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解决沥青路面离析的措施和评价方法

所属栏目:交通运输论文 发布日期:2010-08-28 11:12 热度:

  摘要:本文结合高速公路沥青路面的施工实际,论述离析对沥青路面使用性能的影响,分析了离析产生的原因和特点,提出沥青路面施工过程中解决离析的处理措施和方法。
  关键词:高速公路、沥青路面、离析、处理措施、评价方法
  中图分类号:TU
  沥青路面以其行车舒适而在高速公路中取得广泛推广和应用。目前我国大部分高速公路沥青面层采用骨架密实性的连续级配,但新修的沥青路面往往在通车后的短期内就出现坑槽、车辙或局部松散现象。主要原因是施工过程中局部离析现象引起的路面早期病害,表现在面层表面出现细集料偏少,粗集料相对集中,该处空隙率较大,容易渗水积水,车辆行驶时产生动水压力,不断冲刷沥青混合料,引起混合料松散,出现坑槽。另一种现象表现为细集料多的地方出现车辙,泛油等病害。
  沥青混合料的离析引起了国内外公路工作者的高度重视,在施工过程中采取了一系列的措施。本文将对施工过程中产生离析的影响因素和解决措施提出探讨。
  一、 产生离析的主要原因及预防措施
  1、原材料
  成品混合料的离析与所使用的粗、细集料的稳定性有很大的关系。矿料的变异有接影响混合料级配,造成混合料的均匀性、施工和易性产生波动,很容易在施工过程产生离析。这就要求施工单位的原材料必须出自固定料场和固定的加工机械和加工工艺。原材料的堆放也要层层堆码,减少骨料搬移产生离析。同时对料场要求有良好的硬化排水设施,严格区分堆放。对细集料进行防潮覆盖,确保混合料质量。
  2、配合比设计和混合料的结构类型
  混合料的类型选择是离析的主要内因。混合料中粗集料的最大粒径越大,离析的可能性越大,所以调整面层结构层厚度和选择适宜的混合料类型是减少离析的主要内因。同时,在配合比设计过程中,采用了改进型的级配增加中间颗粒的数量,级配曲线呈“S”型,路面级配均匀,离析较少,高温稳定性也得到提高。
  3、混合料拌和过程
  混合料在拌和过程中的离析主要取决于拌和温度,拌和时间有很大关系。在拌和过程中时刻注意各冷、热料仓的进料情况是否均匀,是否存在溢料现象,也是确保级配稳定的最好保证。在拌和中禁止操作机手手动补料,手动补料极容易导致混合料级配波动,混合料粗集料多,沥青膜就越薄,油石比越低,粗集料粘性越差,越容易离析。同时拌和温度也影响混合料的粘性,温度越高,沥青粘性越差,越容易离析。所以拌和过程中要根据粘温曲线确定合适的拌和温度。
  在拌和过程中严格控制混合料的级配,特别是级配曲线中对混合料均匀性影响较大的中部颗粒数量和粉尘含量,禁止出现“两头多,中间少”的现象,而且0.075mm的通过率过多,使沥青混合料中有效沥青含量减少,混合料外观发涩,无光泽,压实后表面推移严重。
  4、混合料的运输
  混合料拌和好后,要存入储料罐中。混合料放在热料斗内,然后将热料斗提升到热料仓放料。那么卸料口应垂直向下,不应有水平方向的角度,否则混合料将会水平移动,造成一侧粗集料多一侧细集料多的离析现象。如果运输车直接在热料仓口装料,每车重量如果在30吨左右,每斗料为3吨时,基本要7~10次,造成等料时间过长,混合料料温不均匀,无论车辆如何移动,也无法减少运输车辆的温度离析现象。车辆在储料罐下装车时,混合料中的粗集料滚落到车箱外侧,细集料在内侧,因此每车混合料装料时分前、后、中三个部位,移动车位卸料,尽量减少离析程度。
  运输车辆在给摊铺机卸料时,最好使混合料缓慢的滑入摊铺机料斗,尽量减少集料滚动而产生的离析。
  5、混合料的摊铺
  混合料摊铺过程中最容易引起离析,主要有以下方面:
  ①摊铺机的速度是保证沥青面层平整均匀的关键。摊铺的速度要结合拌和机的生产能力、运输能力、运输距离和碾压能力综合考虑。经过试验路验证后确定合适的摊铺机行走速度,不得忽快忽慢。
  ②确定摊铺机接料斗的操作程序。由于摊铺过程,车箱两侧的粗集料多,卸入摊铺机后料斗两翼的粗集料相对集中,如果摊铺机收斗后这段时间内摊铺面容易出现块状离析,如果不拢料,摊铺机接料斗两翼内侧余料越聚越多,且会逐渐冷却,对摊铺更不利。因此摊铺机接料斗应在刮平板尚未露出时及早拢料。同时卸完的料车及时退出,在拢料刚结束后,料斗两翼复位后下一辆车立即卸料,做到连续供料,使进入螺旋送料器中的粗集料不能过于集中,有效的避免离析发生。
  ③摊铺机的性能控制:
  a、调整摊铺机的料位。对于不同粒径的混合料,料位器要适当调整。最大粒径越大,料位越高。
  b、保证摊铺机送料速度均衡,如果转速过快,边部料太多停转后反复启动和停止布料器,会导致混合料离析。
  c、螺旋布料器的料量应该要达到螺旋布料器的2/3高度。布料器埋深太浅,或供料不足均会造成细集料下沉而粗集料被运送到两边,导致带状离析。
  d、连接布料器的吊臂也可能产生离析。一方面粗集料由螺旋布料器运至吊臂前受阻,不能正常移动,在摊铺过的表面形成粗集料带。另一方面粗集料运动过程中因吊臂阻挡而冷却,这样越聚越多,在一定程度自动下落,导致该处粗集料多,温度下降而离析。
  ④摊铺机烫平板振幅、振频、夯锤的新、旧程度以及磨损情况,也影响铺面的初始压实和铺面的粗、细集料分布情况。由于烫平板由多块拼合而成,烫平板拼合缝隙大小,也会导致铺面产生带状离析。
  二、沥青路面离析的主要评价指标
  沥青混合料离析主要由两种形式。一种是结构层上部为粗集料,下部为细集料。一般沿摊铺方向呈带状离析,属于表层离析;另一种离析是结构层全部为粗集料的块状离析。沥青路面离析的检测方法和评定标准是很困难的研究课题,本文只是初步提出一些建议的检测标准以及评定方法。
  1、观察法
  根据路面的表观状况,凭经验进行离析观察。这是一种主观判别方法,有一定的局限性,只适用于大粒径的粗粒料式沥青混合料,对于细粒式并不适用。随机性的离析在施工中也会发现,设备故障、摊铺机停机、生产的混合料级配波动大、碾压不及时等现象均可造成沥青路面离析。用观察法只能直观的判断离析程度的大小。
  2、铺砂法
  路面离析的部位和非离析的部位表面纹理深度会有明显变化,通过检测路面构造深度,评定路面的离析程度。采用铺砂法对高速公路进行调查,同时对调查路段取芯分析,分析芯样的密度和构造深度的变化关系,确定离析评定标准。见表1
  建议铺砂法评定离析标准表1

                       b1.jpg
  3、钻芯取样法
  对离析部位钻芯取样,分析芯样的材料组成及芯样密度,评定离析的程度。由于路面离析处级配、沥青用量、芯样密度都可能发生变化,同时离析部位的渗水系数也变化很大。因此这4个指标均为离析的评定标准。(见表2)
  建议取芯法的评定标准表2

                           b2.jpg
  4、核子密度仪法
  核子密度仪可以检测路面的密度。根据密度的变化范围,确定路段的离析程度。核子密度仪是路面无损检测的重要手段,检测具有快捷、简便。但由于路面离析处粗集料集中,级配偏粗,沥青用量偏少,但是该点的密度值未必会小,所以要结合其他的检测方法。建议采用离析处理密度评定指标为,检测路段的当天平均密度m平均与离析处的密度mi之差的绝对值未确定。
  离析的检测和评定在国际上尚处于研究阶段,对高速公路沥青路面施工中离析状况进行大量的调整,通过分析研究,初步提出了建议标准。铺砂法、核子密度仪法、视觉观察法可与渗水试验同时进行检测和评定,当存在争议时可用取芯法做最终的判定。
  三、沥青路面离析处理方法
  1、表层离析的处理
  对于表层离析,宜在碾压前进行处理。摊铺后人工立即补撒细集料填补空隙后碾压。如果碾压已完成,待路面降到室温后,在离析部位均匀喷洒改性乳化沥青粘层油,洒布量以04~0.6Kg/m2为宜。根据离析程度确定洒布量,不宜超量。对于中、下面层可以在喷洒改性乳化沥青后适量撒布沥青预拌石屑,然后适当碾压,清除多余石屑,保证路面平整度。
  2、对于贯穿离析的处理
  贯穿离析一般成块状,应返工处理。混合料摊铺后宜立即更换均匀料,适当整平,然后碾压。也可以在路面碾压完毕后,挖除离析料,将边部切齐,均匀涂刷乳化沥青,然后重新松铺均匀混合料再碾压密实。
  结束语:
  1、选择合理的混合料结构类型,确保混合料符合配合比设计要求,是避免施工离析的根本保证。
  2、如何预防和减少施工过程和摊铺现场的离析现象是沥青面层质量控制的关键。
  3、离析问题是造成高速公路早期损坏的主要原因之一,要重视面层离析部位的处理。
  参考文献:
  ⑴中华人民共和国交通部标准《公路沥青路面施工技术规范(JTGF40-2004)》
  ⑵Williams、EllisG.DesignandConstructionofLargeStoneHMABasesinKentucky.HotMixAsphaltTechnology.1998
  

文章标题:解决沥青路面离析的措施和评价方法

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