表面活性类温拌混合料施工在隧道工程中的应用

2014-06-07潘跃军

山西建筑 2014年17期

潘跃军

(山西晋城路桥建设有限公司，山西晋城 048000)

1 表面活性温拌技术简介

表面活性温拌技术采用少量的表面活性添加剂、水与热沥青的拌合过程中共同作用，借助拌合的强大分散能力实现彼此交织。表面活性剂富集于残留微量水和沥青的界面，三者共同作用，暂时在胶结料内部形成较为稳定的结构性水膜。由于水膜润滑作用不受温度影响，当温度下降时，水膜润滑作用能够很大程度抵消沥青粘度增大的作用，从而实现温拌效果。

2 表面活性温拌沥青混合料在施工中的实际应用

2.1 工程概况

忻保高速公路路面及交通安全设施工程LA2合同段，本标段起讫桩号 K21+800～K48+222.737，全长27.062 km。其中包含30座桥梁和2座隧道，2010年6月份就具备了大面积铺筑面层的条件，由于有的桥梁、隧道不能通行，隧道的铺筑推迟到10月份，而山西省忻州地区地处晋西北，当地10月份的气温不利于铺筑热拌沥青混合料面层，为保证工程按期完工，经多方研究决定云中山隧道上面层铺筑采用表面活性类温拌沥青混合料施工技术。

2.2 温拌混合料的施工

2.2.1 表面活性温拌剂添加

在原沥青混合料拌合楼加装温拌剂自动添加装置。表面活性温拌剂添加有直投法、预混法，目前采用的是直投法。现场沥青混合料拌和时，温拌浓缩液与沥青质量比为5∶95，温拌添加剂在沥青开始喷洒后延时2 s开始喷入，根据喷洒量，调整喷洒设备压力，喷入时间控制在8 s～10 s以内，喷入时间基本与沥青喷洒时间相同，保证在沥青喷洒结束之前完成温拌浓缩液的喷洒，在沥青喷洒结束后再添加矿粉。

2.2.2 生产配合比的确定

通过试拌确定生产配合比为:5号∶4号∶3号∶2号∶1号∶矿粉=5∶19∶26∶15∶29∶6，最佳油石比:4.9%。通过试铺确定了摊铺、碾压工艺和参数等，并验证温拌沥青混合料配合比设计，为正常路段施工提供了技术依据。

2.2.3 温拌沥青混合料施工温度控制

本项目上面层采用SBS改性沥青，基质沥青采用90号A级道路石油沥青。温拌沥青混合料施工温度根据沥青标号、气候条件、铺装层厚度等综合确定，见表1。

表1 温拌SBS改性沥青混合料的正常施工温度范围 ℃

2.2.4 温拌沥青混合料的运输

1)当时隧道施工正值降温时节，如果混合料局部降温过快就会形成结块，在摊铺机后面就会形成离析块，该处现场就会形成坑洞，所以运输过程中的保温环节是非常关键的，为了避免混合料离析结块，运输混合料时不允许采用小型车量，单车运量必须在30 t以上。同时运料车必须做好保温措施，在车厢侧板全部覆盖保温棉，棉被上部加帆布覆盖，外罩防风防雨布。

2)每车测试出场温度和到场温度的差异不能超过10℃。

3)现场指挥、协调要非常紧凑，控制好运输车的数量，并保证现场连续摊铺作业，前车没有完成摊铺前，不要揭除后车的上部覆盖。

2.2.5 温拌沥青混合料的摊铺

向晚去宫里赴宴，皇帝满心欢喜迎出来，看到名满天下的美人已经衰老如斯，周身也不是少妇淡雅的兰香，而是隐约透出秋冬林木中的腐败气味，一时兴味索然，举箸难食，又命雨鸾弹琴唱曲。雨鸾叮咚奏琴，吟唱当日流行坊中的《洛阳女儿行》，嗓音固然是如黄莺在谷，乳燕啼林，婉转好听，但由一名“老妇”唱出来，更见荒唐无聊。好在李隆基自命风流，涵养不错，硬着头皮听完，也叫了几声好，才带着他一身的鸡皮疙瘩走掉了。

本段施工采用两台带自动找平的沥青混凝土摊铺机。每天摊铺时，要提前充分预热摊铺机。摊铺机在整个摊铺过程要始终保持连续、稳定、匀速的施工速度，防止因摊铺速度改变引起熨平板上受力发生显著变化，从而使摊铺厚度发生变化。以合理铺筑宽度，呈梯队方式同步摊铺，纵向接缝之间有一定的搭接宽度。在整个摊铺过程中要定期检查摊铺机找平装置传感器的灵敏性。

2.2.6 温拌沥青混合料的压实

施工当日环境温度为2℃ ～6℃，风力为4级～5级，混合料的出场温度为125℃ ～145℃之间，隧道路面铺筑采用的碾压工艺如下:

初压温度控制在110℃ ～125℃，为了减少混合料热量损失过快，初压采用了30 t胶轮压路机先压2遍。初压在4 min～8 min内完成。

复压温度控制在90℃～110℃。初压结束后，紧跟着采用16 t的钢轮压路机低频振动压实4遍，复压在初压后10 min内完成。终压温度控制在70℃ ～90℃，静压2遍，终压在15 min内完成。

现场碾压完成后，钻取5个芯样的压实度全部满足规范要求，且全部在98%以上，这表明在低温环境下采用表面活性类温拌沥青混合料施工技术，同样能达到热拌技术的压实度要求，见表2。

表2 现场钻芯检测结果

3 温拌沥青混合料施工技术的优点

温拌沥青混合料较低的拌和与压实温度，使其与热拌沥青混合料相比还有许多优点。

通过实例应用，温拌技术一个最重要的工程应用方向就是延长施工时效。

2)减少了隧道通风设备的投入成本。

由于温拌的拌合温度控制在沥青开始产生大量烟气的温度拐点之下。能够控制烟气仅有热拌的约10%。温拌显著的降烟效果，将根本解决了隧道沥青路面施工烟气过大的状况，从而减少了通风设备的投入。

3)施工质量(压实、平整度)的提高。

施工环境是施工质量保证的前提条件。热拌摊铺隧道路面，由于环境过于恶劣(能见度差、环境温度接近人体和机械耐受极限)，经常需要换班或者机械停机降温，很难保证作业面的有序推进，更难以实施有效的过程质量控制。在这样的情况下，通常表现为平整度、压实度不尽人意。而温拌的施工环境的根本性改善，使得精细化施工和摊铺机连续作业成为了可能，这将是对施工质量的最有效的保证。

4)节能减排。

传统的热拌沥青混合料生产，将沥青和矿料加热到很高温度，不仅要消耗大量的能源，而且在生产和施工的过程中还会排出大量的废气和粉尘，严重影响周围环境质量和施工人员的身体健康。通过本次施工对温拌沥青混合料与热拌沥青混合料废气、粉尘排放量的测定:在施工生产温拌沥青混合料的过程中，基本上所有的废气、粉尘排放都大大降低，采用温拌沥青混合料代替传统的热拌沥青混合料无疑产生巨大的社会效益。同时温拌沥青混合料拌合温度的降低，也会极大地减少生产混合料时大量消耗的能源，见表3。