沥青稳定碎石基层施工技术研究

滕旭秋 李晓钟

[摘要]作为复合式基层或全厚式基层使用的沥青稳定碎石材料,在我国的使用量逐年增加,但是我国对铺筑该类基层的施工技术目前还处于摸索阶段。为了解决沥青稳定碎石基层材料的离析问题,应合理控制沥青混合料的拌合、运送、摊铺及碾压等过程,以保证沥青稳定碎石混合料具有良好的使用品质。

[关键词]沥青稳定碎石离析施工

中图分类号:TU5文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1220091-01

半刚性基层沥青路面的早期破坏较为严重,主要表现为路面的疲劳开裂、车辙、早期水损害等破坏形式。而且对该类基层的维修通常是“开膛破肚”式的维修,耗费了大量的人力和财力。而国外采用柔性基层沥青路面的使用经验表明该类结构可以有效缓解以上病害形式的产生及发展。沥青稳定碎石基层厚度较大,其集料的公称粒径较面层材料的公称粒径大,为保证沥青稳定碎石基层的施工质量,施工中离析问题及碾压问题应得到充分的重视。

一、沥青混合料离析的产生

沥青稳定碎石的最大公称粒径较大,而沥青含量又较沥青混凝土低,因此,在混合料运送、摊铺及碾压过程中极易产生离析现象。沥青混合料离析通常主要指级配离析、温度离析和碾压离析。级配离析是指热拌沥青混合料各组成部分在路面上分布不均匀从而偏离了设计级配,沥青含量的不均匀则与设计的最佳沥青用量不一致,从而使配合比设计变成了一种摆设,等于沥青路面的设计失去了控制。若产生级配离析现象,则混合料易出现水损害或容易产生塑性变形的累积。温度离析是指沥青混合料温度出现较大差异的现象。若沥青混合料温度不均匀,碾压结束后高温混合料和低温混合料的空隙率不同,高温区的压实度高,空隙率小,而低温区的压实度低,空隙率大。低温区在重荷载长期碾压作用下继续压实,高程降低,平整度下降,形成车辙。同时,由于其空隙率大,当降雨通过面层渗入基层时,在车辆荷载反复的作用下,集料逐渐松散、脱落,最后造成基层的损坏,路面的使用寿命缩短。碾压离析是指在碾压过程中,由于不同区域施加的压实功的变化或沥青混合料在各种因素影响下自身发生了一定变化而造成的路面压实度和空隙率的变异。

二、离析的控制

为防止沥青混合料级配离析的出现,施工过程中应确保沥青混合料与试验室设计级配匹配,严格控制料源的粒径,尽量降低集料的变异性。在沥青混合料正式拌和时,应严格控制混合料的矿料级配,使其在规定的级配范围内,并接近设计级配。在级配曲线中影响铺面均匀性较大的是4.75mm和2.36mm筛孔的通过率,应接近设计值。此外还要改变以前做一次生产配合比就不再改变的做法,而应每隔一段时间从热料仓取料进行筛分试验,根据筛分出的结果重新调整生产配比。这样可大大减少实际生产中的沥青混凝土的颗粒组成变异性,防止或减少沥青稳定碎石材料的级配离析的产生。正式进行沥青混合料生产前应进行试拌,若试拌效果良好,拌和时的各种参数在生产工艺过程中不应随意变动。同时应随时对拌和好的混料进行外观检查,除色泽一致、拌和均匀、无花白料外,粗细料的分布亦应均匀,无粗细料的散粒或结团现象。否则,应及时调整料温或拌和时间,这样便不会发生不均匀的混合料在摊铺后出现片、团状离析。

沥青混合料在运输、摊铺时会发生不同程度的温度离析。为了降低温度离析对路面性能的影响。可使用重搅拌螺旋机构来减轻或消除温度离析。在混合料运输过程中,不论气温高低均应用保温措施,防止混合料表面温度降低、结壳、造成温度离析。

碾压是沥青路面施工的一道重要工序,是保证沥青混合料质量、物理力学性质和功能特性符合设计要求的重要环节。要消除碾压离析就必须改善或消除混合料温度和级配离析的产生。为防止碾压离析出现,应避免自卸汽车与摊铺机直接接触发生碰撞,保证作业的稳定性;避免停机待料的状况发生,保证摊铺机连续匀速作业,从而可以保证铺出高质量的沥青混凝土路面。此外,在路面碾压成型的工艺过程中,要科学合理的安排初压,复压和终压所使用的压路机的类型和次序。还要严格控制沥青混合料的摊铺成型温度,把碾压的负面影响降到最小。

三、施工压实的要求

由于沥青稳定碎石材料一般是作为基层材料使用,集料的公称粒径较大,设计层厚度一般也较大,因此,传统的铺筑沥青面层的碾压工艺组合不再适用于沥青碎石基层。压实时采用的机械组合方式及碾压层厚度都会对最终的压实质量有一定的影响。现场碾压后发现,将钢轮压路机作为初压时的碾压机械效果不理想,主要是由于沥青稳定碎石混合料的颗粒粒径较大,并且铺筑层厚度较厚,在这样的情况下,静力光轮压路机在初压时的稳压作用失去意义,基层铺筑时当地气温较高,并且层厚较大,因此静力光轮压路机在初压时的保温作用也失去意义。鉴于以上原因,在柔性基层的初压阶段不推荐采用钢轮压路机进行碾压。而轮胎压路机具有特别好的搓揉作用、密水性效果好、碾压均匀、不需要洒水、比刚性碾达到更大的密实度。在初压过程中采用胶轮压路机是考虑到结构层厚度较大,铺筑层的底部往往是压实的薄弱环节,这样就可以利用轮胎压路机的优点,在混合料温度较高时利用该机械较强的搓揉作用尽快将混合料的颗粒排列紧密,保证摊铺层的上、中、下三部分尽可能压实均匀,保证混合料的均匀、密实。鉴于以上原因,在柔性基层碾压的初压阶段推荐采用轮胎压路机。复压是压实的主要阶段,由于碾压层厚度较大,优先采用振动压路机进行复压。但是在碾压过程中发现,如果在复压初始阶段就采用强振碾压,集料的破碎现象比较明显,集料表面的沥青膜被破坏,这对后期沥青稳定碎石的路用性能必将产生一定的负面作用。而如果在复压的初期阶段采用弱振形式,则可有效的改善了集料的破碎状况,但是该种碾压方式对碾压时间的要求比较严格,应在一定的温度范围内完成碾压,否则,由于铺筑层底部温度相对较低,容易造成在一定厚度的沥青混合料的压实度不能满足规范的要求。

四、结语

根据实际的沥青稳定碎石基层的铺筑经验,沥青混合料在运送、摊铺及碾压过程中极易产生级配离析、温度离析和碾压离析。本文在总结实际施工情况的基础上,针对三种离析提出了控制方法。并对碾压过程中初压及复压机械的组合方式进行了讨论。但是由于现场情况变化较大,如何在施工中合理控制沥青稳定碎石混合料的离析及提高其压实度,还有待于进一步研究。

参考文献:

[1]滕旭秋,沥青碎石基层混合料设计及碾压工艺研究,兰州交通大学学报,2007年2月.

[2]张宗明等,大粒径沥青混合料柔性基层施工与质量控制,交通科技与经济,2008年第二期.

[3]郑宝存、刘岩,沥青路面机械摊铺工艺及控制,黑龙江交通科技,2007年12月.

[4]刘广军,浅谈沥青混合料碾压离析的产生及预防,山西交通科技,2008年2月.

[5]李斌、王雪刚等,沥青路面施工中的离析与防治措施,武汉理工大学学报,2007年9月.