[资料]超薄罩面在高速公路养护工程中的应用

发表于2015-11-05     1193人浏览     0人跟帖     总热度:113  

超薄罩面在高速公路养护工程中的应用-超薄罩面在青银高速公路养护工程中的应用

近年来随着高速公路路面设计和施工技术的不断发展,路面早期水损害和车辙病害得到了很好的控制,路面使用寿命明显延长。长期使用会造成路面抗滑性能降低,影响道路通行安全性,改善路面抗滑性能成为了实施养护工程的主要目的之一。综合分析,提高路面抗滑能力的最佳选择是超薄罩面。该技术正迅速成为高速公路养护施工方案的首选。

 

工程概况

 

青银高速(河北段)起始于冀鲁交界的清河县,终止于鹿泉市,路线全长180.912km。2003年4月开工建设、2005年12月正式通车运营,采用了水泥稳定碎石半刚性基层加沥青面层的结构组合形式。通车8年后,经检测发现银川方向K565~K595段路面抗滑指标明显不足,影响到路面行车安全性,需要进行养护罩面处理。而此路段其它技术指标均较好。经对多种施工方案的反复比较,最后选择了超薄罩面的施工技术方案。

 

超薄罩面施工工艺及适用性

 

超薄罩面施工工艺

 

一般情况下将薄层罩面按照厚度不同分为3种,薄沥青混凝土面层25~30mm,很薄沥青混凝土面层20~25mm,超薄沥青混凝土面层15~20mm。厚度25~30mm、20~25mm的罩面施工可以采用常规施工工艺。而超薄罩面是将15~20mm厚的间断级配改性热沥青混合料摊铺在一层聚合物改性乳化沥青粘层上,必须使用专用摊铺机进行施工。特种改性乳化沥青粘结层喷洒与改性沥青混合料摊铺同时进行,经压路机压实以后一次成型,国外简称为NOVACHIP施工技术。

 

超薄层罩面适用条件

 

超薄罩面有一定的适用性,当路面强度不足PSSI<0.8、路面破损DR>2%、路面平整度IRI>3.5m/km、路面车辙>15mm、路面裂缝率CR>1%时均不能采用超薄罩面。根据路面技术状况评定分析,青银高速拟施工路段满足超薄罩面的施工条件要求。

 

超薄罩面施工不利条件

 

本项目根据计划安排,施工季节在10月份,施工中最大问题是混合料温度控制,按照≤沥青路面施工技术规范≥要求,改性沥青混合料摊铺速度不宜超过3m/min,超薄罩面每车沥青混合料摊铺时间需在30min以上,摊铺过程中温度散失很快,摊铺和压实温度很难满足施工要求。必须采取措施减缓沥青混合料温度散失。根据热传导学的傅立叶定律,通过等面积的传热速率与温度梯度和传热面积成正比。温度越高降温越快。在沥青混合料中加入温拌添加剂,具有以下优点。

 

(1)温拌添加剂可以使沥青混合料施工温度降低40℃左右,温度下降速度减缓一半以上,为沥青混合料的长途运输、摊铺、压实等操作赢得时间。适合于高速公路较长路段的沥青料运输。同时增加了沥青料粘性,使新铺层与旧路面的粘接力大大增强,减少了脱落分层现象。(2)沥青混合料接缝处由于温度散失快,接缝极易出现松散,加入温拌剂后,在较低温度下混合料也有比较好的流动性、粘结性,因此施工接缝更加容易,适合罩面施工的分幅摊铺,保证超薄罩面层两幅的接缝密实、平顺。可见,施工中添加温拌剂,降低施工温度散失,是保证施工质量的关键,采用添加温拌剂的沥青混合料是超薄罩面的最佳选择。

 

超薄混合料的配合比设计

 

超薄混合料级配

 

超薄层沥青混合料采用间断级配,采用马歇尔方法设计,沥青采用I-D型70号SBS改性沥青,温拌剂采用维实维克益路牌BAT-H5型温拌剂。采用外掺方法,温拌剂的添加量为沥青含量的5%。

 

确定沥青用量

 

根据设计级配下各档料的组合状况及以往经验,确定初始油石比为5.0%。沥青混合料的压实温度根据沥青的粘温曲线确定,由于增加了温拌剂,拌和温度定为:160℃;压实温度为:140℃。采用马歇尔击实仪成型,设定击实次数为双面50次。采用3种沥青用量在设计击实次数下成型试件,油石比分别为:4.7%、5.0%、5.3%。

 

试件毛体积密度采用体积法计算,超薄沥青混合料空隙率大于10%,矿料间隙率应随空隙率的大小进行相应调整。综合超薄沥青混合料体积性能的建议要求及最小油膜厚度要求,确定沥青混合料油石比为5.0%是比较合理的,此时各项指标均符合建议的技术要求。

 

检验沥青最大用量(析漏试验)

 

由于超薄沥青混合料有最小油膜厚度的要求(较常规要求的油膜厚度大),需要较多的沥青,但沥青用量不能超过矿料的表面积所能吸附的最大沥青用量,否则就产生多余的自由沥青,引起混合料强度下降和沥青上泛,影响构造深度和高温稳定性。因此必须进行析漏试验对混合料的最大沥青用量进行检验。试验结果表明,沥青混合料的析漏指标符合超薄层沥青混合料的技术要求,设计油石比为5.0%是合理的。

 

水稳定性检验

 

为了检验设计级配下沥青混合料的抗水损害能力,按照国标T0729-2000试验方法对混合料进行水稳定性检验。实验结果表明,该混合料的抗水损害能力满足设计要求。

 

施工中的质量控制

 

原材料质量控制

 

本工程粗集料采用河北临城产5~10mm玄武岩,细集料采用鹿泉产机制砂,矿粉采用邢台隆尧产矿粉,沥青采用山东路通I-D型SBS改性沥青。经检测均满足设计要求。温拌添加剂采用进口维实维克益路牌BAT-H5型温拌剂。由生产厂家提供质量检测报告,生产中河北省交通规划设计院检测室又对温拌添加剂质量进行了检测。

 

沥青混合料生产中的级配控制

 

本工程沥青料拌合采用进口玛莲尼3000型沥青拌合设备,生产以前对拌合站的计量系统进行了重新标定,计量精度较高。对计量补偿系统根据各料仓的材料数量给定数值,设定为固定模式。当计量偏差超过5%时,即作为废料处理。逐盘打印生产记录,进行总量控制,保证级配稳定。

 

温拌剂采用专用添加设备进行添加,添加剂喷管与沥青喷管平行布置,尽量与矿粉下口避免交叉,添加剂注入时间与沥青同步,位置与沥青重叠,由于添加剂喷入后会产生大量蒸汽,需要增加引风机风门,将拌缸内蒸汽抽走。养护工程

 

沥青混合料温度控制

 

加入温拌剂后,沥青混合料的拌合温度可以降低40℃左右。由于本工程沥青拌和站距离施工地点比较远,平均运距在60km左右。施工在10月份进行,气温在20℃左右。因此将施工温度降低了20℃,骨料温度加热到170℃,沥青混合料的出厂温度控制在155~165℃范围之内。沥青混合料的运输采用15t自卸车,做好保温覆盖。摊铺温度不低于145℃,确保初压温度在135℃以上。如果运距短一些的情况下,混合料的出厂温度还可以降低10℃左右。

 

混合料摊铺

 

超薄罩面不能设置改性沥青粘结防水层,需要摊铺前在原路面上喷洒一层聚合物改性乳化沥青粘层,为防止施工中破坏乳化沥青粘层,必须使用专用摊铺机,同时完成喷洒乳化沥青黏层和摊铺沥青混合料的工作。本项目采用了福格勒超级1800-2超薄罩面摊铺机,并配备了超声波厚度控制仪,有效的提高了路面摊铺平整度。根据试验段结果,虚铺系数定为1.2。保证路面压实后厚度不低于50px。

 

压实度控制

 

本工程采用通过试验段确定压实设备组合和压实遍数的方法控制压实度。试验段施工采用两套碾压方案,第一套方案:初压用双钢轮震动压路机先行碾压一遍,震荡压路机高频震荡碾压两遍,复压用一台胶轮压路机压三遍,终压用双钢轮振动静压消除轮迹收面。第二套方案:先用一台高频震荡压路机紧跟摊铺机采用前进静碾后退振动碾压一遍,然后再振动碾压两遍,另一台高频震动压路机高频震荡碾压3遍,最后用双钢轮压路机静压收面。通过两套碾压方案的对比,最终确定采用第二种碾压方案。由于采用高频震荡压路机有效的减少了碾压过程中骨料的推移,在摊铺层很薄的情况下提高了平整度。

 

工程质量检查和验收。

 

超薄罩面交工验收主要检测路面压实度、厚度、渗水系数、路面抗滑系数,平整度等技术指标。(1)路面压实度、厚度主要通过施工过程控制,严格控制压路机的碾压遍数和虚铺厚度。取芯检测只作为辅助检测手段。经检测压实度不低于97%,厚度不小于20mm。(2)路面渗水系数的大小直接影响到路面是否会发生早期水损害,本工程设计要求沥青混合料渗水系数不大于60mm/min,现场检测指标都满足设计要求。(3)路面抗滑系数施工时采用摆式摩擦仪检测,交工时检测横向力系数SFC,可以通过换算得到BPN和SFC之间的关系。平整度IRI交工时采用LUPRESLU智能路面快速检测车进行检测,自动打印平整度值。

 

结语

 

薄层罩面由于能够快速有效地恢复路面使用性能,而费用与传统罩面相比大约降低40%左右,使用寿命优于微表处等措施。在改善路面平整度、车辙、抗滑方面与传统罩面性能相当。在当前我国施工原材料价格趋涨的情况下,采用超薄罩面是大势所趋,施工中在沥青混合料中添加温拌剂可以降低施工温度,有效提高施工质量。

超薄罩面在高速公路养护工程中的应用-转载语

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徐科博士

广东 衡阳 | 路桥市政

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