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        預(yù)拌環(huán)保型瀝青在公路施工中的應(yīng)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(biāo)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(biāo)段,路線全長9.864km,按照高等級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),路基凈寬為25.5m,采用雙向四車道,行車時(shí)速為80km/h。為進(jìn)一步提高該路段瀝青路面的路用性能,采用預(yù)拌增強(qiáng)技術(shù),制備環(huán)保型瀝青混合料。本文重點(diǎn)對(duì)該公路施工中預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型瀝青的應(yīng)用展開分析。

        2 公路施工中預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型瀝青的應(yīng)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(yīng)用預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型瀝青混合料前,要評(píng)價(jià)其路用性能,具體方法及過程如下。

        2.1.1 試驗(yàn)方案

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

        2.1.2 試驗(yàn)材料

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

        (1)集料。包括粗集料和細(xì)集料,前者選用的是玄武巖礦料,要求表面粗糙、無風(fēng)化現(xiàn)象、干燥、無雜物。主要技術(shù)指標(biāo)如下:高等級(jí)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(duì)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(fēng)化,技術(shù)指標(biāo)如下:用于高等級(jí)公路的細(xì)集料,堅(jiān)固性不小于12%、含泥量不大于3.0%、砂當(dāng)量不小于60%、表觀相對(duì)密度不小于2.5t/m3。

        (2)填料。本次試驗(yàn)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(biāo)如下:用于高等級(jí)公路中的礦粉,含水量不大于1%、外觀無團(tuán)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(shí)測(cè)為準(zhǔn)、表觀相對(duì)密度不小于2.5t/m3。

        (3)纖維。本次試驗(yàn)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(biāo)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(jì)小于5%。

        (4)瀝青。本次試驗(yàn)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(biāo)如下:針入度實(shí)測(cè)值為70.2mm、軟化點(diǎn)為52℃、延度為7.3cm、質(zhì)量損失0.2%;110#瀝青的技術(shù)指標(biāo)如下:針入度實(shí)測(cè)值為110mm、軟化點(diǎn)43.5℃、延度不小于150cm、開口閃點(diǎn)為258℃、60℃的動(dòng)力黏度為183Pa·s、質(zhì)量損失為-0.2%;改性瀝青的技術(shù)指標(biāo)如下:針入度實(shí)測(cè)值為68.5mm、軟化點(diǎn)為72.5℃、延度33.3cm、質(zhì)量損失為0.889%。

        2.1.3 試驗(yàn)中的拌和工藝

        以巖瀝青作為改性劑,對(duì)軟質(zhì)瀝青改性,制備復(fù)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(duì)混合料的強(qiáng)度影響差距非常小,基本可以忽略不計(jì),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(yàn)中采用該方法拌制混合料。

        2.1.4 油石比

        根據(jù)工程試驗(yàn),對(duì)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(cè)試試件的物理力學(xué)指標(biāo),由測(cè)試結(jié)果可知,最大密度對(duì)應(yīng)的油石比為5.0%,最大穩(wěn)定度對(duì)應(yīng)的油石比為4.7%,瀝青飽和度中值對(duì)應(yīng)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(yàn)

        由抗車轍試驗(yàn)結(jié)果可知,預(yù)拌增強(qiáng)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(yàn)結(jié)果可知,預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度達(dá)到95%以上,抗剝落性能非常顯著,遠(yuǎn)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(qiáng),當(dāng)摻量為0.2%時(shí),混合料的低溫抗裂性最佳。

        2.2 優(yōu)選原材料

        在預(yù)拌增強(qiáng)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(duì)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(duì)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(duì)天然瀝青的質(zhì)量嚴(yán)格控制?;|(zhì)瀝青技術(shù)要求如下:軟化點(diǎn)不低于43℃;針入度為100~120(0.1mm);開口閃點(diǎn)不低于230℃;60℃的動(dòng)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(xì)集料,其中粗集料要選用質(zhì)地堅(jiān)硬、表面潔凈、除草、不含風(fēng)化的顆粒。用于表面層的粗集料技術(shù)指標(biāo)如下:壓碎值不大于26%;表觀相對(duì)密度不小于2.6t/m3;吸水率不大于2.0%;堅(jiān)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(xì)集料要有恰當(dāng)?shù)念w粒級(jí)配,并且各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足規(guī)定要求。具體如下:含泥量不大于3%;砂當(dāng)量不小于60%;表觀相對(duì)密度不小于2.5t/m3[2]。

        2.2.3 填料

        預(yù)拌增強(qiáng)混合料中的填料選用礦粉,可以通過石灰?guī)r磨細(xì)獲得,礦粉的主要技術(shù)指標(biāo)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(tuán)粒結(jié)塊。

        2.3 配合比設(shè)計(jì)

        2.3.1 目標(biāo)配合比

        按照工程所在地的氣候特點(diǎn)、交通特征,對(duì)預(yù)拌增強(qiáng)型混合料的級(jí)配范圍合理確定。當(dāng)目標(biāo)配合比確定后,采用馬歇爾試驗(yàn),計(jì)算出制備混合料時(shí)最佳的瀝青用量,制成試件后開展高低溫試驗(yàn)和水穩(wěn)定性試驗(yàn),驗(yàn)證目標(biāo)配合比的合理性。

        2.3.2 生產(chǎn)配合比

        從熱料倉內(nèi)隨機(jī)抽取礦料做篩分試驗(yàn),依據(jù)試驗(yàn)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(jí)配與目標(biāo)配合比的設(shè)計(jì)要求相符。同時(shí)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(dāng)生產(chǎn)配合比確定之后,可以通過集料篩分和馬歇爾試驗(yàn)的方法,檢驗(yàn)生產(chǎn)配合比,看是否滿足施工要求。檢驗(yàn)合格后,按照生產(chǎn)配合比,拌制預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型混合料,檢測(cè)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo),確認(rèn)與要求相符后,便可對(duì)試驗(yàn)路段進(jìn)行鋪筑。

        2.4 預(yù)拌增強(qiáng)混合料制備

        預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型混合料的制備是重點(diǎn)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(shí)加以控制,確保混合料的質(zhì)量達(dá)標(biāo)。在混合料拌制中,拌和溫度對(duì)強(qiáng)度的影響較大,復(fù)拌時(shí)間也會(huì)影響強(qiáng)度,根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果,將混合料的拌和溫度控制在135℃,復(fù)拌時(shí)間控制在60s,能夠使混合料的強(qiáng)度達(dá)到施工要求[3];與拌和溫度及復(fù)拌時(shí)間相比,混合料的養(yǎng)護(hù)時(shí)間對(duì)強(qiáng)度的影響比較輕微,由于本工程中使用的是預(yù)拌增強(qiáng)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(shí),要充分考慮養(yǎng)護(hù)時(shí)間的影響,攤鋪碾壓完畢后,要按照規(guī)范要求養(yǎng)護(hù),時(shí)間不少于3d,待混合料強(qiáng)度達(dá)到一定后,便可開放交通;拌和工藝對(duì)混合料強(qiáng)度的影響基本可以忽略不計(jì),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(yán)格按照工藝對(duì)混合料進(jìn)行拌制,確保質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

        2.5 預(yù)拌增強(qiáng)混合料施工要點(diǎn)

        2.5.1 運(yùn)輸

        (1)與普通的瀝青混合料相比,預(yù)拌增強(qiáng)混合料對(duì)溫度的要求更高,為確保運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)的混合料能夠保持足夠的溫度,可選用噸位相對(duì)較大的自卸式車輛運(yùn)輸混合料。當(dāng)攤鋪機(jī)前有4輛以上的運(yùn)料車等待卸料時(shí),便可開始攤鋪?zhàn)鳂I(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(yù)拌增強(qiáng)混合料裝車的過程中,要控制好裝料順序,即先裝運(yùn)料車的前部和后部,然后再裝中間,不斷調(diào)整運(yùn)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\(yùn)輸時(shí),要在運(yùn)料車上覆蓋帆布,達(dá)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(dá)到控溫要求,可在運(yùn)料車的側(cè)面布設(shè)檢測(cè)孔,對(duì)混合料的溫度隨時(shí)監(jiān)測(cè),確保到場(chǎng)的混合料溫度達(dá)標(biāo),若是到場(chǎng)后的混合料溫度過低,則必須廢棄處理。運(yùn)料車出廠時(shí),混合料的溫度要高于125℃,到場(chǎng)后的溫度不得低于115℃[4]。

        2.5.2 攤鋪

        (1)當(dāng)預(yù)拌增強(qiáng)混合料運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng),并確認(rèn)滿足攤鋪?zhàn)鳂I(yè)要求后,便可開始攤鋪。由兩臺(tái)攤鋪機(jī)以梯隊(duì)的形式攤鋪,前面的攤鋪機(jī)與后面攤鋪機(jī)之間的距離控制在10~15m左右,采用全幅攤鋪。

        (2)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)正式開始前,要先對(duì)攤鋪機(jī)的熨平板預(yù)熱,使其溫度達(dá)到120℃以上?;旌狭蠑備侂A段,要使攤鋪機(jī)保持較高的振動(dòng)頻率,將混合料初步壓實(shí),為后續(xù)的碾壓施工創(chuàng)造有利條件。

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

        2.5.3 碾壓

        (1)預(yù)拌增強(qiáng)混合料攤鋪完畢后,要及時(shí)碾壓密實(shí)。為達(dá)到預(yù)期中的壓實(shí)效果,并確保壓實(shí)度滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求,碾壓過程中應(yīng)遵循緊、慢、高、低的原則,分三個(gè)階段碾壓,即初壓、復(fù)壓和終壓,確保壓實(shí)度達(dá)標(biāo)。按照施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,結(jié)合試驗(yàn)段得到的施工參數(shù),對(duì)碾壓方式、遍數(shù)進(jìn)行確定,并控制好混合料的溫度。

        (2)初壓時(shí),可選用雙鋼輪壓路機(jī),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(dòng)壓實(shí)。初壓階段,預(yù)拌增強(qiáng)混合料的溫度不低于120℃;復(fù)壓緊跟初壓,碾壓機(jī)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(dòng)壓實(shí)為主[6]。復(fù)壓階段,混合料的溫度不低于110℃;終壓在復(fù)壓完畢后及時(shí)開展,碾壓機(jī)械可以選用膠輪壓路機(jī),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(hù)

        (1)為防止接縫部位的預(yù)拌增強(qiáng)混合料發(fā)生離析問題,要做好接縫處理工作。處理接縫時(shí),要確保銜接平順,橫向接縫錯(cuò)開距離不小于150mm,縱向接縫的錯(cuò)開距離不小于400mm。接縫處理完畢后,以目測(cè)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(dāng)混合料施工完畢后,可待其自然冷卻至40℃以下時(shí),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(shí)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(yīng)用預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型瀝青混合料前,要評(píng)價(jià)其路用性能。本次試驗(yàn)選用四種復(fù)合型膠結(jié)料,據(jù)此評(píng)價(jià)混合料在公路施工中的適用性。試驗(yàn)使用的材料主要有集料(粗集料和細(xì)集料)、填料、纖維以及瀝青等。在預(yù)拌增強(qiáng)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(duì)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(diǎn)、交通特征,對(duì)預(yù)拌增強(qiáng)型混合料的級(jí)配范圍合理確定。預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型混合料的制備是重點(diǎn)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(shí)加以控制,確保混合料的質(zhì)量達(dá)標(biāo)。拌和工藝與混合料的整體質(zhì)量密切相關(guān),故此必須嚴(yán)格按照工藝對(duì)混合料進(jìn)行拌制,確保質(zhì)量達(dá)標(biāo)。預(yù)拌增強(qiáng)混合料在施工中關(guān)注“運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、接縫處理及養(yǎng)護(hù)”等施工要點(diǎn)。預(yù)拌增強(qiáng)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(qiáng),路面的使用壽命得到進(jìn)一步延長,養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用隨之顯著降低。由此可見,預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型瀝青混合料在高等級(jí)公路工程項(xiàng)目中具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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