沥青路面上面层混合料的配合比设计及施工研究

摘 要:面层施工质量的优劣是影响沥青路面使用寿命的重要因素之一。本文结合工作经验,对沥青路面上面层混合料的配合比进行了设计,提出了沥青路面上层施工的关键技术,供同行借鉴参考。

关键词:沥青路面 沥青混合料 配合比设计 施工技术

随着我国社会主义市场经济建设不断发展,公路交通量越来越大,轴载迅速增长,车速不断提高,对沥青路面的质量要求愈来愈高,配合比的设计与混合料的生产需要在实践中不断的发现问题解决问题,及时收集资料并不断积累经验,以提高沥青路面的施工技术水平。

1 沥青混合料的配合比设计

1.1原材料要求

1.1.1粗集料

用于沥青混合料面层的粗集料,宜采用碎石或碎砾石,其粒径规格和质量要求均应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)的规定。

(1)粗集料应洁净、干燥、无风化、无有害杂质,且具有一定硬度和强度。

(2)粗集料应具有良好的颗粒形状,破碎砾石用于高速公路、一级公路时,应采用大砾石破碎,并至少应有两个以上的破碎面。

(3)对于抗滑表层粗集料应选择硬质岩(中性或基性火成岩)。由于硬质岩石与沥青的粘接力存在着较大差异,粗集料与沥青的粘附性应不小于4级。对于3mm～5mm石屑部分由于含量较低,并且该部分对沥青混合料形成嵌接结构有一定的作用,建议用硬质岩石屑(玄武岩)。

1.1.2细集料

细集料包括人工砂、天然砂。沥青路面面层宜采用人工砂作为细集料,细集料应洁净、干燥、无风化、无有害杂质,有适当的颗粒组成,并与改性沥青有良好的粘附性,天然砂由于质量变化大(大部分为中粗砂),形状较圆滑,与沥青的粘附性差,对沥青混合料影响较大。对于高速公路、一级公路沥青混合料,天然砂的含量不宜超过20%,可用0mm～3mm的石屑粉代替天然砂。

1.1.3填充料

用于沥青混合料面层的填料应洁净、干燥,其质量应符合《公路沥青路面技术规范》规定的技术要求。

(1)沥青混合料填充料宜采用强基性岩石(石灰岩、岩浆岩)等增水性石料经磨细得到的矿粉,矿粉要求干燥、洁净,不宜使用混合料生产中干法除尘的回收粉。

(2)采用水泥、消石灰粉做填料时,其用量不宜超过矿料总量的2%。

(3)对于沥青表面层混合料不推荐使用在混合料生产排回收粉,当塑性指数小于4且亲水系数小于0.8时,经过试验可以部分的使用,回收粉用量每盘不能超过矿粉总量的1/4。

1.1.4沥青技术要求

沥青是沥青混凝土的主要组成材料之一,是决定沥青混合料质量的主要因素。因此选择沥青时,除了要注意沥青自身品质的优劣以外,还要注意沥青标号对当地环境、气、气温的适应性,既要兼顾冬季的抗裂性,又要兼顾到夏季的抗塑变能力。

1.2沥青混合料配合比设计

1.2.1目标配合比设计

根据设计文件结构层的要求,选择相应的合格材料,先进行矿料级配比计算,一般情况下应使试配结果尽量靠近级配范围的中值。根据验证结果,若达不到相关规定则另选材料、调整级配或采取其他措施重做试验,直到符合要求,确定出较理想的目标配合比。

(1)级配。

沥青混合料配合比设计级配应采用贝雷法进行设计,级配选择原则:AC-13I型混合料2.36mm以下筛孔通过量应取级配下限以达到密实、嵌挤。

(2)粉料比。

小于0.075mm含量的多少对沥青混合料体积指标和路用性能影响很大,混合料级配中小于0.075mm的含量必须考虑粗集料本应含有的粉尘部分。要求矿粉含量不超过沥青含量,小于0.075mm部分与沥青含量之间的比值即粉料比应存在1～1.2之间,对沥青面层混合料矿粉含量宜取4.5%～5%。

(3)混合料技术指标。

为有效的提高沥青路面的性能,表面层沥青混合料一方面要满足泌水条件,另一方面,又要防止出现超密现象,因此,需要对沥青混合料的体积指标进行进一步的限制,概括为如下。

试验项目技术要求备注击实次数(次)双面各75沥青混合料的理论最大相对密度以实测法为准

稳定度(KN)>7.5

流值(0.1mm)20-40

空隙率AV(%)3-6

饱和度VFA(%)70-85

矿料间隙VMA(%)根据最大粒径参照规范

击实温度(℃)160

残留稳定度(%)>80

车辙试验动稳定度(次/mm)>2000

1.2.2生产配合比设计

目标配合比确定以后,要使实际施工中所采用的沥青混合料拌和设备进行生产配合设计。试验前,首先根据路面结构的级配类型,选择适当尺寸的振动筛。选择时要遵循以下几点。

(1)动筛的最大筛孔应使超粒径的矿料排出,保证最大粒径筛孔的通过量在要求的级配范围内。

(2)振动分档应使各热料仓的材料保持均衡,以提高生产效率。

(3)应注意振动筛的孔径要与室内试验方孔筛尺寸的对应关系。按照与目标配合比相同的试验方法确定最佳用油量,所得结果为生产配合比。据此结果根据拌和设备的拌和能力确定每盘料所需各热仓的矿料数量和沥青的数量。

1.2.3生产配合比的验证

生产配合比的验证是通过实际施工对预期结果的验证,也是对施工单位制定的施工方案的检验,检验期拌和、运输、摊铺、碾压工艺等的可行性和设备的匹配情况。整理出该阶段的所有数据,进行对比分析,若有指标不到规范要求,应对生产配合比或有关工艺做出调整,直至达到设计要求。

2 沥青混合料的施工

2.1运输的技术要求

(1)运输车辆必须是15T以上的自卸翻斗车,车况良好,车内必须清洁。

(2)装料时应前后移动,避免混合料离析。

(3)运送沥青混合料的汽车应覆盖,防止受到风吹、日晒、雨淋、污染等。运料汽车在摊铺机前10cm～30cm处停放,禁止碰撞摊铺机。

2.2摊铺的技术要求

沥青混合料在摊铺时应尽量连续不断的施工,以减少摊铺机和压路机的停顿,应尽量减少橫缝,提高其面层平整度。为提高路面的平整度,表面层宜采用摊铺前后保持相同高差的雪橇式摊铺厚度控制方式。摊铺速度应控制在2m/min,做到缓慢、均匀、连续不间断地摊铺,禁止随意变换速度或中途停顿。

提高摊铺过程中的预压密实度。沥青混合料在高温状态下主要是靠粗集料的嵌挤作用,可适当提高夯锤振捣频率,使剩余压实系数减少,初压的痕迹也极小,进而确保路面的最终平整度。

2.3碾压的技术要求

对于密级配型混合料,其适宜的碾压温度范围是130℃～150℃,其最终碾压温度不低于110℃。

沥青混合料的压实工艺本着以下原则进行:按照“紧跟、慢压、高频、低幅”八字方针进行碾压,压路机必须紧跟摊铺机的后面,只有在高温条件下碾压才能取得更好的效果,压实速度控制在4km/h～5km/h。碾压速度均衡,倒退时关闭振动,方向要逐渐地改变,不许拧着弯行走,对每一道碾压起点或终点可稍微扭弯碾压,消除碾压接头轮迹。决不允许在新铺沥青混合料上转向、调头、左右移动位置。突然刹车或停车休息,通过沥青试验段,确定的压实工艺为DD110或DD130压路机2～3档各碾压3遍,即初压1遍,高频低幅振动碾压2遍,终压2遍。特别注意:施工时若发现压路机粘轮时,用洗衣粉水较好。

参考文献:

1.中华人民共和国交通部.公路沥青路面施工技术规范(JTGF40-2004).北京:人民交通出版社,2004.

2.中华人民共和国交通部.公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000).北京:人民交通出版社,2000.

3.J502O4-92.混凝土结构工程施工及验收规范.