改性沥青用于道路工程已有几十年的历史,从品种上看,按其改性剂的不同,一般分为三类:热塑性类、橡胶类、树脂类。其中热塑性橡胶类(即热塑性弹性体)的SBS由于具有良好抗车辙变形能力和弹性(变形的自恢复性及裂缝的自愈性),已成为目前世界上普遍使用的道路沥青改性剂。沥青砼路面的中面层,承担抗车辙、抗低温缩裂与抗渗的重要功能。要求具有很强的高温抗形变能力、低温韧性,还要有很强的抗水作用和足够的耐久性。针对中面层的主要功能及较高要求,各地区综合气候和交通荷载的情况考虑,在一些高等级公路沥青路面上采取上面层和中面层全改性的办法,以满足公路抗辙及耐久性要求。
1.工程概况
国道主干线广州绕城公路,小塘至茅山段C18合同段,全长39.13Km,按六车道高速公路设计,行车速度100Km/h,主要工程项目包括:水泥稳定碎石底基层、基层;透层;封层;沥青砼面层;水泥砼路面及排水路肩等附属工程施工。本路面工程主线及互通立交匝道沥青混凝土路面结构层设计为4cm厚细粒式沥青混凝土抗滑层(AC-13改进型)+6cm厚中粒式沥青混凝土(AC-20C)+8cm厚粗粒式沥青混凝土(AC-25C)。为了确保中面层改性沥青AC-20C的施工质量,首先进行试验段,以便于摸索出经济合理、工程质量可靠、操作性好的施工组合。
2.中面层改性沥青AC-20C配合比设计
2.1 原材料说明
沥青:配合比设计中采用泰普克改性沥青。集料:所用集料为佛山张队石场玄武岩碎石,分别有:11-22mm碎石、0-3mm石屑,六合田野石场石灰岩碎石6-11mm.矿粉:采用四会市迳口镇矿粉。
2.2 目标配合比设计结果
确定生产配合比时考虑拌和楼除尘效果,经试配AC-20C型沥青混合料配合比矿料级配采用:47.5:17.5:32.0:3.0目标配合比中最佳沥青用量为4.7%,生产配合比中施工沥青用最终确定为4.6%.施工控制指标:残留马歇尔稳定度>85%,冻融劈裂残留强度>80%,车辙试验动稳定度不小于2800次/mm,渗水系数不大于120ml/min.
3.中面层施工质量控制
3.1 改性沥青AC-20C混合料的拌制
①为了保证改性沥青混合料AC-20C的质量,拌和楼严格控制回收粉尘;严格检查矿粉的质量,保证0.075mm筛孔通过率中新加矿粉的量大于80%。②为避免沥青温度过高引起老化,在混合料拌和过程中,均严格掌握沥青和集料的加热温度,拌和时改性沥青和矿料温度都按低限设定,并同时严格控制混合料出料温度:成品改性沥青加热温度不大于175℃,集料加热温度190℃~210℃,混合料出场温度170℃~180℃。③严格控制改性沥青混合料的拌合时间,每盘生产周期不宜少于60S,其中干拌时间不少于10-15S.成品储料仓储存过程中混合料温度降温不得大于10℃。④为保证从总量上对改性沥青混合料AC-20C进行控制,拌和楼控制室逐盘打印沥青及各种矿料的用量和拌和温度,每天用拌和总量检验矿料的配比和沥青混合料油石比的误差,并定期对拌和楼的计量和测温进行校核。
3.2 改性沥青混合料AC-20C的运输
①为防止混合料与车厢板粘结,车厢侧板和底板洒一薄层肥皂水后用拖把拖匀,要求无余液积聚,严禁用柴油作为隔离剂使用。②拌合站和运料车装料时,应采用先装前部,再装后部,最后装中部的平衡装料,以减少混合料离析。③严格控制沥青混合料的出厂温度和运到现场温度。④运料车应用完整无损的双层蓬布覆盖,以利保温防雨,防止污染。
3.3 改性沥青混合料AC-20C的摊铺和碾压
①每个工作面采用两台ABG-423摊铺机,中面层路面宽度为15.10m,摊铺机工作宽度:一台为8.0m,另一台为7.15m,中间搭接宽度15cm.靠近路肩一侧先行(低处),两台摊铺前后错开10~15m,呈梯形方式同步摊铺。②为了防止摊铺机熨平板温度不够,摊铺前保证熨平板具有足够的预热时间,不低于100℃。调整好熨平板和夯锤初始压实装置,达到适宜的振动频率和振幅,改性沥青混合料摊铺温度不低于160℃。③保证改性沥青上面层平整、不漏压,严格控制摊铺机的摊铺速度≤3m/min,且做到匀速、不间断地摊铺。④碾压紧跟在改性沥青混合料摊铺后进行。分初压、复压和终压三道工序,初压开始温度不低于150℃,终压温度不低于90℃。碾压作业遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则。⑤压路机以匀速进行碾压。碾压段长度控制在30m~40m.应以缓慢而均匀的速度碾压,碾压路线和碾压方向不应突然改变,而导致混合料被推移。⑥为使改性沥青混合料AC-20C中面层的压实度得到充分保证,初压以两台8~10t的双钢轮振动压路机振压两遍,分别为前进振动,后退静压;复压以16~20t轮胎压路机静压六遍;终压以10~11t左右的宽幅双钢轮压路机静压两遍。⑦对松铺厚度、碾压顺序、碾压遍数、碾压速度及碾压温度都设有专人检查,控制摊铺、碾压设置,根据实际情况及时调整。⑧为保证路面的平整,消除碾压轮迹,宽幅双钢轮压路机作终压收光。
4.建议与结论
广州西二环高速公路经过几年的通车情况可以看到:该高速公路铺筑的中面层是成功的,为以后改性沥青混合料的中面层施工积累了宝贵经验。经过本次改性沥青砼AC-20C的实际施工应用,总结以下建议供参考:①石屑作为填隙料相比砂有着一定的优势,首先石屑的表面积较大,附油性更强,而且在集料中摩擦角也大,在级配方面也较为优良。② 集料的选用对于沥青砼的最终质量至为关键。③工厂生产的改性沥青较现场改性的产品性能较为优良,但存在与拌和站的配合问题与热储存问题,每次施工中一定要尽量准确计算好每日施工用量,施工后或用完或充满储存罐中的沥青,以减少沥青与空气的接触面,防止沥青氧化。