程如下。

        2.1.1 試驗方案

        本次試驗選用四種復合型膠結(jié)料,測試普通型、環(huán)保型和改性瀝青三種級配下混合料的路用性能,據(jù)此評價混合料在公路施工中的適用性?;旌狭系母邷匦阅茉u價采用馬歇爾和車轍試驗;低溫抗裂性能評價采用小梁彎曲施壓;抗水損壞性能評價采用浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗;抗疲勞性能評價采用疲勞試驗。

        2.1.2 試驗材料

        試驗中使用的材料主要有集料(粗集料和細集料)、填料、纖維以及瀝青等。各種材料的技術(shù)指標如下:

        (1)集料。包括粗集料和細集料,前者選用的是玄武巖礦料,要求表面粗糙、無風化現(xiàn)象、干燥、無雜物。主要技術(shù)指標如下:高等級公路中,用于表面層的粗集料,壓碎值不大于26%、磨耗損失不大于28%、表觀相對密度不小于2.6t/m3、吸水率不大于2.0%、針片狀合理含量不大于15%;后者選用玄武巖,要保證干凈、無雜、無風化,技術(shù)指標如下:用于高等級公路的細集料,堅固性不小于12%、含泥量不大于3.0%、砂當量不小于60%、表觀相對密度不小于2.5t/m3。

        (2)填料。本次試驗中,填料選用的是巖漿巖礦粉,要求干燥、潔凈、無雜質(zhì)且具有良好的憎水性。主要的技術(shù)指標如下:用于高等級公路中的礦粉,含水量不大于1%、外觀無團粒結(jié)塊現(xiàn)象、親水系數(shù)小于1、塑性指數(shù)小于4、加熱安定性以實測為準、表觀相對密度不小于2.5t/m3。

        (3)纖維。本次試驗中,選用的是木質(zhì)素纖維,生產(chǎn)廠家為國內(nèi)某科技公司,主要技術(shù)指標如下:0.85mm篩孔的通過率為85%±10%、0.106mm篩孔的通過率為30%±10%、灰分含量為18%±5%、pH值為7.5±1.0、含水率以質(zhì)量計小于5%。

        (4)瀝青。本次試驗共選用三種瀝青,分別為70#、110#和改性瀝青。其中70#瀝青的技術(shù)指標如下:針入度實測值為70.2mm、軟化點為52℃、延度為7.3cm、質(zhì)量損失0.2%;110#瀝青的技術(shù)指標如下:針入度實測值為110mm、軟化點43.5℃、延度不小于150cm、開口閃點為258℃、60℃的動力黏度為183Pa·s、質(zhì)量損失為-0.2%;改性瀝青的技術(shù)指標如下:針入度實測值為68.5mm、軟化點為72.5℃、延度33.3cm、質(zhì)量損失為0.889%。

        2.1.3 試驗中的拌和工藝

        以巖瀝青作為改性劑,對軟質(zhì)瀝青改性,制備復合膠結(jié)料,經(jīng)研究后發(fā)現(xiàn),這種膠結(jié)料可以使軟質(zhì)瀝青的性能得到顯著改善,其高溫抗車轍性能要優(yōu)于熱拌瀝青混合料,抗老化,能延長使用壽命。瀝青與礦料常用的拌和方式有兩種,一種是干拌,另一種是濕拌。分別采用干拌和濕拌拌制混合料,結(jié)果發(fā)現(xiàn),兩種拌和方式對混合料的強度影響差距非常小,基本可以忽略不計,所以選擇干拌和濕拌中的任意一種方法都可以滿足混合料拌制質(zhì)量要求。因干拌的操作過程更加簡單,故此試驗中采用該方法拌制混合料。

        2.1.4 油石比

        根據(jù)工程試驗,對混合料的最佳油石比加以確定,具體做法如下:選取5種油石比,制作馬歇爾試件,分別測試試件的物理力學指標,由測試結(jié)果可知,最大密度對應的油石比為5.0%,最大穩(wěn)定度對應的油石比為4.7%,瀝青飽和度中值對應的油石比為4.35%,最終選取4.6%作為油石比。

        2.1.5 性能試驗

        由抗車轍試驗結(jié)果可知,預拌增強環(huán)保型瀝青混合料具有良好的穩(wěn)定性,可以顯著提升抗車轍變形能力;由抗水損試驗結(jié)果可知,預拌增強環(huán)保型瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度達到95%以上,抗剝落性能非常顯著,遠超基質(zhì)瀝青;混合料中纖維的加入,使其低溫抗裂性能大幅度增強,當摻量為0.2%時,混合料的低溫抗裂性最佳。

        2.2 優(yōu)選原材料

        在預拌增強環(huán)保型瀝青混合料制備中,原材料的選擇是非常重要的環(huán)節(jié)之一,對混合料的路用性能具有直接影響,為此,必須優(yōu)選瀝青、集料、填料等材料。

        2.2.1 瀝青

        瀝青在混合料中其交膠結(jié)的作用,其質(zhì)量對混合料的路用性能影響較大,故此必須在混合料的制備中,對天然瀝青的質(zhì)量嚴格控制?;|(zhì)瀝青技術(shù)要求如下:軟化點不低于43℃;針入度為100~120(0.1mm);開口閃點不低于230℃;60℃的動力黏度不低于120Pa?s[1]。

        2.2.2 集料

        混合料制備中,需要使用粗集料和細集料,其中粗集料要選用質(zhì)地堅硬、表面潔凈、除草、不含風化的顆粒。用于表面層的粗集料技術(shù)指標如下:壓碎值不大于26%;表觀相對密度不小于2.6t/m3;吸水率不大于2.0%;堅固性不大于12%;粒徑超過9.5mm的針片狀顆粒含量不大于12%。細集料要有恰當?shù)念w粒級配,并且各項技術(shù)指標應滿足規(guī)定要求。具體如下:含泥量不大于3%;砂當量不小于60%;表觀相對密度不小于2.5t/m3[2]。

        2.2.3 填料

        預拌增強混合料中的填料選用礦粉,可以通過石灰?guī)r磨細獲得,礦粉的主要技術(shù)指標如下:含水量不大于1%;親水系數(shù)小于1;塑性指數(shù)小于4;外觀無團粒結(jié)塊。

        2.3 配合比設計

        2.3.1 目標配合比

        按照工程所在地的氣候特點、交通特征,對預拌增強型混合料的級配范圍合理確定。當目標配合比確定后,采用馬歇爾試驗,計算出制備混合料時最佳的瀝青用量,制成試件后開展高低溫試驗和水穩(wěn)定性試驗,驗證目標配合比的合理性。

        2.3.2 生產(chǎn)配合比

        從熱料倉內(nèi)隨機抽取礦料做篩分試驗,依據(jù)試驗所得的結(jié)果,調(diào)整各種原材料的使用比例,確保調(diào)整后的礦料級配與目標配合比的設計要求相符。同時要使冷料倉和熱料倉的供料保持平衡,避免待料的情況發(fā)生。當生產(chǎn)配合比確定之后,可以通過集料篩分和馬歇爾試驗的方法,檢驗生產(chǎn)配合比,看是否滿足施工要求。檢驗合格后,按照生產(chǎn)配合比,拌制預拌增強環(huán)保型混合料,檢測各項技術(shù)指標,確認與要求相符后,便可對試驗路段進行鋪筑。

        2.4 預拌增強混合料制備

        預拌增強環(huán)保型混合料的制備是重點環(huán)節(jié),在這一過程中,要明確影響混合料性能的主要因素,在拌制時加以控制,確?;旌狭系馁|(zhì)量達標。在混合料拌制中,拌和溫度對強度的影響較大,復拌時間也會影響強度,根據(jù)相關(guān)試驗結(jié)果,將混合料的拌和溫度控制在135℃,復拌時間控制在60s,能夠使混合料的強度達到施工要求[3];與拌和溫度及復拌時間相比,混合料的養(yǎng)護時間對強度的影響比較輕微,由于本工程中使用的是預拌增強環(huán)保型混合料,要求其具備良好的黏結(jié)性,所以在制備混合料時,要充分考慮養(yǎng)護時間的影響,攤鋪碾壓完畢后,要按照規(guī)范要求養(yǎng)護,時間不少于3d,待混合料強度達到一定后,便可開放交通;拌和工藝對混合料強度的影響基本可以忽略不計,但是拌和工藝與混合料的整體質(zhì)量密切相關(guān),故此必須嚴格按照工藝對混合料進行拌制,確保質(zhì)量達標。

        2.5 預拌增強混合料施工要點

        2.5.1 運輸

        (1)與普通的瀝青混合料相比,預拌增強混合料對溫度的要求更高,為確保運至施工現(xiàn)場的混合料能夠保持足夠的溫度,可選用噸位相對較大的自卸式車輛運輸混合料。當攤鋪機前有4輛以上的運料車等待卸料時,便可開始攤鋪作業(yè),由此能夠確保攤鋪的連續(xù)性,避免停工待料的情況發(fā)生。

        (2)預拌增強混合料裝車的過程中,要控制好裝料順序,即先裝運料車的前部和后部,然后再裝中間,不斷調(diào)整運料車的位置,保證裝料的均衡性,避免離析現(xiàn)象的產(chǎn)生?;旌狭线\輸時,要在運料車上覆蓋帆布,達到保溫的效果,以免混合料的溫度散失過快,影響施工質(zhì)量。

        (3)為達到控溫要求,可在運料車的側(cè)面布設檢測孔,對混合料的溫度隨時監(jiān)測,確保到場的混合料溫度達標,若是到場后的混合料溫度過低,則必須廢棄處理。運料車出廠時,混合料的溫度要高于125℃,到場后的溫度不得低于115℃[4]。

        2.5.2 攤鋪

        (1)當預拌增強混合料運至施工現(xiàn)場,并確認滿足攤鋪作業(yè)要求后,便可開始攤鋪。由兩臺攤鋪機以梯隊的形式攤鋪,前面的攤鋪機與后面攤鋪機之間的距離控制在10~15m左右,采用全幅攤鋪。

        (2)攤鋪作業(yè)正式開始前,要先對攤鋪機的熨平板預熱,使其溫度達到120℃以上?;旌狭蠑備侂A段,要使攤鋪機保持較高的振動頻率,將混合料初步壓實,為后續(xù)的碾壓施工創(chuàng)造有利條件。

        (3)預拌增強混合料以攤鋪機作業(yè)時,松鋪系數(shù)控制在1.15~1.25,可結(jié)合實際情況適當調(diào)整;采用人工的方式攤鋪邊角等位置處時,松鋪系數(shù)控制在1.25~1.35[5]。

        2.5.3 碾壓

        (1)預拌增強混合料攤鋪完畢后,要及時碾壓密實。為達到預期中的壓實效果,并確保壓實度滿足規(guī)范標準的規(guī)定要求,碾壓過程中應遵循緊、慢、高、低的原則,分三個階段碾壓,即初壓、復壓和終壓,確保壓實度達標。按照施工現(xiàn)場的實際情況,結(jié)合試驗段得到的施工參數(shù),對碾壓方式、遍數(shù)進行確定,并控制好混合料的溫度。

        (2)初壓時,可選用雙鋼輪壓路機,碾壓速度控制在2.0~3.0km/h,碾壓遍數(shù)以2~3遍為宜,其中第一遍為靜壓,第二遍和第三遍為振動壓實。初壓階段,預拌增強混合料的溫度不低于120℃;復壓緊跟初壓,碾壓機械與初壓相同,碾壓速度控制在4.0~5.0km/h,碾壓遍數(shù)為2~3遍,以振動壓實為主[6]。復壓階段,混合料的溫度不低于110℃;終壓在復壓完畢后及時開展,碾壓機械可以選用膠輪壓路機,以消除輪跡為主,碾壓速度控制在2.0~3.0km/h,碾壓遍數(shù)為2~3遍,采用靜壓的方式。該階段,混合料的溫度不低于100℃[7]。

        2.5.4 接縫處理及養(yǎng)護

        (1)為防止接縫部位的預拌增強混合料發(fā)生離析問題,要做好接縫處理工作。處理接縫時,要確保銜接平順,橫向接縫錯開距離不小于150mm,縱向接縫的錯開距離不小于400mm。接縫處理完畢后,以目測的方法檢查混合料的質(zhì)量,看有無明顯的花白料現(xiàn)象。

        (2)當混合料施工完畢后,可待其自然冷卻至40℃以下時,開放交通[8]。要求開放交通后的72h之內(nèi),禁止重載車輛通行,以免影響壓實效果,造成路面平整度下降[9]。

        3 結(jié)語

        瀝青路面的耐久性與瀝青混合料的性能密切相關(guān),所以在應用預拌增強環(huán)保型瀝青混合料前,要評價其路用性能。本次試驗選用四種復合型膠結(jié)料,據(jù)此評價混合料在公路施工中的適用性。試驗使用的材料主要有集料(粗集料和細集料)、填料、纖維以及瀝青等。在預拌增強環(huán)保型瀝青混合料制備中,原材料的選擇是非常重要的環(huán)節(jié)之一,對混合料的路用性能具有直接影響,為此,必須優(yōu)選瀝青、集料、填料等材料。按照工程所在地的氣候特點、交通特征,對預拌增強型混合料的級配范圍合理確定。預拌增強環(huán)保型混合料的制備是重點環(huán)節(jié),在這一過程中,要明確影響混合料性能的主要因素,在拌制時加以控制,確?;旌狭系馁|(zhì)量達標。拌和工藝與混合料的整體質(zhì)量密切相關(guān),故此必須嚴格按照工藝對混合料進行拌制,確保質(zhì)量達標。預拌增強混合料在施工中關(guān)注“運輸、攤鋪、碾壓、接縫處理及養(yǎng)護”等施工要點。預拌增強環(huán)保型瀝青混合料能夠提升路面的整體性能,隨著耐久性的增強,路面的使用壽命得到進一步延長,養(yǎng)護維修費用隨之顯著降低。由此可見,預拌增強環(huán)保型瀝青混合料在高等級公路工程項目中具有良好的推廣應用價值。

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