劉姍
(徐州市路興公路工程有限公司,江蘇徐州 221000)
瀝青混凝土路面的施工涉及多個環節,包括材料選擇、配合比設計、拌和、運輸、攤鋪、壓實及養護等多個階段,每個階段都有其關鍵性的技術要點。材料的選擇需要考慮到地區氣候、交通負荷等因素;拌和過程中溫度和時間的控制對混合料的性能有重要影響;而攤鋪和壓實過程則直接關系到路面的平整度和密實度。在這些環節中,任何一個環節操作不當都可能導致路面質量問題,影響道路的整體性能和使用壽命。
1.1.1 瀝青質量控制
在瀝青混凝土路面的施工中,原材料的質量控制是確保工程質量的基礎。根據《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40—2004),嚴格控制瀝青及集料的質量是實現高標準道路施工的關鍵。具體來說,瀝青的選擇和使用應基于其技術指標,如滲透度、軟化點和延度等。例如,AC-13 型瀝青混凝土推薦的瀝青軟化點應維持在48℃~58℃范圍內,防止在高溫條件下路面過度軟化。此外,對每批次瀝青進行黏度、閃點和組分分析等質量檢驗,確保其在施工過程中的穩定性和良好的黏結效果[1]。
1.1.2 集料品質控制
集料的品質直接影響到混凝土的性能。粗集料的選擇應符合《建筑用卵石、碎石》(GB/T 14685—2011)的規定,其磨耗率不應超過40%,確保集料的耐磨性和穩定性。細集料的泥土含量應控制在3% 以下,保證集料的清潔度和混凝土的黏結力。同時,集料的粒徑分布和形狀也需嚴格控制,通過合理分級處理,確保顆粒大小分布合理,從而達到最佳的緊密度和穩定性。
1.1.3 填料選擇
一般情況下,石粉作為填料的首選材料,其主要功能是填充混合料中的微小空隙,增加混合料的密實度。根據《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40—2004),石粉的細度是一個關鍵指標,其0.075mm 篩孔篩余不應超過15%。這一規定能夠確保填料的細度適中,既能有效填補空隙,又不會因過度細小而影響混凝土的整體結構穩定性。除了細度,石粉填料的含水率和雜質含量也是施工質量控制中不可忽視的因素。過高的含水率會影響瀝青和集料的黏結,從而降低混凝土的整體性能。因此,定期對填料進行含水率檢測,確保其在一個合理范圍內,是保證混凝土質量的關鍵步驟。同時,雜質含量的控制同樣重要,雜質過多可能導致填料性能不穩定,影響混凝土的均勻性和耐久性[2]。
1.2.1 目標配合比設計
在目標配合比設計階段,首先需要根據道路的等級、路面類型、自然環境以及結構層位來選擇合適的瀝青混凝土類型。例如,高速公路可能需要高性能的改性瀝青混凝土,而城市道路更適合普通級別的瀝青混凝土。這一階段的關鍵是基于這些因素來確定混合料中礦料的級配和瀝青的類型。礦料級配應根據標準進行選擇,保證混合料的密實度和耐久性。同時,瀝青的選擇應考慮其黏度、軟化點等特性,能夠適應不同的環境條件和機械負荷。
1.2.2 生產配合比設計
在生產配合比設計階段,以工程實際使用的材料為基礎進行試拌和試驗。這個階段的目的是通過試驗室測試來確定最佳的瀝青用量,達到理想的混合料密實度和穩定性。通常采用馬歇爾試驗來評估不同瀝青用量下混合料的性能。這一試驗可以幫助確定在不同負荷和溫度條件下,混合料的承載能力和抗變形能力。
1.2.3 生產配合比驗證
生產配合比驗證過程開始于實際施工條件下的試拌和試鋪,這不僅涉及配合比的適用性,還涉及使用相同的材料和設備,確保施工環境的一致性。試鋪是評估配合比在實際施工條件下表現的關鍵環節,它能直觀地反映出混合料在現場條件下的性能。在試鋪后,取樣和馬歇爾試驗是驗證混合料質量的重要手段。通過這些試驗,可以準確評估混合料的壓實度、穩定性以及其他關鍵性能指標,如抗裂性和耐久性。馬歇爾試驗結果對于確定是否應用該配合比至關重要,它能夠提供一個直接的性能評估,指明混合料是否能夠承受預期的交通負荷和環境條件。如果試驗結果表明配合比滿足所有設計要求,那么該配合比可以被認為是成功的,并可以用于后續的大規模生產。這一過程確保瀝青混凝土路面的整體性能,同時也為道路的長期使用提供堅實的基礎[3]。
1.3.1 拌和質量控制
在瀝青混凝土路面施工中,拌和質量的控制是確保最終道路質量的關鍵環節。這涉及對拌和溫度、瀝青混合料的均勻性及原材料用量的嚴格控制。瀝青的拌和溫度控制在160℃~170℃是基于其在這一溫度范圍內具有最佳的流動性和黏結性。在此溫度下,瀝青可以有效地潤濕礦料表面,確保每個礦料顆粒都被瀝青均勻覆蓋,不僅有利于提高混合料的整體穩定性,還能增強其抗水損傷的能力,從而提高道路的耐久性。礦料的進料溫度控制在175℃~190℃也是出于同樣的考慮。礦料在較高的溫度下能更好地與瀝青結合,提高混合料的密實度和強度。同時,較高的進料溫度還有助于減少在拌和過程中瀝青的黏附損失,保證瀝青的使用效率。合適的溫度能夠確保混合料在運輸過程中不會過冷而導致難以鋪展,同時也避免在高溫下瀝青的老化,確保施工的順利進行和道路質量[4]。
1.3.2 拌和時間控制
除了溫度控制,拌和過程中還需注重拌和時間的控制,確保瀝青和礦料的充分混合。過短的拌和時間容易導致混合料內部瀝青分布不均勻,而過長的拌和時間則會導致瀝青的過度老化。因此,拌和時間的確定需要結合拌和站的具體條件和混合料的特性來決定。瀝青混合料的均勻性是另一個關鍵因素。為此,拌和站需精細地控制拌和的持續時間。通過對樣本進行篩選和分析其瀝青含量的差異,可以確定理想的拌和時間。在拌和瀝青混合料時,必須確保其混合均勻,避免產生顏色不一致的料、大小不同顆粒的分層,或是粉末的結塊等問題。這些現象不僅會影響混合料的質量,還容易導致路面施工后的性能不穩定。
1.3.3 保證混合料質量
嚴格按照配合比控制各種礦料、瀝青和粉料的用量是保證混合料質量的基礎。在實際操作中,級配的控制尤為重要,級配偏差應嚴格控制在3%以內。這一措施能夠確保混合料的粒徑分布合理,有助于提高混合料的密實度和機械性能,從而增強路面的耐久性。瀝青用量的控制也是保證混合料質量的重要環節,其偏差應控制在0.3%以內。正確的瀝青用量可以確保瀝青和礦料之間良好的黏結,避免瀝青的過量或不足,影響混合料的性能。此外,對熱料及瀝青的溫度控制也非常關鍵。適當的溫度不僅有利于瀝青的流動和混合,還能防止瀝青在高溫下過度老化。因此,在拌和和鋪設過程中,必須精確控制熱料及瀝青的溫度以及出料溫度,確保混合料在施工過程中保持最佳性能。
1.4.1 下層質量控制
攤鋪操作的準確性對于確保路面的平整性、厚度一致性以及后續壓實的效果至關重要。在進行混合料攤鋪前,首要任務是對下層質量進行嚴格檢查和確認。下層作為瀝青混凝土攤鋪的基礎,其質量好壞直接影響到上層混凝土的穩定性和持久性,因此,在施工過程中,對下層質量的嚴格控制和準確的攤鋪操作是確保瀝青混凝土路面優良性能的關鍵所在。通過精確的施工控制,可以有效提高路面的使用性能,延長其服務壽命。
1.4.2 攤鋪機參數設置
攤鋪機的結構參數設置也至關重要。確定攤鋪機的設置,例如調節半幅直線形路拱,是確保路面按照設計要求達到合適橫坡和厚度的核心環節。在攤鋪時,使用拉線方法測量新鋪設路面的橫坡直線度是常規做法,而后根據測量結果調整熨平板的拱度以適應實際偏差。此外,熨平板的工作仰角也需要根據混合料的種類和預定攤鋪厚度進行相應調整,從而確保攤鋪過程的均勻和平整。施工前對熨平板的預熱和保溫也是一個關鍵步驟。預熱熨平板可以使其接近混合料的攤鋪溫度,避免混合料與冷板接觸后迅速冷卻,影響攤鋪效果。
同時,避免熨平板過熱,導致瀝青混合料過度老化或燒傷。施工中應維持熨平板的適宜溫度,保持混合料的攤鋪性能。在攤鋪機操作過程中,維持料斗內充足的混合料存量至關重要,防止因供料中斷而導致的負面影響。在供料中斷的情況下,確保料斗內始終保持足夠的混合料,避免刮板暴露。一旦因故障等情況導致攤鋪中斷,重啟前應從料斗內清除掉冷卻硬化的混合料,以便重新開始供料。
1.5.1 碾壓溫度控制
在瀝青混凝土路面施工中,碾壓溫度的控制是確保道路質量的關鍵環節之一。理想的碾壓溫度約在140℃,這個溫度下瀝青混合料具有較好的流動性,易于壓實,且可有效減少所需的碾壓遍數。當混合料溫度較高時,瀝青的流動性增加,使混合料在較少的碾壓遍數下就能達到理想的壓實效果。這種情況下,道路表面更容易實現均勻壓實,從而提高道路的整體質量和使用壽命。相反,當混合料溫度較低時,碾壓工作會變得更加困難。低溫下瀝青的流動性差,容易導致壓實度不足,甚至出現難以消除的輪跡,最終造成路面不平整,因此,盡可能在較高的溫度下進行碾壓。
1.5.2 碾壓終壓溫度控制
不同類型的瀝青混合料對碾壓終壓溫度的要求也有所不同。對于普通瀝青混合料,終壓溫度應保持在90℃以上;改性瀝青混合料的終壓溫度則應保持在110℃以上;而對于SMA(石屑瀝青)路面,終壓溫度更需達到120℃以上。這些具體溫度要求是基于不同材料特性和施工技術要求制訂的,保證各種類型的瀝青混凝土路面都能達到最佳的壓實效果。
1.6.1 初壓階段
初壓階段在瀝青混凝土路面施工中扮演著至關重要的角色,其主要是預先壓實混合料,為后續的更深層次壓實打下堅實基礎。在這一階段,使用靜態二輪壓路機進行2 遍的碾壓是標準做法。這種初壓的輕微作用足以開始壓實過程而不會導致混合料的過度位移或分離,從而確保混合料的均勻性和連續性。在初壓時采用關閉振動的壓路機能夠均勻地施加壓力,而不會對混合料造成損傷。初壓的碾壓速度應根據試鋪中確定的最佳速度執行,這一速度是經過精心測試和調整得出的,確保混合料得到均勻而有效的壓實。初壓階段還需特別注意碾壓路線和方向的控制。碾壓時不應有突然的方向變化,防止混合料發生不必要的位移或離析。
1.6.2 復壓階段
在瀝青混凝土路面施工的復壓階段,振動壓路機和輪胎壓路機的使用對于達到理想的壓實效果至關重要。振動壓路機用于進行初步的壓實,其振動功能可以有效地壓實混合料,需碾壓3~6 遍。這一過程有助于提高混合料的初步密實度和消除空隙。繼而,輪胎壓路機用于后續的壓實工作,通常進行4~6 遍碾壓,進一步優化壓實度,同時輪胎的彈性也有助于平滑路面,提高其整體質感和平整度。這樣的步驟確保混合料的密實度,并有助于提高路面的整體質量。
1.6.3 終壓階段
終壓階段的主要目標是確保路面的最終平整度和緊密度,同時消除由于施工過程中產生的輪跡和不平整現象。在這一階段中,使用雙輪鋼筒式壓路機進行碾壓是至關重要的。這些設備能有效地平滑路面,消除之前碾壓階段可能留下的痕跡,同時也有助于提高混合料的最終密實度。終壓溫度的控制同樣至關重要,應保持在90℃以上。這一溫度范圍確保混合料在高溫下保持適當的流動性,從而使壓路機能夠有效地對混合料進行壓實。維持足夠高的溫度對于提高壓實效果、保持路面平整度至關重要,同時也有助于防止在較低溫度下碾壓可能出現的混合料離析或不均勻壓實的問題。一般來說,碾壓段落的長度應控制在50~80m 之間。
在施工過程中,通常由于攤鋪機的軌跡或是材料供應的中斷,會在路面形成縱向接縫。處理這些接縫的關鍵是確保兩側瀝青混凝土的緊密結合,避免水分滲透和應力集中。首先,縱向接縫應該位于車輪較少經過的區域,并且在攤鋪時應保證接縫處瀝青混凝土的溫度和壓實度一致。在壓實時,應使用較小的壓實邊距,確保接縫兩側的混凝土能夠有效地結合。還可以在接縫處涂抹一層瀝青材料,以增加黏結力,減少水分滲透的可能。其次,橫向接縫的處理同樣重要。橫向接縫出現在每日工作結束時或材料供應的中斷處,處理這些接縫是為了保證接縫處的連續性和均勻性。在橫向接縫的處理中,關鍵是保證接縫兩側材料的溫度和壓實度盡可能一致。在形成接縫之前,應清除舊攤鋪層上的松散物,確保新舊材料能夠緊密結合。在壓實橫向接縫時,壓路機應從未壓實的混凝土開始,向已壓實的部分過渡,以確保接縫處的密實和平滑。
瀝青混凝土路面施工需求特征涉及路面的多方面性能,其中包括承載力、防滑性和穩定性等關鍵因素,這些因素共同決定路面的使用效果和壽命。第一,路面承載力是衡量道路質量的基本指標之一,它涉及路面結構的強度和剛度,以及對外力負荷的承受能力。在設計和施工瀝青混凝土路面時,必須確保路面具有足夠的結構強度,能夠承載預期的交通負荷。這要求路面材料和結構設計符合相關公路等級標準,保證路面在一定時間內的完整性和使用效果。承載力的設計和評估通常依據交通流量、車輛類型和路面材料特性等因素進行。第二,防滑性是瀝青混凝土路面的另一個重要特性,它直接影響到車輛行駛的安全性。路面的防滑性取決于瀝青混凝土表面的粗糙度和材料的特性。良好的防滑性能能夠保證在濕滑條件下輪胎與路面之間有足夠的摩擦力,從而降低交通事故的風險。在設計和施工過程中,應選擇適宜的瀝青混凝土材料,并采取有效的表面處理技術,確保路面具有良好的防滑性。第三,穩定性則涵蓋瀝青混凝土路面在不同條件下保持性能穩定的能力,包括抗疲勞性、耐拉伸性和高低溫抗性等方面。抗疲勞性是指路面能夠抵抗長期交通荷載引起的疲勞破壞,可以通過增加路面材料的彈性和強度來實現。耐拉伸性是指在溫度變化或交通荷載作用下,路面能夠抵抗拉伸應力,防止裂縫或隆起的發生。高低溫抗性則指路面在極端溫度條件下能夠保持其結構和性能的穩定,這對于延長路面使用壽命至關重要。因此,瀝青混凝土的選材和配比設計應考慮到這些因素,確保路面在使用壽命期間的穩定性能。
2.2.1 攤鋪工藝
瀝青混凝土的攤鋪工藝是保證道路平整度和使用性能的關鍵。第一,在實際操作中,施工隊伍應盡量保證全路幅面層一次性攤鋪完成。這一做法能夠減少路面接縫,從而降低由接縫引起的水損傷和應力集中的風險。然而,在某些情況下,如路面寬度過大或施工條件限制,可能需要分幅攤鋪。第二,保證瀝青熱接縫的質量至關重要。具體來說,前后幅混合料的攤鋪時間應有交叉,確保新舊材料在接縫處的溫度和黏結力,實現接縫處的無縫連接。熱接縫的質量直接影響到路面的整體性能,包括防水性和承載能力。第三,瀝青混凝土路面的壓實程度是另一關鍵因素。道路施工中,采取分層填筑、壓實溝槽回填土的做法,可以有效地提高路基的穩定性和均勻性。在壓實過程中,應嚴格控制壓實度,以符合相關規范的要求。例如,根據不同類型的瀝青混凝土材料和路基條件,壓實度的標準通常在90%~95%之間。這一數據是通過對壓實后的材料進行標準試驗來確定的,其目的是確保路面在受到交通荷載時的穩定性和耐久性。第四,在施工過程中,還應采用現代化的檢測和監控技術來確保施工質量。通過使用溫度傳感器和壓實度檢測設備,可以實時監測瀝青混凝土的溫度和壓實情況,及時調整施工方案以適應現場條件的變化。第五,采用先進的攤鋪設備和高效的施工管理系統,可以進一步提高施工效率,降低施工成本,確保工程質量。
2.2.2 施工質量
保證瀝青面層的施工質量和各層的最小施工厚度至關重要。首先,瀝青面層的厚度直接影響到路面的使用壽命。一般來說,瀝青面層的最小厚度應根據交通量和道路類型來確定,通常在3~5cm 之間。施工過程中必須嚴格按照設計要求進行,防止厚度不足導致的路面破損和壽命縮短。其次,瀝青路面的基層通常采用水泥穩定材料。這種材料的使用能夠增強路基的穩定性,提高路面的承載能力。水泥穩定材料在混合和鋪設過程中需要特別注意水泥和水的比例,確保材料的均勻性和穩定性。而且,基層的壓實也非常重要,壓實不足會導致路面在后期使用中產生沉降和裂縫。再次,瀝青面層與下層之間的黏結力是確保路面整體性能的關鍵因素。根據行業標準,這種黏結力至少要達到4 級,實現這一黏結力的關鍵在于使用合適的黏結劑和確保施工過程中的黏結質量。通常,使用高質量的黏合劑和確保適當的施工溫度可以顯著提高黏結力。最后,瀝青混凝土的施工還需要考慮溫度、天氣條件和設備的選擇。瀝青的攤鋪和壓實必須在一定的溫度范圍內進行,保證材料的性能。天氣條件如溫度、濕度和風速,也會對瀝青的攤鋪和壓實產生影響。
在瀝青混凝土路面施工的過程中,每一個環節都扮演著至關重要的角色,共同決定著最終道路的質量和性能。從原材料的嚴格篩選、精確的配合比設計、拌和溫度的精準控制,到攤鋪技術的細致執行、碾壓速度和遍數的恰當安排,以及對接縫處理的精心操作,通過這些環節的精確控制,可以確保瀝青混凝土路面的高質量,滿足現代道路交通的需求。