沥青混凝土路面双层摊铺技术

《沥青混凝土路面双层摊铺技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《沥青混凝土路面双层摊铺技术（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、沥青路面双层摊铺技术孔德锋（济南力拓工程机械有限公司）王琳（山东路桥集团有限公司工程设计咨询公司）1 前言随着公路交通量日益增长，车辆大型化及重载车的比例不断增加，汽车对路面的破坏作 用越来越明显，而公路的各结构层都有其设计使用寿命，但目前都很难达到其设计寿命。因 此交通对道路结构的强度和稳定性能要求也随之提高。为了能够满足社会经济发展水平和日益增长的交通运输需求，一个具有高承载能力的公 路网是市场经济发展的前提。用在公路新建、扩建和维修费用上财政资金的提高是绝不可能 满足交通运输的需求。为了尽可能地解决这个矛盾，道路的使用寿命必须相应地提高。戴纳 派克提出了一种革命性的摊铺工艺沥青混合料双层

2、摊铺，即离开传统的沥青混合料道路施 工工艺，采用一种新的铺筑技术来改变沥青层的结构，采用戴纳派克双层沥青摊铺技术设备， 在同一施工过程中同时摊铺上下两层不同类型的两种沥青混合料，其主要原理是提高密实度 和相对减少磨耗层的沥青用量从而降低生产成本，节约施工时间，提高工程进度和质量，且 提高路面使用寿命。2 沥青路面破坏的原因分析沥青路面由于行车荷载的反复作用和环境因素的不断影响，经过一段时间的使用，便会 产生破坏而失去原有的使用能力。沥青路面所用的矿料质软和粒径规格不符合要求，以及施 工中摊铺压实质量达不到要求，往往由于强度不足和劈裂作用使矿料压碎导致路面破坏。夏 季高温时，沥青材料粘滞度降低，

3、在荷载作用下，可能使路面表面造成泛油。也可能沥青材 料与矿料一起被挤动而引起面层车辙、推挤、波浪等变形破坏。在冬季低温下，沥青材料会 由于收缩作用而产生脆裂破坏。在水分和温度作用下，沥青材料与矿料间的粘结力降低，沥 青面层就会出现松散、剥落等破坏。2.1 高温稳定性不足沥青路面的高温稳定性习惯上指沥青混合料在荷载作用下抵抗永久变形的能力。沥青路 面的强度与刚度随温度的升高而显著下降，从而产生波浪、推移、拥抱、车辙等病害。其中 车辙是沥青路面高温稳定性差的主要表现形式。随着交通量的不断增长和车辆行驶的渠化， 沥青路面在行车荷载的反复作用下，会由于永久变形的积累而导致路表面出现车辙，致使路 表过量

4、变形，影响路面的平整度；轨迹处沥青层厚度减薄，削弱了面层及路面结构的整体强 度，从而易于诱发其它病害；雨天会因车辙内积水而导致车辆飘滑，影响行车安全。可见车 辙的产生严重影响路面的使用寿命和服务质量。影响车辙的主要因素除沥青的性质、矿质材 料的性质、沥青混合料的塑性等内在因素外，压实度是影响车辙大小的一个重要的外部因素。 沥青路面的碾压目的，就是提高混合料的密度，减少铺层材料间的空隙率，使路面达到规定 的密实度，提高沥青路面的抗老化、高温抗车辙、低温抗裂纹、耐疲劳破坏以及抗水剥离等 能力。图1的试验表明了压实度对车辙的影响。试验得出提高1%的压实度，可减少1520% 的车辙深度。因此把目前规定

5、的最小压实度97提高到100是非常必要的。（车辙实验图 示）252015105/11SAnza hl der Uberrallungen图2辙试验Spurtiefe压实度95%压实度10號60 C空2.2低温裂缝与沥青路面老化随着温度的降低，沥青混合料的变形能力明显下降，并出现脆性破坏，从而造成其低温 开裂。进而发展为网裂、龟裂致使路面很快产生结构破坏。沥青混合料在拌和、摊铺和压实 过程中除了热状态下的硬化外，也在冷的状态下老化。图2低温裂缝一旦软化点达到70 C左右，紫外线和氧气就 会与石油沥青发生聚合及氧化反应，因而过高 的沥青用量，易引起上面层中沥青的氧化作用。 沥青混合料的空隙率是影响

6、沥青老化的主要因 素：在较差压实（空隙率为6-9%体积比）情况下，路面沥青每年变硬2-4 C（软化点提高） 在很好压实（空隙率为2-4%体积比）情况下，路面沥青每年变硬0.3-0.5。C（软化点提高）为在实际使用中防止常常发生的沥青较快老化的现象，很有必要在铺筑期间把空隙率 控制在不大于4%体积比。这就要求把压实度提高到100%。2.3沥青从矿石表面剥落沥青应当持久地与矿料相互粘结。因水对矿物材料的亲和性要比沥青对矿物材料的亲和 性大得多，从而阻断沥青与矿料表面的相互粘结，使沥青与矿料表面的接触角减小，结果沥 青从矿料表面剥落而导致联结中断和物质损失。众所周知，沥青混合料在孔隙率小於3%体积

7、比时是不透水的。这就再次表明，沥青混合料上面层要至少达到100%压实度，这样水就不能 浸入到沥青混合料中。24接缝处的裂缝道路修复常常在保持交通通行的情况下进行。沥青混合料边缘部位总是很快就冷却而不能被压实，以致提高了它的孔隙率。在铺筑第二条车道时，沥青混合料的热量大多不能使冷 接触面充分熔化并被压实。结果是：冬季缩裂使接缝处隆起水稳定性大大降低加快了沥青的氧化及低温裂缝的产生避免这种损坏的有效方法是无接缝摊铺，也就是说整幅铺筑。作用路面着沥原因引起，或是由于交通荷载路表面。在潮湿气候是泛油固,就是说，原来的上面层起图3接缝处开裂2.5泛油使混合料内集料不断挤紧、空隙率减小，最终将沥青挤压2.

8、6没有功能效应的面层结构青混合料联结层（中面层）或承载层（下面层）作用。但其沥能，而是用量太高。这样通常会比加铺前引起更大的变形i出现功能性破坏，修复时常常通过加铺新沥青层来的抗滑能力极差。泛油多是由于混合料中沥青用量偏多，沥青稠度太低，等3 双层摊铺的施工工艺双层摊铺是把沥青路面的上面层和中面层两种不同组成的沥青混合料用一个双层摊铺机分层一次完成摊铺作业的施工过程。其上面层厚度可以减少到2CM厚。其主要原理是：提 高路面压实度和相对减少面层沥青用量，这种沥青混合料铺筑方式能使路面结构更好地承受重交通荷载，确实达到防水并减少沥青的老化。由于双倍的沥青面层厚度使铺筑时间间隔延长到完成压实的理想的

9、时间。沥青混合：i：q上面层4 cnII.上面层2 cn中面层6 m中面层4 cn下面层下面层常用铺筑法新的解决途径图5 沥青标号为 50/70 的沥青混凝土 0/11 的压实试验与混合料温度的关系试验表明了沥青混合料的温度对密实度及空隙率有极大的影响。比如在150 C 时沥 青混合料只需要1/3 的能量 （马歇尔锤打击次数）就 能达到密实，也就是说能满足100%的密 实度和3%的空隙率。当沥青混合料冷却到100 C时，达到密实需要3倍以上的能量（打击次 数），这样也只能获得95%的密实度和7%以上的空隙率。由此可见温度与质量损失密切相关。 在实际施工中这种情况常出现在不利的天气条件下，通过进

10、一步的试验证明，密实度提高1% 可以相对改善力学性能的15%。复合式沥青混合料具有普通情况下铺筑的沥青混合料所无法 达到的优点：在同样的压实工作量下提高密实度；尽量提高稳定性；获得一个不透水和不透 气的薄面层； 在不利天气情况下提高摊铺的安全性；缩短铺筑时间；减少层次联结的薄弱 点。这些性能的改善类似于用来改善交通安全性和减少噪音而铺筑的排水沥青混合料。在日 本数目众多的这类建筑措施就证明了这点。3.1 沥青混合料的拌和由于上面层和中面层两种不同的沥青混合料同时摊铺，因而采用两台拌和机同时生产 出两种混合料，拌和过程同普通沥青混合料，参照公路沥青路面施工技术规范。3.2 沥青混合料的摊铺3.2

11、.1 双层沥青摊铺机的构造与调整沥青混合料双层摊铺是采用双层摊铺机，是由两个交错安装在一起的路面摊铺机组成， 具体组成：二个混合料斗；二个运输装置；二个螺旋布料器；二个熨平板。该摊铺机除具有 普通摊铺机所具有的自动调节厚度、找平装置和可加热的熨平板，还包括一个高效率的物料 转运车，该物料转运车可交替地把不同沥青混合料从运输车运送到两个混合料斗中。摊铺工作开始前，用首先调节熨平板的高度和仰角，并进行试铺以保证摊铺时的松铺厚 度。摊铺机的行走速度应充分考虑供料速度和摊铺质量，根据拌和机和运料车的供料速度以 及摊铺厚度和宽度，计算出保证连续施工的最大行走速度。但行走速度不易过快，以避免使 螺旋布料器

12、的效率降低，材料分布不均，致使出现离析等现象；并且由于单位面积上振动梁 的振动次数减少，使初始压实度降低。因而应根据试铺段的实际效果确定双层摊铺机的行走 速度，且在摊铺过程中不得随意改变行走速度或中途停车。摊铺施工与质量检验两种不同的沥青混合料运料车行至摊铺地点后应凭运料单接收，并检查拌和质量，区分 混合料种类。首先运料车将中（下）面层沥青混合料卸入沥青转运车，转运车将混合料填满 摊铺机的中（下）面层料斗，然后转运车改变位置，将上面层（磨耗层）运料车卸入的上面 层（磨耗层）混合料运送到摊铺机上面的上位料斗并填满料斗，这样两个沥青层在一个流程 中就可以摊铺完毕。铺筑沥青混合料前，应检查确认下承层

13、的质量。高速公路和一级公路施工气温低于10时 不宜摊铺热拌沥青混合料。摊铺机必须调整好各运行部件的速度，使混合料缓慢、均匀、连续 的摊铺。未压实混合料的表面结构无论是纵向还是横向都应均匀、密实和平整，无撕裂、小波浪、 局部粗糙、拉沟等现象，同时应经常检测松铺厚度。复合式沥青混合料铺筑设备简图复合式沥青混合料铺筑设备全貌3.3 沥青混合料的压实压实是沥青路面施工的最后一道重要工序，其目的是提高沥青混合料的强度、稳定性和 密实度，是路面施工的核心。小型压路机直接用在摊铺机的后面，用于双层沥青摊铺的初步压实，小型压路机只能采 用静态模式，以便在振动压实之前稳固厚厚的沥青层。大型振动压路机在小型压路机

14、之后使 用以便达到必要的压实效果。由于不同组成的沥青混合料同时摊铺产生了一个厚厚的沥青混合料叠层，它将非常缓慢 地冷却，并首次利用下一层的余热。在较高的沥青混合料温度下完成最终压实，有较长的碾 压时间，由此可在同样碾压工作下提高至少3%的压实度。这种沥青混合料铺筑方式因此较少 受天气影响。图12表示了在60 C空气温度下经过192000次转动的车辙试验结果。0C09L ooot OOOQL 00強 OOCKL 00困 S0Z 88800 8S 0CE 000 SS OCO 008 0003 OCCH滚动次数4双层摊铺的优点及不足双层摊铺把易受变形影响的上面层由4cm减少到2cm以及上，中面层所

15、获得的较高压实 度，使路面的变形稳定性相应地提高(50-70%)。较好的碾压获得了很小的空隙率，因此水(剥 落）和空气（老化）的负面影响大大减少。由于两层一起铺筑使施工时间大大减少，从而缩短 了施工工期，加快工程进度。因为压实度提高了，可使道路使用寿命提高。这会使公路管理 部门在经济上获得相当大的益处。建设上价格水平的影响很大程度上受铺筑面积的制约。把费用较高的上面层混合料的节 省，上面层和中面层之间起联结作用的喷涂材料的省略以及铺筑时间缩短等所有费用综合在 一起考虑，该铺筑技术适用于建筑面积大于15000 m2工程项目。双层摊铺的不足在于它是一种新造价较大的铺筑技术，以及要交替运送两种不同种类的 沥青混合料，由两个拌和厂提供分别提供不同规格的的沥青混合料。5经济性1999年在德累斯顿大学进行的关于双层沥青混合料与通常铺筑的沥青混合料中层及面 层之间的经济性比较试验得出下面这些数据：二合一沥青混合料中面层通常沥青混合料（SMA）工资费用元/小时765,40365,50365,50设备费用元/小时784,50285,90313,00操作材料元/小时115,8053,3055,80总计166