具体实施方式
在下面的描述中,出于说明的目的,为了提供对一个或多个实施例的全面理解,阐述了许多具体细节。然而,很明显,也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
图1是本发明SMA沥青混合料路面施工方法的流程图,如图所示,所述SMA路面施工方法包括以下步骤:
首先,在步骤S100中,确定构成SMA沥青混合料的原材料的矿料级配和油石比,具体地,挑选形成SMA的原材料,然后确定原材料的矿料级配和最佳油石比,确定原材料的矿料级配和最佳油石比的具体过程将在图2的描述中进行说明,其中,油石比是指沥青混合料中沥青与矿料质量比的百分数,它是沥青用量的指标之一,它的用量高低直接影响路面质量,油石比大则路面容易泛油,反之则影响强度和防水效果。构成SMA的原材料包括粗集料、细集料、填料和沥青和纤维,具体地,粗集料采用碎石,采用大型反击式破碎机加工,具有良好的颗粒形状,尽量减少针片状颗粒的含量。粗集料应洁净具有足够的强度和耐磨性、干燥、表面粗糙、无杂质,其质量要求见表1。
表1
细集料包括天然砂、机制砂和石屑,细集料具有一定的级配、洁净、干燥、无风化、无杂物、无杂质,具体技术要求如表2所示。
表2
填料,即混合料的矿粉,采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉,要求原石料不含泥土,矿粉始终保持干燥、洁净不成团块,能自由从矿粉仓自由流出,具体要求见表3。
表3
沥青,采用I-D型SBS改性沥青,沥青技术指标见表4。
表4
构成SMA的原材料的矿料级配和油石比确定以后,在步骤S110中,对未施工路面的下承层进行粘层施工,即,采用沥青智能洒布车,在摊铺前至少1天,喷洒油洒布量在0.2-0.3L/m2范围内的SBR改性乳化沥青,粘层用的SBR改性乳化沥青技术指标见表5。
表5
粘接施工完成后,在步骤S120中,按照步骤S100中确定的矿料级配和最佳油石比拌合原材料,具体地,按照矿料级配和油石比,利用标定后的计量称称量各原材料,将称量好的粗集料和细集料在搅拌机的滚筒中加热至190-220℃,经过提升、筛分、称重后加入到拌合锅中,拌合锅中的温度控制在185℃-195℃,将矿粉干拌15s使各粒径矿料混合均匀后,将已加热至170-175℃的SBS改性沥青加至拌合锅中(一般采用喷入)开始湿拌,在加入沥青的同时采用风送设备将絮状纤维喷入拌合锅,喷入沥青后延迟3s加入填料,将此时拌合锅中的温度控制在180-190℃,继续湿拌直至拌合均匀,在拌和锅内温度在175-185℃时将拌合好的沥青混合料SMA出锅,优选地,湿拌时间为45s,总的拌合时间为60-70秒。在上述各温度控制下,按照矿料级配和最佳油石比拌合原材料才能保证沥青混合料SMA达到下述指标:VCAmix(沥青混合料试件内粗集料骨架间隙率)小于相应的VCAdrc(捣实状态下粗集料骨架间隙率);VMA(矿料间隙率)大于17%;VV(空隙率)在3%-4%范围内。
拌合原材料形成沥青混合料SMA以后,在步骤S130中,在摊铺地点摊铺SMA沥青混合料,即,至少采用两台同型号性能一致的摊铺机将沥青混合料SMA梯形摊铺到粘接施工后的下承层上,使沥青混合料SMA与下承层粘接,其中,SMA沥青混合料的出厂温度在170℃-185℃范围内,到场温度不低于170℃,摊铺温度不低于170℃,在寒区时,控制在不低于160℃,当摊铺用的SMA温度低于150℃时废弃,具体的摊铺过程将在图4的描述中说明。
在摊铺沥青混合料SMA的同时,在步骤S140中,对摊铺后的路面进行碾压,即,采用至少两台钢轮压路机对相邻两台摊铺机梯队摊铺后的路面碾压,在压实度达到马歇尔密度的98%以上,或者路面现场空隙率不大于6%停止碾压,具体的碾压过程将在图5的描述中进行详细说明。
碾压完成后,在步骤S150中,SMA沥青混合料路面温度低于50℃,开放交通,若需提早开放交通时,可洒水冷却降低混合料温度。
优选地,在步骤S140和步骤S150之间还包括检测施工完成的SMA沥青混合料路面的步骤,检测项目、标准及频率见表6,试验段应加大检测频率,一般为此检测频率的2-3倍。
表6
图2是本发明确定构成SMA原材料的矿料级配和最佳油石比的方法的流程图,如图所示,所述确定构成SMA原材料的矿料级配和最佳油石比的方法包括:
首先,在步骤S200中,设计构成SMA原材料的目标配合比,具体地包括下述三个部分:首先确定矿料配合比例,即采用间断级配,其级配范围应符合JTGF40-2004关于SMA矿料级配范围要求;然后确定最佳沥青用量(油石比),根据初试油石比的试验的空隙率情况,以0.2-0.4为间隔,取3个以上不同的油石比,拌制混合料,制作马歇尔试件,得到符合空隙率及各项体积指标的最佳油石比;最后检验构成SMA原材料的配合比,具体地,按确定的矿料级配和最佳沥青用量(油石比),进行下列配合比检验试验:谢伦堡沥青析漏试验、肯塔堡飞散试验、车辙试验、水稳定性检验、渗水试验和构造深度检验。以上试验结果必须满足SMA沥青混合料技术要求。
确定了构成SMA原材料的目标配合比后,在步骤S210中,根据目标配合比设计构成SMA原材料的生产配合比,具体地,首先根据目标配合比设计的各种矿料掺配比例确定各冷料仓的供料比例、进料速度,即,拌和机点火使设备处于正常运转状态,骨料的温度与生产中的温度一致后,从各热料仓取样筛分,确定各热料仓的材料比例,供拌和机控制室使用,同时反复调整冷料仓进料比例以达到供料均衡;然后用马歇尔方法进行生产配合比设计,确定生产配合比,并将其最佳沥青用量下相应混合料毛体积相对密度作为施工控制用标准密度。
确定了构成SMA原材料的生产配合比后,在步骤S220中,按生产配合比对构成SMA的原材料进行试拌试铺,对上述生产配合比进行验证,具体地,拌和机按生产配合比结果进行试拌、并铺筑长200米试验段。并取样进行马歇尔验证,同时从路上钻芯检测空隙率大小,由此确定拌和机的上料速度、拌和产量、拌和温度等操作工艺、合理的机械数量及机械组合方式、摊铺温度、速度、碾压顺序、温度、速度、遍数等、确定松铺系数、验证沥青混合料配合比。
当拌合SMA沥青混合料不在摊铺地点时,需运输拌合好的SMA沥青混合料到摊铺地点,即,将沥青混合料SMA的出厂温度控制在170℃-185℃范围内,利用具有保温和测温措施的运料车运输到摊铺地点,沥青混合料SMA的到场温度不低于170℃,如图3所示,所述运输过程包括以下几个步骤:
首先,在步骤S300中,在运料车车厢的侧板的中部设置用于通过温度测量装置检测孔,所述检测孔据车厢底板约300mm,清洁运料车的车厢,并涂上油水混合物的隔离剂,箱底出现积液时及时清理。
运料车准备好以后,在步骤S310中,将拌和机上的SMA沥青混合料放料到运料车上,测量SMA沥青混合料的出厂温度,具体地,从拌和机向运料车上放料时,每卸一斗混合料挪动一下汽车位置,按照前、后、中装料,SMA沥青混合料装好以后用三层棉被或蓬布严密包裹车厢,减少在运输过程中的温度损失。采用数字显示插入式温度计通过检测孔插入SMA沥青混合料中检测出厂温度,温度计插入深度大于150mm,出厂温度控制在170℃-185℃。
运料车装好SMA沥青混合料以后,在步骤S320中,将运料车匀速驾驶到摊铺地点,测量SMA沥青混合料运输到现场的温度,其控制在不低于170℃。优选地,驾驶速度控制在30-40km/h。
运料车将SMA运输到摊铺地点后,在步骤S330中,运料车两次起斗卸料,具体地,运料车在转运车前10-30cm处停住挂空档,靠摊铺机推动前进,为了防止SMA沥青混合料从高处快速下落产生离析,在卸料中分两次起斗,并与摊铺机配合好,不能撒落混合料在下层,如有撒落及时清除。
图4是本发明施工方法中摊铺过程的流程图,如图所示,所述摊铺过程包括以下几个步骤:
首先,在步骤S400中,检查摊铺前的路面和要摊铺的SMA沥青混合料,在铺筑SMA沥青混合料之前,对路面进行检查处理,去除污染;检查SMA沥青混合料,温度不够或有花白料等不合格材料退回废弃。对外形不规则路面、厚度不同、空间受到限制等摊铺机无法工作的地方在雨天或表面存有积水、施工气温低于10℃时,不摊铺混合料。混合料遇水废弃,未经压实即遭雨淋的沥青混合料全部清除更换。
路面和SMA沥青混合料都符合要求后,在步骤S410中,采用两台同型号性能基本一致的摊铺机进行组合成梯形根据步骤230确定的松浦系数,按照松铺系数调整熨平板起步的高度,加热熨平板至100℃,根据摊铺速度调节夯锤的频率,摊铺机采用非接触平衡梁自动找平。
调整好摊铺机以后,在步骤S420中,确定摊铺机的速度,调整布料器的速度,均速不间断地摊铺,具体地,摊铺机的摊铺速度
V=Q·C/(b·h·r)
其中,V-摊铺速度,单位m/min,Q-混合料的供给能力,单位t/min,b-1台摊铺机的摊铺宽度,单位m,h-压实后的厚度,单位m,r-压实后沥青混合料毛体积密度,单位t/m3,C-摊铺机的效率参数,一般取0.9。影响摊铺机作业速度的因素包括拌和机产量(供料能力)、施工机械配套情况、混合料种类、摊铺温度、铺筑的结构层次及摊铺的宽度等。在摊铺机起步5m左右时摊铺速度可适当设低,使熨平板和夯锤温度上升接近至混合料温度再调整至正常摊铺速度,做到缓慢、均匀、不间断摊铺,中途不得随意变速或停机。优选地,摊铺速度在起步时可控制在1m/min,稳定后可逐步控制在2m/min。
摊铺机螺旋布料器连续运转,调整布料器的速度使出料连续而缓慢,且使布料器两侧混合料均衡,混合料的高度位于螺旋布料器2/3处。
保证混合料均匀、不间断定地摊铺,摊铺过程中不变换速度,随时检查虚铺厚度及横坡,达不到要求时立即调整。
然后,在步骤S430中,当摊铺机受料斗中的混合料少于规定值时,停止摊铺,向受料斗内供料,这是为了减少受料斗两块侧板的翻起次数,所述规定值为不影响摊铺的稳定性的沥青混合料的最少量,摊铺机型号不同规定值不同。
受料斗内供满料后,在步骤S440中,测量上一次摊铺已摊铺路面与未摊铺处的相接处的厚度,根据摊铺厚度调整摊铺机熨平板的仰角,继续摊铺直至结束。
图5是本发明施工方法中碾压过程的流程图,如图所示,所述碾压过程包括:
首先,在步骤S500中,采用至少两台压路机紧跟梯队摊铺的两台摊铺机,对摊铺后的路面进行1-2遍碾压,即碾压的初压阶段,碾压段的长度在20m-30m范围内,初压阶段SMA沥青混合料路面温度不低于160℃,初压紧跟摊铺进行、压实长度较短且混合料在温度较高,所以能够尽快将路面压实,减少热量损失。
SMA沥青混合料路面经过初压阶段后,在步骤S510中,紧跟初压,对初压后的路面进行的多次碾压,即碾压的复压阶段,其目的是继续压实路面直至达到规定的压实度为止,复压阶段SMA沥青混合料路面温度不低于140℃。
SMA沥青混合料路面经过复压阶段后,在步骤S520中,紧跟复压,对相邻两台摊铺机梯队摊铺形成的纵向接缝和横向接缝进行1-2遍碾压,即碾压的终压阶段,其目的是压实接缝、平整路面和消除轮迹,终压阶段SMA沥青混合料路面温度不低于120℃,具体地,相邻两台摊铺机梯队摊铺形成纵向施工缝和横向施工缝,纵向施工缝在前部已摊铺混合料部分留下10-20cm暂不碾压作为后高程基准面,并有5-10cm左右的摊铺层宽度重叠,上中面层纵缝大于15cm,以热接缝形式作跨接缝碾压;横向施工缝:采用平接缝,用三米直尺沿纵向位置,在摊铺段端部的直尺呈悬臂状,以摊铺层与直尺脱离接触处定出接缝位置,用锯缝机割齐后铲除;继续摊铺时,应将接缝锯切时留下的灰浆擦洗干净,涂上少量粘层沥青,摊铺机熨平板从接缝后起步摊铺;碾压时用钢筒式压路机进行横向压实,从先铺路面上跨缝逐渐移向新铺面层。
上述碾压过程应遵循紧跟、慢压、高频、低幅的原则进行,碾压过程中,压路机折返呈梯形,不应在同一断面上,并且在碾压过程中,实时检查松铺厚度、碾压顺序、碾压遍数、碾压速度及碾压温度。当发生有沥青混合料粘在压路机轮胎上时,不得向压路机轮表面喷涂油类或油水类混合液,而是喷涂清水或皂水减轻或者消除沥青混合料粘在压路机轮胎上。
由于SMA沥青混合料中沥青用量较高,为了防止胶轮压路机的揉搓作用将本应该在矿料之间的沥青挤压到表面造成油斑,优选地,初压阶段和复压阶段采用钢轮压路机。
另外,优选地,初压阶段和复压阶段采用相同钢轮压路机成梯队压实,压实均匀,与现有技术中采用首位相连的纵列方式相比,能够防止由于后压的一侧混合料会有热量损失而造成的先压的一侧压实效果一定高于后压的一侧,例如,采用振动钢轮压路机或者静载钢轮压路机。所述振动钢轮压路机的碾压轮迹的重叠宽度不超过20cm或者所述静载钢轮压路机的碾压轮迹在碾压宽度的1/4-1/3范围内。所述振动钢轮压路机的碾压速度:在初压阶段为2-3m/min范围内,复压阶段和终压阶段在2.5-5m/min范围内;或所述静载钢轮压路机的碾压速度:在初压阶段为2-4m/min范围内,复压阶段和终压阶段在4-5m/min范围内。
尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例,但是应当注意,在不背离权利要求限定的本发明的范围的前提下,可以进行多种改变和修改。根据这里描述的发明实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外,尽管本发明的元素可以以个体形式描述或要求,但是也可以设想多个,除非明确限制为单数。