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温拌沥青混合料在路面养护工程中的应用

2020-09-15刘志强许昌市农村公路管理处

环球市场 2020年16期
关键词:温拌剂温拌改性剂

刘志强 许昌市农村公路管理处

经济的迅速发展,带动了交通事业的发展,作为基础设施主体工程,公路建设规模不断增长。沥青混凝土路面因其优良的使用性能,在世界各地得到了广泛应用。目前,我国仍以普通热拌沥青混合料为主,在施工过程中将会产生大量废气,污染环境。基于“节能、环保”的思想理念,本文提出了温拌沥青混合料,相比热拌沥青混合料,不仅可以改善沥青路用性能,还具有良好的经济效益和环境效益,对绿色交通事业发展具有重要的现实意义和应用价值。

一、温拌沥青混合料路用性能评价

(一)高温稳定性

矿料骨架和沥青决定路面抗高温形变能力,为提高温拌沥青混合料的高温稳定性,本文采用车辙试验对不同混合料进行检测分析。所得结果为70#基质沥青混合料DS均值为1576次/mm,SBS改性沥青混合料DS均值为4528次/mm,evotherm温拌剂DS均值为2695次/mm,ACMP-1温拌沥青改性剂DS均值为2695次/mm,ACMP-2温拌沥青改性剂DS均值为1435次/mm。由上述五种沥青混合料动稳定度结果分析,动稳定度最大的为SBS,其次为evotherm温拌剂、ACMP-1温拌沥青改性剂,动稳定度最小的为ACMP-2温拌沥青改性剂,说明相比70#基质沥青,evotherm温拌剂、ACMP-1温拌沥青改性剂的抗车辙性能较好。

(二)低温抗裂性

低温状态下,往往采用弯曲破坏试验检测混合料的抗裂性能,图1、图2为不同沥青混合料的抗弯拉强度和弯拉应变情况,通过对比分析可以得出以下结论:

(1)由图1可见,不同沥青混合料抗弯拉强度均存在一定区别,相比70#基质沥青混合料,其他四类混合料的抗弯拉强度均大于基质沥青,其中抗弯拉强度最大的为SBS,表明其低温抗裂性能良好。三种温拌沥青混合料对比分析,其中抗弯拉强度最大的为evotherm,说明其低温抗裂性能良好。

(2)由图2可见,不同沥青混合料抗弯拉强度均存在一定区别,其中弯拉应变最大的为SBS,其次为evotherm,且均大于70#基质沥青,说明evotherm低温抗裂性能良好。

图1 抗弯拉强度(单位:MPa)

图2 弯拉应变(单位:μ ε)

(三)水稳性能

在水冻融循环作用下,路面极易出现水损坏问题。针对不同沥青混合料在水稳性能检测时,可采用浸水马歇尔试验。其中70#基质沥青混合料残留稳定度为88.9%,SBS改性沥青混合料残留稳定度为94.6%,evotherm温拌剂残留稳定度为89.9%,ACMP-1温拌沥青改性剂残留稳定度为86.2%,ACMP-2温拌沥青改性剂残留稳定度为84.9%。上述五种沥青混合料残留稳定度均大于规范值85%,可达到规定要求。其中SBS改性沥青混合料残留稳定度最大,其次为evotherm温拌剂残留稳定度,两者均大于70#基质沥青。

二、工程概况

某公路工程为连接我省东西向的运输大通道,按照由上而下的顺序,原沥青路面结构为4cm改性沥青(SMA-13)+5cm石油沥青(AC-20I)+6cm石油沥青(AC-25I)+稀浆封层、透层+20cm 5.5%水泥稳定碎石基层+36cm4%水泥稳定碎石底基层。随着沿线经济的迅速发展,交通量越来越大,尤其是重载超载问题严重,沥青路面出现了大量病害,已影响行车舒适性。据现场调查发现,目前,路面强度仍可满足交通需求,仅部分路段车辙、坑槽病害较为严重,特别是长大纵坡路段。通过路面结构形式分析,本工程仅上面层采用SMA-13改性沥青,而中、下面层仍为普通道路石油沥青,这对抗车辙效果并不显著,加之重载车辆比重大,很容易破坏路面结构,影响路面使用寿命。

三、技术难点及解决方案

在沥青路面维修养护施工时,由于养护工程存在点多、线长、面广的特点,混合料运输一般较远,且路段与工程量比较分散,导致混合料运至现场后,普遍存在温度较低、表层结壳现象,这样会使混合料产生比较严重的温度离析,从而致使路面碾压不实、局部渗水,形成质量隐患。

沥青路面养护工程普遍存在线长、点多、面广等问题,一般来讲,混合料运输距离过远,运送到施工现场时,混合料很可能出现因温度不足而无法使用等情况。若在混合料温度较低情况下使用,则会出现严重温度离析问题,导致路面碾压不实、局部渗水,进而引发更大质量问题。

原设计决定先铣刨重铺局部车辙深度2cm以上路段,为保证混合料性能稳定,将3%路孚8000抗车辙剂掺加到重铺的改性沥青SMA-13混合料,以此提升混合料的高温稳定性。但因现场施工因素影响,混合料内掺加抗车辙剂之后,变得更加粘稠,混合料运送到施工场地后,存在严重的温度偏低、表层结壳情况,导致混合料温度离析问题严重,无法充分发挥材料的优势性能。

为保证工程施工质量,改善沥青混合料使用性能,解决上述问题,在室内试验研究的前提下,决定在铣刨重铺时,将5%Evotherm温拌剂掺加到混合料,并重新配置混合料配合比。选取其中具有代表性的路段为试验段,长度为1000m,由于施工时间在11月份,为保证施工质量,采用温拌沥青混合料进行施工,保证低温下具有良好施工铺筑效果。

四、试验段铺筑施工流程

(一)拌和

根据施工现场情况,采用间歇式拌和机械进行沥青混合料拌制,设备应设有采集、打印等功能。严格按照生产配合比进行各类原材料用量比例、沥青用量等合理控制,并保证计量准确。在施工中,掺入温拌剂的基质沥青时,需做好加热温度控制,一般可控制在150~160℃之间,而掺入温拌剂的改性沥青则需在160~170℃严格控制。拌和时间也是拌和施工的重点,一般以集料被沥青均匀裹覆为准,拌和时间不得低于45s。同时,严控出料质量,待混合料拌和后,不得出现花白、离析、结团等问题。

(二)运输

运输前,应将一层隔离剂涂抹在车厢底板和侧板上,不得存在过多积液。运输车可采取双层覆盖保温方案,如同时覆盖保温毡、棉被和帆布蓬,避免沥青混合料运输到现场温度低于规范要求。

(三)摊铺

图3 路面压实后外观情况

摊铺前,需保证施工面干净、无污染,且保持干燥。卸料时,需做混合料温度测定,若不满足规范要求,则不得使用。先加热熨平板,温度不得低于100℃,保证拼接紧密、无缝隙。根据施工要求,按照2~4m/min控制摊铺速度,保证整个摊铺过程连续、均匀、缓慢,保证摊铺机连续摊铺。

(四)碾压

摊铺施工后,需及时进行路面碾压,碾压一般分为3个阶段,应严格按照相关原则合理确定压实设备、碾压速度、遍数等参数。初压时采用振动压路机进行2~3遍碾压,碾压速度为2~4km/h。复压时先通过振动压路机进行2~3遍碾压施工,再通过胶轮压路机进行2~3遍碾压,碾压速度为3~5km/h。终压是为了消除明显轮迹,因此,碾压遍数为3~4遍,碾压速度控制在3~4km/h即可。做好碾压温度控制工作,初压时,沥青混合料的温度需控制在130℃以上,复压温度则需控制在110℃以上,终压温度控制在70℃以上。在混合料温度小于90℃时,振动压路机不得开启振动装置,避免损坏石料,影响路面质量。

(五)开放交通

完成上述施工后,需进行自然养护,待沥青路面表面温度降至50℃以下,便可开放交通。在此期间,严禁车辆通行碾压,损坏路面。

五、铺筑效果评价分析

(一)外观检测

通过目测法进行温拌沥青混合料施工后路面情况观测,图3为沥青混合料铺筑后路面图,由此可见,在低温环境下,路面表面平整、密实,未见明显轮迹,且无松散、裂缝等情况。

(二)性能检测

为检验温拌沥青混合料的施工应用效果,决定对混合料技术指标和现场检测结果进行对比分析,经检测掺加5%Evotherm温拌剂后,混合料压实度达到了98.8%,满足规范要求(≥98%),且渗水系数和平整度也有所提升,达到了理想效果。

六、结束语

综上所述,目前,我国公路建设事业已步入“建养并重”时期,路面养护维修对保证路面质量尤为重要。路面病害成因复杂,且分散性强,本文提出了掺加5%Evotherm温拌剂,来解决混合料摊铺、压实及局部渗水的问题,通过施工现场情况可见,温拌沥青混合料在路面养护施工中具有良好的应用效果,可达到施工要求。

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