学习排水性沥青混凝土路面施工技术

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公路　2006年10月　第10期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　HIGHWAYOct12006No110文章编号:0451-0712(2006)10-0091-06　　　　中图分类号:U4161217　　　　文献标识码:B排水性沥青混凝土路面施工技术张岳峰,孙哲宇(路桥集团第一公路工程局第一工程公司　北京市　102205)摘　要:结合盐通高速公路南通段排水性沥青混凝土路面的施工,从原材料的选择和试验、配合比设计与验证、施工组织与生产、路面实体检测等方面,对排水性沥青混凝土路面施工技术进行了阐述。关键词:排水性沥青混凝土路面;原材料;配合比设计;施工方案;质量检测　　盐通高速公路北接连盐公路,南接苏通大桥,是盱眙县某石料场生产的玄武岩,填料为石灰岩矿粉,国家沿海大通道江苏段的重要组成部分。路线所经区高粘度改性沥青为骨料改性。域为亚热带气候区,年均降水量1000～1100mm,111　粗集料降雨集中期为每年的4月份～9月份,雨量占全年降粗集料采用1号料(10～15mm)和2号料(5～水量的40%～50%。为了解决雨天行车安全问题,采10mm)两种规格。由于PAC混合料为间断级配,所以用排水性沥青混凝土路面是较好的办法。不用3～5mm的集料。粗集料技术指标见表1。排水性沥青混凝土路面是一种新型的可渗透路表1　粗集料技术指标面,其路面空隙率高达20%左右,雨水通过该层内部试验项目单位测试值标准的连通孔隙沿路面横坡方向排出路外。这种路面几压碎值%1015≤20乎完全消除了轮胎溅水和水滑现象,使行车更安全,1号料%1111≤25洛杉矶磨耗损失量同时由于轮胎与路面的接触所产生的噪音在空隙内2号料%1512≤25被减弱,因此能够明显地降低噪音。排水性沥青混凝1号料göcm321977≥2160视密度2号料göcm321978≥2160土路面采用的混合料由均一的集料骨架构成,细粒1号料%01865≤210料极少,同时采用聚合物改性剂使沥青结合料加劲,吸水率2号料%01964≤210增加其柔韧性,并有助于抵抗集料顶层沥青膜的剥SBS4落,提高其耐久性。由于排水性沥青混凝土路面具有SBS+8%TPS改性剂5客观需要的抗车辙、抗滑、降低噪音、水雾少等特点,沥青粘附性70号沥青+12%TPS级≥45既利于环保,更利于行车安全,符合当前路面技术的改性剂发展趋势。SK5坚固性试验%215≤12盐通高速公路南通段排水性沥青混凝土路面全1号料%310≤10长17152km(双向六车道),路面面层结构为:8cm针片状含量2号料%612≤10SUP25沥青混凝土下面层,6cmSUP20(掺加<01075mm颗粒1号料%013≤101225%的聚酯纤维)沥青混凝土中面层,4cm含量(水洗法)2号料%013≤1PAC13排水性沥青混凝土上面层。1号料%118≤2软石含量2号料%113≤21　原材料磨光值BPN43≥42原材料主要有粗集料、细集料、矿粉和高粘度改有1个破碎面的含量%100≥100破碎情况有2个破碎面的含量%9911≥90性沥青4种材料。该工程粗集料、细集料采用江苏省收稿日期:2006-09-18©1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.netn—92—公　　路　　　　　　　　　　　　　　　　2006年　第10期112　细集料表4　高粘度改性沥青技术指标细集料采用0～3mm的玄武岩机制砂,技术指SBS+8%70号沥青技术标见表2。试验项目单位TPS+12%TPS要求改性剂改性剂表2　细集料技术指标针入度(25℃,100g,5s)011mm5855≥40试验项目测试值技术指标要求软化点℃88198714≥80视密度ö(göcm3)21951≥215015℃cm7812≥100≥50延度砂当量ö%7315≥605℃cm33174117≥20含泥量(<01075mm含量)ö%-≤3弹性恢复(25℃)%9998≥85密度(15℃)göcm3110211028实测113　填料质量变化率%-01030101≤016填料采用优质石灰岩矿粉,用量为集料总重的RTFOT针入度残留率%82188316≥655%左右,技术指标见表3。试验残留物延度(5℃)cm22152217≥15表3　矿粉技术指标粘韧性(25℃)N·m23112211≥20试验项目单位测试值技术要求粘结力(25℃)N·m19101816≥15视密度göcm321720≥215060℃动力粘度Pa·s14362337014≥50000含水量%0144≤1闪点℃330320≥260外观无团粒结块无团粒结块弗拉斯脆点℃-1513-915亲水系数0155≤1贮存稳定性,48h软化点差℃≤215塑性指数312≤4目标空隙率的确定结合了日本的经验(严寒冰冻地<016mm%100100粒度通过率区按17%控制,一般地区按20%控制),设计控制范<0115mm%921490～100(水洗法)围为17%～25%,按20%标准控制。<01075mm%761975～10021112　暂选3种骨料配合比加热安定性未变质实测记录在推荐的级配范围,根据期望的目标空隙率试114　高粘度改性沥青配3种配合比方案,使2136mm筛孔通过率在中值排水性沥青混凝土路面采用高粘度改性沥青。的±3%范围以内。本次暂选的配合比见表5。该工程通过性能试验,并考虑性能价格比因素,确定表5　混合料组成配合比采用70号沥青+TPS改性剂(比例为88∶12)和材料1号料2号料砂矿粉油石比SBS改性沥青+TPS改性剂(比例为92∶8)两种方方案1比例ö%5529115418案,改性方式为骨料改性。高粘度改性沥青技术指标方案2比例ö%5032135418见表4。方案3比例ö%53321054182　配合比设计21113　暂定沥青量(油石比)的计算排水性沥青混凝土路面混合料的配合比设计,利用理论计算法,根据沥青膜厚度和集料表面分目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验积预估沥青用量,不同沥青按不同膜厚计算。证3个阶段进行。经验公式为:211　目标配合比设计暂定沥青量=骨料表面积×14Lm21111　目标空隙率的设定骨料表面积=(2+0102a+0104b+0108c+排水性沥青混合料目标空隙率的确定,需根据0114d+013e+016f+116g)÷48174当地的气象条件、交通条件、地理条件及使用的集料式中:a为4175mm通过量,%;b为2136mm情况综合考虑,一般情况下不进行详细的理论分析通过量,%;c为1118mm通过量,%;d为016mm和研究,主要以经验为主。由于我国在排水性沥青混通过量,%;e为013mm通过量,%;f为0115mm凝土路面施工方面经验比较欠缺,本次配合比设计通过量,%;g为01075mm通过量,%。©1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.netn2006年　第10期　　　　　　　　　张岳峰　孙哲宇:排水性沥青混凝土路面施工技术—93—本次配合比设计根据经验公式计算并结合日本表7　排水性沥青混合料性能检验的施工经验,确定油石比为418%。根据公式反算沥SBS+8%TPS70号沥青+12%项目技术要求青膜厚度改性剂TPS改性剂,约为12Lm。21114　确定暂选3种骨料配合比的空隙率油石比ö%417416根据暂选3种骨料配合比和预估油石比拌和混析漏率ö%01580176≤018合料,击实成型马歇尔试件与车辙试件,检验体积指空隙率ö%211752114220～22标,主要是检验空隙率能否达到目标空隙率的要求,连通空隙率ö%1616315169并确定采用的级配。本次试验确定的方案见表6。渗水系数ö(cmös)0133101322≥0115马歇尔强度ökN61575197≥410表6　混合料组成配合比劈裂强度öMPa0153301623筛孔尺寸通过筛孔百分率ö%合成级配设计级配冻融劈裂强度öMPa0149701494mm1号料2号料砂矿粉%%TSRö%93127913≥701610100100100100100100标准飞散损失ö%9131014≤2013128117100100100901085～100动稳定度ö(次ömm)103257821≥450091513169710100100511630～6041750151010100100161310～30该工程筛网设置情况如下:4号仓为11mm×11mm2136011015891610016119～20～22mm×22mm;3号仓为6mm×7mm～11mm1118011011531510011167～17×11mm;2号仓为3mm×4mm～6mm×7mm(此01601101131181009106～14仓料废弃);1号仓为0mm×0mm～3mm×4mm。01301101117151007125～12其中3mm×4mm对应2136mm,6mm×011501101111181006124～97mm对应4175mm,11mm×11mm对应915mm,0107501101181192154193～722mm×22mm控制超粒径。施工中发现,6mm×　注:1号料∶2号料∶砂∶矿粉=55∶29∶11∶5;表6的2号料中7mm筛网设置偏大,导致2号仓排出的料比预计的4175mm筛孔通过率没有参与计算,配制混合料时把粒径在量偏大,建议后续工程设置为6mm×6mm。4175mm以下部分粒料筛除。21212　各热料仓比例的确定(表8)21115　最佳沥青用量(油石比)的确定21213混合料性能检验(以70号沥青+TPS改性根据选定的矿料级配和沥青用量按照±015%剂为例)和±1%变化沥青用量,分别进行析漏试验、飞散试考虑工程实际生产过程中沥青用量的变异性,验确定最佳沥青用量,通常以沥青析漏试验的反弯以413%、415%和417%等3个油石比进行排水性沥点作为最佳沥青用量,而且析漏量一般不超过018%青混合料性能检验,检验结果见表9。(烧杯法)。在此范围内再参照马歇尔试验结果,选择213生产配合比验证(以70号沥青+TPS改性剂合适的沥青用量作为最佳沥青用量。本次试验确定为例)最佳沥青用量(油石比)为415%(普通沥青)、416%根据确定的生产配合比进行试拌,本工程选择(SBS改性沥青)。如皋互通E匝道进行试铺,排水性沥青混合料性能21116　确认混合料的性状检验结果完全达到相应的技术性能要求。但根据试对采用上述配合比方案的排水性沥青混合料进拌、试铺的试验结果分析可知,沥青混合料级配偏行性能检验,试验结果见表7。粗、油石比偏大。故对生产配合比进行了调整,将1212　生产配合比设计号热料仓的砂增加到13%,矿粉增加到6%,相应地依据目标配合比设计所取得的各项试验参数,将3号仓热料减小为31%。调整后的生产配合比如进行生产配合比设计。表10所示。21211　拌和楼筛网设置根据集料的分级情况进行筛网设置,主要考虑3　施工工艺2136mm、4175mm和915mm等3个筛孔的控制。该工程施工前,由业主组织、课题组牵头,结合©1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.netn—94—公　　路　　　　　　　　　　　　　　　　2006年　第10期表8　热料仓配合比组成通过筛孔百分率ö%筛孔尺寸ömm合成级配ö%目标级配ö%设计级配ö%4号仓集料3号仓集料1号仓集料矿粉161010010100101001010010100100100131283101001010010100109115901085～100915616831910010100104810511630～60417501001910010100101713161310～302136010010881810010151716119～201118010010541410010111511167～170160100103612100109139106～140130100102212100107177125～120115010010121891126116124～90107501001041476164144193～7　注:4号仓集料∶3号仓集料∶1号仓集料∶矿粉=50∶33∶12∶5。表9　排水性沥青混合料性能检验结果31112　温度控制下列设计油石比(%)对应的测试值由于排水性沥青混合料中粗集料多、细集料少,项目技术要求413415417温度控制困难,本工程施工中对粗集料进行了覆盖、析漏率ö%111311231133细集料搭设了防雨大棚,尽量使集料的含水量保持空隙率ö%20112013191220～22一致,以利于温度控制。在每天开始拌和时,由于燃马歇尔强度ökN510417514≥410烧器开度调节需要一个过程,最初进入滚筒的集料浸水马歇尔强度ökN515515517加热温度很不稳定,导致前几盘混合料常常因温度残留稳定度ö%110101171010515≥80不能满足要求而废弃。该工程施工中采取先把不符标准飞散损失ö%12178101012≤20合温度的集料放出来,再正常添加沥青拌和的方法,动稳定度ö(次ömm)610258355429≥4500减少了浪费。生产温度控制如表11所示。　注:表9中残留稳定度大于100%,过程中分析其主要原因是试验表11　排水性沥青混合料生产温度控制℃误差导致,理论分析不应该超过100%。沥青加热混合料混合料类型矿料温度温度出料温度废弃温度表10　调整后的排水性沥青混合料生产配合比TPS改性剂+材料4号仓集料3号仓集料1号仓集料(砂)矿粉油石比70号沥青155～165190～200175～185<170或>195比例ö%5031136415TPS改性剂+SBS170～180190～200175～185<170或>195日本的施工经验,编写了《盐通高速排水性沥青路面31113　拌和周期施工指导意见》。拌和时间以混合料拌和均匀、所有矿料颗粒全311　拌和部裹覆沥青结合料为度,无花白料、无结团成块或严31111　拌和设备重的粗细料分离现象。该工程经试拌确定干拌时间该工程采用的TAP-4000LB型间歇式沥青拌为8s,湿拌时间为45s,一盘混合料的正常拌和周期和机,具有良好的除尘设备,并能准确控制矿料、为65s左右。由于混合料中4号仓用量很大,施工中TPS改性剂、沥青的加入量和加入时间,同时配备常常出现4号仓等料、3号仓溢料的现象,计量等待了摄像头监控TPS改性剂的投放和电铃提醒投放时间一般在0～8s之间。和普通沥青混合料拌和周设备。控制室配备了能逐盘打印(或记录)各种矿料、期约55s相比,生产效率降低了30%左右。沥青的用量及其总量的打印设备。由于排水性沥青31114TPS改性剂添加混合料容易出现沥青流淌现象,本工程没有使用储排水性沥青混合料中细集料用量很少,其粘结料仓。强度主要来源于高粘度沥青,因此对沥青的改性提©1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.netn2006年　第10期　　　　　　　　　张岳峰　孙哲宇:排水性沥青混凝土路面施工技术—95—出了很高的要求。该工程采用骨料改性的方式,将(2)提前015～1h预热摊铺机熨平板,使其温TPS改性剂直接投入到拌和锅内,利用拌和过程中度不低于100℃。骨料的剪切作用达到改性的目的。为了使改性效果(3)采用2台摊铺机成梯队作业进行全幅摊铺,达到最佳,除了严格控制温度之外,TPS的投放时2台摊铺机相隔间距为2～4m。摊铺过程中2台摊机也很重要。TPS投放的最佳时机是沥青开始向拌铺机夯锤开度和熨平板振动开度要保持一致,确保和锅喷射时开始投放,但这一点很难做到,因为喷射两幅的混合料具有相同的初始压实度。摊铺采用非沥青时拌和锅投料口已经关闭。为了尽量接近最佳接触式平衡梁控制平整度。投放时机,项目部在控制4号仓开启(4号仓的料最(4)根据拌和站的产量、施工机械配套情况、摊后计量)的气缸上安装了控制电铃的传感器,4号仓铺厚度及摊铺宽度等确定合适的摊铺速度,确保缓开始计量时电铃响起,提醒工人开始投放,投放结束慢、均匀、连续不间断地摊铺。摊铺过程中不得随意时,计量完毕,混合骨料进入拌和锅。同时为了防止变换速度。漏投,在投放口安装了摄像头进行监控。(5)摊铺机应调整到最佳状态,调好螺旋布料器该工程考虑到机械投放的计量误差问题,选择两端的自动料位器,并使料门开度、链板送料器的速了人工投放的方式。根据不同沥青改性剂的比例不度和螺旋布料器的转速相配。螺旋布料器内混合料同及每锅的拌和能力,改性剂分11kg(SBS改性沥表面以略高于螺旋布料器的2ö3高为度,使熨平板青)和16kg(70号普通沥青)两种包装。挡板前混合料的高度在全宽范围内保持一致。312　运输(6)紧跟摊铺机测量摊铺温度与松铺系数,并予(1)该工程运料车采用双层篷布覆盖,用以保以记录。摊铺后沥青混合料温度控制在155～170℃温、防雨、防污染,运料车到达现场后等本车混合料之间,松铺系数经试铺确定为112。摊铺完后才可揭开保温篷布。(7)摊铺的混合料未压实前,施工人员不得随意(2)到达现场后对混合料温度进行检测,温度不进入踩踏。摊铺过程要及时派人在摊铺机后巡查,如宜低于170℃。果有局部油斑、离析、波浪、裂缝等异常现象,要及时(3)为防止沥青与车厢板相粘结,车厢侧板和底分析原因,采取措施人工清除,用热料换补,跟正常板涂一层植物油,但不得有余液聚在车厢底部。摊铺料一起碾压。(4)自卸汽车运输能力应比拌和能力和摊铺速314　碾压度有所富余,使用15t自卸汽车运输。排水性沥青混合料碾压时,正常情况下不得开(5)开始摊铺时排在施工现场等候卸料的运料启振动,特殊情况如局部人工补料温度降低后,可以车不少于3辆。施工过程中,摊铺机前方一般安排2考虑振动1～2遍。由于排水性沥青混合料空隙大,～3辆运料车等候卸料。温度散失很快,因此要求紧跟、慢压。同时为了保证(6)运料车卸料时由专人指挥,在距摊铺机10～空隙率,要求严格控制碾压遍数,不能超压也不能30cm左右停住,挂空档由摊铺机迎上推动前进,不漏压。得撞击摊铺机。(1)使用双钢轮压路机、轮胎压路机并列成梯队313　摊铺的方式碾压,按初压、复压、终压3个阶段进行。压路排水性沥青混合料中粗集料较多,为了防止摊机从低处向高处碾压,轮迹始终与路基中线平行,相铺机夯锤振动对集料的破坏,该工程对摊铺机夯锤邻碾压带重叠15～20cm轮宽。的振幅做了调整。摊铺机夯锤一般分主夯锤和副夯(2)初压应在混合料摊铺后紧跟进行,压实温度锤两级,摊铺普通沥青混合料时一般情况下主夯锤控制在150～165℃之间,不得产生推移、发裂。初压振幅设置为5mm,副夯锤振幅设置为6mm。该工程后观察平整度、路拱,发现问题及时做适当修整。调整后,主夯锤振幅设置为3mm,副夯锤振幅设置(3)复压采用与初压相同的双钢轮压路机,紧接为0mm。在施工中,夯锤开度和熨平板振动开度均初压进行。为4级。(4)为防止较高温度下胶轮压路机粘轮,终压路(1)摊铺前对防水粘层进行检查,如有缺陷进行面温度为60℃。终压采用胶轮压路机压实1～2遍,人工补洒。以消除压痕,揉搓稳定细料。©1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.netn—96—公　　路　　　　　　　　　　　　　　　　2006年　第10期(5)该工程压实方案。(6)马歇尔试验每个工作日做2组,空隙率控制碾压组合参考表12。在20%～23%之间,比标准要求偏大一点。稳定度控制在510～615kN之间,满足标准要求。残留稳定度表12在85%以上。连通空隙率在15%以上。压路机类型DD110DD110XP260(7)混合料析漏试验值一般在015%～017%之遍数静压5遍静压1遍间,比理想值偏大。具体碾压方案如下:①初压和复压不必明显区(8)飞散试验结果一般在15%～17%之间,满足分;②摊铺采用2台摊铺机梯队作业,碾压时2台小于20%的要求。DD110压路机分别紧跟1台摊铺机;③紧跟碾压段(9)渗水系数在015左右。长度为6～8m,碾压5遍后碾压段长度为35～40m,(10)车辙试验结果在6000次ömm左右,大于碾压采用阶梯形推进的方式;④第一个紧跟碾压段目标值4500次ömm。完成5遍碾压后,整体碾压段就向前推进6～8m;⑤(11)压实度检测结果均大于100%,路面空隙率表面温度达到60℃后进行终压。在18%～21%之间。315　交通管制(12)现场渗水性检测结果在1500mLö15s左(1)为防止污染路面,排水性沥青混凝土上面层右,大于目标值的900mLö15s。施工后封闭交通。(13)抗滑性能检测:摆值在60左右,构造深度(2)紧急情况或施工车辆必须通行时,待摊铺层在218左右。完全冷却、表面温度低于50℃时开放交通,并禁止刹(14)平整度检测一般小于016,个别地段偏大车或急转。需要提早开放交通时,可洒水冷却至表面一点。温度低于50℃。(3)特殊情况车辆通行时,必须保证轮胎洁净。5　结语人员通行时,尽量防止泥土污染。(1)排水性沥青混凝土路面抗剪性能差。该工程后期由于交叉施工,局部段落有车辆调头,导致出现4　质量检测表面石子脱落的现象。该工程在路口段施工时进行(1)混合料外观均匀一致,施工全过程中没有发了特殊处理,将TPS改性剂掺量提高到16%。生离析现象。(2)高粘度沥青采用骨料改性,因此温度控制非(2)沥青混合料出厂温度按照175～180℃控制,常严格,且骨料多易热,温度很难控制,施工中需要但由于PAC混合料中粗集料含量大,温度很难控精心操作。制,施工中出现过废弃混合料的现象,但总体情况控(3)排水性沥青混合料空隙率大,沥青老化快,制较好。且空隙容易被粉尘填充丧失排水功能,其耐久性是(3)运输过程中采取2层帆布覆盖的保温方式,否经得起检验尚需要进一步证实。到场温度几乎没有什么损失。(4)排水性沥青混合料不用3～5mm的集料,(4)摊铺温度和碾压温度能够满足相应标准要而采用的5～10mm的材料中4175mm的通过率一求,但检测中发现,摊铺后降温速度很快,一般情况般在10%左右,这部分料在施工中是作为溢料废弃下每摊铺10m降低8～10℃。碾压过程中尽量少洒的。该工程最后统计溢料比例在12%左右,这部分料水,减少温度散失,一般情况下复压结束后温度应控同时也耗用了同样的燃烧油,浪费比较大。制在90～110℃之间。(5)排水性沥青混合料中粗集料用量很大,导致(5)矿料级配和油石比每个工作日检测2次,检生产时冷、热料失衡,且拌和周期长,生产效率低下,测结果和目标级配比较后没有什么大的偏差。对施工单位的组织、协调能力提出了比较高的要求。©1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net