沥青摊铺机与沥青混凝土路面的质量

谭银国,陈恩华

(浙江交工高等级公路养护有限公司,浙江杭州 310051)

从第一台摊铺机问世以来,沥青摊铺机在许多方面作了改进,但其浮式熨平器的原理仍保持不变。牵引装置提供动力,并将从运输车辆接受的沥青混凝土混合料传递给熨平装置。当材料被摊铺机摊铺时,这些作用在熨平器上的力,寻求平衡状态,提供了一个平顺的面层。作用在熨平器上的力的变化,并使摊铺机能在现有的道路上适当地分布混合料,发挥其整平补齐作用。

摊铺机上的动力传递装置的发展,改进了机器的生产能力,改善了路面的质量,并提高了摊铺操作者的效率。采用纵坡和横坡自动控制改善了沥青混凝土面层的平整度。自动展宽式熨平器的发展有效地改善了摊铺机的工作效率和生产力。

虽然采用摊铺机铺筑沥青混凝土路面比人工铺筑路面质量有了很大提高,但如果摊铺机机械性能调整不合适、操作不当,仍会导致一些沥青路面质量问题。

1 路面表面波痕

沥青混凝土路面表面产生波状,有两种类型(1)短波(长 0309 m)。(2)长波 (相当于一卡车混合料摊铺距离)。这两种波状导致路面平整度降低,影响路面的密度,影响路面长期使用性能。

(1)产生短波的原因。

1)是摊铺机熨平器前方材料顶部的波动。摊铺混合料数量的变化引起作用于熨平器上的反力的变化使熨平时上升和下降导致路面产生短波。

2)可能是熨平器处于不良机械状态,熨平板松弛或熨平器控制联接装置间隙过大。面层短波也可能是摊铺机的纵坡自动控制装置不合理造成的。或是不适当的纵坡参照装置的使用而造成的。

(2)产生长波的原因。

产生长波的许多因素与形成短波的因素相同。熨平器前方材料总量的起伏波动和混合料劲度的变化,引起材料反作用于熨平器上的力发生的变化,如果两个波峰之间的距离符合一卡车路面混合料的摊铺距离,那么此波的形成可能是摊铺机进料活门安装不正确;或者在两次加混合料之间摊铺机的漏斗和刮板输送器空车运行。熨平器的机械状态及其不良操作,连续地手工改变厚度控制螺杆,以及纵坡自动控制装置不正确都可能导致路面长波形成。当卡车被摊铺机推动时给摊铺机送料,特别是给摊铺机运输材料的卡车颠簸,或者司机使用制动器这也可能造成长波粗糙不平的因素。

(3)防止路面表面长、短波的方法。

短波只有靠预防其形成才能解决。解决短波最重要的因素是尽可能保持摊铺机熨平器前方的混合料合理的数量和劲度的一致性。混合料总量控制,靠进料器运送材料工作的时间至少是机器向前方移动时间的90%。

由纵波自动控制器引起的路面表层波痕,可以通过停止纵波控制器的工作,并测量是否连续形成长薄和短波,即可检测出自动纵坡控制器存在的问题。如果控制器发生故障,可实行人工操作,并对控制器进行适当的维修、校正。在面层铺设期间,仔细地进行摊铺机的检测,通常能检测出进行条件或者摊铺机熨平器的操作导致的长波或短波。

2 路面面层开裂及解决方法

(1)全宽型裂缝。这是由于摊铺机在摊铺混合料时向前推动的速度太快。由于熨平板翘曲或损坏,面层也可能发生裂缝。混合料温度过低,用冷的摊铺机熨平器,以及沥青混合料中使用过粗的集料都会导致面层开裂。解决方法使混合料的摊铺温度为 120 ～150 ,摊铺机的熨平及预热;熨平板磨损加以修复。降低摊铺机速度,使其摊铺速度 2～6 m/m in。

(2)中心型和外侧型裂缝。摊铺机前缘拱度太小,一般会导致面层中心开裂。反之,熨平器前缘太大一般会导致沥青混合料的两个外侧边缘开裂。对于大多数混合料,前缘的拱度比后缘的拱度要稍微大一些。在摊铺机熨平器中央螺旋推进器中央螺旋推运器变速箱下,沥青混凝土材料没有填进去,也可能导致中心开裂。如果采用的进料器活门安装不适当或者熨平器展宽部分安装不适当或者熨平器展宽部分安装不正确,也可能会形成边缘开裂。

中心型或外侧型面层裂缝,通常可以通过调整摊铺机熨平器前缘和后缘之间的拱度来消除。如果上述方法仍不能解决问题,摊铺机进料器或门的装配则要进行适当调整。

3 路面面层的不良纵缝、横缝及解决方法

(1)造成不良纵缝的原因及解决方法。1)新摊铺的车道与先前摊铺的车道不正确的重叠。如果摊铺机熨平器在摊铺时与相邻的冷的面层重叠太多(＞10 cm),沿着接缝处将发生材料隆起。如果,摊铺机熨平器在摊铺新的热混合料期间与先前摊铺的车道没有足够的重叠(＜5 cm),这个新铺层的标高就会低于相邻车道德标高。这些将会沿岩缝形成沉降或倾斜。两个摊铺带之间的适当重叠量为 5～10 cm。2)不良纵缝的形成与摊铺机的操作,与摊铺机的状况有关。例如,熨平器前方推带的沥青混凝土总量的变化,进料器或螺旋摊铺超载,手工厚度控制螺杆的不断改变,以及熨平器在升降液压缸上做曲线运动,纵坡和横坡自动控制装置不正确安装和操作,都是形成不良裂缝的因素。

不正确的碾压方法导致产生不良纵缝。如果压实设备在接缝冷的人一侧压得太多(＞15～20 cm)或者在沥青混合料的温度低于 80 下进行压实,从而使接缝处的混合料的密度低于面层的其余部分,导致接缝处严重脱落。纵缝两侧的沥青混合料的密度与面层其余部分的平均密度相比,其下降值应在 15%以内。铺筑一个良好的纵缝,最重要的是摊铺机熨平器在旧面层上熨平行驶的重叠宽度 5～10 cm,在接缝处摊铺了足够的材料即可保证接缝紧密,材料重叠太多形成隆起,材料太少形成沉降。因此应该进行少量的耙平工作, 刮回 旧路面上的新沥青混凝土混合料。 连接靴 被用作摊铺机纵缝自动控制装置的一部分,以保证纵缝两侧的标高相同。最后要密切注意碾压操作,保证压实设备的重量不是由冷的面层承受。压实作业,必须使接缝的一侧与接缝另一侧的密度相同[2]。

(2)造成不良横缝的原因及解决方法。路面面层产生横缝颠簸的基本原因,是每次摊铺工作开始时,在接缝处摊铺的沥青混凝土过量。颠簸的另一个原因,是接缝的耙平不准确。颠簸的一个附加原因是压实工作不仔细。压路机压实作业应使在接缝两侧获得同样的密度。为了铺筑一条平整的横缝,应将摊铺机的熨平器放在先前摊铺的面层顶端的一个垫块上。如果铺厚度 25 mm,则垫块的厚度 6 mm。所以,当沥青混凝土摊铺层的压实厚度 76 ram时垫块的厚度应为 19 mm。利用垫块,可保证摊铺机离开横缝开始摊铺时,熨平器是处在正确的标高位置上(可用压实设备压实到要求的密实度)。此外还可以保证有足够热的沥青混凝土材料被回到螺旋仓中,覆盖着螺旋器的轴,而不是送到螺旋器的顶部,这样当摊铺机向前运动时作用在熨平器上的力将保持平衡。熨平器不会上下浮动,铺筑的路面也不会使车辆颠簸、倾斜。

摊铺机驶离横缝后,6 m左右并于停车以前,应用耧耙清除接缝范围内一些过量的材料。为了首先将接缝处的材料压实,适当延误一点摊铺工作是允许的。如果距离允许,压路机应沿横向碾压几遍。压路机的大部分重量由接缝垫的一侧承受。这种方法将保证接缝处有适当的密度和平整度。一旦压路机完成接缝的压实工作,摊铺机即可进行正常的铺设工作[3]。

4 提高沥青路面质量的主要途径

(1)摊铺。摊铺是保证平整度的关键。摊铺时保证平整度的关键。摊铺机在使用前应验证其机械性能,特别要检查摊铺机的熨平系统,烫平板,夯锤的技术状态是否正常。

摊铺开始前做好熨平板预热工作,使熨平板外侧加热至 900～1000 (以红外线测温仪距离 20 cm测温)避免使沥青表面离析,不密实现象。准确把握摊铺机起步:由于摊铺机性能所限,起步 10 m范围内仍属适应调整期,所以该段厚度、平整度不尽人意。为此,在摊铺机预热就位后,先在摊铺机熨平板垫入合适厚度的木板,选取合适的抛高系数,然后让摊铺机空挡运行 5min(另取标尺位置,量二档),以1 m/m in速度缓慢向前摊进,正常后摊铺机设定速度定为 3m/m in。相邻两台摊铺机成梯队进行联合时,相邻两幅之间应有重叠,重叠宽度控制 5～10 cm,前后距离应尽可能靠近,保证纵向接缝,遇施工缝、平石边口,窑井处有离析高差现象,应用于人工翻修,整边工作[4]。

(2)碾压。沥青路面压实按初压、复压、终压三阶段进行碾压,相邻碾压带重叠 1/3轮宽,碾压次序应先边后中,先轻后重,先稳后实。初压在混合料摊铺后较高温度下进行,采用 BW141双钢轮轻型压路机静压 1～2遍,碾压时应控制好压实温度,防止沥青混合料面产生推移和开裂。复压应紧跟初压不间断进行,采用 BW141双钢轮中型压路机碾压,复压后使沥青路面达到要求压实度且无显著轮迹。终压采用BW201型双钢轻重型压轮机静压 2～3遍,清除轮迹,沥青混合料压实成型温度＞70。在碾压工程中,严禁压路机随意调头转向、左右移动位置或突然刹车。对压路机无法压实的拐弯死角和构筑物边缘局部地区,应及时用人工进行热夯处理。

(3)接缝处处理。接缝处理有纵向接缝与横向接缝处理。纵向接缝采用热接缝,施工可先在摊好部分留 10～20 cm宽度暂不作碾压,作为后摊部分高程基础,待碾压时压路机做冷缝碾压以便消除痕迹。横向接缝的处理:在下次摊铺前,用 3m直尺检查端部用切割机或铣刨机进行切除。横向接缝的清理和摊铺压实:在已切成垂直面的端面上涂乳化沥青,摊铺前对熨平板进行预热,使接缝处原有沥青混合料路面的温度高于 65 以后再进行摊铺。然后人工用筛将热的混合细料洒在接缝带上,用木板推卦将接缝带整平,然后用钢轮压路机进行横向碾压。碾压过程中由冷到热逐步过渡,并反复用细料填实,直到用 3 m直尺进行检查达到规定标准为止。压实度 I＞95%。上下层接缝要错开,纵缝错开距离 5 m以上。不易压实处,应用人工补充夯实熨平。

(4)沥青混合料的温度控制。沥青混合料出厂温度:140～170 ;沥青混合料到现场温度＞90 ;沥青混合料终压温度＞70 。沥青混合料按规定级配配制,沥青混合料的油石比为 03%。上述讨论了采用摊铺机铺筑沥青混凝土路面时容易产生路面质量的原因和防止方法。为了提高沥青混凝土路面的质量平整度、耐用性和使用寿命,正确使用和操作摊铺机是非常重要的[5]。

5 结束语

沥青路面的局部破坏已成为我国沥青路面早期损坏的主要现象,而其主要原因在于沥青混合料在施工过程中产生的离析导致铺筑层的力学性能变坏,出现不良结构而形成不均匀的路面,降低路面的使用寿命。通过对现有文献资料的研究寻求一种行之有效地评价指标来表征沥青路面的离析程度,进而在施工过程中指导施工,保证沥青面层的施工均匀性,提高路面的使用质量,减少甚至基本消除沥青路面的多种初期和早期破坏现象以及保证路面的设计使用寿命。沥青混合料的级配离析、温度离析和碾压离析由多种因素造成,从混合料配合比设计、原材料质量控制、拌和、运输、摊铺、碾压等方面采取有效措施,防止沥青混合料离析的发生,对于提高沥青混合料离析的发生,对于提高沥青路面的均匀性,保证沥青路面修筑质量。节约社会资源,具有重要意义。

[1] 刘洪海,吴少鹏,玄东兴.沥青路面碾压离析的试验研究[J].武汉理工大学学报:交通科学与工程版,2004,28(6):224-229.

[2] 沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].北京:人民交通出版社,2001.

[3] 沈金安.关于沥青混合料的均匀性和离析问题[J].公路交通科技, 2001, 18(6):324-327.

[4] 邹启贤,杨成忠,陈一飞,等.沥青混合料离析原因与预防对策[J].交通科技, 2003,(2):272-279.

[5] 黄晓明,吴少鹏,赵水利.沥青与沥青混合料[M].南京:东南大学出版社,2002.