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论提高沥青混合料质量的技术措施
发布时间: 2020-01-17 16:15

  【摘 要】 沥青混凝土路面因其具有噪音小、力学强度高、行车平稳舒适、易于机械化施工及维护等优点,正作为高等级公路的路面结构被广泛应用。但要铺设一条符合设计要求,具有良好使用品质的高质量沥青混凝土路面,必须要有性能稳定、质量良好的沥青混合料作保障。本文介绍提高沥青混合料质量的一些技术措施,供参考。

  近年来,随着我国高速公路通车里程的不断增多,沥青混凝土路面的施工技术、施工工艺、施工水平不断得到提高,沥青混凝土路面的施工质量也随着不断提高。但同时也应看到,还有一些高速公路沥青混凝土路面通车没几年就出现泛油、坑槽、甚至大面积车辙等病害,不仅降低路面使用性能,也造成巨大经济浪费。虽然造成沥青混凝土路面早期损害的原因是多方面的,但大多与沥青混合料的质量、沥青混合料的使用性能有很大关系。本文从原材料质量、沥青混合料的配合比、集料的级配、混合料的加热等几个方面来探讨如何控制和提高沥青混合料的施工质量,以供参考。

  衡量集料质量的技术指标有石料压碎值、洛杉矶磨耗损失、视密度、吸水率、与沥青的粘附性、磨光值等料源性指标,以及针片状颗粒含量、含泥量、软石含量等加工性指标。集料的料源性指标与石质有关,与加工方式相关性较小。而加工性指标同加工质量及加工过程有关。在集料质量控制过程中,应重点进行加工性指标的控制。

  (1) 为减少生产集料级配的变异性,首先必须合理选择集料规格。在集料加工过程中,可按表1选用集料规格。

  破碎机筛孔对生产集料级配的变异性起着很重要的控制作用,为减小集料级配的变异性,应将控制集料级配的关键筛孔设定为破碎机的受控筛孔,这样集料的级配就比较稳定。如22.5mm筛孔控制集料19mm通过率,16mm筛孔控制集料13.2mm通过率,所以19mm、13.2mm这样的筛孔为受控筛孔。

  保持破碎机产量的均衡性有利于保持集料级配的稳定性。当破碎机产量过高时,破碎负荷增大,生产出的集料形状、大小都将发生变化,并且使集料筛分效率降低,使各种规格集料不能有效筛分,易造成集料分档不清晰,级配波动增大。

  集料针片状颗粒含量较多时,沥青混合料抗车辙性能下降,从沥青混合料马歇尔试验结果可得出相同的规律。集料形状接近立方体,有明显的棱角,针片状颗粒少,对沥青混合料的良好力学性能,尤其是高温稳定性是特别重要的。沥青路面施工技术规范规定集料针片状颗粒含量为15%,施工中应控制在10%~13%。

  在集料生产过程中,应选择材料强度高、不易磨损的破碎机牙板并及时更换。当破碎机牙板的“牙”磨损到一定程度时就应及时更换,否则,生产出来的集料针片状含量将明显增多。

  石料中的泥土都含有负电荷,它是强亲水性物质,从粗集料与沥青的粘附性实验、混合料的水稳定性试验及沥青混合料冻融劈裂试验结果可得出这样结论:当粗集料含泥量大于0.5%时,沥青混合料的水稳定性、沥青膜同集料的粘附性均明显降低,沥青混合料易出现水损害现象。

  现行沥青路面施工技术规范规定含泥量小于1.0%的指标值过大,建议在施工中将含泥量指标控制在0.5%的范围内。减小粗集料含泥量的措施:

  (1) 严格控制加工块石的洁净程度。当开采石料塘口有土层覆盖时,开采石料之前必须清除泥土覆盖层,避免泥土污染石料。

  (3) 堆放在料场的集料必须覆盖,否则将受到粉尘的二次污染,再加上雨淋,含泥量明显增大。

  (4) 料场硬化要彻底,避免装载机装料时,将软层泥土、泥块混入集料料堆中。

  (5) 生产集料的破碎机必须配备除尘设备,并且在集料生产过程中,保证除尘设备处于工作状态,这样才能减小粗集料的含泥量及细集料中小于0.075mm颗粒的含量。

  沥青路面施工技术规范对矿粉细度的要求较宽,0.075mm通过率为75%~100%均为合格,这个范围在路面施工质量控制中过于宽松。室内马歇尔试验结果显示,当矿粉细度增大时,沥青混合料动稳定度提高,矿粉中小于0.075mm颗粒含量由75%变为90%时,其动稳定度提高5%。因此在质量控制过程中,宜按选定矿粉级配的±5%进行矿粉细度控制。对于高温炎热地区,使用磨制较细的矿粉(0.075mm通过率为85%~90%)对于提高沥青路面的抗车辙性能是很有必要的。

  矿粉在沥青混合料中起到重要作用,用量要适当,矿粉用量少了不足以形成足够的比表面吸附沥青;但用量过多又会使胶泥成团,致使路面胶泥离析,水稳性、耐久性将下降。规范推荐的粉胶比是1.0~1.9,根据抗剥落性及冻融劈裂强度试验结果,沥青混合料粉胶比在1.0~1.5之间较为适宜。

  特别值得注意的是,在沥青混合料拌和中小于0.075mm颗粒的来源不只是矿粉,还可来源于细集料(机制砂或石屑)。一般来说,细集料中0.075mm筛孔通过率在10%~15%之间,虽然在生产中经过拌和楼除尘,但细集料中仍有40%~70%的小于0.075mm颗粒进入到沥青混合料中。这部分粉尘起到和矿粉类似的作用,因此在考虑矿粉用量时,这部分颗粒也应包括在内。

  沥青针入度、软化点的技术要求在现行沥青路面施工技术规范中的范围较大,如AH-70#普通重交沥青,针入度技术标准为60~80(0.1mm),软化点技术要求为44~54(°C)。试验结果显示:针入度从69(0.1mm)变化到72(0.1mm)时,沥青混合料力学性能已有明显改变,所以在评价沥青质量时,针入度从60~80(0.1mm)范围过大,在沥青标号的控制上具有意义,但对于质量控制来说过于宽松。高等级公路,尤其是高速公路沥青混泥土路面所采用的沥青针入度指标应有更严格的规定。

  在沥青路面施工中,应充分意识到混合料配合比设计的重要性,配合比设计的优劣,直接影响整个施工路段的使用质量。在沥青混合料配合比设计时,如果沥青混合料的材料配合比不当,沥青路面就会因不适应公路工程的交通和气候条件的需要而产生损坏。因而它经常成为沥青路面早期损坏的先天性因素。其中反映在沥青混合料的指标上首先是体积比例失调,空隙率、矿料间隙率VMA、沥青饱和度VFA不合适,同时还有各项配合比设计检验指标达不到,以及混合料的变异性大等。因此在沥青混合料配合比设计时,应特别注意以下几点:

  1、 首先应根据交通量情况和当地气候条件,确定采用粗型(C型)或细型(F)混合料。对夏季温度高、高温天气持续时间长,重载交通多的路段,宜选用粗型密级配沥青混合料,对冬季温度低、低温持续时间长的地区或者重载交通量较少的路段,宜选用细型密级配混合料。

  2、 矿料级配应该具有良好的嵌挤能力。沥青混合料设计级配的选定应摈弃中值概念、应在设计文件或招标文件规定基础上,充分考虑公路等级、工程性质、气候条件、交通条件、材料品质等因素,并通过对条件大体相当的路面工程使用情况进行调查研究后合理选用。

  3、 对于设计空隙率指标的选用不应盲目地统一采用4%,应根据不同地区的气候条件和交通条件在3%~5%范围内审慎选定。因为沥青混合料体积指标不仅计算方法繁多,而且检测方法也各不相同,影响因素多,是个不容易准确测定的指标。

  4、 油石比的确定应适用于交通和气候条件。对炎热地区高等级公路的重载交通路段、长大坡度路段,预计可能产生较大车辙时,宜在空隙率符合要求的范围内将计算的最佳沥青用量减小0.1%~0.5%作为设计沥青用量,并通过试验段的试拌试铺进行检验。对于寒冷地区公路、交通量较小的公路,最佳沥青用量可以在配合比设计计算的最佳沥青用量基础上增加0.1%~0.3%,以适当减小设计空隙率。

  5、沥青混合料的配合比设计必须充分考虑施工性能,确保沥青混合料在施工中不易离析,便于摊铺和压实。

  6、 在沥青混合料配合比设计中,温度指标控制是很重要的,应采取适宜的拌和温度、击实温度。过高的拌和、击实温度将使最佳沥青用量偏少,降低路面耐久性,过低的温度使沥青偏大,降低抗车辙性能,且易出现泛油。

  集料级配的变化直接导致沥青混合料级配的变化。要减小沥青混合料的级配变异性,必须控制集料的级配变异性。

  (1) 不同料源的集料必须分开堆放,分隔清楚,标识明确。集料料源发生变化时,集料级配会发生很大变化,因此必须重新进行目标配合比、生产配合比设计。

  (2) 每日施工前,均应在拟选用料堆抽取集料进行集料筛分试验,若集料级配发生变化,要及时调整拌和楼输入的生产配合比,以保证沥青混合料级配的稳定性与符合性。

  (3) 集料堆放时,不能在同一位置逐车向高、向四周扩大料堆,这样会使大颗粒碎石向四周边部滑溜,造成离析。每车卸料应单独成堆,在场地布满后用机械摊平,然后在该

  对于其它类型沥青混合料,可根据最大公称粒径参照AC-I型沥青混合料,选择合适的热料仓筛孔尺寸。

  (2) 沥青拌合站热料仓筛板要经常检查。一般每两个工作日检查一次。主要检查筛板是否断裂、筛孔是否有破损及细集料糊网现象。这些异常现象都会导致沥青混合料级配出现异常变化。

  沥青混合料级配出现偏差时,应采用半值纠编原则进行调整。即是采用沥青混合料级配同标准级配的差值的一半作为调整值,使沥青混合料级配逐步接近标准级配曲线,以防止纠偏过度。

  沥青含量的变化对于沥青混合料的性质变化是很敏感的,尤其是空隙率、稳定度、流值指标。当沥青含量过低时(如沥青含量为3.0%、3.5%时),由于沥青膜较薄或未完全裹覆集料,沥青混合料试件的水稳性变差(残留稳定度低),空隙率增大,有效沥青饱和度、流值降低,路面易渗水容易出现坑槽等水损坏,同时影响沥青路面的耐久性,缩短沥青路面使用寿命。同样,当沥青含量偏多时,沥青混合料空隙率降低、流值增大、稳定度异常,沥青路面容易出现车辙、泛油。

  施工中应从以下几个方面严格控制沥青含量,减小沥青含量的变异性,确保油石比准确:

  (1) 沥青拌和楼计量系统要稳定。电子秤的计量精度要高,电子秤处理单元上使用的线性放大器线性一定要稳定、温度漂移越小越好。

  (2) 沥青混合料抽检时取样要均匀。取沥青混合料试样时,若细集料偏多,则检测沥青含量数据会偏高,若粗集料偏多,则测定沥青含量数据偏小。

  (3) 沥青加热温度的设定应保持恒定。沥青加热温度会影响沥青含量称量系统的精度。在生产沥青混合料的过程中,沥青设定温度应保持恒定,且温度计要准确。

  (4) 要及时掌握沥青含量变化情况。沥青拌和楼必须配备自动打印设备。在沥青混合料生产过程中,应逐盘打印数据,及时掌握沥青含量变化情况。若出现异常情况应认真分析原因、及时解决。

  沥青混合料温度包括出料温度、到场温度、摊铺温度、碾压温度等。沥青混合料所有温度参数中,起决定性作用的是出料温度,它的高低决定了到场温度、摊铺及碾压温度的高低。影响沥青混合料出料温度的主要因素有:集料的干湿程度、集料的加热温度、沥青的加热温度以及拌和楼加热系统温度感应器的敏感性与准确性等,在混合料生产过程中若出现较大温度偏差要及时查找原因并给予修正。

  沥青混合料出料温度的设定应根据不同的施工季节,气候条件,混合料的运输条件,运输距离以及摊铺设备、碾压设备的能力在施工技术规范规定的范围内合理选择。

  在生产和施工过程中要及时检测沥青混合料的温度,在施工现场要有专人负责检测混合料温度,作到每车必检。出现温度异常及时分析原因,及时反馈、及时处理。

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