Superpave混合料的施工控制

　　【摘要】结合国家主干线阿荣旗到深圳高速公路河南省境内扶沟到项城段路面施工中Superpave沥青混合料的设计与施工，对Superpave沥青混合料施工工艺及特点进行详细阐述。
　　【关键词】Superpave，施工，控制
　　⒈前言
　　近年来，我国高速公路的发展呈现出突飞猛进的势态。随着高速公路里程的增加，沥青混凝土路面相续出现了车辙、拥包、泛油等早期破坏现象。为解决此类问题，我国公路建设者一直在混合料的设计和施工方法上不断探索，寻找解决的途径。此路段业主委托江苏省交通科研所结合本地气候情况，采用了Superpave沥青混合料的设计方法。
　　⒉Superpave混合料的特点
　　Superpave沥青混合料的设计方法不同与传统的马歇尔稳定度设计方法。马歇尔稳定度设计方法采用了马歇尔击实仪成型试件，根据稳定度、流值、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度和残留稳定度进行沥青混合料的设计。业内人事认为垂直击实与实际碾压联系不大。Superpave沥青混合料设计采用旋转压实仪成型试件，很好的模拟了实际碾压。Superpave根据沥青混合料初始、设计和最大旋转压实次数的密度以及在设计压实次数时的空隙率、填料与有效沥青之比进行级配组成设计，然后再进行油石比的选择，因此该方法更科学。
　　⒊Superpave混合料的施工
　　⒊⒈施工前的准备
　　⒊⒈⒈施工前应对基层进行检查，基层应符合下列要求：
　　①具有足够的强度，整体性，宽度和厚度
　　②具有合格的平整度和压实度
　　③横坡及标高符合要求
　　④表面清洁无杂物
　　⒊⒈⒉各种矿料准备准备充分，并分类堆放，避免混料和污染，矿料规格等各项指标应符合规范要求。
　　⒊⒈⒊施工前对各种施工机械进行全面细致的检查、调试，保证设备的正常运行，特别是拌和站，地磅，摊铺机，压路机。拌和站应有两套良好的供电设备，确保在一个工作日内不因停电而影响当天的施工。
　　⒊⒈⒋应具备两套现场技术管理人员，机械操作人员及劳工，以保证正常安全的施工。
　　⒊⒈5试验段的施工
　　大面积摊铺前应进行不超过300米的沥青混凝土的实验路段的铺筑，它包括三个阶段：试拌，试铺，碾压。实验段的目的是检验沥青混凝土的配合比、施工工艺，探讨拌和、运输、摊铺、压实各个阶段的施工方法的可能性；检验施工机械的性能及可行性；检验前后台的联系及现场施工工艺管理情况等。具体要进行以下几条的验证和总结工作：
　　①确定拌和温度、拌和时间及混合料的和易性、验证矿料级配和沥青用量
　　②确定混合料的铺筑工艺松铺系数
　　③拌和速度、运输车、摊铺、压路机各自适宜配量、人员组织安排的合理性
　　④混合料的适宜压实温度范围及压路机的最佳组合碾压方式、碾压速度和遍数的确定
　　⑤各项技术指标的测定
　　⑥检测试验段施工质量，不符合要求时应找出原因，采取纠正措施，重新铺筑试验路，直到满足要求为止
　　⒊⒉混合料的拌制（以中面层为例）
　　沥青混合料的矿料级配应符合目标及生产配合比的要求，油石比控制在±0.3范围内。本项目使用两台2000型间歇式沥青拌和站进行拌和。根据试验段摊铺结果检验，各项技术指标符合规范要求，因此与之对应的各项技术参数确定为可行，可以用作以后大面积施工的技术参数。
　　⒊⒉⒈拌合准备
　　①沥青拌和设备，要求具有防止环境污染的设备。
　　②细集料和矿粉需保持干燥、洁净，需有防护设施，防止遭雨水淋湿。
　　③沥青采用电加热，不使用明火加热。
　　④试验室向拌合组提供有负责人签认的配合比通知单。
　　⑤检查设备、仪表工作是否正常。
　　⑥要求对沥青拌合站数据进行采集的计算机设备工作正常，计算机能适时检测、自动处理、显示和打印所采集的数据。
　　⒊⒉⒉混合料拌和
　　①操作人员需持证上岗，要严格按操作规程工作，要明确岗位责任。
　　②拌和机的上料速度确定如下:
　　4#冷料仓10-20mm碎石读盘值为：18.7r/min/2.4=7.8档
　　3#冷料仓5-10mm碎石读盘值为：17.8r/min/2.4=7.4档
　　2#冷料仓0-5mm读盘值为：20.4r/min/2.4=8.5档
　　③产量为240t/h。
　　④经检验生产配合比符合要求，能够指导大面积施工，生产配合比如下：
　　1#拌合机确定生产配合比为：1#热料仓：2#热料仓：3#热料仓：4#热料仓：矿粉=14：20：27：37：2；
　　2#拌合机确定生产配合比为：1#热料仓：2#热料仓：3#热料仓：4#热料仓：矿粉=18：17：25：37：3；
　　最佳沥青用量为4.2%（最佳油石比为4.38%）。
　　⑤拌合过程的主要要求：混合料均匀，颜色一致，无花白料现象，使沥青均匀地裹复矿物颗粒表面。
　　⑥拌合注意事项：
　　A.集料加热温度一般控制在190℃——200℃之间，改性沥青加热控制在160℃——170℃，混合料出厂温度180℃—185℃每吨沥青混合料温度超过195℃时混合料予以废弃。
　　B.从进料到出仓综合拌合时间控制范围45—50秒。其中干拌时间控制在5-8秒左右。以所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合料为度。烘干集料的残余含水量不得大于1%。若矿料潮湿，根据需要增加干拌温度。
　　C.混合料出仓温度视施工时气温、供料时间的变化（早、中、晚、开工与收工）、摊铺温度、运距及道路状况等，控制范围适宜180——185℃。
　　D.拌和后操作手及试验人员需及时观察成品颜色、级配大致比例，测量温度（沥青用量最佳的拌合料表面黑色略带棕色光泽，装在车上的堆不塌、不离析）。拌合人员不得随便改变配合比。
　　E.拌合停机前用部分不含矿粉、沥青的热料进行洗仓。
　　F.将仪表控制盘显示的沥青的用量和材料用量，作出数理统计分析，得出相关系数，指导生产，沥青的计量用量与油罐中实耗数字进行对比，应予以较正。
　　G.工作人员及时需认真完整作出运转记录、生产过程记录、事故记录等。
　　⑦质量检查
　　A.对拌合料外表进行认真观察如大致配合比、油石比、色泽是否离析或者结块成团等，观察结果需及时反馈相关负责人员。
　　B.每半小时检查一次加热、出仓混合料温度，随车填好出厂单。
　　C.每工作日每台拌和机不少于一次测混合料油石比密度、稳定度、流值、空隙率和饱和度及指标，并作试验记录及台帐。
　　⑧协调：拌合、试验、现场铺筑密切联系，互通信息，每日应召开协调会，提出问题，制定改进措施。
　　⑨生产出的SBS改性沥青要不断的搅拌，以防止离析。
　　⒊⒊混合料的运输
　　①混合料的运输考虑拌合机拌合能力、运输距离、道路状况、车辆吨位合理确定车辆数量。
　　②自卸汽车保持车厢彻底干净，涂防粘剂薄膜：柴油：水＝１：３，但不应有多余的防粘剂积存车中。
　　③运输车必须进行覆盖，用以保温、防雨、防环境污染。
　　④混合料运抵现场保证温度应不低于175℃，对于已经离析、或硬结成壳或残留车内的混合料做废弃处理。
　　⑤为保证连续摊铺，开始摊铺时，现场待卸的料车不得少于5辆。
　　⑥在卸料时，运输车不得撞击摊铺机，以保证平整度。
　　⒊⒋混合料的摊铺
　　混合料的摊铺采用两台ABG423沥青混凝土摊铺机成梯队进行联合作业。混合料摊铺前应对下承层进行检查清除表面污染物，摊铺机的摊铺速度控制在2-3.5m/min，夯锤设置为3-5级，找平方式采用非接触式浮动基准梁找平。混合料摊铺温度大于170℃。⒊⒋⒈摊铺机起步之前，熨平板必须加热，加热到熨平板的温度与混合料的温度接近为宜。熨平板加热时间不够，温度达不到要求，在起步20—30米长范围内熨平板会下扎，使摊铺厚度变薄，且摊铺出的表面麻面和离析比较严重。正确选择熨平板的初始工作仰角。以往经验表明熨平板工作仰角和摊铺厚度存在一种对应关系，以ABG423为例，其对应关系可用厚度和标尺读数表示见下表：
　　压实厚度与标尺读数的对应关系

　　不同类型的摊铺机，这种对应的关系可能不同，但都可以通过正常施工时加以总结。建立正常摊铺状态压实厚度和标尺读数的对应关系。在某一压实厚度时熨平板的初始工作仰角可采用同一厚度下熨平板正常工作时的仰角。
　　⒊⒋⒉摊铺过程中
　　①汽车司机与摊铺机手密切配合，避免车辆撞击摊铺机，使之偏位，或把料卸出机外，卸料车的后轮距摊铺机30cm左右，当摊铺机行进接触时，汽车起升倒料。
　　②连续供料。当待料时不将机内混合料摊完，保证料斗中有足够的存料，防止送料板外露。因故障斗内料已结块，重铺时需清除。
　　③操作手正确控制摊铺边线和准确调整熨平板。当熨平板处于工作状态时，存在一些作用力：摊铺机前进的牵引力，熨平板前沥青混合料的阻力，螺旋送料器的旋转力，熨平装置的重力，夯锤的冲击力混合料的支持力。当这些力处于平衡状态时，熨平板工作仰角不变，摊铺层的厚度不变，当整个受力系统的平衡状态被打破时，工作仰角发生变化，以至摊铺层的厚度或薄或厚的变化，当诸力再次平衡时，摊铺厚度趋于正常。在施工过程中，摊铺机的加速或减速，螺旋送料器速度的变化，熨平板前混合料的多少都会对摊铺厚度有影响，以至影响到平整度，这些变化应尽量避免。人工对熨平板的调整也会影响厚度、平整度。因此，施工过程中应保证匀速连续供料，保证摊铺机匀速工作。
　　④施工过程中应保证螺旋送料器匀速旋转以免混合料离析。
　　⒊⒋⒊摊铺接近终点时，螺旋送料器停止供料，熨平板前的料越来越少，熨平板的阻力变小，摊铺厚度逐渐变薄。这个过程在3—5米内完成，厚度减薄2-5mm，越靠近末端越薄。因此在摊铺中下面层时，接近末端1m左右时摊铺机离开用人工找平，以保证厚度要求，待碾压结束后将最后1-2m的不平整段切掉。
　　⒊⒌混合料的碾压
　　⒊⒌⒈Superpave混合料的结构特点：
　　①骨架密实结构，中间粒径的集料多，集料间能形成骨架，因此混合料具有良好的内摩阻力和稳定性，抗车辙能力强。
　　②表面改造深度大，但有良好的密实性。
　　③粗集料多，细集料少，缺乏细集料的热传递，混合料温度下降快，缺乏足够的时间来压实。
　　⒊⒌⒉Superpave混合料的碾压要求
　　Superpave混合料的结构特点决定了必须在较短的时间内保证足够的压实功来满足压实度的要求。使用重型压路机和振动压路机在高温下进行碾压为保证压实度，层厚必须满足最大公称粒径的3倍以上，高温不推移，初压紧跟摊铺机，需要振动碾压，使用胶轮进行复压，以提高压实度。
　　压路机的最佳组合根据生产能力、天气状况综合考虑，为此我项目部使用了两台INGERSOLL—DD130，一台DYNAPAC—CC622，一台INGERSOLL—DD110，两台XP261进行组合碾压。CC622，DD130，本着“紧跟慢压，高频低幅”的原则紧跟摊铺机进行振动压实，XP261进行复压，最后DD110进行终压以消除轮迹。
　　⒊⒌⒊压实原则：
　　①碾压方向由路面低处压往高处。
　　②光轮压路机碾压时，相邻碾压带的重叠宽度为10-20cm。胶轮压路机碾压时，相邻碾压带的重叠宽度为1/3-1/2碾压轮宽度。
　　③在碾压过程中，不得在新铺混合料上突然加速、调头、左右摆动或突然刹车。当倒车回程时慢停、慢起步。
　　④根据出料速度，初压时，采用光轮压路机紧跟摊铺机振动碾压各2遍，以防温度散失较快；复压时，用胶轮压路机再碾压4遍（XP261各2遍），终压采用光轮压路机静压2遍（DD110），消除轮迹。初压、复压、终压三个不同程序的压实段落比前一程序后退5-8m，不在同一断面上进行。初压速度宜控制在3km/h，复压速度宜控制在4km/h，终压速度宜控制在5km/h。
　　⑤压路机在改变进退方向时，在上一个碾压段落范围变化，压路机不得在热铺路面上急转弯、急停。
　　⑥压实过程中，设专人用３米直尺来回巡视检查测量路面平整度，发现因摊铺机停机或压路机倒车、转向造成路面搓板或凸埂现象及时用压路机碾压，消除到满足要求。
　　⑦压路机应保持雾化喷水，在整个过程中要控制撒水量，以防止混合料温度下降过快。
　　⒊⒍接缝处理
　　由于采用两台ABG423摊铺机摊铺沥青混合料，既要认真处理好横缝，又要处理好纵缝。
　　⒊⒍⒈横缝的处理
　　横缝对行车的舒适性影响较大，施工时要尽可能减少横接缝。
　　①上下层的接缝错位不小于1m，采用垂直平接缝。接缝时应用热料加热软化先铺面层。
　　②每天碾压完成之后，采用6m直尺测平整度，将端部平整度、高程不符合要求的1-2m砼切除。
　　③切成垂直的断口上涂上沥青，然后将摊铺机的熨平板落在接头上，并垫上虚铺板，摊铺时，先用热料将接头预热5分钟后开始摊铺。碾压时，用一台压路机从接头中心处向两侧逐渐斜压，然后做横向碾压，碾压时，压路机位于已压实的混合料层上，深入新铺层宽度15cm左右，然后每压一遍向新铺混合料移动15—20cm直至全部在新铺层上为止。碾压过程中要不断的用3米直尺检测，发现平整度不合格处做局部处理。
　　④接缝处理时不断用３米尺检查平整度。
　　⒊⒍⒉纵缝的处理
　　由于沥青混合料摊铺采用两台摊铺机并排呈梯队摊铺，存在热接纵缝。为了消弭热接纵缝，采用在后面的摊铺机上挂一个铁锹，并在铁锹头上放一重物，使摊铺机拖着铁锹沿着接缝线行走来消除纵缝，在纵缝痕迹比较明显处，用人工洒补细料来消除纵缝。上下两层的纵缝不能在同一条线上，需错开15cm以上。
　　⒊⒎结束语
　　Superpave沥青混合料的设计方法已经开始在我国公路市场被推广应用，能否经得起考验还要进一步跟踪调研。以上是本人的施工体会，请同行多多指教。

《Superpave混合料的施工控制》

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