温拌沥青混凝土在公路工程施工中的应用研究

2023-11-21黄智卿

运输经理世界 2023年22期

关键词：温拌压路机摊铺

黄智卿

（江西同联建设工程有限公司，江西抚州 344000）

0 引言

相较于其他公路施工材料，沥青混凝土在造价与性能方面均有突出优势。该材料的防渗性能、耐磨性、强度均较好，即使在低温环境中，也能保持良好的承载能力，不易产生裂缝。因此，加强对沥青混凝土技术在公路工程施工中的应用研究有重要意义。

1 温拌沥青技术

1.1 技术概述

传统的沥青混凝土的制备方法有热拌技术和冷拌技术，相较于冷拌技术，热拌技术能更好地提高公路路面结构的强度与公路的整体稳定性，国内较高级别的道路施工会选择此制备方法。但沥青在热拌过程中会产生有害气体，威胁人体健康、污染环境。在提倡绿色施工的当下，通过对沥青热拌技术的改良，产生了温拌沥青技术，并广泛应用于公路工程路面施工。该技术是在作业温度相对偏低的条件下进行沥青混凝土拌和，此方式制备出的沥青混凝土性能优于热拌沥青混凝土，该工艺的关键是在HMA 基础性能得到保障的前提下，在较低的温度条件下控制材料拌和黏度。目前，温拌沥青技术主要是借助外加料控制沥青混凝土的拌和黏度。

1.2 技术分类

根据运行机理，温拌沥青工艺大体上可分为四类。

第一类，沥青-矿物。选择合成沸石，制备沥青混凝土时，添加此类粉末材料后实现发泡。

第二类，有机添加剂。借助降黏剂，使沥青和集料之间的黏附程度下降，以满足低温施工的需要。选用有机添加剂时，还要考虑有机物内的蜡含量，部分有机添加剂中的蜡含量较高，要减少对这类添加剂的使用，避免影响沥青公路面层的性能。

第三类，泡沫沥青。通过某些处理技术或温拌材料，使沥青呈泡沫状，达到控制路用沥青混凝土作业温度的效果，同时保留材料的应用性能。例如，在热沥青中添加少量高压水，通过水体的气化作用，让沥青发泡。

第四类，表面活性剂。添加表面活性剂和热沥青进行拌和，使活性剂留存于沥青中，产生水膜润滑，以解决材料黏度提高的问题，满足温拌质量要求[1]。

1.3 技术关键点

温拌沥青技术涉及大量复杂且繁琐的内容，对施工人员的专业能力要求较高。在实际操作中，需要根据工程的实际情况把握技术关键点，避免人为失误影响公路工程的施工质量和效率，温拌沥青技术的关键点包括以下几方面：

其一，拌和。在拌和环节要将工作重点放在原材料的准备、搅拌机器的操作上，确保整个拌和流程科学合理。

其二，摊铺。在摊铺沥青混凝土的过程中，需要关注机器的操作速度、材料的温度、用量以及摊铺均匀性等方。

其三，碾压。该施工环节包括初碾、复碾和终碾三个阶段。在不同的碾压阶段，碾压的时间和温度存在一定的差异性，需要根据工程的实际情况进行调整，确保路面的密实度符合要求。

总体而言，温拌沥青技术涉及多个环节，从材料的选用、配制到搅拌、运输，再到摊铺、碾压，都需要考虑各种内外部因素，如自然环境和气候条件等。同时，需要制订完善、系统的施工方案，对各个施工环节进行严格控制，规范性操作温拌沥青技术，以充分发挥该项技术的作用和价值，确保公路工程的高质、高效竣工。

2 温拌沥青施工原料

2.1 沥青

沥青和集料要根据公路工程沥青路面的施工工艺规范选择，此处以AC-16C 为例。

2.2 粗骨料

该类石灰岩原料用在沥青混凝土搅拌模块中的二、三、四仓，相关力学指标规范标准为：石料压碎值不能超过26%、吸水率在2%以内。

2.3 细集料

细集料主要用在热料仓的一仓，外表干净且坚硬，带有轻微棱角，此处选择的细集料试验结果如表1所示。

表1 细集料试验结果

2.4 粉料

公路工程中通常选择石灰粉，要求其内部不掺杂泥土，整体松散且干燥，无杂质及结团，含水量需在1%以内，亲水系数在1 之下。

2.5 添加剂

添加剂溶液的pH 值是2.5，原液用水稀释，比例为16∶100。该原料的温度约为70℃，配制好后应进行保温处理，添加剂和沥青的掺入量比值为1∶19。

3 温拌沥青混凝土技术在公路工程中的运用

3.1 沥青拌和站

拌和站内的主要机组设备为干燥筒、振动筛、搅拌锅。

式（1）中：z指干燥筒筒体旋转一周，内部提升骨料的次数；t指骨料留在干燥筒中的时长（min）；h指骨料上升的高度均值（m），其取值按照0.8 倍筒体直径计算；α指干燥筒筒体安装角度；v指转速（r/min）；L 指干燥筒的长径(m)。通常情况下，滚筒长度和直径、产量有一定关联，实际设计中可参考表2 数据。

表2 干燥筒设计参数关联

二是振动筛。热骨料转移到振动筛内，根据设定规格筛选出合格的热骨料并传送到热料仓，经过称量后转移到最终的搅拌锅中。在公路项目中，不仅要控制好振幅，还要将筛网和水平面的夹角控制在20°左右。

三是搅拌锅。热骨料与沥青、粉料等按照设定配比参数进行称量，并放到搅拌锅中拌和。搅拌锅对产量起决定性作用，相关计算如公式（2）所示：

式（2）中：Q指单位时间的产量（t/h）；t指净搅拌时长，t1代表物料倒入搅拌锅的时长，t2指搅拌放料的时长（三者的计量单位均为s）；m指每锅产量（t）。

不同型号搅拌锅的单位产量存在差异，如3000型，理论上每小时产量在180～240t 之间（t通常是28s，t1一般为12s，t2一般为6s）。

3.2 沥青混凝土运输

首先，温拌沥青混凝土本质上是温度略低于常规沥青混凝土的材料，运输途中也需要做好保温处理。在温度不足0℃的施工条件下，材料与环境会有较大温差，易使沥青混凝土热量快速释放，若保温措施落实不到位，易发生结块与黏度大、离析等情况。为确保出料温度，运输车允许装载量不宜低于30t。并且，需要在车辆周围与顶部设置保温棉，顶部覆盖防水、防风土工布[2]。

其次，出料与摊铺前都要测量沥青混凝土温度，若是温度低于规范要求，需要弃料重新拌和。

最后，做好现场指挥与场内协调，合理安排运输车辆数量，以免摊铺施工中断。

3.3 沥青混凝土摊铺

温拌沥青混凝土的摊铺温度需把控在140～160℃之间。进行现场摊铺作业时，应提前预热机械，尤其是在低温条件下，这项操作对摊铺质量有重要作用。在沥青混凝土摊铺施工中，相关操作流程与规范如下：

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首先，测量与放样。进行摊铺前，测量人员需现场复核基层标高，并标记出机械前行基线与标线。施工基础两侧边界处需布置钢钎，用钢丝连接，用于控制标高。其中，钢钎插入深度一般在0.2m 左右，相邻插入点的距离是10m。

其次，摊铺施工。在公路摊铺施工中，选择单幅双机、分层摊铺的施工方法，单幅由两辆摊铺机一同施工，二者前后距离保持在9m 左右。正式开工前，摊铺机准确就位，所有安全防护设施需配备齐全。调整熨平板高度，在其下垫木块，提升到松铺高度，并注意调整其与行进方向之间的仰角。上述要求主要通过两项操作实现：第一，摊铺前一日将熨平板标尺数据调整为设计刻度；第二，使熨平板前沿和成型路面纵向距离约保持在5～8m。此外，为提高摊铺过程的流畅性，应当做好预热处理。在摊铺施工期间应当安排专人协调运料车，运料车后轮与摊铺机的料斗保持0.2～0.5m 间距。在该过程中运料车应保持卸料状态，依靠摊铺机推动缓慢前进，并由专人指挥卸料车进行卸料。

再次，平整度。沥青混凝土路面施工对摊铺温度、速度等有一定的要求，所以在摊铺施工中应做好基础准备，防止发生各类异常事故。每层摊铺作业都应根据规程开展，避免下层施工质量不达标影响上层施工质量，从而产生无法纠正的误差。

最后，材料离析方面的管控。原料管控、操作能力、工艺水平等问题，容易导致沥青无法充分包裹骨料、材料离析，设备自身故障也造成材料离析。对此，一般选择大功率、支持一次成型、作业厚度偏大的摊铺机，以优化热接缝，进一步控制材料离析。

3.4 沥青混凝土碾压

摊铺温拌沥青混凝土后，应进行碾压处理[3]。由于温拌沥青混凝土与常规热拌形式材料的路用性能接近，所以碾压施工可参考热拌沥青混凝土的相关要求。碾压作业是借助重力与振动，夯实沥青混凝土路面，以此保障公路面层的平整度与结构的密实度。此处用到的设备一般有三类，即单钢轮、双钢轮、胶轮压路机。其中，单钢轮压路机由前钢轮与后胶轮组合而成，一般用在复压环节；双钢轮压路机前后均是钢轮，自重与振幅均较高，通常在初压环节使用；胶轮压路机的前后轮均为轮胎状，可模拟公路通车后汽车荷载，主要在终压环节使用。

在常温环境下，通过双钢轮压路机、单钢轮压路机完成初压与复压后，利用胶轮压路机，在清理车辙的同时进一步碾压。在低温环境下，建议选择2～4辆钢轮压路机与2 辆胶轮压路机进行碾压施工。考虑到低温施工条件与常温状态下，温拌沥青混凝土会存在明显差异，低温条件下温拌沥青混凝土面层降温速度快，导致碾压时间缩短，会给碾压施工带来一些制约。所以，施工单位应根据实际施工条件，合理调整作业流程。

其一，针对降温速度快的问题，应合理缩短各道工序的作业时间，以碾压环节为例，可以通过增加压路机数量、错开分布的方式提高碾压效率。必要时，施工单位可以不对初压、复压及终压进行明确划分。

其二，在面层平整度方面，可提前开振压路机。如果在碾压施工期间发生钢轮回弹严重的情况，压路机应继续前行，由后面的胶轮压路机进行补位碾压。

其三，在常温条件下，一般是钢轮压路机主要负责压实，压路机主要负责消除车辙，在碾压施工机械列队里，一般是重型压路机及新机在前，如果是低温作业环境，可将胶轮压路机前置。

其四，在低温环境中，自然降温速度过快会影响碾压作业质量。对此，应当减少压路机的喷水量，且应结合实际温度与施工现场实际状况调节相关参数，建议按照常温的50%喷水。同时，改用进开退关的作业模式，此举也可以取得较好的优化效果。加仑隔离剂可以选择植物油，用于弱化降温造成的不便。

其五，应合理安排施工时间，切忌无故停车，即便摊铺机中断，压路机也要保持继续前行，并在作业面上低速行驶，防止胎面温度下降。

其六，为保证公路各层结构的稳定性，在碾压施工中，还要将碾压次数控制在合理范围内。在初次碾压中，为确保路面的平整度合格，要将碾压温度控制在135℃以上，碾压速度≤3km/h；在复压施工中，要结合初压的实际情况确定复压次数，一般不少于2 次，最低碾压温度＞110℃；在终压施工中，要将温度控制在60℃以上，常规情况下要碾压2～3 次。