水泥混凝土路面瀝青加鋪層設計方法研究

劉偉昆

(盧龍縣交通局)

1 瀝青加鋪層厚度設計

現行的《公路水泥混凝土路面設計規范》(JTGD40-2002)對在舊混凝土路面加鋪層設計作了以下幾個方面的規定。

1.1 舊路調查評定

對舊水泥路面采取處治方案之前要對舊水泥路面的調查和評定做了詳細的規定,主要包括以下幾個方面:

(1)關于舊路狀況調查的的一般性規定;

(2)采用斷板率和平均錯臺量兩項指標評定進行舊混凝土路面的損壞狀況的規定;

(3)接縫傳荷能力與板底脫空狀況的調查評定;(4)舊水泥路面的結構參數調查。

1.2 方案的選擇

當舊混凝土路面的損壞狀況和接縫傳荷能力評定等級為優良或中時,可采用瀝青加鋪層。加鋪層鋪筑前應更換破碎板,修補和填封裂縫,磨平錯臺,注漿填封板底脫空,清除舊混凝土面層表面的松散碎屑、油跡或輪胎擦痕,剔除接縫中失效的填縫料和雜物,并重新封縫。

1.3 減緩反射裂縫的措施

接縫傳荷能力評定等級為中時,應根據氣溫、荷載、舊混凝土路面承載能力、接縫處彎沉差等情況選用下述減緩反射裂縫的措施:

(1)增加瀝青加鋪層的厚度;

(2)在加鋪層內設置橡膠瀝青應力吸收夾層、玻璃纖維格柵或者土工織物夾層;

(3)瀝青加鋪層的下層采用由開級配瀝青碎石組成的裂縫緩解層;

(4)在瀝青加鋪層上,對應舊混凝土面層的橫縫位置鋸切橫縫。

1.4 厚度設計

瀝青加鋪層的厚度按減緩反射裂縫的要求確定。高速公路和一級公路的最小厚度為 100mm,其他等級的公路最小厚度宜為 70mm。舊混凝土板的厚度、混凝土的彎拉強度和彈性模量標準值以及基層頂面當量回彈模量標準值,采用舊混凝土路面的實測值。

2 加鋪層結構設計及施工

試驗路先刨除舊瀝青混凝土罩面,經過舊水泥路面穩定處治后,根據舊路處治結果,并結合城市多數市政道路的現狀,提出薄層加鋪的結構設計方案。

2.1 材料技術要求

(1)瀝青防反射裂縫應力吸收層的膠結料為特種聚合物改性瀝青,其具有較高的高溫黏度和低溫延度,因此,其混合料具有較好的高溫穩定性和低溫抗疲勞性能。

(2)集料集料采用深圳芙蓉的輝綠巖,SAWI的級配要求該層集料較細,因此,選擇集料時主要考慮棱角性、砂當量、密度、篩分等因素。

2.2 SAWI混合料施工工藝及質量控制

(1)SAWI混合料的生產。SAWI混合料的礦料中小于2.36mm的細集料含量很大,大約占集料的 60%以上,屬于難于拌和的混合料,加之石屑中礦粉含量很高,這些特點與一般的混合料生產存在很大的不同,為了使攪拌設備適應SAWI混合料的生產和保證穩定的生產質量,需對攪拌設備的參數進行合理的設置。

①振動篩篩孔的選擇。對于 SAWI混合料,由于細集料很多,使振動篩中的粉料篩的篩分效率大大降低,經試驗確定,對于重要篩孔 2.36mm的篩分效率降低 25% ～30%,此時與 2.36mm對應的篩孔應選 3.5mm,否則過大的竄倉率使混合料級配變得很難穩定,材料細微的波動都會導致竄倉嚴重增大,使級配中 2.36mm的通過率處于一種不穩定狀態。

②拌和時間與溫度的調整。由于 SAWI在施工時鋪層很薄降溫很快,因此對混合料的加熱溫度以及溫控精度提出了很高的要求。若出料溫度偏低,攤鋪到路面上,溫降很快,往往難于達到碾壓要求,空隙率則偏大;出料溫度太高,瀝青老化十分嚴重,影響混合料質量。因此要求出料溫度控制在允許出料溫度的上限附近,溫度波動控制在 ±2.5℃以內。特別需要指出的是,加鋪層溫降受環境溫度、風速和鋪層厚度影響很大,應根據具體情況適當調整。

③引風除塵。由于原材料含有較多的小于 0.075mm的粉塵,需要依靠攪拌設備的除塵系統進行凈化;同時除塵系統的作用是使滾筒內有一個合適的負壓,保證燃燒器的火焰充分燃燒。

(2)SAWI施工技術要點。SAWI瀝青混合料攤鋪和碾壓SAWI應力吸收防水粘結層的主要功能是延緩反射裂縫上穿、防止水分進入、層間粘結的作用,其鋪層厚度要求為(2.5±0.5)cm,鋪層過厚難于碾壓,不利于高溫穩定性;鋪層太薄難于施工,亦容易產生離析現象,也不利于延緩反射裂縫。因此舊水泥混凝土板塊上應鋪筑厚度均勻的瀝青混合料薄層。

3 施工技術要求

3.1 施工和碾壓溫度

改性瀝青加熱溫度及改性瀝青混合料施工溫度應符合規定,并根據瀝青品種、粘度、氣候條件及鋪筑層的厚度選擇。由于改性瀝青的粘度的增大,保證較高的施工溫度成了施工的最重要的技術關鍵。如果溫度不夠,混合料不可能拌和均勻,攤鋪平整度無法保證,碾壓不可能達到壓實度,施工質量就根本無法保證。適宜的施工溫度應由瀝青結合料的粘度—溫度曲線決定。當采用塞波特粘度計測定時,以粘度為 85s±10s的溫度作為拌和溫度,以粘度為 140s±15s的溫度為壓實溫度。另外,在低溫氣候條件下施工改性瀝青混合料,混合料溫度的下降將是非常重要的問題。對大多數聚合物改性劑來說,隨著溫度的下降,聚合物開始固化,混合料失去施工和易性,使充分碾壓成為不可能,改性瀝青路面將不能成功。尤其是在有風及空曠的工地,混合料降溫很快,必須特別注意。在缺乏粘溫曲線數據時,在正常情況下,施工溫度宜根據瀝青標號、改性劑的品種及劑量、粘度、氣候條件及鋪裝層厚度按下表規定的范圍選擇。較稠的瀝青,改性劑劑量高時,選用高值,反之選低值。溫度較低時,施工溫度應適當提高。

3.2 拌和

(1)生產 SMA應采用間隙式瀝青拌和機拌和,且必須配備有材料配比和施工溫度的自動檢測和記錄設備,逐盤打印作為施工質量檢測的依據。當采用現場制作的改性瀝青時,拌和廠的瀝青貯罐與拌和機之間必須有足夠的空曠的場地。基質瀝青的導熱油加熱爐應具有足夠的功率,拌和廠的電力供應能滿足改性設備需要。

(2)建議采用間歇式拌和機進行拌和,在拌和過程中應逐盤打印輸出瀝青和各種礦料的用量、拌和溫度。拌和機必須配備有纖維穩定劑投料裝置,不具有投料裝置的可在原有基礎上改造后實現。根據纖維的品種和形狀不同,可采用廠家指定的方式添加,但均應能在拌和過程中充分分散,且與瀝青混合料拌和均勻。纖維宜采用專用的纖維添加設備自動加入拌和機的拌和鍋中,每次添加纖維應與拌和機的拌和周期同步進行。添加纖維在冷態條件下進行。松散的絮狀纖維應采用風送設備自動打散上料,并在噴入瀝青開始15s后一次性噴入拌和鍋內,與瀝青混合料拌和的時間一般不必延長。顆粒纖維宜采用專用自動上料,纖維應在粗細集料投入后立即加入,經 5～8s的干拌再投放礦粉,總的干拌時間應比普通瀝青混合料增加 5～10s。當缺乏機械添加設備時,也可由人工量取一定質量(或換算成體積)的纖維直接投入拌和缸中拌和。人工添加松散絮狀纖維時必須預先將纖維制成塑性小包,小包的纖維數量恰好與每一鍋混合料需要的添加量匹配(或分成兩包)。包裝纖維用的塑料袋應能在拌和過程中遇熱熔化。

[1]楊斌.舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結構研究[D].長安:長安大學博士論文,2005.

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