瀝青穩定碎石基層施工技術研究

滕旭秋 李曉鐘

[摘要]作為復合式基層或全厚式基層使用的瀝青穩定碎石材料,在我國的使用量逐年增加,但是我國對鋪筑該類基層的施工技術目前還處于摸索階段。為了解決瀝青穩定碎石基層材料的離析問題,應合理控制瀝青混合料的拌合、運送、攤鋪及碾壓等過程,以保證瀝青穩定碎石混合料具有良好的使用品質。

[關鍵詞]瀝青穩定碎石離析施工

中圖分類號:TU5文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1220091-01

半剛性基層瀝青路面的早期破壞較為嚴重,主要表現為路面的疲勞開裂、車轍、早期水損害等破壞形式。而且對該類基層的維修通常是“開膛破肚”式的維修,耗費了大量的人力和財力。而國外采用柔性基層瀝青路面的使用經驗表明該類結構可以有效緩解以上病害形式的產生及發展。瀝青穩定碎石基層厚度較大,其集料的公稱粒徑較面層材料的公稱粒徑大,為保證瀝青穩定碎石基層的施工質量,施工中離析問題及碾壓問題應得到充分的重視。

一、瀝青混合料離析的產生

瀝青穩定碎石的最大公稱粒徑較大,而瀝青含量又較瀝青混凝土低,因此,在混合料運送、攤鋪及碾壓過程中極易產生離析現象。瀝青混合料離析通常主要指級配離析、溫度離析和碾壓離析。級配離析是指熱拌瀝青混合料各組成部分在路面上分布不均勻從而偏離了設計級配,瀝青含量的不均勻則與設計的最佳瀝青用量不一致,從而使配合比設計變成了一種擺設,等于瀝青路面的設計失去了控制。若產生級配離析現象,則混合料易出現水損害或容易產生塑性變形的累積。溫度離析是指瀝青混合料溫度出現較大差異的現象。若瀝青混合料溫度不均勻,碾壓結束后高溫混合料和低溫混合料的空隙率不同,高溫區的壓實度高,空隙率小,而低溫區的壓實度低,空隙率大。低溫區在重荷載長期碾壓作用下繼續壓實,高程降低,平整度下降,形成車轍。同時,由于其空隙率大,當降雨通過面層滲入基層時,在車輛荷載反復的作用下,集料逐漸松散、脫落,最后造成基層的損壞,路面的使用壽命縮短。碾壓離析是指在碾壓過程中,由于不同區域施加的壓實功的變化或瀝青混合料在各種因素影響下自身發生了一定變化而造成的路面壓實度和空隙率的變異。

二、離析的控制

為防止瀝青混合料級配離析的出現,施工過程中應確保瀝青混合料與試驗室設計級配匹配,嚴格控制料源的粒徑,盡量降低集料的變異性。在瀝青混合料正式拌和時,應嚴格控制混合料的礦料級配,使其在規定的級配范圍內,并接近設計級配。在級配曲線中影響鋪面均勻性較大的是4.75mm和2.36mm篩孔的通過率,應接近設計值。此外還要改變以前做一次生產配合比就不再改變的做法,而應每隔一段時間從熱料倉取料進行篩分試驗,根據篩分出的結果重新調整生產配比。這樣可大大減少實際生產中的瀝青混凝土的顆粒組成變異性,防止或減少瀝青穩定碎石材料的級配離析的產生。正式進行瀝青混合料生產前應進行試拌,若試拌效果良好,拌和時的各種參數在生產工藝過程中不應隨意變動。同時應隨時對拌和好的混料進行外觀檢查,除色澤一致、拌和均勻、無花白料外,粗細料的分布亦應均勻,無粗細料的散粒或結團現象。否則,應及時調整料溫或拌和時間,這樣便不會發生不均勻的混合料在攤鋪后出現片、團狀離析。

瀝青混合料在運輸、攤鋪時會發生不同程度的溫度離析。為了降低溫度離析對路面性能的影響。可使用重攪拌螺旋機構來減輕或消除溫度離析。在混合料運輸過程中,不論氣溫高低均應用保溫措施,防止混合料表面溫度降低、結殼、造成溫度離析。

碾壓是瀝青路面施工的一道重要工序,是保證瀝青混合料質量、物理力學性質和功能特性符合設計要求的重要環節。要消除碾壓離析就必須改善或消除混合料溫度和級配離析的產生。為防止碾壓離析出現,應避免自卸汽車與攤鋪機直接接觸發生碰撞,保證作業的穩定性;避免停機待料的狀況發生,保證攤鋪機連續勻速作業,從而可以保證鋪出高質量的瀝青混凝土路面。此外,在路面碾壓成型的工藝過程中,要科學合理的安排初壓,復壓和終壓所使用的壓路機的類型和次序。還要嚴格控制瀝青混合料的攤鋪成型溫度,把碾壓的負面影響降到最小。

三、施工壓實的要求

由于瀝青穩定碎石材料一般是作為基層材料使用,集料的公稱粒徑較大,設計層厚度一般也較大,因此,傳統的鋪筑瀝青面層的碾壓工藝組合不再適用于瀝青碎石基層。壓實時采用的機械組合方式及碾壓層厚度都會對最終的壓實質量有一定的影響。現場碾壓后發現,將鋼輪壓路機作為初壓時的碾壓機械效果不理想,主要是由于瀝青穩定碎石混合料的顆粒粒徑較大,并且鋪筑層厚度較厚,在這樣的情況下,靜力光輪壓路機在初壓時的穩壓作用失去意義,基層鋪筑時當地氣溫較高,并且層厚較大,因此靜力光輪壓路機在初壓時的保溫作用也失去意義。鑒于以上原因,在柔性基層的初壓階段不推薦采用鋼輪壓路機進行碾壓。而輪胎壓路機具有特別好的搓揉作用、密水性效果好、碾壓均勻、不需要灑水、比剛性碾達到更大的密實度。在初壓過程中采用膠輪壓路機是考慮到結構層厚度較大,鋪筑層的底部往往是壓實的薄弱環節,這樣就可以利用輪胎壓路機的優點,在混合料溫度較高時利用該機械較強的搓揉作用盡快將混合料的顆粒排列緊密,保證攤鋪層的上、中、下三部分盡可能壓實均勻,保證混合料的均勻、密實。鑒于以上原因,在柔性基層碾壓的初壓階段推薦采用輪胎壓路機。復壓是壓實的主要階段,由于碾壓層厚度較大,優先采用振動壓路機進行復壓。但是在碾壓過程中發現,如果在復壓初始階段就采用強振碾壓,集料的破碎現象比較明顯,集料表面的瀝青膜被破壞,這對后期瀝青穩定碎石的路用性能必將產生一定的負面作用。而如果在復壓的初期階段采用弱振形式,則可有效的改善了集料的破碎狀況,但是該種碾壓方式對碾壓時間的要求比較嚴格,應在一定的溫度范圍內完成碾壓,否則,由于鋪筑層底部溫度相對較低,容易造成在一定厚度的瀝青混合料的壓實度不能滿足規范的要求。

四、結語

根據實際的瀝青穩定碎石基層的鋪筑經驗,瀝青混合料在運送、攤鋪及碾壓過程中極易產生級配離析、溫度離析和碾壓離析。本文在總結實際施工情況的基礎上,針對三種離析提出了控制方法。并對碾壓過程中初壓及復壓機械的組合方式進行了討論。但是由于現場情況變化較大,如何在施工中合理控制瀝青穩定碎石混合料的離析及提高其壓實度,還有待于進一步研究。

參考文獻:

[1]滕旭秋,瀝青碎石基層混合料設計及碾壓工藝研究,蘭州交通大學學報,2007年2月.

[2]張宗明等,大粒徑瀝青混合料柔性基層施工與質量控制,交通科技與經濟,2008年第二期.

[3]鄭寶存、劉巖,瀝青路面機械攤鋪工藝及控制,黑龍江交通科技,2007年12月.

[4]劉廣軍,淺談瀝青混合料碾壓離析的產生及預防,山西交通科技,2008年2月.

[5]李斌、王雪剛等,瀝青路面施工中的離析與防治措施,武漢理工大學學報,2007年9月.