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文檔簡介
1、高等級公路瀝青砼試驗檢測與施工質(zhì)量控制 山東鐵正工程試驗檢測中心 魯愛民,簡介,筆者86年畢業(yè)于同濟大學,曾參加京津塘高速公路工程質(zhì)量控制培訓、濟青高速公路、滬寧高速公路等六條高速公路建設。先后參加山東省交通廳科研計劃研究項目《Superpave應用技術(shù)的研究》課題、《布敦巖瀝青試驗研究》。99年至今從事高速公路監(jiān)理工作,現(xiàn)任山東鐵正工程試驗檢測中心(交通部甲級檢測機構(gòu))副主任 。,為什么要把瀝青砼試驗檢測和施工質(zhì)量
2、控制放在一起,路面結(jié)構(gòu)圖,,,,,,,,主要是由于瀝青砼的性能決定的,瀝青砼和水泥砼最大的不同就是,瀝青砼性能受原材料、材料級配、結(jié)構(gòu)設計等影響更大,尤其是瀝青砼的材料級配設計。特別是目前在新規(guī)范剛剛實施以及瀝青砼技術(shù)發(fā)展非常迅速的情況下,并且新的瀝青砼施工技術(shù)規(guī)范的強制性問題,要以具體情況實行,新規(guī)范標準要求高了,但更靈活了,但這種靈活性要求更高。,在瀝青砼施工中,試驗檢測和施工控制的結(jié)合是水泥砼所不能比擬的,所以要求瀝青砼施工技術(shù)
3、人員最好懂試驗檢測,試驗檢測人員懂施工技術(shù)才能設計出好的配合比。,體積指標配合設計 好路面: 好的施工壓實 配合設計對混合料的影響有多大?本講座主要圍繞以上兩個方面進行闡述,對具體的測試、檢測并不過多的講解。,一、瀝青砼路面的破壞現(xiàn)象,破壞現(xiàn)象:車轍、坑槽水損害、密級配表層的泛油、溫度裂縫(縱向裂縫一般
4、為結(jié)構(gòu)型破壞),所有破壞現(xiàn)象中尤以水損害和車轍最重要,在國內(nèi),對水損害的認識是不足的。 影響瀝青砼高溫穩(wěn)定性(車轍)的主要因素是什么? 主要是瀝青混合料類型,即瀝青混合料是按什么設計的。 從瀝青砼的結(jié)構(gòu)形態(tài)來看:有懸浮密實結(jié)構(gòu)、骨架空隙結(jié)構(gòu)、骨架密實結(jié)構(gòu)(即嵌擠級配結(jié)構(gòu)),水損壞現(xiàn)象產(chǎn)生的原理(外界因素),,空隙介質(zhì)體雨后形成飽和以后,在行車荷載的動水壓力作用下,產(chǎn)生潛力的沖刷,瀝青剝離造成路面出現(xiàn)松散和坑漕,從瀝青砼的結(jié)構(gòu)形
5、態(tài)來看:有懸浮密實結(jié)構(gòu)、骨架空隙結(jié)構(gòu)、骨架密實結(jié)構(gòu)(即嵌擠級配結(jié)構(gòu)),I型密級配:粗集料懸浮狀態(tài),懸浮密實結(jié)構(gòu)。密度與強度較高,水穩(wěn)定性、低溫抗裂性能、耐久性較好,但高溫穩(wěn)定性較差;II型開級配:懸浮半密實狀態(tài)骨架空隙結(jié)構(gòu):高溫穩(wěn)定性較好,但空隙率較大,低溫抗裂性能、耐久性較差。我國規(guī)范中的瀝青碎石及國外使用的開式大空隙排水式瀝青混合料(OGFC)是這種結(jié)構(gòu);嵌擠級配:顯然是較為理想的結(jié)構(gòu)類型,兼?zhèn)湟陨蟽煞N結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。如SUPE
6、RPAVE設計瀝青混合料以及SMA等都是典型的骨架密實結(jié)構(gòu)。,影響瀝青混合料水穩(wěn)定性的最主要因素主要是混合料類型的影響、集料的性質(zhì)、瀝青的性質(zhì)。最主要的是指標、目標是混合料的設計空隙率和路上實際空隙率。 在美國SUPERPAVE設計專家坎代爾瀝青砼講座中認為,影響瀝青砼性能的各項指標中,有穩(wěn)定度、流值、飽和度、空隙率、殘留穩(wěn)定度等等,認為最重要的是空隙率,第二位也是空隙率,第三還是空隙率。。。有效空隙率、滲水系數(shù)。有效空隙率可以通
7、過瀝青混合料的給水度或者飽水率來描述。,由于水損害、車轍造成的路面破壞現(xiàn)象在全國高速公路可以說是通病。,滬寧路江蘇段、濟泰路車轍:江蘇無錫段車轍:15~10公分車轍,超車道沒有問題,行車道已經(jīng)找不到瀝青,主要原因:一是粒徑和厚度不匹配;二是石屑用量高,但資料符合施工技術(shù)規(guī)范。,二、瀝青砼級配設計,新舊規(guī)范對配合比設計級配的不同區(qū)別:一是瀝青砼的各項指標要求提高了,如瀝青混合料的試驗擊實次數(shù)都簡化為75次(高速、一級公路),動穩(wěn)定度標
8、準有所提高,要求各層瀝青砼都要進行凍融劈裂試驗檢驗瀝青混合料的水穩(wěn)定性等等;二是級配設計區(qū)別,從圖中可以看出,新規(guī)范對配合比設計增加了“確定工程設計級配范圍”。這個級配范圍按新規(guī)范要求,宜在新規(guī)范規(guī)定的級配范圍內(nèi),它的確定應按“工程設計文件或招標文件的規(guī)定進行”,“當無明確規(guī)定時,工程單位應根據(jù)工程所在地的氣候條件、交通條件、公路等級、路面類型、混合料所處的層位,按規(guī)范規(guī)定的原則對本規(guī)范規(guī)定的級配范圍進行調(diào)整,確定級配范圍。在經(jīng)實踐證
9、明是合理、且有成功的把握的情況下,設計級配范圍容許超出規(guī)范規(guī)定的級配范圍。所確定的設計級配范圍必須得到主管部門,包括設計單位、工程建設單位的認可?!?這也就是在前面講到的新規(guī)范級配設計的靈活性,這個設計級配范圍只是為了配合比設計而用,一旦配合比設計進行完畢,它的使命也就結(jié)束了,施工中瀝青砼級配控制以規(guī)范范圍來控制。那么這個設計級配范圍確定的原則是體積設計。瀝青砼的性能與體積指標存在良好的相關(guān)性體積設計的關(guān)鍵:原材料的體積特性、級配
10、、混合料的體積特性,馬歇爾混合料設計:,材料的取樣與試驗: 注意幾個問題:一是材料取樣一定要有代表性,如上中下等法,經(jīng)常有材料試驗影響了配合比設計的準確性,更影響了拌和站調(diào)試和試拌以及生產(chǎn)配合比的進行;二是材料的篩分試驗要準確,特別是水篩法,它要求把黏附在石料上的石粉計算,因為0.075篩孔對混合料的性能影響非常大。級配:0.45次方級配曲線圖,關(guān)于限制區(qū)“駝峰級配”,在該區(qū)域內(nèi)級配對瀝青極為敏感,對于有些混合料,即使瀝青少
11、許變化都容易形成塑性。因此在選擇礦料級配時應當盡可能避開限制區(qū)。關(guān)于S曲線:引入“S型的級配范圍”,即: Superpave設計瀝青混合料。,SMA的VCA檢驗:粗細集料分界點4.75(大于4.75的材料間隙率為VCA毛體積密度計算) AC-13 粗細集料分界點2.36AC-20 粗細集料分界點2.36AC-25 粗細集料分界點4.75,新規(guī)范:OAC1=A1(密度最大值)+A2(穩(wěn)定度最大值)+
12、A3(空隙率范圍的中值)+A4(飽和度的中值),按SUPERPAVE設計時,沒有密度最大值,以設計空隙率的中值(一般重交通量設計值為4%-6%)作為OAC1OAC2=公共值OAC=(CAC1+OAC2)/2,溫度:由粘溫關(guān)系曲線來確定,60、135、175三個溫度粘度拌和溫度為:0.17±0.02PA.S壓實溫度為:0.28±0.03PA.S一般AH-70瀝青壓實溫度為137~146℃,關(guān)于SMA
13、三多一少:粗集料多(75%),礦粉多(10%),瀝青多(6%),細集料少(10~15%)間斷級配,細集料起非常大的作用SMA對粗集料要求很大,對級配敏感程度更大4.75是關(guān)鍵控制點,SMA的通病是泛油:瀝青用量,超壓,級配變化,纖維不勻等,設計過程: 1、 選擇級配:做三條級配曲線 4.75通過率 24% 27% 31%2、 選擇三
14、個瀝青含量 擊實75次 設計空隙率4.5%3、 檢驗:VCA檢驗 4.75以上VCA≤搗實以后的VCA; VMA>16.5%檢驗高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、構(gòu)造深度、滲水情況4、增加瀝青析漏試驗、飛散試驗。 (穩(wěn)定度、流值不作為配合比接受與否的唯一指標),關(guān)于SBS改性瀝青,三、瀝青砼施工現(xiàn)場管理及施工控制(要點),原材料的管理1、 嚴格控制礦料中黏土成分和軟弱顆粒成分,特別是黏土成分在水的作用
15、下會引起瀝青膜與礦料之間的剝離現(xiàn)象;2、控制天然砂的用量,按ASTM規(guī)范,不能超過20%,宜在15%(但在國內(nèi)有爭論),認為天然砂不宜用的專家認為,天然砂形狀圓滑,角礫性差,而且含有一些有害成分;但有的專家認為,摻加天然砂可以增加混合料的和易性,使瀝青混合料更均勻,不離析;,3、 原材料的覆蓋:很多人認為這是一個小問題,但它確確實實影響瀝青混合料的質(zhì)量。沒有覆蓋的原材料吸收很多的水分,而瀝青路面施工是搶進度的,所以很容易在
16、沒有延長拌和時間的情況下進行生產(chǎn),所以在礦料沒有完全烘干的情況下生產(chǎn)出的瀝青混合料質(zhì)量會打折扣;4、原材料的混放:原材料的混放改變了目標配合比,還容易造成拌和站溢料、待料。,5、 摻加抗剝落劑(生石灰粉),礦粉的1-2%,可以明顯提高瀝青混合料的抗水毀能力。直接在生產(chǎn)廠家加入生石灰粉;6、不用回收粉,在上面層中不準用回收粉 拌和廠的生產(chǎn):關(guān)鍵是集料,若集料經(jīng)常變化,幾乎不可能控制混合料的生產(chǎn),級配的一致性是拌和的關(guān)鍵
17、冷料進料比例:各料倉合理的進料保持混合料穩(wěn)定 溢料,路面攤鋪離析的原因:離析類型:卡車末端離析 中線離析 接縫邊緣離析 隨機離析 SMA瀝青含量的變化產(chǎn)生的離析 溫度離析,影響離析的關(guān)鍵因素:1、 保持料車有料2、 防止溢料3、 防止滴漏混合料以一種平穩(wěn)的均勻的不間斷的狀態(tài)移動,壓實原則和
18、技術(shù):緊跟慢壓,高頻低幅,高溫少水。1、 混合料攤鋪以后震動壓路機即可進行跟蹤壓實,壓實速度4-5公路/小時(如人行走速度),在前進方向第一個單趟使用靜牙震壓皆可,其后2-5個單趟采用震動壓實。高頻主要是對下層的影響小。盡量不灑水,只要不粘輪即可;2、 后退時輪跡應與前進時重合,相鄰應使輪跡重合三分之一;3、 一般第三遍時溫度降低很快,可使用輪胎壓路機碾壓;對輪胎壓路機的認識。4、
19、; 趕光是必要的。,160噸/小時拌和站必須配合兩臺DD110以上壓路機自重接近和大于11T的壓路機壓三遍足夠 膠輪壓路機是用來提高混合料密水的 混合料推移時只能用膠輪壓路機來碾壓,推移的原因:級配關(guān)鍵點的通過率不當(上面層2.36,中下面層4.75)天然砂含量高,壓實度檢驗:控制現(xiàn)場空隙率,平均值5~7%,極限值4~8%,上面層≯6%但過密防止產(chǎn)生車轍 動態(tài)管理 一是動態(tài)控制
20、二是拌和站總量控制(打印,瀝青用量),瀝青混合料的質(zhì)量控制:現(xiàn)場的壓實質(zhì)量控制采用雙控:空隙率和壓實度雙向控制??障堵仕璧淖畲罄碚撁芏瓤梢杂嬎慊?qū)崪y,但注意不是馬歇爾擊實密度。至于其它控制指標(穩(wěn)定度、流值、飽和度、摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度等),只要嚴格按嵌擠結(jié)構(gòu)設計級配,很容易達到。,SBS改性瀝青混合料的施工控制和以上介紹沒有大的區(qū)別,對溫度、對級配的敏感程度更高而已。 SMA的施工注意事項:拌和站的礦粉稱量拌和時
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