浅谈热拌沥青混合料配合比选定及施工质量控制（AC-20沥青混合料下面层施工）--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

浅谈热拌沥青混合料配合比选定及施工质量控制（AC-20沥青混合料下面层施工）

发表时间：2021/6/8 来源：《基层建设》2021年第6期作者：李永芳

[导读] 摘要：本文重点叙述了热拌沥青混合料路面施工中的配合比选定和现场施工质量控制。

        中铁五局集团成都工程有限责任公司 610073
        摘要：本文重点叙述了热拌沥青混合料路面施工中的配合比选定和现场施工质量控制。
        关键词：热拌沥青混合料；配合比选定；施工质量控制
        工程概况：新疆S201线克（拉玛依）至榆（树沟）公路，位于天山以北，准葛尔盆地、古尔班古特沙漠南端，属夏炎热冬寒干旱区（1-2-4）。为北疆地区干线网的重要组成部分。线路全长214.2公里，共分九个合同段，中铁五局承建第三合同段，里程为K44+968～K73+974，全长29.007公里，是利用旧路加宽的一级标准公路，重载交通，设计时速100km/h，水泥稳定砂砾基层，沥青混凝土路面。作为面层，它直接承受车辆作用和大气因素的作用。而沥青材料的物理力学性质受气候因素和时间因素的影响很大，这是沥青路面使用中的一个重要特点，根据这一特点，沥青路面必须满足下列要求：高温稳定性、低温抗裂性、耐久性（水稳定性能、耐疲劳性能、抗老化性能）、表面服务功能、行车舒适性能等。为减少冬季严寒引起的沥青路面开裂，满足低温抗裂性要求，路面面层沥青采用标号AH-90的优质国产路用石油沥青。沥青面层设计成沥青下面层（AC-20）和沥青上面层（AC-13）。
        1热拌沥青混合料配合比设计之目标配合比设计
        热拌沥青混合料配合比设计分目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证三个阶段，确定沥青混合料的材料品种及配合比、矿料级配、最佳沥青用量。这里采用马歇尔试验配合比设计方法，其目标配合比步骤见JTGF40-2004第79页。依步骤我们先要。
        1）确定工程级配范围。工程设计文件规定混合料级配类型为AC-20，混合料级配范围如下：

        2）选择材料并取样。AC-20指的是级配连续的中粒式密级配热拌沥青混凝土混合料，其公称最大粒径为19.0mm，最大粒径为26.5mm，由此我们决定采用以下材料：道路石油沥青为设计指定的AH-90；粗集料用S9（10-20mm）、S10（10-15mm）、S12（5-10mm）；细集料用石屑（0-5mm）和水洗砂；填料为矿粉。接下来我们对经招标程序中标单位的相应规格型号的沥青、粗集料、细集料、矿粉分别进行以下原材料试验：

        配合比设计所用的各种材料必须符合气候和交通条件的需要。其质量应符合规范规定的技术要求。需要指出的是当单一规格的集料某项指标不合格，但不同粒径规格的材料按级配组成的集料混合料指标能符合规范要求时，允许使用。
        3）矿料配合比设计：高速公路和一级公路沥青路面矿料配合比设计宜借助电子计算机的电子表格用试配法进行。矿料级配曲线按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0725的方法绘制。设计合成级配不得有太多的锯齿形交错，且在0.3～0.6mm范围内不出现“驼峰”。当反复调整不能满意时，宜更换材料设计。
        4）确定试验温度：沥青混合料试件的制作温度和石油沥青加工及沥青混合料施工温度一样，应根据沥青标号及粘度、气候条件、铺装层的厚度确定。普通沥青结合料的施工温度宜通过在135℃及175℃条件下测定的粘度—温度曲线按规范规定确定。缺乏粘温曲线数据时，可参照规范规定的范围选择，并根据实际情况确定使用高值或低值。当表中温度不符实际情况时，容许作适当调整。
        5）马歇尔试验：依据前面试验得出的各种矿料的表观相对密度及毛体积相对密度和确定的矿料比例，计算矿料的合成表观相对密度、合成毛体积相对密度。以预估计的最佳油石比拌合2组混合料，采用真空法实测最大理论相对密度。计算矿料的合成的有效相对密度。以预估计的最佳油石比为中值，上下浮动采用5组油石比分别与前计算的矿料混合料配合比分别成型马歇尔试件，每组制件5个，每个上下各击实75次成型。经过24h后脱模，测定视密度、空隙率、饱和度、矿料间隙率等物理指标，以及在60℃恒温水槽里浸泡30min后测得的马歇尔稳定度和流值等力学指标。
        6）确定最佳沥青用量（或油石比）：根据马歇尔试验结果汇总表绘制沥青用量与空隙率、饱和度、矿料间隙率、马歇尔稳定度、流值的关系图（参见JTGF40-2004第86页）。确定均符合规范规定的沥青混合料技术标准的沥青用量范围OACmin~OACmax。选择的沥青用量范围必须涵盖设计空隙率的全部范围，并尽可能涵盖沥青饱和度的要求范围，并使密度及稳定度曲线出现峰值。如果没有涵盖设计空隙率的全部范围，试验必须扩大沥青用量范围重新进行。
        a、确定油石比初始值OAC1
        由图查找出相对于密度最大的油石比a1，相对于稳定度最大的油石比a2，相对于空隙率中值的油石比a3，相对于饱和度范围中值的油石比a4，计算OAC1＝（a1+a2+a3+a4）/4取值。
        b、确定油石比OAC2
        由图可知OACmin，OACmax，计算OAC2=(OACmin+OACmax)/2取值。
        c、综合确定油石比OAC
        OAC＝（OAC1＋OAC2）/2
        依据试验结果，结合实践经验和公路等级、气候条件、交通情况等，综合调整确定最佳油石比。
        d、其它指标的检测计算
        检测计算以下指标：沥青结合料被集料吸收比例Pba、有效沥青含量Pbe、粉胶比FB、集料的比表面SA、沥青混合料的沥青有效厚度DA
        7)配合比设计检验：对用于高速公路和一级公路的密级配沥青混合料，需在配合比设计的基础上按规范要求进行高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性能及渗水系数等使用性能的检验，不符合要求的沥青混合料，必须更换材料或重新进行配合比设计。
        8）（目标）配合比设计报告：目标配合比设计完成后，应在规定的期限内向业主及监理提出正式报告。配合比设计报告应包括工程设计级配范围选择说明、材料品种选择与原材料质量试验结果、矿料级配、最佳沥青用量，以及各项体积指标、配合比设计检验结果等。
        2材料储备及检查、拌和站设备安装及检查
        目标配合比出来之后，就可以计算出各项材料的需要量。对材料的存入场地、防雨和排水措施进行确认符合规范要求时就可以组织材料进场了。进场的各种材料的来源、品种、质量应与招标及提供的样品一致，对进场的各种原材料进行符合性检验，不符要求的材料严禁使用。
        组装并调试沥青拌和楼。按规范规定对配料机的电子称量设备进行标定，使称量误差符合规范要求。
        3生产配合比设计
        依据批复下来的目标配合比进行生产配合比设计。
        1）根据目标配合比的矿料组成设计确定冷料仓的矿料比例。
        2）确定各热料仓的配合比：配置热料仓震动筛。按规定方法取样测试各热料仓的材料级配及其它所需测试指标，调整并确定各热料仓的配合比，供拌和机控制室使用。同时选择适宜的筛孔尺寸和安装角度，尽量使各热料仓的供料大体平衡。
        3）确定生产配合比最佳沥青用量。分别以目标配合比的最佳沥青用量OAC、OAC±0.3%等3个沥青用量进行马歇尔试验和试拌，通过室内试验及从拌和机取样试验综合确定生产配合比的最佳沥青用量。需要指出的是对于沥青拌和站拌和混合料除了测定视密度、空隙率、饱和度、矿料间隙率、稳定度、流值外，还需检测其残留稳定度，并且做混合料抽提试验。确定各项指标实测结果均满足JTJF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》及设计要求的生产配合比。
        4）（生产）配合比设计报告
        生产配合比设计完成后，与目标配合比报告一样应在规定的期限内向业主及监理提出正式报告。配合比设计报告内容与目标配合比相似。
        4生产配合比验证（试验段铺筑）
        组织摊铺机、压路机等各种施工机械设备进场，对已进场的机械设备的配套情况、技术性能、（拌和楼）传感器计量精度等进行认真检查、标定。按规范要求向监理报批试验段开工申请。获批后，组织试验段铺筑。试验段的长度应根据试验目的确定，通常宜为100-200m，宜选在正线上铺筑。
        4.1施工准备
        4.1.1测量放线：在已验收合格的基层上恢复中线（底面层施工时），在边线外侧0.3m~0.5m处每隔5~10米钉边桩进行水平测量，测放边线控制点，并打入钢钉标记作为摊铺机摊铺宽度的边线控制点。在摊铺前沿边线安装3cm×4cm方木做为下面层边部的控制界线。
        4.1.2对下承层进行清扫，底面层施工前两天在基层上喷洒透层油，并测定其沥青用量及相关指标。
        4.2沥青混合料的拌制
        4.2.1依规范及设计规定，合理选配沥青混凝土搅拌设备。
        4.2.2各种集料分类堆放。拌合站设试验室，对沥青混合料的原材料和沥青混合料及时进行试验。
        4.2.3热拌沥青混合料的施工温度与石油沥青的标号有关。依规范确定以下沥青混合料的温度控制指标并严格参照执行：沥青加热温度，矿料加热温度，沥青混合料的出料温度。当混合料出料温度过高即废弃。
        4.2.4在当天现场施工前开机对混合料、沥青进行预热。对沥青混合料每盘拌合时间加以控制，并控制好每小时有效产量。在实际施工过程中根据实际情况加强控制，以混合料拌合均匀，所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合料为佳。拌合后的混合料须均匀一致，无白花料、无粗细料离析和结块现象，不符要求时废弃。
        4.3沥青混合料的运输
        4.3.1根据拌合站的产量、运距合理安排运输车辆。
        4.3.2运输车的车厢内保持干净，涂防粘薄膜剂。运输车配备覆盖篷布以防雨和热量损失。
        4.3.3车辆装料时分别按车厢前部→车厢后部→车厢中间的次序循环放料，往车厢前、中、后部每装一次料时应挪动一下料车的位置，依次类推直到装满为止，以减少粗细集料离析现象发生。
        4.3.4已离析、硬化在运输车厢内的混合料，低于规定铺筑温度或被雨淋的混合料予以废弃。
        4.4沥青混合料的摊铺
        4.4.1根据路面宽度选用1~2台具有自动调节摊铺厚度及找平装置，可加热的振动熨平板，并选用运行良好的高密度沥青混凝土摊铺机进行摊铺。
        4.4.2下、中面层采用走线法施工，表面层采用平衡梁法施工。
        4.4.3依据拌合站产量、摊铺宽度、摊铺厚度、沥青混合料密度等合理确定摊铺机行走速度。摊铺机应匀速行驶，以确保所摊铺路面的均匀不间断地摊铺。摊铺过程中不得随意变换速度，尽量避免中途停顿。
        4.4.4沥青混合料的摊铺温度根据气温变化进行调节。一般正常施工控制在不低于120~140℃，在摊铺过程中随时检查并做好记录。
        4.4.5摊铺机就位后，应预热30min左右，使熨平板温度不低于100℃，摊铺前用1：3柴油水刷洗摊铺机输送设备及慰平板。
        4.4.6摊铺时，运料车在摊铺机前30～50ｍ处停住，不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车挂空挡，靠摊铺机推动前进。
        4.4.7采用双机或3机梯进式施工时，相邻两机的间距控制在10~20m。两幅应有30~60mm宽度的搭接。
        4.4.8摊铺过程中，随时检查摊铺质量，出现离析、边角缺料等现象时人工及时补洒料，换补料。
        4.4.9在摊铺过程中随时检查高程及摊铺厚度，并及时通知操作手。
        4.4.10摊铺机无法作业的地方，在监理工程师同意后采取人工摊铺施工。
        4.4.11摊铺现场预备两个铁桶，内盛1：3柴油水，供配合人员清理铁锹，注意清理不能过于频繁。
        4.5沥青混合料的碾压
        沥青混合料摊铺完成以后立即进行压实作业，压实分初压、复压和终压三个阶段。
        4.5.1初压：初压在混合料摊铺后紧跟摊铺机进行，温度控制在140℃左右，可采用胶轮压路机进行静压1~2遍，碾压时慢速、均匀。初压应使混合料得到初步稳定，并不得产生推移、发裂。初压时，后轮应重叠1/3～1/2轮宽，初压后立刻检查标高、平整度，必要时予以适当调整。
        4.5.2复压：复压紧接着初压进行，作业顺序和初压相同。复压时温度不低于130℃，用2台双钢轮压路机分别振压两遍。
        4.5.3终压：终压紧接在复压后进行，终压时温度不低于110℃，宜采用1台双钢轮振动压路机和１台轮胎压路机进行静压，各碾压1遍。终压应消除碾压过程中产生的轮迹，并确保路表面具有良好的平整度。碾压终了温度不应低于80℃。边角部分压路机碾压不到的位置，使用小型振动压路机碾压。
        4.5.4采用雾状喷水，以保证沥青混合料碾压过程中不粘轮。
        4.5.5碾压注意事项：不准在新的路面上停机，加水、加油活动，以防各种油料、杂质污染路面。压路机不准停留在温度尚未冷却至自然气温以下已完成的路面上。碾压进行中压路机不得中途停留、转向或制动，压路机每次由两端折回的位置阶梯形随摊铺机向前推进，使折回处不在同一横断面上，振动压路机在已成型的路面上行驶关闭振动。在摊铺桥面、搭板等刚性界面沥青面层时，压实无论是初压、复压、终压皆不宜振动压实，宜采用轮胎式压路机反复搓揉挤密压实，双钢轮静压收光。
        4.5.6各种压路机碾压速度表（km/h）

        试验段铺筑应由有关方共同参加（施工单位、监理单位、项目执行办等），及时商定有关事项，明确试验结论。试验段施工前对原材料进行检验，施工时取拌和站拌和混合料进行马歇尔试验、抽提试验。施工后第2天或第3天在铺筑路段钻孔测定压实度，并检测试验段的渗水系数。施工过程中还应做好高程测量和温度测量。试验路段铺筑结束后，施工单位应就各项试验内容及结果提出试验段总结，以书面形式取得业主或监理的批复。试验段总结应包括：生产配合比、松铺系数、施工机械的组合、各种压路机的碾压速度及碾压次数组合、劳动力组织（主要管理人员、技术人员组合及现场劳动力组合）、试验检测及测量仪器配备、施工工艺及施工措施、质量保证措施、现场安全、文明施工保证措施等。
        5施工中质量控制
        5.1沥青面层施工必须在试验段铺筑成功且开工报告获批后方可开工。严格按照试验段得出的结果组织施工
        5.2按照设计确定的标准配合比组织生产，不得随意变更。但生产过程中如进场材料发生变化，矿料级配及马歇尔技术指标不符合规定时，应及时调整配合比，确保沥青混合料质量，必要时得重新进行配合比设计。
        5.3施工中的接缝处理
        5.3.1梯队作业采用热接缝，施工时将已铺混合料部分留下100~200mm宽暂不碾压，作为后摊铺部分的高程基准面，后摊铺部分完成立即骑缝碾压，以除縫迹。
        5.3.2半幅施工不能采用热接缝时，采用人工顺直刨缝或切缝。铺另半幅前必须将边缘清扫干净，并涂洒少量粘层沥青。摊铺时应重叠在已铺层上50~100mm，摊铺后将混合料人工铲走。碾压时由边向中碾压留下100~200mm，然后压实新铺部分，再跨缝挤紧压实。
        5.3..3横接缝的处理方法：首先用3m直尺检查端部平整度不符合要求时，垂直于路中线切齐清除。清理干净后在端部涂粘层沥青接着摊铺。摊铺时调整好预留高度，接缝处摊铺层施工结束后再用3m直尺检查平整度立即用人工处理。横向接缝的碾压先用双轮双振压路机进行横压，碾压时压路机位于已压实的混合料层上伸入新铺层的宽为150mm，然后每压一遍向铺混合料方向移动150~200mm，直至全部在新铺层上为止，再改为纵向碾压。
        5.4沥青混合料生产过程中，按规范规定的检测项目与频率认真做好各种原材料、施工温度、矿料级配、马歇尔试验、压实度试验等试验工作。
        5.5在施工过程中随时检查铺筑厚度、平整度、宽度、横坡度、高程。
        6开放交通
        热拌热铺沥青混合料路面应待摊铺层完全自然冷却，表面温度低于50℃后方可开放交通。一般在施工完毕后第二天可开放交通。
        参考文献
        [1]《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004.