关于沥青混合料薄层罩面散热特性及施工控制

袁晓娟

(山西交通建设监理咨询集团有限公司,山西 太原 030012)

0 引 言

在公路工程施工期间,通过合理运用薄层罩面施工技术,能够显著提升路面的抗滑性能与平整度,通过对公路路面病害进行有效养护,加强维修,可以更好延长公路路面的运行寿命。为确保沥青混合料薄层罩面施工技术得到更好运用,主要研究沥青混合料薄层罩面的散热特性和施工要点,内容如下。

1 沥青混合料薄层罩面散热特性分析

1.1 摊铺温度

在此次研究当中,拟定的路面摊铺温度分别是155 ℃、165 ℃、175 ℃、185 ℃等,详细分析不同摊铺温度下,路面变化情况,具体如表1所示。

表1 不同摊铺温度条件下沥青混合料压实时间

结合表1能够得知,薄层罩面温度在热传递的影响下,由于时间的逐渐增加而不断减小,不同摊铺温度条件下,其所对应的薄层罩面温度散失速率相差比较小,在相同条件下,公路沥青混合料的摊铺温度升高,某个时刻摊铺层表面和层中的温度也不断升高,其所对应的压实时间越长。

1.2 洒水量影响

随着洒水量的不断增加,薄层罩面温度散失速率逐渐提升,具体压实的施工时间越短,薄层罩面在不洒水与洒水量最大的情况下,30 min内,表面温度差超过10 ℃,同时,其所对应的具体压实时间相差了4.2 min,所以,在公路薄层罩面施工环节,采取洒水措施特别重要。

1.3 薄层罩面影响

公路薄层罩面的厚度比较小,一般在25～40 mm之间,为合理确定出薄层罩面的不同厚度,针对薄层罩面摊铺碾压施工温度带来的影响,拟定的实际厚度分别是2.5 cm、3.0 cm、3.5 cm、4.0 cm等。结合具体数据能够得知,薄层罩面温度在热传递作用之下,会逐渐减小,在相同条件下,薄层罩面厚度越大,在某个时刻,摊铺层的表面和层中温度均达到最高,其所对应的有效压实时间就越长。由于摊铺层施工厚度的逐渐增加,摊铺层表面与层中沥青的混合料温度差越大。

1.4 气温影响

气温是影响薄层罩面温度的主要影响因素,虽然外界自然环境因素具有不受控制的特点,但是,因为薄层罩面厚度比较小,碾压施工时间较短,在实际碾压环节,温度变化可看做常数,有关人员可以结合当地气象资料与天气预报,科学选择具体的施工作业时间。结合相关分析能够得知,薄层罩面温度在热传递作用之下,由于时间的不断增加而逐渐减小,在相同条件下,外界环境温度越高,公路摊铺层表面和层中温度均达到最高,路面的实际压实时间越长。

1.5 风速影响

因为薄层罩面的厚度比较小,受外界风速影响较为明显,结合分析可以得知,风速越小,摊铺层的表面和层中温度均达到最大,路面的有效压实施工时间越长,随着风速的逐渐增加,使得薄层罩面温度散失速度逐渐加快,同时,摊铺层的表面与层中沥青混合料温度差也达到最大。因此,和薄层罩面厚度影响因素类似,若外界风速比较大,在薄层罩面层中,需要加强温度控制,确保混合料碾压质量符合规定要求,薄层罩面施工作业不适合在外界风速过大的条件下进行。

2 案例概况

以某公路工程为例,线路的总体走向是自西向东,采取双车道,路基的宽度为12 m,路面的实际宽度为8 m,既有路段在长时间行车荷载的作用之下,导致该路面结构出现严重破损,综合考虑公路项目所在区域的地质条件,以及损坏调查结果能够得知,施工单位决定采取薄层罩面施工工艺进行有效修复,既有路面结构如表2所示。

表2 公路既有路面结构组成分析

3 沥青混合料薄层罩面施工要点

3.1 加强准备

为确保沥青混合料薄层罩面施工更加安全,施工单位需要对此施工路段提前进行封闭处理,将路面上部的杂物与垃圾彻底清除,确保施工作业面干净、整洁,保证施工作业面标高一致,更好满足具体施工要求。

此外,在旧路处理环节,公路路面的病害主要包含横向裂缝、纵向裂缝和车辙病害,施工单位需要对原有路面的病害进行有效处理,确保薄层罩面与旧路之间能够有效黏结,进一步提高路面的防水性能。在旧路面处理期间,需要全面提升薄层罩面施工质量。对于施工作业人员来讲,需要对旧路面进行妥善处理,使用专业的扫路机实施打毛处理。对于路面裂缝,需要采取灌缝施工方法,待公路路面清理结束之后,需要使用玻璃纤维格栅与抗裂贴加强修补处理,因为罩面层的厚度比较小,为避免薄层罩面发生侧移现象,可以使用铆钉,针对玻璃纤维格栅实施锚固处理[1]。

有关人员需要结合具体设计配合比,采取湿拌法,针对橡胶沥青材料进行充分拌和,同时有效控制拌和温度与时间,通过开展试拌和工作,橡胶沥青混合料的具体拌和时间需要控制在45～50 s之内,具体加热温度不能超过190 ℃,实际出厂温度需要保持在170～180 ℃之间。若实际温度超过200 ℃,此时混合料已经发生离析现象,需要废弃处理。混合料充分拌和之后,需要立即测定其具体温度,还要对拌和的混合料是否出现花白料、结块现象进行检测,如果出现花白料或者结块现象,需要立即废弃处理,严禁投入到实际施工当中。

在混合料运输环节,要求相关人员根据混合料拌合料的具体情况,以及混合料的实际运输距离,合理确定出运输车辆的数量与型号,因为橡胶沥青材料的黏性比较大,在装料之前,工作人员需要在车厢的内壁均匀涂刷一层隔离油,同时对车厢内部进行彻底清理。混合料需要按照分次装料的方法进行施工,避免混合料出现自由落体到车厢内部而产生级配离析。因为橡胶沥青材料的气味刺激性比较大,在具体运输环节,需要使用厚实帆布袋进行有效覆盖,起到一定保温效果。待运输车辆到达施工场地内部后,需要立即检测橡胶沥青混合料的实际温度,结合相关规定能够得知,其实际温度不能超过165 ℃。

3.2 路面铣刨与清洗要点

在此工程项目当中,施工人员使用铣刨机,针对原路面开展铣刨处理,在铣刨处理期间,施工人员需要结合施工图纸有关要求开展具体作业,针对铣刨厚度、铣刨次数,进行严格控制。同时,采用路面清扫车进行彻底清洗,以分块的方法进行清扫,保证和摊铺施工进度一致,从根本上减少二次污染现象的发生。

在路面铣刨和清洗环节,施工作业人员还要加大检查力度,如果发现沥青路面表面存在比较多的杂质,需要立即清理,避免路面出现较多杂物。因为此公路工程项目的施工作业规模较大,故施工作业人员需要严格要求自己,按时检查。通过合理运用橡胶粉改性沥青材料,不但能够明显提升路面的各项性能,而且可以确保废旧橡胶材料得到高效利用,实现资源的循环利用,节约能源的同时,保护周围生态环境[2]。

3.3 沥青黏层施工要点

在沥青黏层施工环节,施工作业人员需要使用洒布车,针对沥青进行均匀洒布,通常来讲,沥青黏层的洒布量不宜超过0.5 L/m2,防止发生滑移或者流淌现象,洒布沥青路面严禁车辆的通行。

当前时期,我国公路路面的防水层主要采取SBS改性沥青材料进行施工。在此项目当中,施工人员采取橡胶沥青作为防水黏结层的施工材料,因为橡胶沥青防水层防水效果比较好,能够取得比较好的防水效果,避免路面出现大面积的反射裂缝,减少泛油现象与脱皮现象,同时,此种施工方法的速度比较快,质量控制效果好。橡胶沥青防水黏结层的施工流程为:加强路面清理,保证路面没有任何杂物与尘土,确保路面平整、干燥,然后使用沥青洒布车,在橡胶沥青防水层表面均匀喷洒一层沥青材料,然后均匀撒布单一粒径碎石,最后使用轮胎压路机进行碾压施工[3]。

3.4 摊铺和碾压施工要点

(1)摊铺施工要点

为更好满足公路的实际通行要求,沥青混合料薄层罩面需要采取半幅式施工方法,摊铺机需要采取非接触式平衡梁,有效控制具体摊铺厚度,实际的摊铺宽度不宜超过7 m。摊铺机实际施工环节,需要对熨平板进行预热处理,一般来讲,需要将熨平板提前加热到100 ℃之上,在实际摊铺期间,需要保证1～3 m/min之间的速度,还要保证匀速摊铺作业。

针对施工作业人员来讲,要按照具体的摊铺路面保持连续作业,不能任意加减速,或者更改实际摊铺路线。在实际摊铺施工环节,需要密切注意路拱和横坡等部位的实际摊铺厚度,同时,还要认真观察混合料是否出现离析现象,确保其实际摊铺厚度保持一致。

(2)碾压施工要点

因为沥青材料的黏度比较大,特别容易黏结橡胶轮胎,因此,在本次施工环节,施工作业人员使用双钢轮振动压路机实施碾压施工,同时,还要采用沥青隔离剂与防黏结剂,将其均匀地涂刷到钢轮表面。碾压施工作业主要分成三个步骤,分别是初压、复压与终压,在初压环节,作业人员要遵守紧跟慢压的施工原则,混合料铺筑施工结束后,压路机需要配合摊铺机,紧跟其后,针对混合料进行缓慢、均匀地碾压施工,避免混合料因为温度过低而影响最终压实度[4]。

此外,碾压带的实际宽度重叠相邻碾压带大约1/3,超高纵坡路施工环节,还要遵守从低向高的碾压施工原则,碾压施工期间,初压可以采取静压或者振压方法,碾压遍数不宜少于3次,复压期间,通常采用振压方法,碾压遍数不宜少于2次,终压环节,采取静压方法,碾压遍数不少于1次。

3.5 检测

结合此公路工程养护现状能够得知,防水黏结层与薄层罩面全部采用沥青材料作为胶结料,对于原有路面病害问题,需要采取橡胶沥青混合料薄层罩面养护处理方法。为帮助相关人员进一步了解橡胶沥青混合料薄层罩面的实际施工质量,在此公路工程项目当中,选取一段200 m长度试验路段开展质量检测工作[5]。

在此试验路段当中,采取橡胶沥青混合料薄层罩面实施路面养护,养护处理完毕后,需要选择路面构造深度TD值作为具体评价指标,检查橡胶沥青混合料薄层罩面施工前与施工后的具体构造深度实际变化情况,经过质量检测可以得知,该公路工程路面质量符合规定要求。通过加强质量检测,能够取得比较好施工效果,减少材料的损耗。

3.6 注意事项

在公路工程沥青混合料薄层罩面实际施工环节,施工作业人员需要特别注意以下几个问题。

(1)压路机实际碾压方向和路线要保持稳定,不能突然改变,防止原本就薄的摊铺层发生混合料推移不到位的情况[6]。

(2)碾压长度尽可能固定,不能过短,最好不超出20 m,如果实际碾压长度过大,会影响施工连续性,与此同时,初压达到稳定摊铺层目标之后,不能多次重复碾压,确保摊铺层的实际复压时间符合规定要求,具体压实温度还要满足规定要求。

(3)沥青混合料薄层罩面碾压施工环节,加强洒水量的控制力度,不能过多,可以在碾轮温度达到一定程度后,及时将洒水关闭,防止摊铺层温度过低,同时,还要有效延长公路路面的实际碾压时间。

(4)结合沥青混合料薄层罩面的实际施工特点可以得知,施工作业人员还要严格控制压实时间,并根据试验路段的具体压实情况,调整压实作业机具组织方案。

4 结 语

综上,重点对沥青混合料薄层罩面散热特性及施工控制要点进行研究,例如压路机实际碾压方向和路线要保持稳定、碾压长度尽可能固定、加强洒水量的控制力度等,能够取得比较好的效果。因为橡胶沥青混合料具备比较好的高低温性能,同时,其抗疲劳性能也比较好,在沥青路面施工环节,采取薄层罩面施工方法,针对路面实施预防性养护,将橡胶粉掺入到沥青基质当中,沥青改性为橡胶沥青,取得较好效果,故可以为相关工作人员提供一定的帮助和参考。