CN105002799A - 沙漠地区公路橡胶沥青应力吸收层铺装施工工艺 - Google Patents

Abstract

一种沙漠地区公路橡胶沥青应力吸收层铺装施工工艺，该施工工艺为包括生产符合沙漠地区公路性能的橡胶沥青、反推定量同步施工工艺的制定、橡胶沥青应力吸收层的洒布施工工艺。本发明采用反推定量组织施工工艺，减少各工序间的等待时间，避免层间污染，有效地解决和遏制了路面“夹层”结构的存在，提高层间粘结性和路面结构整体性。

Description

沙漠地区公路橡胶沥青应力吸收层铺装施工工艺

技术领域

本发明涉及道路铺设技术领域，具体涉及一种沙漠地区公路橡胶沥青应力吸收层铺装施工工艺。

背景技术

我国戈壁沙漠地区面积已达到173.97万平方公里，占国土面积的18.12％，戈壁沙漠气候四季鲜明、日照充足、气候干燥、昼夜温差大、风沙及寒潮降温多。作为戈壁沙漠地区的高速公路，在施工、运营过程中要受到暴晒、严寒、雨雪、大风等自然条件的反复侵蚀及荷载或人为因素的反复作用，路面会产生不同的病害，其中以反射裂缝、水损害最为严重，为了减少反射裂缝和水损害问题，提高路面施工质量，延长路面使用性能，橡胶沥青应力吸收层(路面功能层)应运而生。橡胶沥青应力吸收层是指铺筑于半刚性基层与沥青路面之间或者水泥混凝土路面与沥青路面之间的，具有高变形能力的橡胶沥青层。它的设置能够缓解裂缝部位的应力集中，减少沥青路面反射裂缝的产生，同时还能起到粘结层和防水层的作用。针对沙漠地区高速公路橡胶沥青应力吸收层的施工，由于其特殊的气候条件，橡胶沥青技术要求及其铺筑工艺较难控制，施工过程中温度损失变化快，温度离析较大。因此，如何控制沙漠地区公路路面施工所用橡胶沥青的技术指标是技术的关键，如何控制橡胶沥青应力吸收层施工技术及其工艺是技术的重点，也是戈壁沙漠地区橡胶沥青应力吸收层施工技术难题之一。

发明内容

本发明提供一种沙漠地区公路橡胶沥青应力吸收层铺装施工工艺，解决在沙漠气候条件下，采用传统橡胶沥青应力吸收层施工时，各个结构层间容易被风沙尘土污染，形成路面层间“夹层”结构的问题。

本发明采取如下的技术方案：

一种沙漠地区公路橡胶沥青应力吸收层铺装施工工艺，该施工工艺为：

A、生产符合沙漠地区公路性能的橡胶沥青：将基质沥青与橡胶粉按照配合比混合搅拌，通过加热、搅拌、剪切循环，利用热反应和胶磨剪切原理，使橡胶粉与基质沥青的混合料在高温条件下溶胀剪切反应，形成橡胶沥青；所述配合比根据所需橡胶沥青的路用性能参数检测橡胶沥青软化点进行适配的，该橡胶沥青的软化点为62℃～65℃；

B、反推定量同步施工工艺的制定：

所述反推定量同步施工工艺为：以后续施工作业数量决定紧前工序作业数量的施工方法，通过倒排施工工序及计划，减少各工序间的等待时间；

C、橡胶沥青应力吸收层的洒布施工工艺：

1)根据反推定量同步施工工艺，橡胶沥青应力吸收层的洒布施工量根据下道工序即下面层的施工工作量确定后，进行：

2)橡胶沥青的洒布：橡胶沥青的洒布温度为180℃～190℃，洒布量按照1.8kg±0.2kg/m²进行洒布；

3)碎石的洒布：橡胶沥青洒布后立即铺筑碎石，碎石要经过加热，温度为170℃±5℃，碎石铺筑量以满铺、不散失为标准；

4)橡胶沥青应力吸收层碾压成型：碎石洒布后，立即采用大吨位胶轮压路机进行碾压施工；作业时，所有压路机摆成一条直线型紧跟碾压的施工工艺，且胶轮上配置挡风保温装置，确保轮胎温度损失及其碾压施工温度，确保紧跟橡胶沥青碎石同步洒布车碾压且胶轮压路机来回碾压若干遍而形成橡胶沥青应力吸收层。

所述步骤A中的基质沥青采用90#A级石油沥青；橡胶粉采用废旧轮胎加工而成，密度为1.12±0.05g/cm³、粒径40目～60目。

所述橡胶沥青应力吸收层洒布施工时，橡胶沥青碎石同步洒布车洒布装置周围要配置挡风保温装置，避免大风迎吹或侧吹高温橡胶沥青和高温碎石，造成温度损失。

本发明的有益效果：

1、本发明采用橡胶沥青软化点检测技术控制其生产配比，简化了橡胶沥青生产检测试验，优化了橡胶沥青配合比，节省了成本。

2、采用反推定量组织施工工艺，减少各工序间的等待时间，避免层间污染，有效地解决和遏制了路面“夹层”结构的存在，提高层间粘结性和路面结构整体性。

3、采用温度离析精益控制技术，如碎石加热保温技术：采用拌合站和橡胶沥青专用智能洒布车两次加热；采用橡胶沥青专用智能洒布车保温装置和洒布装置周围安装棉毡裙带防止温度降低和离析；采用在胶轮压路机的胶轮周围安装棉毡裙带防止温度降低离析等方法，增强了碎石与橡胶沥青的粘结力和裹附状态，提高了橡胶沥青应力吸收层施工质量和层间粘结接触状态。

4、采用了废旧轮胎橡胶粉作为沥青改性剂，属于废弃物再生利用，节约了橡胶资源，保护了自然环境。节约了项目施工成本，大大提高了企业的社会经济效益。

本发明不仅适用于戈壁沙漠地区高速公路及其他公路橡胶沥青应力吸收层(功能层)施工，也适用于气候干燥、昼夜温差大、风沙多、降雨量集中及环保型公路的项目施工。

具体实施方式

下面通过对营双高速公路路面工程YSLM3合同段的具体施工过程对本发明作进一步详细的说明。

项目地点位于甘肃省景泰县境内，施工工期为20月(2012年3月—2013年10月)，该合同段主线全长27.3km。主要技术标准：采用双向四车道高速公路标准建设，设计行车速度为80km/h，整体式路基宽度24.5m，分离式路基宽度12.25m，全封闭、全立交、控制出入四车道高速公路标准，工程造价23398.97万元。

YSLM3合同段路面结构中封层采用橡胶沥青应力吸收层，其铺筑面积共计625539m2。其施工工艺为：

1)原材料选择：

(1)基质沥青

道路沥青的选择受多种因素影响，特别是气候环境因素的影响比较大。依据我国“八五”国家科技攻关项目《道路沥青及沥青混合料路用性能的研究》及本课题依托的项目所在区域的沙漠气候特征(属于高海拔夏热冬寒干旱气候)。基质沥青选用AH2-2(气候类型2-2；7月最高温度20～30；年极端温度-37.5～-21.5；沥青针入度(80～100)的90#基质沥青。

(2)橡胶粉

道路橡胶粉一般采用废旧轮胎加工而成，其各项性能应该符合道路橡胶粉路用性能，达到公路路面橡胶沥青应力吸收层施工技术质量要求，一般采用密度为1.12±0.05g/cm³、粒径40目～60目。

(3)碎石

碎石必须采用坚硬、清洁、干燥、无风化、无杂质的碎石，岩性为石灰岩，按规格为9.5mm～15mm，机械加工生产。

2)施工准备工作：

由于沙漠地区气候干燥、白天炎热，地下水位低，水分容易流失或蒸发等特点，所以沙漠地区水泥稳定碎石基层的养生尤其重要。水泥稳定碎石基层铺筑施工结束后，应进行七天的基层养生，养生期满后需经检查验收，在合格的水泥稳定碎石基层进行透层施工，然后才可进行下封层施工。

(1)清除水泥稳定碎石表面浮灰：先用清扫车全面清扫水泥稳定碎石表面，再用空压机沿纵向排成斜线顺风方向将浮灰吹净，尽量使基层顶面集料颗粒能部分外露，消除基层表面镜面，确保下承层表面粗糙、干净、干燥；

(2)在干净的下承层上进行透层洒布：透层喷洒必须符合施工规范要求，做到喷洒均匀，透层油的用量宜为0.4-0.6kg/m²，喷洒时沿路基纵向匀速喷洒，由中央分隔带内侧，由内向外，逐次喷洒，原则上不重叠或少重叠，但不能漏洒,漏洒处需补洒，多洒部分予以清除。洒完透层油后，严禁车辆、行人通过，确保透层不受污染；

(3)施工放样，同步碎石必须加热至170℃±5℃，机械施工设备：橡胶沥青碎石同步洒布车、同步碎石封层车、胶轮压路机性能良好并置放于施工现场，在洒布前要对全体施工人员及设备进行技术、质量、安全交底，明确职责，落实责任到人和机。

3)基于软化点控制的橡胶沥青配合比设计

沙漠地区的夏季公路表面最高温度达到60℃以上，冬季公路表面温度最低在零下30℃以下，昼夜温差较大，因此，橡胶沥青配合比设计应该重点考虑其应力吸收层的防反射裂缝和防渗透能力的性能指标。

根据橡胶粉和基质沥青的配伍性及沙漠地区公路橡胶沥青的性能指标要求，在实验室内进行配合比试验，确定胶粉掺量及比例，调整和优化橡胶沥青配合比，使橡胶沥青技术标准符合表1要求。

表1 沙漠地区公路橡胶沥青技术标准

试验结果表明：选取90#A级石油沥青，并在其中掺加密度为1.12±0.05g/cm³、粒径40目、剂量为基质沥青质量20％±0.02的橡胶粉，在190℃高温溶胀剪切60min±5min条件下，生产的橡胶沥青软化点较高，其技术标准符合要求，铺筑的橡胶沥青应力吸收层抗高、低温性能、抗剪切变形及防老化性能较强。

4)橡胶沥青的生产

将检测合格的基质沥青快速升温至160℃左右，输送至橡胶沥青生产设备，按照橡胶粉与基质沥青生产配比，把橡胶粉与160℃的基质沥青同时送入到高速剪切搅拌系统，为了橡胶粉可以充分在基质沥青中溶解，在加工过程中必须保证胶粉添加均匀有序，使胶粉性能可以完全融入橡胶沥青之中，橡胶粉与基质沥青在高速剪切搅拌器内拌和，经过高速剪切预拌的橡胶沥青混合物输送到熔胀反应系统.快速加热橡胶沥青混合物到190℃，保持橡胶沥青混合物190℃高温不变剪切反应1h左右，保证沥青罐的温度应尽量恒温在190℃。反应罐生产一段时间后需对橡胶沥青混合物软化点指标进行检测，若软化点指标低于要求，则继续掺加相应数量的橡胶粉，若软化点指标较高，则适量添加基质沥青保证橡胶沥青混合物软化点指标符合标准。检验合格后输送至橡胶沥青智能洒布车内，橡胶沥青生产加工工艺完成。

5)反推定量同步施工工艺：

针对沙漠气候特点，公路橡胶沥青应力吸收层采用传统工序施工，各个工序之间存在时间间隔，作业面容易被沙尘污染，污染的作业面需要返工，浪费了材料、机械及人工费用，延误了工期，造成了巨大的经济损失。如果不返工，在基层与面层之间会形成“夹层”结构层，严重影响公路路面结构整体性和层间粘结性能，因此沙漠地区公路橡胶沥青应力吸收层反推定量同步施工工艺应用而生。所述反推定量同步施工工艺就是根据沙漠地区天气情况，以后续施工作业数量决定紧前工序作业数量的施工方法，通过倒排施工工序及计划，减少各工序间的等待时间，避免层间污染，提高层间粘结性和路面结构整体性。即以每台班次沥青路面下面层施工作业数量(工程量/台班)决定橡胶沥青应力吸收层施工作业数量(工程量/台班)；橡胶沥青应力吸收层施工作业数量(工程量/台班)决定透层油的洒布量(工程量/台班)；透层油的洒布量(工程量/台班)决定基层清扫工作量(工程量/台班)；施工工序都是后面工序作业数量(工程量/台班)决定前面作业数量(工程量/台班)。这样改变了传统施工组织方法，有效地减少了路面“夹层”结构的存在，提高了路面整体板块质量。

反推定量同步施工工艺具有表2所示特点。

表2 传统施工工艺与反推定量同步施工工艺

序号	名称	传统施工工艺	反推定量同步施工工艺
				1	施工量班次	不确定	确定
2	层面污染	污染	没有
				3	材料	浪费	节约
4	机械	浪费	节约
				5	人工	浪费	节约
6	工期	延误	缩短
				7	路面层间质量	差	良好
8	路面整体板块质量	差	良好
				9	路面使用寿命	短	长
10	社会经济效益	差	好

从表2可以看出，在沙漠地区公路路面施工中，橡胶沥青应力吸收层施工采用反推定量同步施工技术能够节约材料、减少浪费、缩短工期、节约成本、提高路面施工质量、减少路面早期病害、延长沙漠地区公路使用寿命。

6)反推定量同步施工条件及其控制

(1)空气温度和地面温度都不得低于10℃；

(2)下承层必须干燥、洁净，雨天不许施工；

(3)大风天气不许施工，防止影响橡胶沥青洒布效果和质量；

(4)需用的设备性能良好，全部处于待命状态；

(5)每台班次必须有一定数量的路面下面层工作面。

7)橡胶沥青的运输及其洒布施工工艺：

(1)橡胶沥青采用橡胶沥青智能洒布车(型号：HGY5311TXJ)装运及其洒布；

(2)在橡胶沥青洒布车的沥青罐内必须设有强力卧式搅拌装置，使罐内的橡胶沥青形成快速对流，有效地解决了橡胶沥青内颗粒的沉淀、离析的技术。

(3)在罐体内设有双燃烧和导热油升温系统。加热速度快，减少了施工前辅助时间，保证洒布温度；沥青管道内全部必须设有导热油管道，采用导热油内部加热，确保管道畅通无阻；喷洒系统采用特殊设计，自动控制洒布量，确保洒布精确、均匀，施工稳定，性能可靠。驾驶室内有电脑控制器，可全程控制洒布。

(4)检修时应确保喷孔通畅、计量精准。洒布设备在施工前应进行认真清理，将储油罐中的残油清除干净，将所有施工机械车轮人工清扫并使用清水冲洗干净，严禁将污染物带上施工断面。在正式洒布前进行试洒，以确定有关施工参数。

(5)橡胶沥青的洒布：橡胶沥青的洒布温度为180～190℃，应严格按照1.8kg±0.2kg/m2的洒布量进行洒布。

8)碎石的运输及其洒布施工工艺：

(1)严格按设计要求准备符合规格的碎石

a洒布的碎石宜进行筛分，保证碎石的单一粒径，超粒径范围的石料含量不应超过10％，洒布的碎石应干燥无尘，当碎石的粉尘含量比较高时，碎石需要进行水洗，并晒干或晾干，处理好的碎石应单独堆放在硬化的场地，并做好防尘、防雨，避免二次污染，以备施工使用；

b对于高速公路施工，在洒布前，碎石宜通过拌和楼加热除尘处理，其目的一是烘干净化碎石表面的粉尘；二是提高碎石的温度，有利于碎石与橡胶沥青的黏结更好，碎石采用拌合站和橡胶沥青碎石同步洒布车两次加热及保温的措施，确保碎石洒布温度达到170℃±5℃；

(2)碎石的试洒主要确定洒布车料斗的倾角、车速和标准的洒布量。在一般的设计中，碎石的洒布要求是按照面积的标准给出的(如：满铺的70％)，为了便于工程计量需要得到每平米的洒布量，这是大量的室内试验和现场试验试洒施工中得到的，采用碎石是石灰岩石料，规格为9.5～13.2mm，洒布量一般为10～12kg/m²；

(3)在喷洒橡胶沥青后应及时洒布碎石，以便沥青和洒布的石料能有效的粘结，在大规模施工时，根据反推定量同步施工工艺，碎石的洒布工作量根据下道工序即下面层的铺设工作量确定；

(4)洒布碎石时，除了施工设备配备的操作手外，每台碎石洒布车应再配备1～2名清洁工，跟随在洒布车后，将散落在沥青外边的碎石清扫干净；

(5)为避免碎石洒布车与粘层沥青产生粘连，碎石洒布车的载重轮可适量喷水，但洒水量需严格控制，以浸润轮胎为标准，不可造成自由水流淌在粘结层上；

(6)在洒布碎石施工中，橡胶沥青碎石同步洒布车洒布装置要配置挡风保温装置(洒布装置周围安装棉毡裙带)，避免大风迎吹高温橡胶沥青和高温碎石，造成温度损失。橡胶沥青碎石同步洒布车要保持匀速行驶，稳定转速，以保证洒布的均匀，而且，应注意洒布车辆的启动阶段、纵横向的交接位置，不能出现重叠和漏洒现象，如造成局部重叠，应在胶轮碾压前，采用人工清理的方法将多余的碎石清扫干净。

9)橡胶沥青应力吸收层碾压成型：

(1)碎石洒布后，应及时采用2至3台35T大吨位胶轮压路机进行碾压施工，作业时，所有压路机摆成一条直线型紧跟碾压的施工工艺，且胶轮上配置挡风保温装置(胶轮周围安装棉毡裙带)，确保轮胎温度损失及其碾压施工温度，确保紧跟碎石洒布车碾压，直到达标(橡胶沥青裹附级配碎石表面的2/3)或碾压温度低于20℃时停止碾压，严格控制碾压温度见表3，胶轮压路机应来回碾压4遍。

表3 橡胶沥青碎石封层碾压温度及时间表

项目	碾压前温度(℃)	碾压后温度(℃)	时间(m)	备注
					初压	165～175	130～140	6
复压	100～130	80～100	8
					复压	60～80	40～60	6
终压	40以下	20以下	10

(2)碾压成型后应按照反推定量同步施工工艺尽快安排路面下面层沥青混合料的摊铺，间隔时间不宜超过24h，其间应临时封闭交通，避免粘结层的二次污染。

10)沙漠地区橡胶沥青应力吸收层施工注意事项：

(1)洒布橡胶沥青时，应封闭交通，以防止局部橡胶沥青被粘走，破坏橡胶沥青应力吸收层整体质量和效果；

(2)橡胶沥青洒布车计量要精确准确，通过试验段确定车速，使洒布量控制在合理范围内，在起步和停止位置铺设沥青毡或工作纸，以便于准确地进行横向衔接，洒布车经过后及时取走沥青毡或工作纸；

(3)喷洒橡胶沥青后应立即铺筑碎石，碎石要经过加热，碎石铺筑量推荐采用(10～12)kg/m²，根据工程现场试铺情况确定，以满铺、不散失为标准。碎石洒布车洒布碎石后，由人工迅速将散失在橡胶沥青膜以外的碎石扫入沥青膜内，局部碎石洒布量不足的地方.应立即人工补足；

(4)碎石洒布后应立即进行碾压作业，胶轮压路机应同时呈直线型碾压，紧跟碎石洒布车，避免温度离析，胶轮压路机按照温度控制碾压4遍，从洒布橡胶沥青到碾压完成应在规定时间内完成如表所示，为防止粘轮现象，胶轮压路机轮胎上应适当喷水；

(5)橡胶沥青应力吸收层铺设应在橡胶沥青洒布、石料洒布及胶轮碾压完成后，再进行另一幅的橡胶沥青洒布，不可跨幅施工。另一幅洒布的橡胶沥青应与前期铺设完成部分重叠5-10cm左右；

(6)橡胶沥青应力吸收层施工完成后.应封闭交通，准备下面层摊铺施工。

本发明应用于定边至武威国家高速公路联络线(G2012)营盘水—双塔高速公路路面工程第三合同段，该路段的施工被授予甘肃省交通运输厅重点建设项目“平安工地”，并多次在评比中获得第一名，多次受到业主表彰奖励。

本发明对在沙漠地区公路橡胶沥青封层等类似工程施工中，具有良好的推广和应用前景。

Claims (3)

1.一种沙漠地区公路橡胶沥青应力吸收层铺装施工工艺，其特征在于：该施工工艺为：

A、生产符合沙漠地区公路性能的橡胶沥青：将基质沥青与橡胶粉按照配合比混合搅拌，通过加热、搅拌、剪切循环，利用热反应和胶磨剪切原理，使橡胶粉与基质沥青的混合料在高温条件下溶胀剪切反应，形成橡胶沥青；所述配合比根据所需橡胶沥青的路用性能参数检测橡胶沥青软化点进行适配的，该橡胶沥青的软化点为62℃～65℃；

B、反推定量同步施工工艺的制定：

所述反推定量同步施工工艺为：以后续施工作业数量决定紧前工序作业数量的施工方法，通过倒排施工工序及计划，减少各工序间的等待时间；

C、橡胶沥青应力吸收层的洒布施工工艺：

1）根据反推定量同步施工工艺，橡胶沥青应力吸收层的洒布施工量根据下道工序即下面层的施工工作量确定后，进行：

2）橡胶沥青的洒布：橡胶沥青的洒布温度为180℃～190℃，洒布量按照1.8kg±0.2kg/m²进行洒布；

3）碎石的洒布：橡胶沥青洒布后立即铺筑碎石，碎石要经过加热，温度为170℃±5℃，碎石铺筑量以满铺、不散失为标准；

 4）橡胶沥青应力吸收层碾压成型：碎石洒布后，立即采用大吨位胶轮压路机进行碾压施工；作业时，所有压路机摆成一条直线型紧跟碾压的施工工艺，且胶轮上配置挡风保温装置，确保轮胎温度损失及其碾压施工温度，确保紧跟橡胶沥青碎石同步洒布车碾压且胶轮压路机来回碾压若干遍而形成橡胶沥青应力吸收层。

2.根据权利要求1所述的一种沙漠地区公路橡胶沥青应力吸收层铺装施工工艺，其特征在于：所述步骤A中的基质沥青采用90＃A级石油沥青；橡胶粉采用废旧轮胎加工而成，密度为1.12±0.05g／cm³、粒径40目～60目。

3.根据权利要求1所述的一种沙漠地区公路橡胶沥青应力吸收层铺装施工工艺，其特征在于：所述橡胶沥青应力吸收层洒布施工时，橡胶沥青碎石同步洒布车洒布装置周围要配置挡风保温装置，避免大风迎吹或侧吹高温橡胶沥青和高温碎石，造成温度损失。