论文部分内容阅读
沥青混合料离析现象是直接影响沥青路面质量及使用寿命的重要因数之一,更为棘手的是,离析现象将不可避免地伴随着整个拌和运输和摊铺全过程。因此,如何从各个环节加以控制,从而最大限度地降低混合料离析对路面的危害,是摆在广大建设者与管理者面前的重要问题之一。笔者结合多年公路施工及试验检测的经验,系统分析了沥青混合料离析现象并提出了相应的控制办法。
1.离析的定义及危害
离析是混合料中集料在外力作用下,大集料和小集料分别聚集的现象。沥青混合料中的骨料粒经不同,其运动惯性也不尽相同,当混合料受到外力作用后,大粒经料运动速率必然大于小粒经料的运动速率,于是就产生了大小粒经集料的分离而产生离析。混合料一旦产生离析,就会使铺出的路面不同区域的混合料级配、路面结构和组织发生变化,在已铺筑面层会出现粗料集中或细料集中的随机离析现象,或在铺筑的面层中央或两侧出现离析带。离析将直接导致沥青混合料沥青含量与集料级配偏离设计要求,造成碾压成型后松散,破坏了路面结构,影响了路面平整、压实度、行车安全与道路使用寿命;离析造成粗集料相对集中,局部密实度较差,空隙率较高,容易形成路面积水,是导致路面发生渗水的重要原因。
2.混合料离析的控制措施
混合料的离析是无法避免的,但是只要我们从混合料配比设计、集料加工堆集、混合料加工运输、摊铺等各个环节抓起,严格按照技术标准和施工规范加以控制,其造成的危害是可以控制的。
3.拌和运输控制
3.1集料铲运堆放
对于不同来源、不同规格的集料应分区堆放,防止不同规格集料混杂。同种规格料应通过装载机与卡车联合作业的方式分层堆放,每层厚度不应超过1m,料堆侧坡度应小于3,卡车卸料或装载机堆料时应避免倾倒在斜坡上,这样可以减少由于粒经差别造成的惯性离析现象。
3.2混合料拌和和运输
混合料的运输易采用大吨位自卸车,因为它形成的离析量和离析率相对较小。自卸车在装料时应分3层放料,待一层装完后再逐次进行第二、第三次放料,这样可以避免粗骨料滚自车厢四周。由于储料仓装料时总是容易形成同心圆形离析,卸料过程中最后一些绝大多数为粗骨料,因此从卸料仓卸料时不宜每次都将仓中料卸完。
在热混合料运输中,运距越长,越会造成车厢底、侧及顶面温度较低。卸料时料在顶面温度较低的料落在摊铺机受料斗的两侧,当料车卸完料以及受料斗中料堆接近削失时,两侧冷料向内落下,被输送带送到后面的分料室,并被整平。整平板不可能使较冷的混合料与高温混合料一样固结,在摊铺层上就会出现小面积离析,由于每一车料都可能产生这种由于温度差异而造成的离析破坏,周期性的破坏现象也就更加明显。摊铺后路面材料和温度的离析将直接造成压实后路面空隙率的不均匀,因此应严格注意沥青混合料运输过程中的温度损失现象,采用切实可行的保温措施,或通过摊铺现场对沥青混合料进行二次拌和来避免温度差异造成的混合料离析。
自卸车中的混合料卸入料斗时应将混合料快速卸下,使整块料往下落,而不能让混合料滚动式流入摊铺机,这样可以避免卸料过程中粗骨料由于运动惯量大而向外堆积。
4.沥青混合料级配设计控制
集料中粒经越大运动惯量越大,就越容易产生粗细集料分离。级配不成比例,粗细料越容易产生离析,所以集料破碎、筛分和混合料配比设计中,应严格控制最大粒经含量以保证生产级配的良好。在摊铺过程中,建议摊铺厚度与混合料中最大粒经比值不低于3。
5.沥青混合料拌和能力必须与摊铺机生产能力匹配
综合考虑沥青混合料拌和、运输与摊铺施工的实际情况,采取提高拌和生产能力,加大运输能力等措施切实保证拌和能力与摊铺能力想匹配,确保摊铺机在施工中能够连续稳定运行,避免摊铺机时停时铺导致的混合料离析。
摊铺作业时,自卸车将混合料卸入摊铺机料斗,经刮板输料器送自烫平板前的螺旋分料器,由螺旋分料器将混合料从中央向左右两侧送料,并在烫平板前布料,随后烫平板进行摊铺。在整个摊铺中过程中,混合料经历了多次机械作用,混合料的大小骨料也经历了多次聚集形成离析,尤其当供料不均匀时,摊铺室中积料过多或过少,螺旋分料器转速时快时慢都会导致粒料受力变化和混合料沿烫平板宽度方向运输量不等,从而加剧离析的产生。
實践证明,摊铺机刮板输料器和螺旋分料器的转速不断变化产生的离析量是其转速均匀时产生离析量的十倍以上。因此结合国内外研究情况,我们经过施工实践总结出一条切实可行的摊铺技术指导标准:保持摊铺机刮板输料器和螺旋分料器稳定、连续地工作,螺旋分料器腔内混合料略高与分料器轴线,刮板输料器和螺旋分料器的实际运转时间不得少于摊铺机工作时间的80%,则混合料在整个摊铺过程中将始终沿烫平板宽度方向均匀分布,混合料产生的离析降低至最少。
6.摊铺过程的控制
摊铺作业过程是沥青混合料产生离析现象的关键环节。我们结合多年施工实践,总结出以下几点具体的、行之有效的摊铺作业技术要点:
摊铺机在摊铺一车料将完时,应适当控制摊铺速度,关闭送料器,等下车料倒入后再进行均匀送料和布料,这样可以避免粗料流向料斗两侧底部,并注意必要时折拢摊铺机两侧翼板,整平料床,防止出现斜沟,这些都有助于减少材料的流动和离析。
在螺旋分料器两侧将螺旋叶片反向安装,使混合料在分料时两侧形成二次拌和从而形成改善物料在前期运输过程中产生的温度和机械学离析。
刮板送料器的斗门和给料速度调节适当并与螺旋送料器速度匹配,以保证充分供料。如螺旋送料器速度过快,刮板中央供料不足,则粗集料滚向料斗中央,从而在摊铺层中央出现粗料带;如螺旋送料器送料速度太慢,致使摊铺机两侧缺料,则会使粗料滚向两侧而在摊铺层外侧形成粗料带。
沥青混合料的离析是在施工过程中客观存在的、不可避免的现象。因此在沥青路面的铺筑过程中,我们必须严格按照技术规范施工,从可能发生的各个环节加以控制,并注意总结结累经验用于指导我们的具体施工,从而最大限度的减少离析现象对路面质量造成的危害。为了提高摊铺过程中沥青混合料的均匀性从而减少离析现象的产生,特提出以下建议:加强路面材料和温度离析方法的研究,并建议在沥青路面施工技术规范中增加施工沥青混合料控制指标;重视施工生产过程中全程控制,并采用摊铺现场二次拌和方式,通过对热沥青混合料在摊铺之前进行从新拌和,有效控制离析的产生。
由于交通量的不断增长、轴载的明显增大以及高等级公路交通车辆的渠化作业,沥青混凝土面层面临着严峻的考验,有些高速公路在通车一、二年内,就出现了不同程度地早期破坏、严重影响了路面使用功能和寿命。为了适应重交通的需要,各国开展了新型高性能沥青混合料的研究。法国开展了薄沥青混凝土BBN;一些国家还运用了多孔沥青混凝PA;美国开展了新粗骨架高集合料CMHB。这些新型沥青混合料都有一个共同的点就是粗骨料、大粒径沥青混合料。所谓大粒径沥青混合料(Large-Stone Asphalt Mixes,简称LSAM),一般是指含有矿料的最大粒径在25—53mm之间热拌沥青混合料,通常铺筑在表面层的下面以便最大限度的发挥其抗车辙能力。这事解决抗车辙和抗滑要求减少噪音的良好途径,也是目前面层混合料的发展方向。
7.结语
因此,近年来为适应日益增长的交通量、轴载和超限车辆的不断增长,一些新的路面结构和新技术、新材料和新工艺已经出现并得到成功运用。在公路沥青混凝土面层施工中,如何从各个环节加以控制,从而最大限度地降低混合料离析对路面的危害,显得尤为重要。
1.离析的定义及危害
离析是混合料中集料在外力作用下,大集料和小集料分别聚集的现象。沥青混合料中的骨料粒经不同,其运动惯性也不尽相同,当混合料受到外力作用后,大粒经料运动速率必然大于小粒经料的运动速率,于是就产生了大小粒经集料的分离而产生离析。混合料一旦产生离析,就会使铺出的路面不同区域的混合料级配、路面结构和组织发生变化,在已铺筑面层会出现粗料集中或细料集中的随机离析现象,或在铺筑的面层中央或两侧出现离析带。离析将直接导致沥青混合料沥青含量与集料级配偏离设计要求,造成碾压成型后松散,破坏了路面结构,影响了路面平整、压实度、行车安全与道路使用寿命;离析造成粗集料相对集中,局部密实度较差,空隙率较高,容易形成路面积水,是导致路面发生渗水的重要原因。
2.混合料离析的控制措施
混合料的离析是无法避免的,但是只要我们从混合料配比设计、集料加工堆集、混合料加工运输、摊铺等各个环节抓起,严格按照技术标准和施工规范加以控制,其造成的危害是可以控制的。
3.拌和运输控制
3.1集料铲运堆放
对于不同来源、不同规格的集料应分区堆放,防止不同规格集料混杂。同种规格料应通过装载机与卡车联合作业的方式分层堆放,每层厚度不应超过1m,料堆侧坡度应小于3,卡车卸料或装载机堆料时应避免倾倒在斜坡上,这样可以减少由于粒经差别造成的惯性离析现象。
3.2混合料拌和和运输
混合料的运输易采用大吨位自卸车,因为它形成的离析量和离析率相对较小。自卸车在装料时应分3层放料,待一层装完后再逐次进行第二、第三次放料,这样可以避免粗骨料滚自车厢四周。由于储料仓装料时总是容易形成同心圆形离析,卸料过程中最后一些绝大多数为粗骨料,因此从卸料仓卸料时不宜每次都将仓中料卸完。
在热混合料运输中,运距越长,越会造成车厢底、侧及顶面温度较低。卸料时料在顶面温度较低的料落在摊铺机受料斗的两侧,当料车卸完料以及受料斗中料堆接近削失时,两侧冷料向内落下,被输送带送到后面的分料室,并被整平。整平板不可能使较冷的混合料与高温混合料一样固结,在摊铺层上就会出现小面积离析,由于每一车料都可能产生这种由于温度差异而造成的离析破坏,周期性的破坏现象也就更加明显。摊铺后路面材料和温度的离析将直接造成压实后路面空隙率的不均匀,因此应严格注意沥青混合料运输过程中的温度损失现象,采用切实可行的保温措施,或通过摊铺现场对沥青混合料进行二次拌和来避免温度差异造成的混合料离析。
自卸车中的混合料卸入料斗时应将混合料快速卸下,使整块料往下落,而不能让混合料滚动式流入摊铺机,这样可以避免卸料过程中粗骨料由于运动惯量大而向外堆积。
4.沥青混合料级配设计控制
集料中粒经越大运动惯量越大,就越容易产生粗细集料分离。级配不成比例,粗细料越容易产生离析,所以集料破碎、筛分和混合料配比设计中,应严格控制最大粒经含量以保证生产级配的良好。在摊铺过程中,建议摊铺厚度与混合料中最大粒经比值不低于3。
5.沥青混合料拌和能力必须与摊铺机生产能力匹配
综合考虑沥青混合料拌和、运输与摊铺施工的实际情况,采取提高拌和生产能力,加大运输能力等措施切实保证拌和能力与摊铺能力想匹配,确保摊铺机在施工中能够连续稳定运行,避免摊铺机时停时铺导致的混合料离析。
摊铺作业时,自卸车将混合料卸入摊铺机料斗,经刮板输料器送自烫平板前的螺旋分料器,由螺旋分料器将混合料从中央向左右两侧送料,并在烫平板前布料,随后烫平板进行摊铺。在整个摊铺中过程中,混合料经历了多次机械作用,混合料的大小骨料也经历了多次聚集形成离析,尤其当供料不均匀时,摊铺室中积料过多或过少,螺旋分料器转速时快时慢都会导致粒料受力变化和混合料沿烫平板宽度方向运输量不等,从而加剧离析的产生。
實践证明,摊铺机刮板输料器和螺旋分料器的转速不断变化产生的离析量是其转速均匀时产生离析量的十倍以上。因此结合国内外研究情况,我们经过施工实践总结出一条切实可行的摊铺技术指导标准:保持摊铺机刮板输料器和螺旋分料器稳定、连续地工作,螺旋分料器腔内混合料略高与分料器轴线,刮板输料器和螺旋分料器的实际运转时间不得少于摊铺机工作时间的80%,则混合料在整个摊铺过程中将始终沿烫平板宽度方向均匀分布,混合料产生的离析降低至最少。
6.摊铺过程的控制
摊铺作业过程是沥青混合料产生离析现象的关键环节。我们结合多年施工实践,总结出以下几点具体的、行之有效的摊铺作业技术要点:
摊铺机在摊铺一车料将完时,应适当控制摊铺速度,关闭送料器,等下车料倒入后再进行均匀送料和布料,这样可以避免粗料流向料斗两侧底部,并注意必要时折拢摊铺机两侧翼板,整平料床,防止出现斜沟,这些都有助于减少材料的流动和离析。
在螺旋分料器两侧将螺旋叶片反向安装,使混合料在分料时两侧形成二次拌和从而形成改善物料在前期运输过程中产生的温度和机械学离析。
刮板送料器的斗门和给料速度调节适当并与螺旋送料器速度匹配,以保证充分供料。如螺旋送料器速度过快,刮板中央供料不足,则粗集料滚向料斗中央,从而在摊铺层中央出现粗料带;如螺旋送料器送料速度太慢,致使摊铺机两侧缺料,则会使粗料滚向两侧而在摊铺层外侧形成粗料带。
沥青混合料的离析是在施工过程中客观存在的、不可避免的现象。因此在沥青路面的铺筑过程中,我们必须严格按照技术规范施工,从可能发生的各个环节加以控制,并注意总结结累经验用于指导我们的具体施工,从而最大限度的减少离析现象对路面质量造成的危害。为了提高摊铺过程中沥青混合料的均匀性从而减少离析现象的产生,特提出以下建议:加强路面材料和温度离析方法的研究,并建议在沥青路面施工技术规范中增加施工沥青混合料控制指标;重视施工生产过程中全程控制,并采用摊铺现场二次拌和方式,通过对热沥青混合料在摊铺之前进行从新拌和,有效控制离析的产生。
由于交通量的不断增长、轴载的明显增大以及高等级公路交通车辆的渠化作业,沥青混凝土面层面临着严峻的考验,有些高速公路在通车一、二年内,就出现了不同程度地早期破坏、严重影响了路面使用功能和寿命。为了适应重交通的需要,各国开展了新型高性能沥青混合料的研究。法国开展了薄沥青混凝土BBN;一些国家还运用了多孔沥青混凝PA;美国开展了新粗骨架高集合料CMHB。这些新型沥青混合料都有一个共同的点就是粗骨料、大粒径沥青混合料。所谓大粒径沥青混合料(Large-Stone Asphalt Mixes,简称LSAM),一般是指含有矿料的最大粒径在25—53mm之间热拌沥青混合料,通常铺筑在表面层的下面以便最大限度的发挥其抗车辙能力。这事解决抗车辙和抗滑要求减少噪音的良好途径,也是目前面层混合料的发展方向。
7.结语
因此,近年来为适应日益增长的交通量、轴载和超限车辆的不断增长,一些新的路面结构和新技术、新材料和新工艺已经出现并得到成功运用。在公路沥青混凝土面层施工中,如何从各个环节加以控制,从而最大限度地降低混合料离析对路面的危害,显得尤为重要。