沥青心墙混凝土摊铺层厚28 cm连续铺筑试验

王廷勇

为了验证在现有施工设备条件下进行沥青混凝土摊铺层厚为28 cm连续施工两层的可行性,了解在软基础上碾压对其性能的影响因素,掌握此情况下沥青混凝土的施工工艺流程,以指导沥青混凝土心墙的施工达到加快沥青混凝土施工速度的目的。

1 试验条件

本次试验共进行了两次,第一次试验在2009年4月13日进行,采用机械摊铺,第一层沥青混凝土铺筑的基础为沥青混凝土基础(沥青混凝土基础温度约15℃),试验铺筑长度为24 m;第二层沥青混凝土铺筑的基础为沥青混凝土基础(沥青混凝土基础温度90℃),试验铺筑长度为24 m,以碾压遍数不同分10遍,12遍,14遍3个试验段,每段 8 m。第二次试验在2009年6月15日进行,采用人工摊铺,第一层沥青混凝土铺筑的基础为沥青混凝土基础(沥青混凝土基础温度约15℃),试验铺筑长度为24 m;第二层沥青混凝土铺筑的基础为沥青混凝土基础(沥青混凝土基础温度80℃),试验铺筑长度为24 m,以碾压遍数不同分8遍,10遍,12遍3个试验段,每段8 m。

2 试验配合比

用于现场试验的沥青混凝土配合比是室内试验推荐的配合比,其主要参数如下:n=0.36,Pa=7.2%,填料用量为 14%,Dmax=19 mm,细骨料掺50%天然砂。

3 试验时沥青混凝土铺筑实际控制情况

3.1 第一次试验

3.1.1 第一层实际控制情况

第一层沥青混合料出机口温度166℃～179℃,入仓温度160℃～168℃,初碾温度150℃～154℃,终碾温度135℃～142℃;心墙摊铺宽度为90 cm,厚度为28 cm,两侧过渡料宽度1.5 m,厚度 30 cm;沥青混合料采用一台BW-90型1.5 t振动碾碾压,过渡料采用两台 BW-120型2.5 t振动碾碾压,碾压顺序为:过渡料静碾1遍→沥青混合料静碾2遍→动碾过渡料3遍→动碾沥青混合料10遍→动碾过渡料3遍,振动碾行走速度为25 m/min～30 m/min,最后用 1.5 t振动碾在沥青心墙静碾1遍收光,过渡料用2.5 t振动碾静碾1遍压平过渡料与心墙接触部位。

3.1.2 第二层实际控制情况

连续铺筑两层,第二层在第一层(基础层)温度降至90℃时开始铺筑,沥青混合料出机口温度168℃～178℃,入仓温度164℃～168℃,初碾温度140℃～148℃,终碾温度130℃～138℃;心墙摊铺宽度为90 cm,厚度为28 cm,两侧过渡料宽度1.5m,厚度30cm;沥青混合料采用一台BW-90型1.5 t振动碾碾压,过渡料采用两台BW-120型2.5 t振动碾碾压,碾压顺序为:过渡料静碾 1遍→沥青混合料静碾2遍→动碾过渡料3遍→动碾沥青混合料10遍,12遍,14遍→动碾过渡料3遍,振动碾行走速度为25 m/min～30 m/min,最后用1.5 t振动碾在沥青心墙静碾1遍收光,过渡料用2.5 t振动碾静碾1遍压平过渡料与心墙接触部位。

3.2 第二次试验

3.2.1 第一层实际控制情况

第一层沥青混合料出机口温度167℃～173℃,入仓温度162℃～168℃,初碾温度146℃～153℃,终碾温度126℃～130℃;心墙摊铺宽度为90 cm,厚度为28 cm,两侧过渡料宽度1.5 m,厚度30 cm;沥青混合料采用一台BW-90型 1.5 t振动碾碾压,过渡料采用两台BW-120型2.5 t振动碾碾压,碾压顺序为:过渡料静碾1遍→沥青混合料静碾2遍→动碾过渡料3遍→动碾沥青混合料10遍→动碾过渡料3遍,振动碾行走速度为25 m/min～30 m/min,最后用1.5 t振动碾在沥青心墙静碾 1遍收光,过渡料用2.5 t振动碾静碾1遍压平过渡料与心墙接触部位。

3.2.2 第二层实际控制情况

连续铺筑两层,第二层在第一层(基础层)温度降至80℃时开始铺筑,沥青混合料出机口温度168℃～174℃,入仓温度163℃～168℃,初碾温度142℃～150℃,终碾温度115℃～125℃;心墙摊铺宽度为90 cm,厚度为28 cm,两侧过渡料宽度1.5m,厚度30cm;沥青混合料采用一台BW-90型1.5 t振动碾碾压,过渡料采用两台BW-120型2.5 t振动碾碾压,碾压顺序为:沥青混合料静碾1遍→过渡料动碾6遍→沥青混合料动碾 8遍,10遍,12遍,振动碾行走速度为25 m/min～30 m/min,最后用1.5 t振动碾在沥青心墙静碾1遍收光,过渡料动碾前采用 2.5 t振动碾静碾1遍压平过渡料与心墙接触部位,动碾时振动碾离心墙边缘10 cm～15 cm。

4 马歇尔击实、抽提试验成果

在现场铺筑试验的同时,在铺筑现场取样,进行马歇尔击实、抽提试验。试验成果见表1,表2。从试验成果可以看出,沥青混凝土密度、室内击实孔隙率、马歇尔稳定度、马歇尔流值满足设计要求,沥青混凝土配料(抽提)误差中矿粉误差超标,其他符合要求。

表1 马歇尔击实试验成果表

表2 沥青混凝土抽提试验成果表

5 沥青混凝土芯样密度试验成果

沥青混凝土铺筑后,待温度降至30℃后钻取芯样,进行密度试验。芯样密度试验成果见表3。

表3 芯样密度试验成果表

6 结语

从表3试验成果可以看出,摊铺28 cm厚连续铺筑时,第一次试验第二层沥青混合料动碾12遍,14遍后孔隙率在3.2%～3.63%之间,不满足设计要求;沥青混合料动碾10遍后沥青混凝土平均孔隙率为 2.90%,接近控制值(3%),单个芯样孔隙率达到3.22%,不满足设计要求;沥青混凝土压实后厚度只有20 cm左右。

第二次试验,第二层沥青混合料动碾10遍,12遍后孔隙率在2.19%～2.77%之间,平均孔隙率分别为 2.64%和 2.30%,满足设计要求;沥青混凝土压实后厚度为24.2 cm～25.5 cm左右;连续铺筑时沥青混合料动碾12遍后的压实效果要好于动碾8遍,10遍后的压实效果。

以上情况说明:在第一次试验中下层温度降到90℃,连续摊铺时,底层90℃沥青混凝土所具有的抗压强度比80℃沥青混凝土所具有的抗压强度低,软基对沥青混合料压实度有重要影响,此外碾压过程中工艺未控制好,由于沥青混凝土两侧过渡料太窄,未预压密实不能对沥青混凝土外形尺寸进行有效约束以达到增强压实效果的目的,另外振动碾功效的发挥也可能是影响此次试验结果的重要因素。

在第二次试验中,下层温度降到80℃,底层沥青混凝土所具有的抗压强度相对提高,先压实过渡料,对沥青混凝土外形尺寸进行有效约束,达到了增强压实效果的目的,同时采用新振动碾碾压心墙,充分发挥了振动碾的功效,最终保证了此次连续摊铺试验的成功。

通过连续铺筑试验成果分析,结论如下:1)进行生产性摊铺可选用的沥青混凝土配合比参数:沥青混凝土配合比参数:n=0.36,Pa=7.2%,填料用量为14%,Dmax=19 mm,细骨料掺50%天然砂。2)生产性摊铺试验碾压参数:在80℃沥青混凝土基础上进行连续铺筑的摊铺碾压工艺:摊铺厚度为28 cm,两侧过渡料宽度1.5 m,厚度30 cm;施工时碾压顺序为:采用 1.5 t振动碾静碾沥青混合料1遍→采用2.5 t振动碾动碾过渡料6遍→采用1.5 t振动碾动碾沥青混合料12遍,振动碾行走速度为25 m/min～30 m/min,最后用1.5 t振动碾在沥青心墙静碾1遍收光,过渡料动碾前采用2.5 t振动碾静碾1遍压平过渡料与心墙接触部位,动碾时振动碾离心墙边缘10 cm～15 cm。3)生产性摊铺试验温度控制参数:拌和时要求沥青温度控制在150℃～170℃,骨料温度控制在170℃～190℃,沥青混合料出机口温度控制在165℃～175℃,沥青混合料入仓温度控制在155℃～165℃,初碾温度控制在145℃～155℃,终碾温度不得低于 110℃。有风、低温(0℃～5℃)环境下施工温度按上限控制。