熱拌瀝青混合料路面施工技術(shù)研究

楊繼禹,李洪林

(黑龍江省龍建路橋第二工程有限公司)

1 熱拌瀝青混合料生產(chǎn)配合比的確定

熱拌瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)簡(jiǎn)稱混合料設(shè)計(jì),根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ032-94)的要求,全過(guò)程的混合料設(shè)計(jì)分為三個(gè)階段,即目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段,生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段和生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段。其中目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)可以由設(shè)計(jì)單位進(jìn)行,也可由施工單位進(jìn)行,而后兩個(gè)階段由于要借助于拌和設(shè)備和攤鋪設(shè)備,故宜由施工單位或設(shè)計(jì)、施工單位聯(lián)合進(jìn)行。通過(guò)三個(gè)階段確定瀝青混合料的材料品種、礦料級(jí)配和瀝青用量。普通的熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)用馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行,并對(duì)混合料性能進(jìn)行各種檢驗(yàn),特殊類型的瀝青混合料如SMA等,還需采用其他一些實(shí)驗(yàn)方法檢測(cè),馬歇爾試驗(yàn)僅能作為參考標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

目標(biāo)配合比的設(shè)計(jì)非常重要,不僅關(guān)系到混合料的高穩(wěn)定性、低溫抗裂性,還關(guān)系到路面耐久性、表面構(gòu)造深度以及施工和易性和可壓實(shí)性等一系列指標(biāo)。混合料的設(shè)計(jì)空隙率和路面完工后的實(shí)際空隙率,也決定其抗水損壞能力。根據(jù)研究,瀝青路面的實(shí)際空隙率在 8%以上時(shí),水容易進(jìn)入混合料內(nèi)部,且在荷載作用下易產(chǎn)生較大的毛細(xì)壓力成為動(dòng)力水,易造成瀝青混合料的水損害破壞。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明,我國(guó)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ032-94)中,雖然規(guī)定了多種瀝青混合料的級(jí)配范圍,但由于范圍往往為了兼顧我國(guó)南北等不同氣候條件,規(guī)定的級(jí)配區(qū)域是很大的,在實(shí)際施工中需根據(jù)道路所在地的具體情況進(jìn)行詳細(xì)的目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),不一定以規(guī)范中的級(jí)配中值為標(biāo)準(zhǔn)。近年來(lái)在多條高速公路瀝青路面施工中所采用的瀝青混合料,如 SAC,AK,SMA等,雖然其礦料級(jí)配曲線也在規(guī)定范圍的區(qū)域以內(nèi),但已不是按照規(guī)定級(jí)配的中值來(lái)配料,而是在規(guī)定區(qū)域內(nèi)采用間斷級(jí)配,使混合料性能有了非常大的變化。目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)一般在瀝青面層施工前一個(gè)月左右進(jìn)行,所選定的礦料配合比供確定拌和廠各冷料倉(cāng)的供料比例、進(jìn)料速度及試拌使用,根據(jù)規(guī)范規(guī)定,在進(jìn)行目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)時(shí),必須采用工程實(shí)際使用的材料而不是材料場(chǎng)的材料樣品。

1.2 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)

拌和廠冷料倉(cāng)的集料按目標(biāo)配合比確定的比列進(jìn)入烘干筒烘干后,如果采用間歇式拌和機(jī),烘干的熱料經(jīng)過(guò)第二次篩分重新分成 3～5個(gè)不同粒級(jí)的集料,分別進(jìn)入拌和機(jī)內(nèi)的熱料倉(cāng)。各個(gè)熱料倉(cāng)中集料顆粒組成已不同于冷料倉(cāng),因此,需要重新進(jìn)行礦料配合比計(jì)算,以確定各個(gè)熱料倉(cāng)進(jìn)入拌和室的比例,并檢驗(yàn)確定最佳瀝青用量,這一過(guò)程即為生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì),該階段一般在瀝青面層施工之前 10d左右進(jìn)行。生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段仍應(yīng)進(jìn)行礦料顆粒組成檢驗(yàn)和馬歇爾試驗(yàn)。

1.3 生產(chǎn)配合比驗(yàn)證

生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段也是正式鋪筑瀝青面層之前的試拌試鋪階段,采用的機(jī)械設(shè)備、施工工序、質(zhì)量管理和檢驗(yàn)方法均與面層正式開(kāi)工后的日常生產(chǎn)相同,通過(guò)試拌試鋪,為正式鋪筑提供經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。施工單位進(jìn)行試拌試鋪時(shí),應(yīng)報(bào)告業(yè)主、監(jiān)理部門,并會(huì)同設(shè)計(jì)部門一起進(jìn)行鑒定。拌和機(jī)按照生產(chǎn)配合比進(jìn)行試拌,得到的混合料在試驗(yàn)路段上試鋪,在場(chǎng)人員對(duì)混合料級(jí)配、油石比、攤鋪、碾壓過(guò)程和成型混合料的表面狀況進(jìn)行觀察和判斷,同時(shí),試驗(yàn)室密切配合,在拌和廠出料處或攤鋪機(jī)旁采集瀝青混合料試拌,進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn),檢驗(yàn)混合料是否符合規(guī)定的要求,同時(shí)還進(jìn)行車轍試驗(yàn),浸水馬歇爾試驗(yàn)用以檢驗(yàn)高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性,只有當(dāng)試拌的混合料符合所有的要求時(shí)才能允許生產(chǎn)使用。

2 瀝青混合料拌和與運(yùn)輸

2.1 材料供給

堆料場(chǎng)貯存的集料數(shù)量應(yīng)為平均日用量的 5倍以上,集料應(yīng)加遮蓋,以防雨水。研究表明,集料含水量的多少對(duì)拌和設(shè)備生產(chǎn)能力影響很大,含水量大則意味著烘干及加熱時(shí)間長(zhǎng),生產(chǎn)能力降低,燃油消耗量增加。集料要干凈,無(wú)垃圾、塵土等雜物,堆放要嚴(yán)格,防止不同粒徑的料混雜。生產(chǎn)熱拌瀝青混合料,通常采用 4～5種不同粗細(xì)規(guī)格的集料、每種集料置于相應(yīng)的冷料倉(cāng)中。各冷料倉(cāng)向拌和機(jī)的供料數(shù)量,需根據(jù)目標(biāo)配合比所確定的集料比例進(jìn)行調(diào)整,使混合料的顆粒組成符合已確定的目標(biāo)設(shè)計(jì)級(jí)配。各個(gè)冷料倉(cāng)的集料通過(guò)倉(cāng)口下的小皮帶輸送到通往拌和機(jī)的大輸送帶上,倉(cāng)口開(kāi)啟的大小和調(diào)整皮帶運(yùn)行速度可控制各冷料倉(cāng)的供料數(shù)量。在實(shí)際生產(chǎn)中,一般均根據(jù)集料粗細(xì)和所需的比列固定出料口的開(kāi)啟度,通過(guò)改變皮帶的運(yùn)行速度調(diào)整供料的數(shù)量。畫出皮帶運(yùn)行速度與供料數(shù)量的關(guān)系曲線,作為調(diào)整供料數(shù)量時(shí)設(shè)置皮帶運(yùn)行速度的依據(jù)。在進(jìn)行冷料倉(cāng)的布置時(shí),為了易于在輸送帶上觀察細(xì)集料供給是否正常,將細(xì)集料安排在靠近烘干筒一側(cè),并由細(xì)到粗逐個(gè)向另一側(cè)布置。礦粉和瀝青貯量應(yīng)為平均日用量的 2倍以上,貯存的礦粉必須遮蓋,不得浸水,否則影響礦料配合比精度和拌和機(jī)生產(chǎn)效率。

2.2 拌和設(shè)備的運(yùn)行

在拌和設(shè)備運(yùn)行前,要檢查各崗位人員到位情況和各個(gè)部位情況,確認(rèn)準(zhǔn)備就緒才能合上電閘啟動(dòng)設(shè)備,各個(gè)組成部分的啟動(dòng),應(yīng)按料流方向順序進(jìn)行,待各部分無(wú)荷空機(jī)運(yùn)行片刻,確認(rèn)工作正常時(shí),才開(kāi)始上料進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

在拌和設(shè)備運(yùn)行中要經(jīng)常檢查料倉(cāng)中的貯料情況和冷料運(yùn)輸帶的運(yùn)行情況,如果發(fā)現(xiàn)各料倉(cāng)內(nèi)的貯料嚴(yán)重失衡時(shí),應(yīng)及時(shí)停機(jī),以防滿倉(cāng)或貯料串倉(cāng)。經(jīng)常檢查振動(dòng)篩的橡皮減震塊,發(fā)現(xiàn)有裂紋時(shí),要及時(shí)更換,貯料倉(cāng)中的存料要過(guò)半后才開(kāi)始稱量。礦粉要根據(jù)用料情況上料,防止上料過(guò)多或卡住機(jī)器,防止瀝青從保溫箱中溢出,必要時(shí)可用工具在箱內(nèi)攪動(dòng),以免瀝青溢出。

拌和設(shè)備在停機(jī)前應(yīng)先停止供給集料并少上礦粉,使干燥滾筒空轉(zhuǎn) 3～5s,等滾筒內(nèi)出完余料才停止筒的轉(zhuǎn)動(dòng)。在筒空轉(zhuǎn)時(shí)還應(yīng)加大噴燃?xì)獾娘L(fēng)門,盡量驅(qū)除筒內(nèi)廢氣,并使筒冷卻,然后關(guān)閉噴燃器的油門和燃油泵的總油門。停機(jī)后礦粉倉(cāng)和礦粉升運(yùn)機(jī)內(nèi)不得有余料,停止噴瀝青,將進(jìn)入攪拌器內(nèi)的余料干拌幾分鐘后放凈,以便刷凈攪拌器內(nèi)的殘余瀝青。拌和設(shè)備在每次作業(yè)完畢后都必須立即用柴油清洗瀝青系統(tǒng),以防止瀝青堵塞管路。

2.3 試拌

對(duì)間歇式拌和設(shè)備,應(yīng)按生產(chǎn)配合比確定的瀝青用量進(jìn)行試拌,試拌后取樣進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)和抽提試驗(yàn),并將其試驗(yàn)值與生產(chǎn)配合比試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證瀝青用量的合理性,必要時(shí)可作適當(dāng)調(diào)整。確定適宜的拌和時(shí)間。間歇式拌和設(shè)備每盤拌和時(shí)間宜為30～60s,其中干拌時(shí)間不得少于5s,以瀝青混合料拌和均勻,所有礦料顆粒全部裹覆瀝青結(jié)合料為度。

2.4 拌制

根據(jù)配料單進(jìn)料,嚴(yán)格控制各種材料用量及其加熱溫度。拌和后的瀝青混合料應(yīng)均勻一致,無(wú)花白、無(wú)離析和結(jié)團(tuán)成塊等現(xiàn)象。每班抽樣做瀝青混合料性能、礦料級(jí)配組成和瀝青用量檢驗(yàn)。每班拌和結(jié)束時(shí),清潔拌和機(jī)械,放空管道中的瀝青。做好各項(xiàng)檢查記錄,不符合技術(shù)要求的瀝青混合料禁止出廠。在實(shí)際施工中,每天提前一定時(shí)間開(kāi)始拌和,使混合料貯于拌和設(shè)備的貯料倉(cāng)中,以防止施工中由于拌和設(shè)備的小故障導(dǎo)致攤鋪機(jī)停機(jī)。

3 瀝青混合料拌和質(zhì)量管理和檢測(cè)

3.1 質(zhì)量管理

(1)原材料質(zhì)量：各種粗細(xì)集料的質(zhì)量均需符合材料設(shè)計(jì)要求的規(guī)定,集料的含水量大時(shí),烘干時(shí)間就需相應(yīng)延長(zhǎng)。

(2)配合比的計(jì)量：各種粗細(xì)集料的冷料倉(cāng)都要按事先確定的配合比供料,在拌和機(jī)開(kāi)始試生產(chǎn)之前必須請(qǐng)計(jì)量部門為各個(gè)計(jì)量裝置進(jìn)行檢查和標(biāo)定,以確保計(jì)量正確。在拌和廠生產(chǎn)過(guò)程要經(jīng)常注意料倉(cāng)供料是否正常和熱料倉(cāng)受料和供料是否均衡。如發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象,應(yīng)及時(shí)分析研究并進(jìn)行調(diào)整。

(3)溫度控制：瀝青混合料生產(chǎn)的每個(gè)環(huán)節(jié)都必須特別強(qiáng)調(diào)溫度控制,瀝青、集料的加熱溫度和瀝青混合料的出廠溫度應(yīng)根據(jù)瀝青品種、標(biāo)號(hào)、粘度、氣候條件和鋪筑層的厚度確定,瀝青的針入度小、粘度大、氣溫低,鋪筑層薄時(shí)采用高限,瀝青材料溫度過(guò)低,瀝青裹覆不勻,裝車將比較困難,若混合料溫度過(guò)高,不僅易使瀝青老化,在運(yùn)輸中也易發(fā)生滴漏。

3.2 拌和質(zhì)量檢測(cè)

(1)外觀檢查。

在運(yùn)料車裝料和運(yùn)至攤鋪工地過(guò)程中,拌制的瀝青混合料沒(méi)有色澤,其原因是瀝青加熱溫度偏高,造成瀝青老化。這時(shí)應(yīng)根據(jù)瀝青品種,嚴(yán)格控制瀝青加熱溫度?；旌狭项w粒發(fā)生明顯變化,出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是冷料顆粒組成發(fā)生了較大變化或振動(dòng)篩篩網(wǎng)上熱料過(guò)多,來(lái)不及正常篩分就直接進(jìn)入熱料倉(cāng)。

(2)溫度測(cè)試。

瀝青混合料的溫度通常在運(yùn)料車上量測(cè),較理想的方法是使用有度盤和鎧裝樞軸的溫度計(jì),將樞軸從車箱一側(cè)的預(yù)留孔中插入混合料中至少 15cm,混合料直接與樞軸接觸,即可測(cè)出料溫。

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