高速公路瀝青路面病害與施工工藝的關(guān)聯(lián)控制

1、高速公路瀝青路面病害與施工工藝的關(guān)聯(lián)控制高速公路瀝青路面病害與施工工藝的關(guān)聯(lián)控制摘要討論了當(dāng)前瀝青路面施工工藝存在的系統(tǒng)性技術(shù)缺陷，以及由此導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生的病害和成因提出了改進(jìn)工藝的措施與控制技術(shù)。關(guān)健詞瀝青路面病害施工離析溫差離析實(shí)際孔隙率瀝青路面被我國(guó)大多數(shù)干線公路所采用，特別是半剛性基層瀝青路面更成為我國(guó)高等級(jí)公路的典型路面結(jié)構(gòu)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通量及其軸重越來(lái)越大，對(duì)瀝青路面的結(jié)構(gòu)要求和施工質(zhì)量水平提出了更高的要求。近年

2、來(lái)我國(guó)的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工控制技術(shù)水平取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但由于研究領(lǐng)域更多的局限于結(jié)構(gòu)和材料范疇，對(duì)施工工藝的研究重視不夠，仍停留在依靠經(jīng)驗(yàn)和引進(jìn)設(shè)備的階段。根據(jù)多年來(lái)對(duì)施工過(guò)程和建成路段路況變化的觀測(cè)，我們認(rèn)為當(dāng)前瀝青路面便用質(zhì)量頻頻出現(xiàn)問(wèn)題，與施工工藝其控制技術(shù)是否科學(xué)合理的密切關(guān)系。本文針對(duì)施工過(guò)程中存在的這兩方面工藝技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行探討。1、瀝青路面施工離析控制技術(shù)瀝青混合料離析的廣義概念應(yīng)該是瀝青混合料性能的不均勻性變化在施工

3、中離析的表現(xiàn)是多種多樣的如集料粗細(xì)顆粒的離析、混合料溫度不均勻?qū)е碌碾x析、混合料拌和不均勻產(chǎn)生的離析等等。我們經(jīng)常稱為的瀝青混合料離析是指瀝青混合料施工過(guò)程中粗細(xì)集料的不均勻分離變化。根據(jù)多年的跟蹤調(diào)查，在運(yùn)輸過(guò)程中由表及里瀝青混合料溫度發(fā)生不均勻變化，直接攤鋪后溫度較低的料團(tuán)不易壓實(shí)，是路面發(fā)生早期破壞的重要因素之一。因此，研究溫度差異導(dǎo)致的離析是很有意義的。11瀝青混合料集料離析控制半剛性基層瀝青路面是高速公路的典型路面結(jié)構(gòu)，使用率

4、達(dá)95%。其中，AC16Ⅰ型瀝青砼路面經(jīng)常被作為上面層使用。一般認(rèn)為，AC16Ⅰ混合料不易離析，用肉眼觀察表面集料分布，幾乎看不出離析現(xiàn)象。近年來(lái)，我們對(duì)幾條高速公路瀝青面層的施工進(jìn)行了抽查，寬幅攤鋪AC16Ⅰ型瀝青混合料的離析情況相當(dāng)嚴(yán)重，改變了我們的習(xí)慣看法，在10.5米攤鋪機(jī)后尚未碾壓的段落分左、中、右3個(gè)位置對(duì)稱取樣，其抽提試驗(yàn)結(jié)果如表1尚未碾壓瀝青混合料抽提試驗(yàn)表1孔徑(MM)191613.29.54.752.361.180.

5、60.30.150.075規(guī)范范圍10095~10075~9058~7842~6332~5022~3716~2811~217~154~8左10090.4576.8255.9935.4432.312320.3512.667.385.59中10097.7687.9981.3362.9734.2724.1621.3813.257.885.86右10089.2977.1356.6637.1433.1323.5620.8512.957.595.8

6、3平均10093.8182.4868.8349.6333.523.722113.037.685.79從抽檢結(jié)果我們可以得出以下結(jié)論：（1）、左、中、右三點(diǎn)的綜合平均通過(guò)率與未攤鋪同批攤鋪混合料的級(jí)配相符；（2）、左、中、右三點(diǎn)≦2.36MM篩孔的通過(guò)率基本相同，證明≦2.36MM的集料未發(fā)生離析(3)、大于4.75MM以上篩孔的3點(diǎn)通過(guò)率差異較大，證明集料顆料的離析嚴(yán)重，左右兩側(cè)的粗集料通過(guò)率基本相同，說(shuō)明離析對(duì)稱發(fā)生；（4）、粗集料向

7、兩側(cè)分布，左右兩側(cè)大于4.75MM的粗骨料含量為64%，中間為36%，均超出規(guī)定的級(jí)配范圍。即攤鋪中心混合料明顯偏粗，兩側(cè)偏細(xì)。寬幅攤鋪離析導(dǎo)致結(jié)果是嚴(yán)重的，他不僅影響了路面的使用性能，也促使了路面早期破壞，耐久性大打折扣。從現(xiàn)有調(diào)查結(jié)果看，其主要后果表現(xiàn)以下三個(gè)方面:：是導(dǎo)致這一結(jié)果的直接原因。因此，我們認(rèn)為半剛性基層瀝青路面早期局部破壞發(fā)生的主要原因是溫差離析。這一現(xiàn)象在國(guó)際上引起高度重視。1996年華盛頓大學(xué)的一位研究生，用紅外感

8、溫成像儀對(duì)混合料運(yùn)輸、攤鋪、路面成型和路面破損，進(jìn)行了全面跟蹤檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)“溫差離析”是瀝青路面發(fā)生早期局部破損的一個(gè)重要原因。當(dāng)時(shí)，這一結(jié)論沒(méi)有引起運(yùn)輸當(dāng)局的注意，后在州運(yùn)輸部的資助下，該研究生在更大范圍內(nèi)開(kāi)展了調(diào)查，最終確認(rèn)了“溫差離析”的嚴(yán)重危害，在國(guó)際學(xué)術(shù)界引起了很大的反響。目前，日本、歐洲等國(guó)已全面開(kāi)展了對(duì)這一現(xiàn)象的調(diào)查研究。德國(guó)已開(kāi)發(fā)投入使用。對(duì)于我國(guó)的施工組織水平和混合料性質(zhì)來(lái)說(shuō)，采用這種工藝措施是必要的，特別是在春秋季節(jié)和

9、趕進(jìn)度施工中應(yīng)用，可消除溫差離析，提高平整度和壓實(shí)度的均勻性，消除早期局部損壞。2瀝青路面碾壓控制技術(shù)2.1施工溫差控制在《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ032—94）表7.2.4中，規(guī)定了瀝青混合料的碾壓溫度，以保證在適當(dāng)?shù)臏囟认?，瀝青混合料能夠壓實(shí)到規(guī)定的密度。事實(shí)上，規(guī)范規(guī)定壓實(shí)度的本質(zhì)是保證瀝青混合料的施工和易性，使其具有可壓實(shí)性。很明顯，規(guī)范沒(méi)有按瀝青混合料的級(jí)配類型、碾壓層厚、瀝青性質(zhì)和施工環(huán)境溫度等因素分類制定，需要地

10、施工過(guò)程中根據(jù)項(xiàng)目情況具體分析。但大部分項(xiàng)目上在這上點(diǎn)上沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。包括業(yè)主和監(jiān)理。例如，有些高等級(jí)公路瀝青路面各層使用的瀝青標(biāo)號(hào)不同，但要求的碾壓溫度卻相同；有些3CM厚的抗滑表層因降溫快，比4CM甚至5CM厚的中粒式AC層要難以壓實(shí)；春、夏、秋三季的溫度差異明顯，但在這三季鋪筑瀝青路面的溫度卻執(zhí)行相同的標(biāo)準(zhǔn)。這些問(wèn)題涉及到一個(gè)共同的技術(shù)關(guān)鍵——瀝青的等粘溫度。不同標(biāo)號(hào)的瀝青在粘度相同時(shí)的溫度不同；不同級(jí)配類型的混合料施工和易性不同；不

11、同季節(jié)，下承層溫度和氣溫不同，會(huì)明顯地影響混合料的散熱速率。不同溫度下或相同溫度下瀝青的粘度是影響壓實(shí)難易程度的重要因素，因此，直接針對(duì)瀝青粘度進(jìn)行施工溫度控制是最有效的途徑。有些國(guó)家直接用瀝青粘度對(duì)施工溫度進(jìn)行控制，如美國(guó)瀝青協(xié)會(huì)2號(hào)手冊(cè)（MS—2）指出，瀝青混凝土的最佳拌和溫度應(yīng)是瀝青粘度（運(yùn)動(dòng)粘度）1.70.2P相應(yīng)的溫度，瀝青混凝土的最佳壓實(shí)溫度應(yīng)是與瀝青粘度2.80.3P相應(yīng)的溫度。我國(guó)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》JT

12、J052—93表4.2.3對(duì)擊實(shí)試驗(yàn)的溫度也做了同樣的規(guī)定。當(dāng)前，改性瀝青被廣泛應(yīng)用，改性劑使瀝青的針入度軟化點(diǎn)均有提高，甚至瀝青抗剝落劑的加入也會(huì)使常規(guī)攤鋪溫度下的混合粘度提高?？障堵蚀蠡?qū)雍褫^薄的混合料見(jiàn)感溫速度快，難以碾壓的現(xiàn)象比比皆是。只有縮短碾壓路段的長(zhǎng)度或提高初壓溫度，才能保證充分壓實(shí)。SMA瀝青混和料添加了纖維，使等粘溫度大大提高，與此同時(shí)，馬歇爾實(shí)驗(yàn)的各種溫度必須相應(yīng)提高，如某特大橋橋面鋪裝層使用了高粘度改性瀝青SMA混

13、和料，其馬歇爾實(shí)驗(yàn)的擊實(shí)溫度由常規(guī)的110℃~130℃提高到170℃~180℃，出廠溫度從140℃~165℃提高到180℃~210℃，攤鋪溫度由120℃~160℃提高到170℃~190℃，碾壓終了溫度由大于70℃提高到大于135℃。因此，在實(shí)際施工當(dāng)中，我們要根據(jù)施工氣溫、下承層溫度、鋪層厚度、級(jí)配類型、瀝青性質(zhì)等，用等粘度這一概念，監(jiān)測(cè)推進(jìn)控制溫度，使瀝青混合料有良好的施工和易性，保證得到充分的壓實(shí)。2.2壓實(shí)機(jī)械的選型配置瀝青路面攤