高速公路沥青路面摊铺及碾压工艺应用探讨
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1 沥青混凝土路面摊铺工艺
1.1 摊铺机找平方式选择
目前,高速公路施工中使用的摊铺机均有自动找平装置。为了提高沥青路面摊铺质量,可有多种找平方式供选择以配合摊铺机作业, 具体如下：
(1)钢丝线找平基准配以角位移传感器找平方式;
(2)机械式平衡梁配以角位移传感器找平方式;
(3)多声纳非接触式平衡梁找平方式;
(4)非接触式激光扫描自动找平系统。
1.2 摊铺作业中应注意的关键技术
沥青路面摊铺原则应是在减少离析的前提下,最大限度地提高平整度和初始压实度。施工中, 要注意以下关键技术。
(1)设备检修
作业前对摊铺机进行全面细致的检查,在确认各种装置及机构处于正常状态后才能开工, 防止施工中出现故障停机, 影响摊铺质量。
(2)结构参数调整
正确调整机械的结构参数, 包括：熨平板的宽度、拱度、初始工作仰角、布料螺旋与熨平板前缘距离、振捣梁行程等。其中,布料螺旋与熨平板前缘距离可按下列原则调整：根据摊铺厚度、沥青混合料配合比组成、基层强度和刚度、骨料粒径等条件调整。
(3)熨平板加热
目前摊铺机熨平板加热方式有电加热和燃气加热2 种。其中电加热方便,无污染,加热均匀,预热到一定温度后自动变成交替加热方式, 操作简单, 易于掌握, 代表品牌如V O G E L E 机型。无论哪种加热方式, 都应注意加热温度适当。过高的加热温度将导致熨平板变形和加热磨耗,还会使混合料表面泛出沥青胶浆或形成拉沟;加热温度过低,容易使铺层被熨平板上粘附的粒料拉裂而形成沟槽和裂纹。因此摊铺前熨平板的温度必须加热到85~90℃方可摊铺施工。
(4)基准线钢丝架设
当架立的钢丝不稳固或不规范,将给铺层的纵横向平整度带来严重的影响,通过力学计算知道(计算过程略),为了保证行车的平坦和舒适,立杆应以每跨L=5m 架设, 拉线拉紧力应大于1 0 0 0 N , 一次架设钢丝的长度以150~200m为宜,另外钢丝的支点应稳固而不被扰动。关于钢丝的架设高度问题,应充分考虑基层、高程的误差。
(5)摊铺厚度
为了最大限度减小现场路面集料离析问题,对于一次摊铺宽度大于8m 的路幅,应采用2 台或多台摊铺机联合梯队进行摊铺作业,每台摊铺机摊铺宽度应小于8 m 。采用的摊铺机型号和性能相同或相近,将有利于摊铺混合料的横向均匀性,其中1 台最好带有可伸缩的熨平板装置,以利于摊铺有结构物的沥青面层时使用。
(6)摊铺作业速度
根据混合料供应能力,合理确定作业速度是提高摊铺机生产效率和摊铺质量的有效途径。摊铺宽度、摊铺厚度一般可按下式确定:
V = 1 0 0 Q C / 6 0 P W H
式中:V 为摊铺机摊铺速度,m/min;P 为压实沥青混合料密度,t/m3;Q 为拌合设备的产量,t/h;W 为摊铺宽度,m;H 为摊铺层压实厚度,cm;C 为效率系数, 根据材料供应、运输能力等配套情况确定,宜为0.6~0.8。
摊铺作业速度应以“恒定连续”为工作准则,不仅要求摊铺机匀速前进,同时也要求摊铺机的刮板输料器和螺旋布料器两者密切配合,如果刮板供料不足,会造成螺旋布料器转速时快时慢,混合料因此产生离析,也会影响摊铺质量。摊铺作业经验表明, 当摊铺速度≤ 4m/min,表明拉沟、裂口现象较少, 须夯实效果也较好(顶压实度可达80%~86%),最好控制在1.5~2.5m/min 的范围内,同时为了保证连续供料,也为了减少集料离析,对受料斗翼的操作要正确。
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2 沥青混凝土路面碾压工艺
压实是沥青路面施工的最后一道工序。压实的目的是提高沥青混合料的强度、稳定性( 抗车辙能力) 、抗磨耗等路用性能。
2.1 影响压实效果的关键工艺
除混合料自身的特性外,影响压实效果的因素还有以下几点：
(1)碾压温度
碾压温度的高低,直接影响沥青混合料的压实质量。混合料温度较高可用较少的碾压遍数,获得较高的密实度和较好的压实效果;而温度较低时,碾压工作变得比较困难,且易产生难消除的轮迹,造成路面的不平整,同时现场空隙较大造成渗水,容易引起沥青路面早期水损坏。所谓碾压最佳温度, 是指材料允许的范围内,沥青混合料能够支承压路机而不产生水平推移, 压实阻力较小的温度。一般的沥青混合料,最佳碾压温度在120~150℃,最高不超过1 6 0 ℃。
(2)碾压厚度
与碾压路基、基层相反, 沥青面层压实时,碾压层厚些更容易达到高密度,其原因是薄层的沥青混合料的温度降低得太快,较低温度明显降低沥青混合料的压实效果,因此我们控制沥青混合料的最小厚度一般是混合料、矿料中最大粒径的3 倍左右。
(3)压实程序和模式
压实程序一般分为初压、复压!终压3 个阶段。初压是为了整平和稳定混合料, 是压实的基础; 复压是使混合料密实、稳定、成型,混合料的密度取决于此;终压是为了消除轮迹,最后形成平整压实面。施工中,在碾压作业段的起止点要设有明显的记号,避免出现漏压。在选择好压实机型、速度及压实温度后, 还必须按一定的碾压模式, 完成碾压工序。阶梯碾压是在某一压实阶段, 压路机的碾压长度在纵向呈阶梯形排开,相临两碾压段纵向接头重叠应在1~1.5m,对于双钢轮压路机,碾压左右重叠在15cm 以上,轮胎压路机左右碾压重叠为轮宽的1/2。初压应当跟摊铺机进行,复压过程中,复压段的长度应大于初压长度的1.5m 左右。初压、复压、终压都应按阶梯形作业。
(4)压实速度和遍数
压实速度不均匀,刹车和突然起步,都会引起路面推移;压实速度过低,还会使摊铺与压实工序不能很好的连接,影响压实质量,从而需要增加压实遍数来提高压实度; 速度过快, 会产生推移、横向裂纹等。需要说明的是,当碾压遍数相同,而碾压速度不同时,对沥青混合料压实度的影响非常小,一般不会超过1 % 。我们选择碾压速度的原则是：在保证沥青混合料压实质量的前提下,最大限度地提高碾压速度,从而减少碾压遍数,提高工作效率。碾压速度的控制, 初压为2 ~2.5km/h,复压、终压为4 ~ 4 . 5 k m / h 。
(5)振频和振幅控制技术
振动压路机利用振动频率接近于材料固有频率使材料发生共振,使混合料级配减小阻力, 相互移动达到最稳定状态。振频主要影响沥青面层的表面压实质量,振幅主要影响沥青面层的压实深度。当碾压层较薄时, 应使用高振频低振幅,当碾压层较厚时,则可在低振频下,选用较大的振幅,以达到最终压实目的。一般沥青混合料碾压, 振频可控制在42Hz 左右,对改性沥青混合料如SMA 时,碾压振频可控制在50Hz 左右。
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