沥青路面施工温度变异与控制方法研究

2013-07-06周长春

交通运输研究 2013年4期

关键词：离析摊铺变异

周长春，熊娜

（1.宜春市公路管理局丰城分局，江西宜春 331100；2.江西省赣西公路工程监理有限公司，江西宜春 336000）

0 引言

沥青混合料的性能与温度密切相关。当沥青混合料温度过高时，会引起沥青的加速老化，影响路面的耐久性；当混合料温度较低时，沥青粘滞度大，使混合料难于压实。施工时温度的控制优劣对面层的压实度、强度和耐久性会产生直接影响。

1 沥青路面施工过程各阶段温度变异原因分析

1.1 沥青混合料运料过程中的温度变异

在沥青路面施工中，沥青混合料经拌合后装入运料车中运至施工现场，在运输过程会发生不可避免的热量流失，通常主要是卡车箱周边热量。在运输过程中技术人员虽然会采取一定的保温措施，但效果不明显。根据热量的原理，一般沥青混合料的温度越高，温度流失的速度也就越快。相反，如果周围环境因素温度相对较低，热量流失也会加快。根据对红外热像仪采集的图片进行分析，发现虽然沥青和集料的导热系数较小，主要的热量流失部位集中在车厢周边，而车厢中部地区热量基本保持不变。这样就形成了温度差，使得车厢中间的温度也开始逐渐流失。

1.2 沥青混合料装卸料过程中的温度变异

在沥青路面施工过程中对沥青混合料的温度要求相当严格，沥青混合料的拌合温度在160℃左右，运输过程中应保持130℃以上。实际运输过程中混合料的表层温度会流失一部分，这样就形成了温差，导致车厢上的混合料呈现出周边区域温度低于中心区域的现象，有时候温差可能达到50℃左右。先卸出来的混合料是原本在车厢尾部顶层的混合料（约80℃），其次是车厢内部区域的混合料（约130℃）滑落，最后是车厢前部和靠近车头区域的混合料（85℃），这样就可能导致混合料温度最低区域会低于混合料的标准压实温度。

1.3 沥青混合料摊铺过程的温度变异

在沥青混合料摊铺过程观测到的温度变异现象，体现在混合料出现温度不均。主要是由于纵、横两个方向的温度影响因素共同作用造成的结果。其根本原因应该是装料过程中造成混合料温度不均以及工人操作过程中使用错误的方法所导致。

1.4 沥青混合料压实过程的温度变异

不同的碾压程度所造成的温度降低程度也有所不同。压实过程的温度变异是伴随着沥青碾压过程中存在的。这就形成环境温差小的混合料降温就慢，而温度较大的部分降温快。它们以不同的速度降温，温度逐渐接近，温度标准差就变小，温度流失就逐渐减慢。

2 温度变异的影响因素

笔者通过分析温度变化的规律与成因，对影响温度变化的因素加以总结，其中包括环境因素、人为操作因素、设备因素和材料元素（见表1），从而有利于更好的对温度变异进行分析，并有针对性地采取温度变异控制措施。

表1 温度变异的影响因素统计分析表

3 控制温度变异的方法

通过对常见的和温度有关的因素进行分析，进一步明确了影响温度变异直接相关的因素，在施工过程中可能产生温度离析。而另一些因素虽然对温度比较敏感，但是主要和温度下降速度以及有效压实时间有关。根据以上对温度离析主要影响因素的分析，提出了一些温度离析的控制解决对策。

3.1 沥青混合料拌合温度变异控制

分析实施过程中的不可抗拒因素，通过人为的改变，把这种影响降到最低。可以通过一些措施减小对温度变异的影响，达到施工要求。研究表明，运输距离远的混合料会造成摊铺后面积较大的低温区域，缩小运料车之间的时间间隔，以减小混合料之间的温差。另外，一些个别施工中存在的不合理操作都应避免，个别施工中有效的设备和工艺应提倡广泛使用，如运料用棉被覆盖等有效措施。拌合温度：拌合时AH-110沥青的加热温度应控制在145～155℃，AH-90沥青和AH-70沥青的加热温度应控制在150～165℃。沥青混合料运抵施工现场的温度应高于120～140℃。受雨淋或者已结团应该将混合料作废，不得用于摊铺。

3.2 优化施工操作流程

施工中减少人为过失，保证工程质量，对于操作方面是通过对温度变异过程的分析和制定方法来尽量消除，设备方面则可以通过对设备的改装和加强来进一步完善。摊铺机后料斗侧翼的翻起频率是由摊铺机操作人员决定的，料斗侧翼里会聚集冷却较快的低温料。频繁的翻起会造成摊铺的低温区域。另外，在摊铺机的前面料斗内或者由于运料车卸料时溢出到未摊铺位置的混合料，落到地上的混合料会迅速降温，由此所形成的低温区域的大小和周围气温、下层位的温度以及摊铺机到达这个位置的时间有关。

3.3 合理选择材料与机械

一般可以通过选择合适条件来减小对温度变异的影响。针对温度离析，美国设计开发了“转运机”。在进入摊铺机之前，在装料、运输等环节发生的温度离析和级配离析，通过转运机进行了极大的缓解，对提高工程质量具有很大意义。在摊铺前要预热同时调整好摊铺机熨平板，这样能有效的减少纵向接缝，同时熨平板底面应保持平整。一般在施工前半小时需保持熨平板温度100℃左右，如果出现正拱和反拱现象，则应该适当的调整撑拉熨平板的拉杆长度，使得路面的施工质量得以保障。摊铺机的摊铺速度，不同项目根据实际情况计算：

式中：V——摊铺速度，m/min；

Q——拌合设备的混合料供给能力和产量，t/h；

C——效率系数，根据运输能力与材料供应能力确定，一般取0.6～0.8；

W——摊铺宽度，m；

ρ——沥青混合料压实形成的密度，2.35t/m3；

h——压实后的摊铺厚度，cm。

3.4 控制施工摊铺与碾压温度

项目在施工过程中严格控制混合料的拌合，在每一个环节都十分强调混合料的温度控制，根据施工规范确保沥青混合料的质量，使投入使用混合料没有发白、冒青烟和离析等现象。根据施工经验，如果混合料在运输时冒黄烟往往表明混合料过热，运料车的沥青混合料能够堆积很高，则说明混合料欠火，混合料的温度过高、过低都会影响施工质量，对不符合要求的应废弃。相邻运料车的延迟时间过长，会造成摊铺出来的区域温度更低。项目拌合时，主要参照表2。按照《公路沥青路面施工技术规范》进行沥青路的初压、复压、终压。初压时选用钢轮压路机，初压温度多在130～140℃左右，钢轮压路机静压两遍，压路机应以慢而匀的速度碾压。初压时主动轮在前，防止热混合料被挤压隆起，碾压时应从外侧向内侧，从低向高处碾压。如横向平整度问题较大，则横向强振2～3遍；如纵向平整度有问题，则沿纵向强振2～3遍，以使质量达到要求。