沥青混合料离析处理方法
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文章编号:1009-6825(2012)31-0162-02沥青路面施工中混合料的离析问题探讨收稿日期:2012-09-10作者简介:吴启元(1969-),男,工程师吴启元(山西平阳路桥有限公司,山西临汾041000)摘要:从集料堆放和混合料运输等方面分析了沥青混合料产生离析的原因,对如何应对沥青混合料的离析从集料管理和摊铺机使用等方面提出了应对措施,从而做好每个环节和细节的控制,提高沥青路面施工质量。
关键词:沥青路面,施工管理,混合料离析中图分类号:U416.217文献标识码:A0引言混合料离析是道路施工中经常会遇到的问题,它是指由于混合料的各个组成材料或者成分的相互聚力比较弱或者不持久,从而导致混合物的分离,进而导致混合料的内部结构不均匀呈现块状密集的现象。
在道路施工中,主要表现为砂浆中的粗细集料分离,也就是人们常说的大颗粒在混合料底部或四周沉积。
沥青路面施工中的混合料离析主要是指温度离析和沥青混合料级配比离析。
这两类离析对于沥青路面的质量和使用寿命有很大的影响(研究表明,严重的离析问题会导致沥青路面的使用寿命缩短一半),通常沥青路面的早期损毁就是混合料离析致使的。
那么,沥青路面施工中的混合料离析的原因有哪些,有哪些明显或者潜在的危害,对此问题又有哪些应对措施,本文将对这些问题结合施工实践展开分析。
1沥青混合料产生离析的原因作者从施工实践和理论归纳中发现,影响沥青混合料均匀性的因素有很多,包括集料的性状(级配及粒径等)、混合料的性状(含油量和成型温度等)。
另外,施工现场的集料堆放、混合料运输和摊铺机操作等也是产生混合料离析的原因。
本文主要基于施工现场来探讨沥青路面施工中的混合料离析问题产生的原因。
1.1集料堆放不当产生离析集料堆放不当对于集料级配不符合现场配合比要求的产生有直接的影响。
集料堆放不当在施工中主要表现为以下几方面:1)搅拌场的工作场地常常和集料堆放场地相混杂,这是和规定不符的;不同的集料之间也没有做好分隔工作,导致无意之中很多材料混在一块儿。
沥青混凝土路面病害分析及处治措施摘要:沥青路面常见的病害问题是道路工程的质量通病之一,本文主要就公路沥青路面出现车辙、龟裂、泛油、推移、坑槽等常见病害,浅析其形成原因及防治措施。
关键词:沥青路面,病害,产生原因,处治措施随着经济的快速发展,交通量迅猛增加,特别是重型车辆逐年增多,车辆迅速大型化且超载严重,使公路路面面临严峻的考验。
很多公路沥青砼路面均出现车辙、龟裂、泛油、推移、坑槽等常见病害,这些病害的出现严重影响了行车速度、行车安全,加大了汽车磨损,缩短了沥青路面使用寿命,影响了道路投资效益。
一、沥青路面常见病害产生的原因沥青路面病害出现的原因,是多种因素综合作用的结果,其种类繁多,主要分析其产生纵横向裂缝、龟裂、车辙、沉陷、波浪拥抱、泛油、推移等常见病害的原因。
1.纵、横向裂缝问题裂缝是沥青砼路面最常见的病害之一,它的危害在于从裂缝中不断进入水份使基层甚至路基软化,导致路面承载能力下降,加速路面破坏。
1.1横向裂缝是与道路中线近似垂直的裂缝,有时伴有少量支缝。
其产生原因主要为沥青面层材料的低温收缩和沥青老化、基层裂缝导致面层的反射裂缝、行车荷载的反复作用,疲劳损坏造成路面开裂。
这种病害比较普遍,主要为沥青面层温度病害。
1.2纵向裂缝多位于行车道左右轮迹带及施工缝处,有的是不规则连续纵缝,走向基本与行车方向平行,裂缝长度与宽度不一,并且部分纵缝伴有不同程度的支缝、沉陷现象。
其产生原因主要有两种可能性:一种情况是沥青面层半幅摊铺时,两幅接茬处未处理好,在行车载荷作用下,易形成纵缝。
在半填半挖路基或路面加宽处,主要由路基的不均匀沉降造成;另一种情况是由于路基压实度不均匀或由于路基边缘受水侵蚀产生不均匀沉陷而引起。
2.龟裂问题龟裂在路面上表现为相互交错的小网格状裂缝,龟裂是路面的主要病害之一,龟裂如果得不到及时处理,路面会出现大面积的坑槽。
3.车辙与沉陷问题3.1车辙是由于行车荷载的重复作用以及气候(高温等)因素综合作用下产生的一种永久性变形,表现为沿行车轮迹产生纵向大于10mm的带状凹陷。
混凝土路面施工产生离析的原因与控制对策浅析离析现象是指摊铺材料中的粗细集料颗粒分离明显,从而造成新铺沥青混合料路面层粗料集中,周围没有足够的细集料。
其对路面质量好坏的影响很大,离析严重的沥青路面空隙率大,透水性增强,路面水稳定性变差,且逐渐出现局部网裂现象,在快速行车载荷作用下极易导致路面过早损坏。
1、离析的原因1.1集料变异性大集料没有专业化生产料场,不同的料场之间岩石性质不同,加工机械不同导致加工的集料规格不同,从而导致集料来源杂、变异性大、质量不稳定。
不同性质石料、不同规格集料相互掺和使用,级配变化太大,往往不能达到配合比的设计要求,生产的沥青混合料容易造成离析。
石料自身与沥青的粘附性是影响混合料离析的重要因素。
1.2 集料保管不当采石场及拌和厂的生产场地和材料堆放场地不合规定,不同材料之间没有分隔墙,不能完全互相分开,或材料存放在不平整坚硬的地面上,装载机铲料时很容易将地面的粘土等杂物带入料仓。
移动式拌和厂的材料场没有设防雨棚,下雨对集料的含水量影响很大。
尤其是砂子、石屑等细集料,不同部位的含水量也不一样,干燥状态和潮湿状态时的流动情况差异很大,拌和机的供料控制会有很大的波动,直接影响沥青混合料的配合比。
1.3 温差离析由于集料烘干筒的加热温度、加热时间、天气状况等不可能恒定,拌和的混合料温度有波动。
同时混合料在运输过程中必然会降温,但降温的程度是不一样的,尤其是混合料在不盖苫布时,表面降温快,内部降温慢,造成温度离析。
降温的程度与天气、环境条件(风、温度)、混合料类型、车辆装载混合料厚度有密切的关系。
当温度差在10~16℃范围内时,将会发生轻度的离析;当温度差在17~21℃范围内时,将会发生中度的离析;温度差超过21℃时,将会发生重度的离析。
1.4 装料、卸料操作不规范混合料运输车停在拌和机下面,没有随着装入混合料的增加而逐步挪动,特别是对于大型搅拌机和大型运输车,造成混合料在运输车内像小山一样堆积,装料时粗集料向下滚得快,下料时也滚得快,造成摊铺时混合料离析。
沥青路面施工中沥青混合料离析及其控制【摘要】离析是影响沥青路面使用寿命的关键因素之一,本文通过泌桐高速公路下面层施工,对沥青路面离析产生的原因进行了探讨,并从沥青混合料的级配设计类型及原材料的管理、混合料的拌和、运输、摊铺和碾压分析了在沥青混合料生产过程中和施工过程中易产生的混合料离析现象,结合沥青路面的现场施工情况,总结了沥青混合料的生产、摊铺、运输和碾压等工艺上应采取的相应措施,有利于提高沥青路面的均匀性,减少沥青混合料的离析现象,提高沥青路面的施工质量。
【关键词】沥青混合料;离析;措施沥青路面下面层应具有高温抗车辙、抗剪切、密实、基本不透水的性能。
泌桐高速公路沥青路面采用10cm厚 atb-25沥青碎石下面层,其压实厚度与混合料最大公称粒径比为3.8,该结构层易于压实,但由于atb-25沥青混合料级配比较粗,且沥青含量比较小(油石比约为3.4%),在摊铺过程中易出现比较严重的离析现象,致使下面层平整度下降、透水,从而影响整个沥青路面结构的路用性能和路面行驶舒适性。
通过对原材料、配合比设计、前后台控制、摊铺和碾压工艺等方面分析研究并采取措施,有效控制了atb-25沥青混合料下面层施工质量。
1、沥青路面离析原因分析1.1 末端离析末端离析是现场最常见的离析,主要是由于摊铺机收斗引起的,在路面上形成规则的、间隔一致的翼状离析。
离析处摊铺机中央区域细集料多,比较密实;摊铺机两侧粗集料集中,细集料、沥青含量少,空隙率较大、表面纹理较深。
1.2 接缝离析接缝离析在两台摊铺机梯形摊铺施工中较为常见。
由于采用两台摊铺机施工,路线中央的纵向热接缝往往是最薄弱的环节。
接缝处的混合料过多或过少,都会产生离析现象。
1.3 随机性离析因设备故障、摊铺机停机、拌和楼生产的混合料波动过大、碾压不及时等都可能造成随机性离析。
1.4 温度离析温度离析主要在供料卸完料、摊铺机收斗时出现,上一车的剩料与下一车表面的冷料混合在一起摊铺,由于冷料粘度大,聚集在摊铺机螺旋送料器中央,摊铺后便在摊铺机中央形成明显的温度离析带。
沥青混合料施工过程中材料离析成因及控制摘要:为了避免沥青路面建设过程沥青混合料的材料离析对路面质量的危害,本文分析了沥青混合料在建设过程中材料离析的成因,并针对材料离析的成因提出控制沥青混料材料离析的措施,为保证沥青路面建设质量提供保证。
关键词:建设过程;沥青混合料;材料离析;路面质量中图分类号: tu535 文献标识码: a 文章编号:0引言在路面使用中人们发现,路面的实际使用寿命往往低于预期设计寿命。
国外沥青路面的设计寿命一般在15-20年,而许多路面的实际使用寿命不超过12年。
我国许多新建高速公路在投入使用2-3年内便发生严重的损坏,出现车辙、凹凸等破坏形式,继而出现路面松散、坑槽和网裂等病害,造成许多路段刚刚通车便开始修补,发生了严重的早期破坏[1-3]。
在探究路面早期损坏的原因时,发现这些破坏与沥青路面建设中沥青混合料的离析有很大关系,尤其是沥青混合料的材料离析。
材料离析表现形式是沥青混合料中粗集料与细集料混合不均匀、沥青混合料配比波动和空隙率的变化等。
发生材料离析时,粗集料集中的部位空隙率偏大,沥青含量偏小,偏大的空隙率使路面易渗水,易于形成动水压力,进而产生坑槽、松散等病害[3-5],见图1;并且粗集料集中的混合料抗拉强度低,抗裂、抗疲劳性能差,易出现疲劳裂纹,见图2所示。
因此,沥青混合料施工过程中材料的离析的控制显得尤为重要。
图1材料离析导致坑槽图2 材料离析导致路面龟裂1施工过程沥青混合料材料离析的成因在路面的整个建设过程中,从材料的选取到准备,到最终路面的成型,要经过很多工序,其中有多个方面都会造成材料的离析,最终影响路面建设的质量,其主要成因有以下几个方面:(1)原材料离析沥青混合料的级配确定后,在备料过程中,当采用运料车将不同集料运送到拌和站料场的过程中,卸料时料车斗升降箱过于频繁或是卸料落差高度过大,会形成大小料下落速度不一致,从而造成粗细料分开堆积,形成落差离析,如图3所示;同时,集料不按照规则一层一层堆积放置时,由于重力的落差,会造成大小集料不均匀,也会形成材料离析,如图4所示。
沥青混合料离析处理方法
沥青路面以其行车舒适而在高速公路中得到广泛应用,在我国已经建成的高速公路中,沥青路面占85%以上。
然而新修的沥青路面往往在通车后短期内便出现坑槽或局部松散,其主要原因是施工过程中出现混合料离析,引起损坏。
所谓离析,就是沥青混合料在运动过程中,因粗细集料动力特性的差异而出现分离的现象。
离析混合料级配不同于目标配合比的设计级配,一部分地方粗集料多,另一部分地方细集料多。
在细集料多的地方会出现车辙、泛油等病害;在粗集料多的地方,空隙率大,透水系数高,雨水很容易渗透到混合料中,车辆行驶时产生动水压力,不断冲刷沥青混合料,使沥青膜剥离,引起混合料松散。
沥青混合料离析已引起了国内外公路工作者的高度重视,采取了一系列的措施,如梯队摊铺、改进摊铺机性能、减少混合料装料和卸料过程中的离析等,这些措施有一定的效果,但是往往在施工工艺不满足要求,或者因施工控制不严,工序波动大而不同程度地出现离析,几乎可以说离析总是难以避免。
在施工过程中采取什么措施预防离析,对已出现的离析如何处理仍是一个值得探讨的问题,本文就粗集料集中的离析进行探讨。
沥青混合料离析主要有两种形式:一种是结构层上部为粗集料,下部为细集料,一般沿摊铺方向呈带状,属表层离析;另一种离析是结构层全部为粗集料,这种离析呈块状,属贯穿离析。
(1)级配和油石比的变化
重点研究了AC-20I型混合料,其配合比设计油石比为4.5%,级配基本接近AC-20I的中值。
施工时分别在粗集料集中部位和细集料集中部位取样,用燃烧法检验油石比,并对烧过后的集料进行筛分,检验级配。
检验结果见表1。
表1 AC-20I型混合料离析和非离析油石比(%)
由表1可见,粗集料集中部位(1号)油石比比非离析部位低0.29%,比设计油石比低0.31%。
细集料集中部位(2号)油石比比非离析部位高0.25%,比设计油石比高0.23%,可以看出由于离析混合料级配发生变化,粗集料多的比表面积小,裹油少;细集料多的比表面积大,裹油多。
(2)路面透水系数的变化
在级配和油石比对比的同时,笔者专门对AC-20I型沥青路面的透水系数进行过大量的对比试验,发现判断路面离析是否严重,检测透水系数是一个有效的办法。
对于上下均为粗集料的贯穿离析,透水系数一般都在100ml/min以上,试筒中无气泡上冒,下垫圈中基本无余水,有的透水很快,甚至在1min内无法记数。
对于上粗下细的表层离析,水往往从距透水仪边20——50cm的地方流出,试筒中无气泡上冒,透水系数均在30ml/min以上。
在非离析部位,透水系数一般在30ml/min以下,有的基本不透水,试验时可以看见试筒中有气泡上冒。
路面离析部位与非离析部位透水系数检测结果见表2。
(3)对空隙率的影响
在温度和击实次数相同的条件下,分别从工地现场取来离析混合料和非离析混合料进行马歇尔击实试验,粗集料集中的离析混合料空隙率为5.2%,吸水率达到1.5%,非离析混合料空隙率为3.9%,前者比后者高1.3%。
从离析混合料试件外观上看,表面粗糙,空隙大,吸水率大于0.5%。
而非离析的AC-20I型混合料试件表面相对密实、光滑,吸水率不到0.3%左右。
值得说明的是,采用表干法测定空隙率特别大的混合料试件时,远不能说明其实的吸水率,因为将试件从水中拿出时,大量连桶空隙中的水已流淌干净。
因此,由于粗集料没有空隙,用原有的最大相对理论密度进行计算的空隙率往往比实际空隙率小,且计算的压实度偏高。
从完工的沥青路面来看,粗集料集中的离析部位表面较粗糙,空隙较大,雨雾初晴后观察特别明显,未离析部位很快变干,而离析部位有水迹,有的甚至空隙中有明显的积水。
(4)对路面平整度的影响
从已经碾压好的路面外观上看,离析路段均匀性差。
在离析与非离析的结合部用3m直尺检测可以发现间隙值明显高于正常路面,用平整度仪检测离析路段和非离析路段,可以发现前者平整度标准差大于后者。
平整度差的原因主要有2个方面:一是离析混合料与非离析混合料材料不同,松铺系数不同,而松铺厚度相同;二是粗集料集中的离析部位散热快,保温性差,在相同的压实条件下难以压实。
因此对离析部位宜采取紧跟摊铺机碾压,并及时用胶轮压路机碾压,利用其搓揉作用尽可能使混合料处于最好的嵌挤状态。
混合料在运动过程中因粗细集料分离而引起离析,混合料拌和、运输、摊铺过程中均有可能产生离析,离析与混合料类型也有关系。
分述如下:
(1)混合料结构类型
混合料类型是离析的内因。
一般来说,混合料中集料最大粒径越大,离析的可能性越大;集料级配曲线接近最大密度线的混合料,离析的可能性小,与最大密度线成反“S”
形交叉的级配最容易离析;间断级配比连续级配更容易离析。
对于集料最大粒径大于19mm、反“S”形级配及其它类型间断级配混合料,施工时应高度重视离析的产生。
(2)混合料拌和
混合料离析与粗集料表面沥青膜厚度及温度有关。
沥青膜越薄,粗集料间粘性越差,越易离析,导致粗集料沥青膜厚度薄的原因有3种:一是油石比低;二是混合料中细集料多,由于细集料比表面积大,拌和时比粗集料更容易吸附沥青;三是粗集料孔隙率高,因为空隙中有水分,加热时水分挥发,部分沥青进入孔隙中,导致有效沥青减少。
同样,拌和温度也影响混合料粘性,温度越高,沥青粘性越差,越易离析。
混合料拌和过程中,要有足够的温度,能使混合料拌和均匀,但是并非温度越高越好。
(3)混合料装卸
混合料装运方式不正确,也会导致离析。
混合料卸入车厢时,粗集料滚落在车厢外侧下方,细集料在内侧上方,这样在车厢靠近墙板处粗集料多,而车厢中央细集料多。
因此每一斗混合料卸完后应前后移动车位,尽量减少离析程度。
另外车厢中线应与拌和机出料口中线接近,否则车厢装料多的一侧细集料多,而装料少的一侧粗集料多。
如果混合料拌和后要存入储罐中,那么卸料口应垂直向下,不应有水平方向的角度,否则混合料将会有水平方向的速度,而使一侧粗集料多,另一侧细集料多。
同样,储罐卸料口也应垂直向下。
卡车卸料时,最好使混合料滑入摊铺机料斗,尽管将料斗装满,减少集料滚动。
为减少离析,欧美已研制出沥青混合料百度车,卡车将沥青混合料卸入百度车拌和一次,再送入摊铺机料斗,这样可以减少混合料拌和、装卸和运输过程中引起的离析,这也是值得借鉴的有效方法之一。
(4)混合料摊铺
混合料摊铺过程中,最容易引起离析,主要有以下几方面:一是摊铺过程中,摊铺机不必收料斗,因为车厢两侧粗集料多,卸入摊铺机料斗后,粗集料位于料斗两侧,这部分料留在最后摊铺。
此时如果收料斗,那么将全是粗集料,摊铺后将会是离析料。
每车料卸完后,接着下一车料,使得未用完的料还有与后来的混合料再混合的机会,可以减轻离析;二是不可摊铺过宽,摊铺宽度越大,混合料由螺旋布料器运输越远,离析机会越多。
当摊铺宽度大于8~9m时最好采用梯队摊铺;三是保持布料器转速与摊铺速度均衡,如果转速过快,难免会因边部料太多而停转,循环地启动和停止布料器会导致混合料离析。
布料器埋深太浅或供料不足,会使细料下沉,而粗集料被运到两边,导致离析;四是连接布料器的吊臂也可能引起离析,一方面粗集料由螺旋布料器运至吊臂前受阻不能正常移动,在外力作用下被挤向整平板,这样在表面上形成粗集料带。
另一方面粗集料运动过程中因吊臂阻拦而冷却,这样越聚越多,当聚集到一定程度时会自动下落,导致该处粗集料多。
然后又开始聚集,如此反复造成周期性的温度离析。
由上述离析原因可以看出,要在沥青路面施工过程中完全避免混合料离析几乎是不可能的,只能尽量采取措施减轻离析程度。
在离析处理前,应在雨后对路面进行全面调查,划定要进行离析处理的范围,并检测透水系数,确定是表层离析还是贯穿离析,根据不同的离析状态采取不同的措施进行处理。
(1)表层离析的处理
对于表层离析,宜在碾压前进行处理,摊铺后立即进行补撒,填补空隙,然后碾压。
也可待已碾压的路面温度降到室温后在离析部位均匀喷洒改性乳化沥青粘层油,撒布量以0.4~0.6kg/m2为宜,根据离析程度确定,不得少量,也不宜超量。
(2)贯穿离析的处理
贯穿离析一般成块状,应返工处理,混合料摊铺后宜立即更换均匀料,适当抚平,然后碾压,也可在路面碾压完毕后处理,挖除离析料,将边部切齐,均匀涂刷一层同标号的热沥青或改性乳化沥青,然后按松铺厚度加入均匀料,再碾压密实。
在多雨地区,水损害是沥青路面的主要病害之一,从许多高速公路早期破坏的情况看,这种损坏往往是局部的。
可以肯定的说,离析问题是造成这种损坏的主要原因之一。
对于AC-20I型沥青混合料而言,判断是否离析的有效方法是检测沥青路面透水系数,当透水系数小于30ml/min时为正常状态,当透水系数大于30ml/min时为离析状态。
为更好的解决离析引起的水损害问题,除了选择合理的混合料结构类型和作好路面排水外,还要作好沥青混合料离析的预防与处理。