浅谈Superpave沥青混合料施工工艺
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沥青混凝土路面Superpave介绍及其面层施工工艺研究高性能沥青混凝土路面superpave提出了新颖的沥青混合料配比和试验方法,施工工艺与普通沥青混凝土基本相似,可以显著延长道路使用年限,长远经济效益显著,所以我们有必要大力推广运用。
标签:混合料;配比;施工工艺1引言Superpave沥青混合料设计系统是根据项目所在地的气候和设计交通量,把材料选择与混合料设计都集中在体积设计法中,该方法要求在设计沥青路面时,充分考虑在服务期内温度对路面地影响,要求路面在最高设计温度时能满足高温性能地要求,不产生过量地车辙;在路面最低温度时,能满足低温性能地要求,避免或减少低温开裂;在常温范围内控制疲劳开裂。
对于沥青结合料,采用旋转薄膜烘箱试验来模拟沥青混合料在拌和和摊铺工程中的老化;采用压力老化容器模拟沥青在路面使用工程中的老化。
对于沥青混合料,在拌好后,采用短期老化来模拟沥青混合料在拌和摊铺压实过程中的老化,沥青混合料试件采用旋转压实仪准备。
试件压实过程中,记录旋转压实次数与试件高度的关系,从而对沥青混合料体积特性进行评价。
所谓Superpave混合料体积设计是根据沥青混合料的空隙率、矿料间隙率、沥青填隙率等体积特性进行热拌沥青混合料设计的,方法主要有设计材料选择、沥青混合料拌和、沥青混合料体积分析以及混合料验证,包括体积性质和水敏感性。
沥青混合料体积设计过程主要由四部分组成:①材料选择;②集料级配选择;③确定沥青混合料最佳沥青含量;④评估沥青混合料的验证,包括体积性质和水敏感性。
Suerpave沥青混合料体积设计法对材料、集料级配、混合料均有严格的规定,并制定了相应的严格规范要求,包括胶结料规范、集料规范、混合料规范。
2施工工艺参照正常路段的施工工艺和经验,Superpave沥青混凝土试验路沥青混凝土上面层采用沥青拌和站集中拌和,用非接触式平衡梁来控制厚度、标高及平整度等技术指标。
采用振动压路机和胶轮压路机按照先轻后重的原则进行碾压成型。
Superpave25(普通沥青)施工一、概述高性能沥青路面(Superpave),采用了全新的沥青混合料设计方法。
Superpave沥青混合料设计方法,采用旋转压实仪成型试件,依据沥青混合料初始、设计和最大旋转压实次数时的密实度以及在设计压实次数时的空隙率、矿料间隙率、沥青填隙率、填料与有效沥青之比进行沥青混合料的组成设计。
它在沥青混合料组成设计时首先依据石料的性质进行级配组成设计,然后再进行油石比的选择。
二、配合比设计配合比设计包括目标配合比设计、生产配合比设计以及生产配合比验证三个阶段。
目标配合比提供拌和楼冷料仓的供料比例、用于调整进料速度及试拌使用。
Superpave25设计方法混合料矿料级配限制区界限列于表一,级配控制点列于表二。
沥青混合料旋转压实的体积指标应满足表三的要求,生产配合比设计是将二次筛分后进入热料仓的材料取出筛分,再次确定各热料仓的材料比例,同时反复调整冷料仓进料比例,以达到供料均衡,并以目标配合比设计的最佳用油量及最佳用油量的-0.3%、+0.3%三个沥青用量进行旋转压实,检验各项指标是否满足表三要求,不满足要求应重新调整热料仓比例和油石比。
*注:当级配在禁区下方通过时,粉胶比可取值0.8~1.6。
试拌以生产配合比确定的级配和油石比进行拌和,对试拌沥青混合料进行旋转压实,混合料体积指标应满足表三要求。
三、施工准备1.沥青路面施工工艺应符合《公路沥青路面施工技术规范》的要求。
2.沥青路面施工前,应对基层和下封层进行检查,当质量符合要求时,方可开始施工。
1)检查下封层的完整性和与基层表面的粘结性。
对局部基层外露和下封层两侧宽度不足部分应按下封层施工要求进行补铺;对已成型的下封层,用硬物刺破后应与基层表面相粘结,以不能整层被撕开为合格。
2)对下封层表面浮动矿料应扫到路面以外,表面杂物亦清扫干净。
灰尘应提前冲洗,风吹干净。
3.施工前应对进场的材料按批进行抽检,以保证材料质量。
4.施工前应对施工机具进行全面检查、调整,以保证设备处于良好状态,特别是拌和楼、摊铺机、压路机的计量设备,如电子称、自动找平装置等必须进行计量标定的调校。
Superpave沥青混合料施工工艺标准FHEC-LM-10-20071、适用范围Superpave沥青混合料采用旋转压实仪成型试件,依据沥青混合料初始设计和最大旋转压实次数时的密实度及在设计压实次数时的空隙率、矿料间隙率、沥青填隙率、填料与有效沥青之比进行沥青混合料的组成设计,适用于在柔性基层、半刚性基层和刚性基层上进行沥青混凝土各层施工。
2、编制主要应用的标准和规范2.1 中华人民共和国行业标准《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-20042.2中华人民共和国行业标准《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-20042.3中华人民共和国行业标准《公路工程集料试验规程》JTG E42-20052.4中华人民共和国行业标准《环境空气质量标准》GB3095-962.5中华人民共和国行业标准《公路工程沥青混合料试验规程》JTJ 052-20003、施工准备3.1 技术准备3.1.1 配合比设计1 目标配合比设计:根据工程实际使用的材料和工程设计级配的要求计算出材料配合比。
在室内拌制沥青混合料,用旋转压实仪成型混合料试件,计算沥青混合料的体积指标,从而确定矿料的比例和最佳沥青用量,沥青混合料的体积指标见下表:Superpave体积性质指标表级配和沥青用量确定后,要进行配合比设计检验,检验内容应有车辙试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验、低温弯曲试验及渗水试验,配合比试验应委托有资质的单位进行。
2 生产配合比设计:根据确定的目标配合比,按照拌和楼正常产量,将二次筛分进入热料仓的材料取样筛分,根据筛分结果确定各热料仓的材料比例,然后按此比例进行不加矿粉和沥青的模拟生产,在生产过程中反复调查冷料仓进料比例,以达到供料均衡,确保目标配合比和生产配合比相匹配,并以目标配合比设计的最佳用油量及最佳用油量的-0.3%、+0.3%三个沥青用量进行拌制沥青混合料。
用旋转压实仪成型混合料试件,看混合料是否满足Superpave的体积指标要求,同时要用马歇尔试验标准进行验证。
Superpave沥青混凝土路面设计与施工技术探讨摘要: 结合试验路段和工程实体的实际情况, 对Superpave沥青混合料的级配设计及施工工艺进行初步探索, 阐明级配设计的控制点及拌和、摊铺、压实等施工工艺的技术要点和注意事项, 可为同类工程提供参考。
关键词: Superpave; 沥青混凝土; 路面; 施工技术1 工程概况在泰州长江公路大桥建设服务指挥部、AJL总监办大力支持和精心指导下,泰州金马建设工程有限公司A04标进行了SUP-20沥青中面层试铺2.试铺用目标配合比和生产配合比⒈目标配合比结论:确定配合比为1#料:2#料:3#料:4#料:5#料:矿粉=28.0%:14.0%:18.0%:9.0%:28.5%:2.5%,聚酯纤维用量为混合料总质量的0.3%,最佳沥青用量为4.4%(油石比为4.6%)。
⒉生产配合比设计并经过验证结论:各热料仓为:5#仓:4#仓:3#仓:2#仓:1#仓:矿粉=14:27:20:13: 24:2。
聚酯纤维用量为混合料总质量的0.3%,最佳沥青用量为4.4%(油石比为4.6%)。
3 施工各施工单位应在面层正式施工前进行试铺路段的路面施工, 试铺路段长度不小于300m。
试铺路段施工分试拌和试铺两个阶段, 具体包括以下一些内容:a)根据沥青路面各种施工机械匹配的原则, 确定合理的施工机械及其组合方式, 如拌和楼产量与运输车辆的运力配套, 摊铺机械与压路机数量配套等;b)通过试拌确定拌和机工的上料速度、拌和数量、拌和时间、骨料加热温度、拌和温度等, 验证沥青混合料生产配合比和沥青混合料的性质;c)通过试铺确定摊铺机的摊铺速度和摊铺温度以及压路机的压实顺序、压实温度、压实遍数, 并确定松铺系数和接缝方式;d)试拌、试铺后, 根据沥青涂料的抽提试验结果、路面外观质量和路面压实度确定生产标准配合比;e)通过钻孔法及核子密度仪法测定压实度对比关系, 确定碾压遍数与压实度的关系;f)检查施工及质检的全过程是否配套进行, 试铺段面层质量是否符合规定;g)确定施工组织与管理体系以及联系与指挥方式。
SBS改性沥青Superpave20路面施工工法公路运送业的发展,热拌沥青混合料在重交通路面上的应用不断增长,但其使用效果却并不尽如人意。
由于交通量的剧增,轮胎气压和轴载的增长,更严格的环境规定,以及新材料层出不穷,许多完全满足现行规范的沥青路面仍发生了车辙和剥落,低温开裂等初期破坏,也就是说现行规范不能完全控制沥青路面的某些初期损坏。
Superpave是一个全新的、内容广泛的沥青混合料设计和分析体系,也是美国公路战略研究计划(SHRP)的一个成果,是开发基于性能的沥青胶结料规范和研究改善混合料设计方法。
Superpave体系的特性是在于实验是在更能体现路面实际服务状况的温度和老化条件下进行的。
为切实提高高速公路沥青路面施工质量,推广superpave新技术在浙江省内应用,省交通厅规定,在浙北某高速公路初次采用Superpave配合比设计方法设计的沥青混合料路面,通过试铺和不断总结提高,施工过程顺利,铺筑好的沥青路面,经交通厅质监局组织的严格检测,各项指标都好于普通改性沥青混凝土路面,满足规范规定。
一、工法特点1.Superpave混合料在设计过程中充足考虑到了气候环境条件和交通量的影响,试件成型采用旋转压实的方法模拟路面的实际施工过程。
2.集料级配更趋于嵌挤、密实,高温稳定性好,适于交通量大和抗车辙规定高的公路。
3.在施工保证合适空隙率的前提下,抗水害性能和抗疲劳性能也较好。
4.Superpave与传统的AK型和AC型沥青混合料相比,施工难易限度和工程造价基本相称。
二、合用范围同普通沥青混合料设计方法,合用于新建和改建公路的路面各结构层次。
三、SBS改性沥青Superpave201.设计原理。
Superpave混合料设计系统根据工程所在地的气候和设计交通量,把材料选择与混合料设计都集中在方法中,该方法规定在设计沥青路面时,充足考虑在服务期内温度对路面的影响,规定沥青路面在最高设计温度时能满足高温性能的规定,不产生过量的车辙;在路面最低设计温度时,能满足低温性能的规定,避免或减少低温开裂;在常温范围内控制疲劳开裂。
浅谈Superpave沥青混合料施工工艺随着沥青混凝土路面在国内的广泛应用,越来越多的施工工艺、施工方法以及级配设计也在不断的更新,在众多的设计方法中以美国研究出的高性能沥青路面(superpave)设计方法,在国内也不断得到推广,该设计方法采用了旋转压实成型试件,较好的模拟了野外路面受力情况,提出了一套全新的评价沥青胶结料技术性能方法、标准和混合料体积设计法,为更好地改善和提高沥青路面的高温稳定性等路用性能等提供了一条有效的途径。
现将superpave沥青混合料的施工工艺浅谈一下:Superpave技术是从设计到施工一整套体系,采用Superpave技术设计的混合料称为Superpave混合料,其设计方法、级配结构以及性能指标都与传统沥青混合料有着很大的区别,首先从矿料的级配谈起。
一、 SUPERPAVE混合料体积设计所谓superpave沥青混合料体积设计是根据沥青混合料的空隙率、矿质集料间隙率、沥青填隙率等体积特性进行热拌沥青混合料设计的。
superpave沥青混凝土配合比设计严格要求集料针片状含量,限定集料的级配区域,经过同一沥青与三种不同级配以旋转搓揉压实仪制作试件,经过单位重和体积分析后决定出采用的集料级配,再选择四种沥青含量与最佳集料级配通过旋转压实仪制作试件,确定最佳沥青用量。
1、集料的控制标准:矿质集料的特性对沥青混合料性能的影响较为显著,集料的要求除满足技术规范所要求的质量外,还提出了粗集料的棱角性、细集料的棱角性、扁平与细长颗粒、粘土含量等技术检测指标。
1)、粗集料棱角性:粗集料棱角是指留在4.75mm筛上有一个或两个破碎面集料的重量百分比,规定粗集料棱角主要是为确保集料有高的内摩擦力,从而保证沥青混合料有较高的抗车辙能力。
2)、细集料棱角性细集料棱角是指小于2.36mm的松压集料的空隙百分率,规定细集料棱角指标是为了确保细集料有高的内摩擦力和抗车辙能力,较高的空隙率含量意味着有较多的破碎面。
3)扁平和细长颗粒:在施工和交通荷载作用下,扁平与细长颗粒容易破碎,所以要对细长形颗粒的含量进行限制。
规定细长扁平颗粒长宽比例控制为3:1,限制扁长型粒料的通过率不得超过10%的重量比。
4)粘土含量:粘土含量是指包含在4.75mm筛的集料中的粘土含量百分率。
以最小的含砂当量来规定含泥量的通过率。
2、集料级配控制:superpave混合料体积设计的级配选择是通过控制点和限制区来进行的,要求级配须通过各筛号控制点范围且不得经过限制区,级配的控制点和限制区依公称最大尺寸而有不同的规定。
控制点分别放设于公称最大尺寸筛、中等筛(2.36mm)、和最小筛(0.075mm)处。
限制区处于沿最大密度级配线中等筛和0.3mm筛之间,限制区形成一个级配不能通过的带。
设置限制区的目的有两个:一个是为了限制砂的用量减少永久变形,二是为了提供足够的间隙率。
限制区的驼峰级配表示一种多砂混合料这种级配的混合料在施工期间常会出现难以压实现象,并在使用期间抗永久变形能力不足。
集料级配通过限制区容易造成矿料间隙率过小,这种级配对沥青含量过分敏感。
在设计级配时,级配处于控制点区避开限制区以满足superpave要求。
3、旋转压实仪的应用:Superpave沥青混合料体积设计核心之一是采用Superpave旋转压实仪成型混合料试件,进而进行相关的体积分析。
Superpave旋转压实仪的压实成型混合料的过程是将沥青混合料逼真地压实到施工现场的密实状态,进而设计出相关性良好的室内压实设备。
旋转压实仪主要对压实的三个方面进行控制,即压实的轴向压力、旋转角度和旋转速度。
并且实现了压实过程的监控,进而可以进一步将混合料的压实性能与混合料性能建立起关系。
试件的压实高度可以精确地量测,这是旋转压实仪的最主要功能。
通过试件压实过程中高度的测量,可以根据试件材料的重量和试模的内径估算除试件的密度,根据这些测量结果可以得到沥青混合料的压实特性。
4.矿料级配的确定:级配是沥青混合料中矿料的最重要特性,它几乎影响到沥青混合料的几乎所有重要特性,包括劲度、稳定性、耐久性、渗水性、施工和易性、抗疲劳能力、抗滑能力甚至抗开裂能力。
Superpave沥青混合料设计体系采用0.45次方级配曲线图来表征沥青混合料矿料的级配。
Superpave的级配曲线在0.45次方级配曲线图上越靠近最大理论密度线,混合料的密度越大。
天然砂含量过高,级配曲线在中值筛孔与0.3mm之间靠近最大理论密度线容易产生软弱混合料使得混合料难以压实成型,从而表现出驼峰级配的性质,随着沥青含量的少许变化都使得混合料的性质产生较大的变化。
对于给定的集料级配,级配曲线在限制区以上和以下都可以得到比通过限制区要大的矿料间隙率,混合料级配曲线位于限制区以下时,初始压实次数下具有较高的孔隙率;对于破碎集料,最大压实次数在限制区以上级配的孔隙率最大,限制区以下的孔隙率最小,级配通过限制区设计出的混合料具有最小的沥青含量和最小的矿料间隙率。
5、用最大理论密度作为现场质量控制密度旧版的沥青路面施工技术规范是以现场混合料的马歇尔做为压实标准,要求达到96%的马歇尔密度,用这种方法控制压实度会使现场路面空隙率高达8%,空隙率偏大,路面易透水,造成水损害,严重的影响了路面的使用性能。
Superpave采用最大理论密度作为现场质量控制指标,也就是用空隙率作为现场路面控制指标,要求压实度达到马氏密度98%以上,94%〈理论密度〈97%,使空隙率控制在3%~6%之间,不但提高了路面抗水损害能力,同时也提高了抗车辙能力。
二、混合料的拌和在所进行的Superpave试验路和实体工程中大部分采用“S”型级配结构,混合料中粗集料相对较多,这对集料的干燥可能产生一定的影响,粗集料中的水分不能及时散发是造成沥青路面早期剥离的主要原因之一。
增加干燥时间将使得生产效率降低,经济上也不合适,为此只有加强料源的控制,对料堆进行覆盖或者搭棚,尽量避免水分的浸入。
混合料的拌和温度是影响路面施工的主要因素之一,它可以保证良好的压实温度。
根据试验路的铺筑情况,由于该类型混合料已经形成了骨架嵌挤结构并且粗集料相对较多,比较难以压实,因此需要混合料有较高的碾压温度,但是也应该避免走向另外一个极端,即采用很高的拌和温度,这样就加速了沥青的老化,对于混合料的使用性能和压实性能都有很大的影响。
拌和温度要根据试验室做出的粘温关系曲线来确定,碾压温度的保证主要靠减少混合料在贮存、运输等中间过程的温度损失。
由于superpave混合料存在的特性,所以混合料拌和时的温度要视改性沥青和普通沥青而议,普通沥青混合料温度拌和温度一般控制在160℃~170℃之间,改性沥青混合料拌和温度一般控制在175℃~185℃之间。
三、混合料的运输1、热拌混合料一般采用大吨位自卸车运输,车厢应清洁,隔离剂不得有液迹。
拌和站放料时应每卸一斗混合料挪动一下汽车位置,以减少混合料的离析现象。
2、混合料运输期间,必须覆盖篷布,用以保温、防污染等。
开始摊铺时,现场等待卸料车不得少于5辆以利连续摊铺。
四、混合料的摊铺Superpave混合料和常规的沥青混合料在摊铺方面没有太大的区别,但是由于Superpave混合料中粗集料含量相对较多,因此更要严格操作尽可能减少混合料的离析,在此情况之下采用相同操作技术所铺筑的Superpave混合料路面要比传统混合料路面性能优越。
对于传统密级配混合料比较细且和易性好,很容易施工出高质量的纵向接缝,但是对于Superpave混合料则比较困难。
因此在摊铺过程中应尽量避免使用纵向接缝特别是冷接缝,当采用纵向热接缝时应保证摊铺出的混合料是不离析的。
摊铺过程中的主要问题是采取适当的摊铺速度,但是应当注意的是,摊铺机的速度除了应当与拌和站生产能力相适应外,很大程度上受碾压能力的限制,要给压路机留出较多的有效压实时间。
保证混合料的供应和连续摊铺在减少路面缺陷中非常重要,应当避免摊铺机的停顿和突然改变速度。
当摊铺机停顿时,熨平板前的阻力由于摊铺机的动态平衡改变而发生变化,这样熨平板可能少许下降;如果停机时间很长,则熨平板前后温度下降,熨平板材料阻力增加,很可能拉伤摊铺的混合料,造成厚度偏薄、空隙率很大、难以压实的粗糙路面;当摊铺机速度发生改变时,也改变了熨平板的平衡力系,容易造成路面的质量缺陷。
随着路面施工技术的不断提高,新的路面施工设备也在不断的产生,引进设备的种类也繁多,近年引进的沥青混合料转运车的使用,消除了运料车与摊铺机的碰撞,减少了混合料的离析现象,大大的提高了路面的平整度及施工质量。
五、混合料的压实压实是沥青路面施工最后一道非常重要的工序,压实度的高低直接影响到沥青路面的使用寿命和早期损害的可能性,因此必须选择合理的压实机械、压实温度、速度、遍数等,另外还必须考虑压实机具的组合、压实方法以及混合料与压路机的配合,这些处理得当才可以获得最佳密度。
当采用传统压实方法时,有许多常规沥青混合料要满足压实度要求已经比较困难,对于Superpave混合料来说满足压实要求将变得更加困难。
首先具有“S”型级配的Superpave混合料粗集料含量相对较多且形成了骨架嵌挤,其次在混合料中加大了人工砂的含量以及Superpave体积设计法设计的最佳沥青含量比马歇尔法的要偏低,这样使得混和料非常难以压实。
另外,由于粗集料含量较多,粗级配混合料冷却比较快,使得压实时间缩短,这样就要增加压实机械的数量或者放缓摊铺速度。
结合Superpave混合料的特点,混合料压实方法的基本原则是高温强压。
Superpave混合料的碾压也分为初压、复压、终压三个阶段,初压一般采用吨位较重的双钢轮压路机碾压,双钢轮压路机一般为双驱双振。
碾压时,紧跟摊铺机,高频低幅成阶梯状碾压。
混合料高温状态下强振压实才能达到很好的效果。
复压采用两台大吨位胶轮进行搓揉碾压,通过胶轮轮胎的搓揉,不但提高了混合料的压实度,同时也使得混合料的表面密实,减少了离析现象。
终压采用一台轻型双钢轮压路机进行表面的整平作用,消除了压路机由于振动及搓揉作用而引起的微小波浪。
整个碾压工艺必须连续不间断的进行,碾压结果必须满足压实度的密度为最大理论密度的94%以上,即现场空隙率不大于6%。
随着对Superpave更深入的研究,不断的对混合料级配进行调整,使Superpve混合料更加成熟其性能优越性也更加得到了充分的发挥,以及压实机械的不断进步,对混合料的压实工艺也在不断的调整和改进。
由于改性沥青的使用使得混合料的压实变得更加困难,同时通过不断的改进设计混合料在高温状态下也更加稳定,施工工艺的不断改进,混合料的压实效果更加优良,不仅保证了压实度,而且在很大程度上大大提高了压实度的均匀性。
虽然压施工艺不断进行改进,但是根本原则没有变化,概括为“高温紧跟慢压,振动高频低幅”。