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产品知识

改性沥青抗滑表层路面AK-13A配合比的设计与施工

发布时间:2021-03-03 09:59 人气:

  一、概述

  沥青混凝土路面因其具有平整度好、行车舒适、噪音低、养护维修方便等优良性能,而在高速公路建设中得到迅速广泛的应用。伴随着我国经济的迅速发展,重载车辆不断增加,早期修建的沥青路面已不堪重负,出现了很多早期破坏现象,原因是多方面,使用普通的国产沥青和水破坏是其中的两个原因。

  采用改性沥青可以明显改善沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性,但其施工工艺也有特殊的要求。本文阐述我们在进行MAC改性沥青抗滑表层AK-13A配合比设计和施工中,如何考虑防止沥青路面的水损害和具体的工艺控制过程,以供大家参考。

  国道206线黄新段高速公路全长88.7km,路面结构形式为:

  上面层4cm改性沥青抗滑表层(AK-13A)

  中面层6cm中粒式沥青混凝土(AC-20-I)

  下面层6cm粗粒式沥青混凝土(AC-25-I)

  基层36cm水泥稳定碎石

  底基层20cm水泥稳定风化料

  垫层15cm厚级配碎石垫层(挖方路段)

  中下面层沥青混凝土采用重交通70#进口沥青,表面层采用玄武岩石料,MAC70#改性沥青。

  二、MAC改性沥青特点

  MAC改性沥青由山东华瑞道路材料技术有限公司专业生产,它是一种化学改性沥青,呈凝胶状。MAC沥青较之基质沥青粘度明显增大,在良好的设计和施工条件下,沥青路面的耐久性和高温稳定性明显提高。用于SMA结构无需掺加纤维素,性能价格比高。

  MAC改性沥青不离析,但温度低会出现冷块现象,因此对运输、储存、施工有特殊的要求。

  MAC沥青在生产工厂装车温度在170℃左右,运到混合料拌和场的温度不应低于150℃。空罐体在未泵入沥青前,应预先加热,温度应保持在160℃以上。

  使用卧式罐储存MAC沥青,在储存罐上部必须安装搅拌器,搅拌器每3-4小时搅拌一次,每次搅拌20分钟,但不允许连续不停地搅拌,连续搅拌会使罐内沥青热量散失。每次使用前,应先对罐内MAC沥青进行搅拌,时间控制在30分钟以内。当一天施工停工后,应将沥青泵反向转动,把管线中的MAC沥青打回罐内。

  MAC沥青的储存温度应保持在170℃~190℃之间,连续几天不用,温度也不应低于160℃。这是由于MAC沥青的粘度过大,传递热量的性能变差,沥青再加热变得很困难。再加热时会引起沥青罐内导热盘管周围的沥青过度加热,而整个沥青罐的温度上升缓慢,远离导热管罐内角落的沥青形成冷块现象,并且冷块会越结越大,最后只能停产清理。

  储存罐内的MAC沥青不应装的过满,应留有一定的空间,防止沥青加热膨胀而引起沥青的溢出,也不能装的太少,应高于搅拌器叶片。

  三、AK-13A配合比设计

  1、AK-13A配合比的设计要求

  几年来,对许多已建成通车的高速公路沥青路面早期水破坏研究证明,不管沥青面层是一层、二层、还是三层,不管是普通沥青混凝土,还是改性沥青或加抗剥落剂的SMA,只要自由水侵入并滞留在沥青混凝土的空隙中,在大量行车荷载反复作用下,都会产生沥青剥落和水破坏现象。并且是沥青面层中哪一层空隙率大,一旦水进去,那一层就会产生水破坏。其中现场空隙率在8-15%之间,水破坏最严重。

  进行AK-13A配合比设计首要指标是空隙率,现场空隙率不大于7%,室内试验设计空隙率3-5%.

  矿料间隙率计算以集料的毛体积密度计算得出,不大于18%,不小于15%.

  合成级配曲线采用粒径的0.45次方级配图绘制,在该图上合成级配曲线呈小头“S”型。特别注意0.075mm,2.36mm,4.75mm,13.2mm筛孔的通过量,且细集料应避开限制区。粉胶比控制在1.0-1.2之间。

  室内进行马歇尔试验时,沥青混合料的入模温度在170℃以上,击实温度在165℃以上,击实次数两面各75次。动稳定度要求大于2000次/mm.

  2、AK-13A目标配合比设计

  目标配合比设计目的主要是确定冷料的规格和比例,确定最佳油石比。经过多次筛分和对比试验,粗集料采用潍坊昌乐产(10-15)mm,(5-10)mm,(3-6)mm三种规格玄武岩碎石,细集料采用玄武岩石屑。为保证集料粒径的稳定性,与采购的厂家签定了原材料供货数量及规格要求合同。填料采用莱阳金源矿粉厂用石灰岩生产的石粉,为改善玄武岩料与沥青间的粘附性,矿粉中掺加了20%的生石灰粉。

  3、AK-13A生产配合比设计验证

  生产配合比设计目的是确定热料仓比例及最佳油石比,并铺筑试验路段进行验证。

  拌和振动筛的筛孔选择非常重要,筛孔设置首先要控制关键粒径控制点,其次各热料仓比例基本均衡。拌和机震动筛由于安装斜度及震动的影响,通过矿料的最大粒径要比实设筛孔粒径小(2-3)mm,且不同机型有一定差异。我们在生产中选用的筛孔(方筛孔)为:4mm、6 .5mm、12 mm、19 mm.

  受集料含水量粒径大小及上料计量精度的影响,冷料仓进料的比例一定要反复调整多次以达到供料均衡。对间歇式拌和机,必须从二次筛分后进入各热料仓的矿料取样进行筛分,以确定各料仓的比例,供拌和机操作使用。

  取目标配合比设计的最佳油石比OAC和OAC±0.3%三个油石比,按确定的热料仓矿料比例,试验室拌制沥青混合料进行马歇尔试验。如果三组沥青砼各项技术指标均符合规定值要求,则取中间值OAC为生产配合比的最佳油石比。

  生产配合比确定后,应做残留稳定度及动稳定进行检验。

  生产配合比确定后,拌合机必须按确定的矿料级配和最佳沥青用量进行试拌,铺筑试验路段,确定松铺系数及机械设备的组合,并路上取芯样,检验沥青含量,进行矿料筛分试验,各项指标均满足规范要求,即做为标准配合比,在生产中不得随意变动。

  四、沥青砼的施工

  1、准备工作

  进行上面层施工前,一定要将中面层顶面彻底清洗干净,并喷洒一层粘层乳化沥青,喷洒数量按沥青含量0.2kg/m2折算,以使中、上面层间能很好粘接在一起。

  2、沥青混合料的拌制

  采用德国产边宁荷夫TBA320型沥青拌和楼拌制沥青混合料,设计产量320t/h.MAC沥青加热温度控制在170~190℃,拌和机矿料温度160~185℃,沥青混合料出厂温度170~180℃。对出厂的每一车料都应进行温度和外观质量检查,拌和好的沥青混合料应均匀一致,无花白、离析和结块现象。

  3、沥青混合料的运输

  该过程的控制关键在于减少离析。为减少粗细集料的离析现象,运料车接料时,每卸一斗混合料应移动一下汽车的位置,按车辆前、后、中的顺序卸料。为保证混合料的温度和灰尘污染混合料,运料车顶应用蓬布覆盖好。应采用15T以上的自卸车,卸料时不得撞击摊铺机,应在摊铺机前30cm左右处停住,卸料过程中运料车挂空档,靠摊铺机推动前行。运输到现场沥青混合料温度不低于160℃。

  4、沥青混合料的摊铺

  采用摊铺机前后保持相同高差的雪橇式控制方式摊铺沥青混合料,前后安装长度16米。由于MAC沥青粘度较大,粘附力很强,如果后雪橇是胶轮式结构,胶轮易粘附混合料细颗料,影响平整度,因此后雪橇采用钢轮结构。

  摊铺机应调整到最佳工作状态,根据摊铺机行驶速度,调好螺旋布料器两端的自动料位器,使螺旋布料器匀速旋转,不能经常出现停顿,并使料门开度,链板送料器的速度与之相匹配,料位以略高于螺旋布料器2/3为宜。

  沥青路面的平整度与摊铺质量有很大关系,摊铺的关键是保持连续不间断地均匀摊铺,摊铺速度必须与拌料能力相匹配,摊铺机前应至少保持2台以上待卸料车。摊铺过程中不得随意变更铺筑速度或中途停顿,并应随时检查松铺厚度及温度。每天应根据混合料的拌料总量与铺筑面积反算铺筑的平均厚度,不符合要求时应及时调整松铺厚度。

  摊铺温度,正常施工不低于160℃,低温施工不低于170℃。

  5、沥青混合料的碾压

  遵循“高频、低幅、紧跟、高温、少水”的原则进行碾压。

  碾压温度控制,正常施工140~160℃,不低于140℃,低温施工150~170℃,不低于150℃,碾压终了温度不低于120℃。

  沥青混合料的压实按初压、复压、终压三个阶段进行。

  初压采用双钢轮压路机,驱动轮面向摊铺机,前轮静压后轮振动压实一遍,从低处向高处进行,相邻碾压带重叠约30cm宽,碾压速度3km/h.压路机在起动、停止时必须减速缓慢进行,防止沥青混合料推移。

  复压紧跟初压进行,双钢轮压路机振动压实2遍后,达到要求的压实度,并无显著轮迹。振动压路机倒车时应先停止振动,并在向另一方向运动后再开振动。

  为提高抗滑表层的防水性能,改善外观,振动压实后用胶轮压路机静压二遍。

  终压紧跟复压进行,用双钢轮压路机静压两遍收面。

  压路机每次折回位置宜呈阶梯形随摊铺机向前推进,使折回点不在同一横断面上。在摊铺机连续摊铺过程中,压路机不得随意停顿,并不得在未碾压成型并冷却的路段上转向、调头或停机等候,在已成型路面上行驶时应关闭振动。

  开放交通温度应在50℃以下。

  五、结束语

  伴随着科技力量的飞速发展,对沥青混凝土路面的研究在逐渐深化,认识在逐步提高,我们对沥青混凝土配合比设计的思想和施工过程控制能力还有待于进一步提高。

  参考书目:

  《MAC沥青的技术与应用》

  《206高速公路沥青混凝土路面施工要求》(试行)

  《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)

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