小议公路沥青混凝土面层的分类及施工技术

从我国目前高等级公路沥青路面来看,主要有以下几种结构形式:(1)传统的沥青混凝士面层(AC),(2)多碎石沥青混凝土面层(SAC);(3)沥青玛蹄脂碎石混合料面层(SMA)。沥青面层是直接承受行车荷载作用和大气降水、温度变化影响的路面结构层,应具有足够的结构强度,良好的温度稳定性,耐磨、抗滑、平整和不透水性。现已得到广泛的应用,所以质量已成为今后研究的重点。

一、常见沥青混凝土面层的分类方法

1、传统的沥青混凝土面层(AC)

《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97,根据“七五”国家科技攻关研究及修订该规范的专题研究,统一将沥青混合料中集料粒径标准由圆孔筛标准改为方孔筛标准。

1)、按沥青混合料集料的粒径分类

a、细粒式沥青混凝土:AC-9.5mm或AC-13.2mm。

b、中粒式沥青混凝土:Ac-16mm或AC-19mm。

c、粗粒式沥青混凝土:AC-26.5mm或AC-31.5mm。

其组合原则是:沥青面层集料的最大粒径宜从上层至下层逐渐增大。上层宜使用中粒式及细粒式,且上面层沥青混合料集料的最大粒径不宜超过层厚1/2,中、下面层集料的最大粒径不宜超过层厚的2/3。

2)、按沥青混合料压实后的孔隙率大小分类

a、I型密级配沥青混凝土:孔隙率为(3%-6%)

b、Ⅱ型密级配沥青混凝土:孔隙率为(4%-10%)

c、AM型开级配热拌沥青碎石:孔隙率为(大于10%)

其组合原则是:沥青面层至少有一层是I型密级配沥青混凝土,以防水下渗。若上面层采用Ⅱ型沥青混凝土,中面层须采用I型沥青混凝土,AM型开级配沥青碎石不宜作面层,仅可做联结层。

2、多碎石沥青混凝土面层(sAC)

较大流量的车辆在高速公路上安全、舒适高速地通行,沥青面层必须具有良好的抗滑性能。这就要求沥青面层不但要有较大的磨擦系数,而且要有较深的表面构造深度(构造深度是高速行车减低噪音和减少水[LM]漂、溅水影响司机视线的主要因素)。近年来的研究成果表明:“沥青面层的抗滑性能是由面层结构的微观构造和宏观构造两部分形成。其中宏观构造来源于沥青混合料的配合比,主要由骨料的粗细,级配形式决定”。

80年代中期我国开始修筑高等级公路,从沥青面层的结构形式来看:I型沥青混凝土,空隙率3%-6%,透水性小,耐久性好,表面层的摩擦系数能达到要求,但表面构造深度较小,远不能达到要求。Ⅱ型沥青混凝土空隙率6%-10%,表面构造深,抗变形能力较强,但其透水性、耐久性较差。为了解决沥青面层的抗滑性能(特别是表面层在构造深度较大的情况下,叉具有良好的防水性的结构形式).多碎石沥青混凝土面层被加以研究和使用。

3、沥青玛蹄脂碎石混合料面层(SMA)

沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料,填充于间断级配的矿料骨架中,所形成的混合料。其组成特征主要包括两个方面:①含量较多的粗集料互相嵌锁组成高稳定性(抗变形能力强)的结构骨架;②细集料矿粉、沥青和纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂将骨架胶结一起,并填充骨架空隙,使混合料有较好的柔性及耐久性。

SMA的结构组成可概括为“三多一少,即:粗集料多、矿粉多,沥青多、细集料少”。具体讲:①SMA是一种间断级配的沥青混合料,5mm以上的粗集料比例高达70%一80%,矿粉的用量达7%-13%,(“粉胶比”超出通常值1.2的限制)。由此形成的间断级配,很少使用细集料;②为加入较多的沥青,一方面增加矿粉用量,同时使用纤维作为稳定剂;③沥青用量较多,高达6.5%-7%,粘结性要求高,并希望选用针入度小、软化点高、温度稳定性好的沥青(最好采用改性沥青)

SMA的特点:沥青玛蹄脂碎石混合料是当前国际上公认(使用较多)的一种抗变形能力强,耐久性较好的沥青面层混合科。由于粗集料的良好嵌挤,混合料有非常好的高温抗车辙能力,同时由于沥青玛蹄脂的粘结作用,低温变形性能和水稳定性也有较多的改善。添加纤维稳定剂,使沥青结合料保持高粘度,其摊铺和压实效果较好。间断级配在表面形成大孔隙,构造深度大,抗滑性能好。同时混合料的空隙又很小,耐老化性能及耐久性都很好,从而全面提高了沥青混合料的路面性能。

二、主要施工技术

1、施工放样

按设计铺筑宽度标划施工大样线,对调控点、变坡点等特殊点作出明显的标识,用石灰标出每台摊铺机行车线,下面层采用每台摊铺机走双基准线的方式控制纵、横坡度,以确保平整度。即在路面两边悬挂钢丝基准线,在摊铺机的另一边按挂线标高每5 m间隔摆放承插式铝合金基准梁。在铺段每10 m设一基准线立柱,按施工标高悬挂基准线,确保基准线立柱牢固,不得松动。为保证基准线紧绷,紧线器上安装测力装置,使基准线拉力不小于800 N,下垂度不大于1 mm,并使紧线器的间距不大于200 m。使用的基准线钢丝绳直径不大干3mm,以2-2.5mm为宜。在路面横坡变化处、较小平曲线内等特殊地段.视具体情况,基准线立柱间距加密到5 m。在基准线悬挂后,由专人对基准线标高进行复测,在施工中随时检测基准线标高。

粗粒式沥青混凝土下面层以路缘石边缘线作为施工大样线,按厚度和横坡控制摊铺,即在摊铺机上安装浮动基准梁控制高程和厚度。浮动基准梁长12 m,为定型产品,用已铺筑的基层作为基准面,采用多点均衡原理,可以纠正基层中平整度不足的地方,以提高平整度。

2、透层沥青和粘层沥青的洒布

透层和粘层沥青均采用沥青洒布车喷洒,其用量为透层沥青1.1 kg・m2,粘层沥青0.9-1.0 kg・m2。在正式洒布前,通过试洒确定洒布量是否控制准确。用大托盘测试计算每平方米洒布量,如洒布量大于或小于设计用量,应反复调整沥青喷嘴大小和车速,直至符合要求。在正式洒布时,按试洒确定的喷嘴大小和车速一次浇洒均匀。对边角地带,路缘石及井壁等构造物外侧洒布不到的地方,人工利用喷枪补洒或涂刷。

洒布透层沥青时,如基层完成时间较长,表面过分干燥,则应对基层清扫干净后,在基层表面少量洒水,并使表面稍干后浇洒透层沥青。为确保透层沥青充分渗透,并使乳化沥青水分蒸发,完全破乳,透层沥青应在沥青碎石层施工前至少24 h浇洒,浇洒后即洒布用量2-5 m3.1000 m2的石屑,并用轻碾稳压一遍。当风力过大或气候连续3 h低于15℃时不得进行喷洒,当即将降雨或基层面潮湿时不得喷洒。对于粘层沥青,在乳化沥青破乳、水分蒸发后即可进行沥青混合料的摊铺。

3、配合比确定

在路面每层正式大规模施工前,先铺200m试验路段,以验证预定的施工方案是否可行,机械设备是否配套适用,操作工艺是否满足要求,从而确定大规模施工中所采用的虚铺系数、沥青混合料各阶段应控制的温度、拌和时间、矿料级配、沥青用量、摊铺速度、压路机类型、压实工艺、碾压速度及遍数等技术参数,并对施工方案、机械组合、操作工艺等进行修正。在试验路段施工前,必须完成沥青混合料目标配合比设计和生产配合比调试工作。