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施工碾压推移对沥青面层的影响分析

 GXF360 2019-09-20

0 引言

近年来随着我国自主研发的施工机械不断创新以及施工技术、原材料质量的不断提升,道路建设质量得到了极大的改善,尤其是沥青路面,因其优越的使用性能和施工养护条件,得到广泛应用。但是沥青路面在施工中受到的影响因素较多,施工组织及施工机械作业方式会影响沥青面层压实质量,导致后期一系列病害的产生和加剧。研究表明[1],控制好沥青路面的施工质量,可同等条件下延缓病害出现2~3年。

本文从沥青路面的施工病害及原因分析入手,着重分析面层施工中碾压设备对沥青混合料的碾压推移作用,并就影响施工碾压推移作用的因素进行分析,从而提出控制施工碾压推移作用,提高路面施工质量的措施。

1 沥青路面施工病害及主要影响因素

沥青路面施工病害类型主要有表面波浪、接缝不良、发裂等。

表面波浪是指在沥青面层施工中混合料在机械设备摊铺碾压下造成表面不平整,形成局部高低起伏的现象。表面波浪主要是由于碾压方式不当造成的,摊铺机熨平板前方的沥青料量改变造成平板之上反力不均,形成碾压后的微波;另外沥青含量过高会加速推移现象,熨平板装置运行中产生挂线现象,顶摊刹车过紧使摊铺机负荷增大、速度发生变化都会导致摊铺层波浪的出现。表面波浪会增大路面的孔隙率,降低密实度,在后期极易产生网裂、水损害。

接缝不良主要是在混合料分幅摊铺中产生的纵缝以及横向的施工缝等。接缝的产生主要是由于施工碾压方式不当造成的,新旧摊铺车重叠出入太大、压路机在接缝两侧压效果不同,熨平板上混合料过多或不足致使板倾斜等都会影响到接缝的处理。接缝不良会造成行车颠簸,导致雨水下渗。

发裂是由于面层分层摊铺中在结构层之间出现的细小裂缝,会影响到后期面层的使用寿命,与各层沥青混合料的类型有关。下面层较软容易产生较大的弯沉,碾压时温度过高,形成细裂缝,并容易产生侧向推移。

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2 施工碾压推移影响因素

2.1 施工碾压推移过程

沥青面层的施工碾压推移现象是指混合料在压路机接触面的前方及两侧因不能支撑压路机产生的压力而向前及两侧流动的现象[2],表现为向上的隆起,在压路机转向时尤为明显。施工碾压推移能有效促进沥青混合料的密实性,通过压路机产生的竖向力以及集料间生成的水平分力,使压力机内部的混合料嵌挤作用得到加强,而压路机前方和两侧的沥青混合料则会在水平分力下向外流动,形成沥青面层的波浪现象。边缘混合料的这种定向移动与施工碾压方式、沥青混合料类型、压实温度和沥青面层结构都有密切联系。

2.2 碾压推移混合料级配变化

在施工现场观察中发现,碾压推移作用会使压路机边缘的大粒径集料流向外面,因此为研究碾压作用对集料流动的影响,参考沥青混合料的级配研究方法,结合笔者参与施工的某高速公路试验段,对施工现场中因推移作用流出压路机边缘的沥青结合料取样分析,利用沥青抽提仪,分析集料级配变化情况。

经过抽提试验后将抽提级配与生产配合比进行比较分析(表1),可以看出,推移流动后的混合料级配与生产配合比有明显差异,尤其是集料粒径大于4.75mm以上的粗集料所占比例增加。因此,可以判断在混合料施工碾压推移中起主要作用的是粗集料,粗集料的定向移动会造成原有混合料的骨架作用发生变化,当混合料面层超过一定厚度时还会导致粗集料浮于上表层,对结构受力不利,因此施工中需要控制好碾压厚度。

1 集料级配变化对比 (单位:%)

筛孔/mm0.0750.150.30.61.182.364.759.513.2161926.5抽提级配3.66.28.211.316.422.839.657.363.169.784.8100生产配合比4.16.88.612.117.424.045.765.473.583.298.1100

2.3 碾压过程影响

产生碾压推移现象最直接的因素是压路机的作用力。压路机吨位越大、压实效果越好,产生的推移现象也越明显。相比较振动压路机和胶轮压路机,振动压路机作业时揉搓的作用力更强,更容易导致推移现象产生。美国的研究表明[3],敏感性的沥青混合料在施工碾压时防止产生较大的碾压推移,需要用胶轮压路机代替振动压路机,延长碾压时间以达到揉搓压实的效果。根据压实原理和施工现场经验,也可判断胶轮压路机产生的推移作用要远小于振动压路机,但是根据施工需求,在本文试验中依旧选用振动压路机进行碾压方式的影响分析。通过控制变量法,改变振动压路机吨位和碾压温度及接茬处理方式,通过测量混合料的推移高度和长度来定性评价施工碾压的影响。

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试验路采用5t和10t两种规格的压路机进行沥青面层的初压。为防止试验对道路使用的影响,试验距离为10m,并及时对推移高度进行测量,后续施工工序按计划进行。对试验段两层不同沥青混合料AC-20和AC-13分别计量,结果如表2所示。根据沥青面层厚度分别为4cm和6cm计算,在5t压路机下推移高度达到157%和245%,10t压路机下达到215%和308%,压路机吨位越大施工碾压推移作用越明显。同时,混合料中粗集料所占比例越高,推移作用也越明显。

2 推移高度平均值 (单位:cm)

压路机吨位AC-13AC-205t6.314.710t8.618.5

为研究温度对碾压推移的影响,选用影响较小的下面层进行试验。控制施工碾压温度分别为150℃、140℃和130℃,测量AC-20沥青混合料在10t压路机下的推移量平均值分别为18.2cm、16.7cm、14.4cm。可见温度越低,混合料的流动性越差。这主要是由于沥青流动性降低造成的,低温下沥青混合料粘结在一起在压路机作用下产生的推移量较小,而且在一定温度范围内减小的幅度是增大的,这也与沥青感温性的变化规律相吻合,可见沥青的性质也是影响混合料施工碾压推移的重要影响因素。当混合料在碾压时温度过高就容易造成严重的推移现象。如某路面改造工程中摊铺后沥青混合料温度达165℃,碾压式出现了较大的推移和凸起轮迹,而降温后推移现象明显减轻。

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当路面进行分幅摊铺碾压时,在接茬处会产生推移现象,而此时沥青混合料的温度不同,存在冷热交界,推移现象会加重接茬处的路面病害产生。通常采用压路机位于前摊铺面上,只允许轮宽在热料上10~20cm,或者压路机在后摊铺沥青混合料碾压,将混合料从热边压入冷边[4],如图1所示。试验中选取合适的点位进行两种方式在下推移量的测量,由于高度测量上存在困难,因此选用长度量测表示。按照图1①所示,在新料处的压路机边缘推移量与表2类似,在接茬处产生的推移表现为新料往旧料方向的推移,距离均小于3cm;按照图1②所示,在接茬处也表现为新料往旧料的推移,距离分布在2~7cm之间。可见按照图1②方法沥青会产生较大的推移量,但是此时混合料推移表现为密实度的增加,有助于提高接茬处的压实度。

图1 接茬处的处理方式

此外,沥青混合料中的矿粉含量较高会增加混合料的流动性,导致路面推移的产生。在广东某地方省道施工中出现的大面积推移现象,进行影响因素抽提试验时发现0.075mm以下含量达到7.4[4],已经超过上限,而将矿粉掺量调整到4%时,只有局部的推移现象。通过室内试验定性分析了矿粉的影响,试验中通过控制矿粉的含量分别为6%、4%、2%,进行混合料的级配设计并拌合,利用小型压路机在相同条件下进行碾压模拟。碾压过程中发现当矿粉含量6%时,混合料流动性较大,凸出明显;矿粉含量为4%、2%时,推移现象基本消失,平整度较好。

3 沥青路面施工推移控制措施

3.1 控制沥青混合料质量

首先需要控制好集料和矿粉的质量,集料如果不干净相当于变相增加了矿粉的含量,矿粉要检查细度、塑性指数以及钙镁含量等指标,以保证与沥青的有效胶结,提高结合料的胶结性;其次选用高品质沥青,例如SBS改性沥青、纳米改性沥青等,高粘沥青可有效降低施工碾压中的推移;最后需要严格控制配合比,建立4.75mm和0.075mm的通过动态控制图,以及沥青含量变化图,适时调整比例。

3.2 控制碾压温度

调整碾压温度,是防止推移的有效措施。根据研究分析和实际经验,温度过高会导致沥青老化,粘聚性下降,施工推移较大;温度较低不利于施工压实,路面病害更大。因此,避开混合料的温度敏感区,在摊铺碾压时认真控制混合料温度,可有效提高沥青混合料施工质量。

3.3 合理选择碾压方式

在压实设备的选择上,应根据沥青层厚度和混合料类型综合考虑。沥青面层较厚时需要选用中重型振动压路机进行碾压,混合料较软时可用胶轮压路机进行往复多次碾压。在对待接茬接缝上,在能较好处理好分幅的平整度基础上建议采用图1②的处理方式;若平整度难以保障,则可选用图1①的方式。通常针对出现的推移现象,要及时找到原因并在接下来的施工中加以解决,在已修路段中如果沥青路面质量满足要求下尽量用胶轮压路机进行后续的改善处理。

水质模拟指标为COD和氨氮。模拟河段范围为翁结水库坝址至南碧河入小黑江汇口段,共67km。由于南碧河没有直接排入的点源,对于面源的排放,本次根据灌区范围内DEM高程数据和排涝渠系分布情况,基于GIS软件流域剖分和汇水路径分析功能,对灌区范围内面源退水路由进行了剖分,模拟河段区间污染源均概化成由支流十八道河、菜籽地河、芒信河、南木老河及挡帕河汇入南碧河,如图1。

4 结语

沥青路面的施工碾压推移问题是多种因素综合导致的。本文简要介绍了推移的过程,对推移过程中的混合料级配变化进行了抽提试验,分析了碾压器械、施工温度、混合料级配等对推移的影响,提出了相应的控制措施。随着压路机械设备的不断更新,当吨位超出马歇尔击实试验所模拟的压实条件后,沥青面层施工中发生推移的可能性还将会增加,因此需要在实践中不断不断总结经验,探索出更加有效的预防措施和处理方法。

分析广西贫困县县域经济现状发现,小企业获取贷款的主要障碍是缺乏抵押品和担保,原因在于银行在面对众多中小企业时,由于信息不对称,获取信息成本高昂。在信息不对称以及广西贫困县县域目前的信用环境下,银行贷款通常采用抵押担保方式,但是县域现行担保制度存在较大局限性,主要表现为数量极少,缺乏正规担保机构,以及现有担保机构实力整体弱小,过分强调风险,要求比银行更为严格,从而现有担保机构失去其本身存在意义,因此亟需加快创新县域经济现行担保制度。

参考文献:

[1]王喜明. 沥青混凝土路面施工中常见病害及防治[J]. 科技视界,2014(33):117-117.

[2]李会湘,胡培芳.沥青混凝土面层施工碾压推移探讨[J]. 公路交通科技(应用技术版),2017(1):68-70.

[3]朱沅峰,钟梦武,戴勇.胶轮与双钢轮压路机组合碾压SMA路面新施工工艺控制[J].公路,2015(1):42-47.

[4]徐永杰,崔金福,宫秀滨. 沥青混合料面层平行四边形推进碾压数理分析[J]. 长安大学学报(自然科学版),2012,32(6):28-32.

[5]付吉利,傅庆友. 沥青混合料施工碾压推移控制措施及实例分析[J]. 山东交通科技,2012(4):28-30.

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