深度探讨沥青路面公路施工技术与质量控制措施

1 沥青路面路用性能研究

1.1 高温稳定性

沥青路面的强度与刚度, 随温度升高而显著下降, 在高温季节和行车荷载的反复作用下, 为了保证沥青路面不致产生诸如波浪、推移、车辙、泛油等病害, 沥青路面应具有良好的高温稳定性, 即在高温时具有足够的强度和刚度。

1.2 低温抗裂性能

沥青材料在低温条件下容易产生收缩变形, 弹性模量相应增大, 而出现脆性状态, 因此在寒冷地区沥青混凝土路面会产生低温开裂。裂缝产生后, 雨水易于侵入, 冻融交替, 加上重车碾压, 在裂缝范围内很容易导致路面结构破碎。形成低温裂缝多半是设计人员忽略了当地的气象特征和缺乏气象历史统计资料, 未能根据气象资料优选适当的沥青材料和配制相应的混合料。若能恰当的选择沥青材料, 配制合适的沥青混合料使路面具有足够的抵抗低温变形能力, 低温裂缝是可以减少的。

1.3 水稳定性

大气降水、地下水或地面水进入沥青混凝土结构内部, 若不能及时排出, 在重车的反复碾压下, 将引起沥青混凝土路面结构松散乃至破坏。大气水分进入沥青混凝土结构所引起的结构破坏机理大致分为两方面:一部分水浸润集料与沥青膜的结合面, 将沥青膜剥离;另一部分水在车辆反复碾压时形成动水压力冲击混合料结构使沥青与矿料剥离, 路面结构出现松散破坏。当沥青路面抗渗能力较差时, 不仅影响路面本身的稳定性, 而且还会影响到基层的稳定性。沥青路面必须具有较好的抗渗能力。在潮湿多雨地区尤为重要。

1.4 耐疲劳性能

沥青路面应具有抵抗温度、阳光、空气、水等各种环境因素作用的能力。即在这些因素的作用下, 沥青路面的性能不致很快恶化, 失去黏性, 性质变脆, 以致在行车荷载和其他因素的作用下发生脆裂, 乃至沥青与矿料脱离, 使路面松散破坏。沥青路面的使用寿命与沥青混合料中沥青含量有很大关系。当沥青用量不足时, 则沥青膜变薄, 沥青路面的延伸能力降低, 脆性增加, 且沥青路面的空隙率增大, 使沥青膜暴露增多, 从而促进了老化作用。空隙率增大也会使混合料的渗水率增加, 从而加剧了水对沥青膜的剥落作用。

1.5 良好的平整性

沥青路面的平整度直接影响着车辆在路面上的行使质量和高速公路基本功能的充分发挥。路面的平整度是一项综合指标, 涉及施工过程各个环节的许多因素, 它是路基路面施工全过程各个环节质量的最终体现。

2 沥青混合料运输质量控制

(1) 沥青混合料运输车的运量应较拌和能力或摊铺速度有所富余, 施工过程中摊铺机前方应有运料车在等候。对高速公路、一级公路, 宜待侯卸料的运料车多余5辆后来时摊铺。

(2) 连续铺筑过程中, 运料车应在摊铺机前100~300mm处停住, 空档等候, 由摊铺机推动前进开始缓缓卸料, 避免撞击摊铺机。在有条件时, 运料车可将混合料写入转运车经二次拌和后向摊铺机连续均匀地供料。

(3) 运料车卸料必须倒净, 尤其是对改性沥青或SMA混合料, 如发现有剩余, 应及时清除, 防止硬结。

(4) SMA及OGFC混合料在运输、等候及铺筑过程中, 如发现有沥青结合料沿车厢板滴漏, 应分析原因, 并立即采取适当减少沥青用量或增加纤维数量等措施。

3 沥青混合料摊铺质量控制

摊铺机的摊铺工艺必须按摊铺机的操作规程进行。应缓慢、均匀、连续不间断地摊铺, 提高摊铺平整度。当摊铺的混合料出现明显的离析、波浪、裂缝、疤痕时, 应分析原因, 予以消除。摊铺工艺要求如下:

(1) 热拌沥青混合料的摊铺温度应符合规范有关规定的要求, 并应根据沥青标号、粘度、气温、摊铺层厚度选用。对改性沥青混合料或SMA混合料, 应比普通沥青混合料提高摊铺温度10~20℃。混合料的摊铺温度在运料车卸料到摊铺机的料斗后, 或在摊铺机的两侧摊铺料上进行。

(2) 铺筑热拌沥青混合料的施工条件取决于摊铺层厚度、气温、风速及地表温度。高速公路和一级公路铺筑沥青混合料的允许最低气温为10℃, 其他等级公路为5℃。不同底面温度条件下, 不同厚度摊铺层的混合料最低铺筑温度应符合要求。遇有大风降温天气, 不能保证迅速压实沥青层时, 不得铺筑沥青混合料。若在临近允许最低温度情况下铺筑沥青混合料时, 应按低温施工要求采取以下措施:

(1) 提高混合料拌和温度, 使其符合低温铺筑温度的要求。 (2) 运料车必须覆盖保温, 直至卸料前方可揭去苫布。 (3) 采用高压实功能的摊铺机, 熨平板应加热, 降低摊铺机速度。 (4) 提高碾压开始温度, 摊铺后紧接着碾压, 增加压路机台数, 缩短碾压长度。

4 碾压质量控制主要因素

在沥青路面施工中, 原材料、混合料、施工工艺、机械设备、人员以及工程实体检测的优劣直接关系到路面铺筑的好坏, 是影响施工质量的主要因素。除此之外, 环境因素对施工质量的影响也是不容忽视的, 其中, 气候、气温、水文、地理的适宜程度乃至当地政府的支持程度、周边居民合作与否等都将关系到工程质量的好坏。

4.1 碾压温度

碾压温度的高低直接影响沥青混合料的压实质量, 混合料温度较高时, 可以用较少的碾压遍数获得较高的密实度和较好的压实效果, 但是混合料易被钢轮带起, 产生明显的压痕和料推移现象, 影响压实质量;温度较低时, 碾压工作变得困难, 容易产生很难此消除的轮迹, 造成路面不平整, 集料颗粒上沥青油膜的粘度较大, 颗粒之间不易相对滑动, 很难实现颗粒的重新排列, 影响压实密实度和平整度。

4.2 压实层的厚度

路基、路面底基层和基层的压实规律是:碾压层厚, 不容易达到高的密实度, 碾压层薄容易达到高的密实度。沥青面层的压实恰恰相反, 碾压层厚比薄更容易达到高的密实度。其原因是薄层沥青混合料的温度降的很快, 较低的温度明显降低压实效果。

4.3 压实速度和遍数

在碾压过程中, 碾压速度和碾压遍数两参数互相制约, 若碾压速度过快, 则达到碾压质量所需的碾压遍数也增加, 压实生产率并不能提高。因此合理的碾压速度, 对减少碾压时间, 提高作业效率是非常有意义的。一般速度控制在2~4km/h, 轮胎压路机可适当提高, 但不超过5km/h。速度过低, 会使摊铺和压实工序间断, 影响压实质量;速度过快, 会产生推移、横向裂纹等路面缺陷。