神府高速公路神木窟野河特大桥桥面温拌沥青混合料施工技术的探索.doc

1、1神府高速公路神木窟野河特大桥桥面温拌沥青混合料施工技术的探索摘要：公路桥梁是公路工程结构的重要组成部分之一，桥面沥青路面施工质量决定着路面的舒适性和安全性等方面。 关键词：公路； 桥梁； 工程； 施工；质量 Abstract: the highway Bridges is one of the important part of road engineering structure, the bridge deck asphalt pavement construction quality decides the comfort and safety, etc. Key words: roa

2、d; Bridge; Engineering; Construction; The quality 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013) 随着我国社会主义市场经济的不断发展，公路现代化建设的要求也越来越高，公路建筑规模也不断扩大，施工技术也越来越复杂，施工和管理方面均有质的差别，笔者有幸参与了神（木）府（谷）高速公路的建设，现将神木窟野河特大桥温拌沥青路面温拌技术和施工工艺与同行作以交流。 一、工程概况： 神府高速公路神木窟野河特大桥桥面铺装设计方案为 5cmAC-16 沥青2混凝土上面层+6cmAC-20 沥青混凝土中面层+SBS 改性沥青同步碎石下

3、封层+防水层。神木窟野河特大桥桥高 90m，桥面单幅宽度 14.5m，参考往年气象资料显示,神木县 11 月份平均气温-5-6，每天 0以上气温时间 6h，风力较强。鉴于气候的影响，正常施工工艺不能保证工程质量。为了保证冬季通车后，对桥面影响较小，采用温拌沥青混合料技术进行路面施工。 二、温拌技术 （一） 、温拌技术概述 温拌技术是采用表面活性剂类添加剂，在混合料生产时添加一种具有乳化、抗剥落、降粘等多种性能的化学添加剂，达到显著降低沥青混合料的生产和施工温度。并且整个过程不影响沥青混合料的材质和性能。性能优异，节能减排效果明显，能够延长施工季节，帮助提高压实度，减少沥青老化。 1、温拌技术的

4、界定 温拌技术是工艺革新技术，非新材料技术。判断是否是温拌技术，主要有以下两个界定标准： （1）温拌混合料应用于路面面层各层，需满足现行沥青路面施工技术规范面层技术要求。尤其是材料使用性能的技术要求，不允许妥协。 （2）采用热拌全套设备和工艺流程施工，所有工艺操作温度比热拌显著下降（3060）下降 30以上，既是节能环保的要求，也是减轻材料老化的要求。 2、要满足温拌技术的两个基本标准，需要把握两个技术关键点： 3（1）温拌技术应该是一个过程性改变的技术，它需要在沥青混合料拌和、运输、摊铺、压实过程中发挥作用，使得温度下降后材料工作性仍然很好。但是，这样的影响又不希望是材质性的，不希望明显影响

5、胶结料的性能和混合料的配比，以避免产生不可预料的副作用。当然，同时还有用量和成本的考虑。 （2）温拌的出料温度显著下降，石料加热温度相应下降，拌和过程中石料与沥青的物理性的浸润作用（沥青渗入石料表面细微纹理）随之下降，而热拌沥青混合料粘附力主要靠浸润来实现的。因此，任何一种温拌技术，都必须采取相应措施弥补浸润下降带来的粘结力损失。 3、E-MWA 温拌剂使用方法 E-MWA 温拌剂为第三代温拌材料添加剂，使用方便。不需要任何添加设备，使用时只需将温拌剂按照比例添加在沥青中，充分搅拌 2 小时以上即可使用。 （二） 、MWV 温拌作用机理 MWV 温拌采用表面活性剂技术，温拌剂分子结构由两部分组

6、成：长碳链的亲油基团（尾部）和亲水的极性基团（头部） 。头部亲水尾部亲油的特性，决定了表面活性剂在介质中向界面位置富集的特性和特殊的介质溶解状态。 表面活性剂在胶结料内部胶团形式的存在，使得表面活性剂在沥青内部基本以单分子形式存在，尽管沥青内部的含量仅有 0.450.75%左右，但在沥青内部形成的膜结构数量却相当可观。这个具有润滑作用的膜结构会明显改善沥青对石料的裹覆能力、拌和工作性和压实密实过程，而4同时并不显著影响胶结料的粘度。 （三） 、MWV 温拌延长施工时效原理 延长施工时效体现为：工作温度下降后仍然能够获得满意的碾压效果，能够达到目标密实度的碾压时间（有效碾压时间）延长，在热拌不能

7、接受的热量散失偏快的外界条件下，能为碾压机械赢得足够的操作时间。 1、有效压实温度范围 图 1 是一个碾压温度与碾压密实度的关系图。对于热拌沥青混合料，在温度特别高和特别低时，现场压实空隙率取决于级配，而正常作业情况下，碾压效果取决于沥青粘度，而沥青粘度与温度密切相关。 如原理所述，影响温拌碾压的是沥青粘度和水膜润滑结构的叠加。如图 3 所示，温拌沥青混合料的摊铺/压实工作性对温度的敏感性大大降低（甚至形成不敏感温度范围） ，可以达到目标压实度的压实温度范围明显扩大。由于温度与密实度曲线的两端与沥青粘度关系不大，因此，温拌技术的效能主要取决于曲线中间位置的塌落程度，对温度不敏感区域越宽，温拌的

8、效果就越好。 另一方面，压实程序完毕后，摊铺面温度基本上已经接近开放交通温度，多数时候可以实现即时开放交通。 图 1 压实温度对比 2、运输和摊铺过程中的降温规律 5碾压温度范围的向下移动以及对温度不敏感碾压区域的存在，保证了温拌沥青混合料在降低施工温度后仍然具有足够好的工作性。 相对于热拌沥青混合料，温拌沥青混合料与环境温度的差异缩小。按照热传导学原理，物体与环境温度差异越小，则其温度变化速率越小。由图分析，由 161下降到 131（热拌有效碾压温度范围）只用了 4 分钟，而 131下降到 100（温拌有效碾压温度范围）用了 9 分钟。这一点，对于低温季节施工，具有非常重要的意义，温拌和热拌

9、的这点差异，正好踩在压实有否可操作性时间的门槛上。 在低温施工时，热拌沥青混合料出料温度也要比正常情况下拉高约20，温拌也可以采取同样的措施，但效果完全不同。仍以图 2 例分析。180降到 160仅需要 1 分钟时间，总的有效碾压时间仅 5 分钟。而温拌如果也提高 20出料，则总的有效碾压时间延长为 13 分钟。 图 2. 混合料摊铺面降温曲线示例 运输过程的降温规律也类似，降低同样的温度幅度能够带来的运输时间，温拌也是热拌的 2 倍以上，这就意味着在供应温拌混合料时，拌和楼的供应辐射面积增大到供应热拌料时的 4 倍。 图 3 摊铺面温度降温曲线 影响摊铺面有效碾压时间还有一个非常重要的因素是

10、厚度，厚度对6摊铺面降温速率的影响程度不在气温之下。沥青粘度如果很高，需要很高摊铺温度的话，有效碾压时间也会缩短。因此，延长施工时效不仅仅是一个低温季节施工的问题。延长密实型薄层摊铺和高粘度混合料施工时效虽不是冬季施工的问题，但却是同一性质的问题。 三、温拌沥青混合料施工 （一） 、技术要求 AC-16 和 AC-20 沥青混合料马歇尔试验配合比设计技术要求参照公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）中表 5.3.3-1 要求执行。 （二） 、材料选用 1、原材料 （1） 、粗集料：中面层采用山西保德窑洼石料厂生产的石灰岩碎石，四种规格分别为 19-26.5 mm、9.5-19mm

11、、4.75-9.5mm、2.36-4.75mm；上面层采用山西临县鸿达石料场生产的黑云蚀变斜长角闪岩碎石，规格为9.5-19mm、4.75-9.5mm；2.36-4.75mm 采用山西保德窑洼石料厂生产的石灰岩碎石。 （2） 、细集料：机制砂采用 9.5-19 mm 的石灰岩自行加工。 （3） 、矿粉：采用路面施工单位自行加工生产的石灰岩矿粉。 2、沥青：中、上面层均采用中物振华公司生产的 SBS(I-C)改性沥青。3、温拌剂 温拌剂采用由上海维实伟克生产的 E-MWA 温拌剂，掺量为沥青用量的 0.7% 7（三） 、成型 Marshall 试件 1、AC-20 中面层 AC-20 温拌沥青混

12、合料油石比采用 4.2%，采用四种不同击实温度，制备马歇尔试件，击实温度分别为 130，140，150，165，E-WMA 温拌剂的添加量占沥青用量的 0.7%，采用表干法测定毛体积相对密度，用计算法计算沥青混合料的最大理论相对密度，当油石比为 4.2%时，最大理论相对密度为 2.567g/cm3。 2、AC-16 上面层 AC-16 温拌沥青混合料油石比采用 4.7%，采用四种不同击实温度，制备马歇尔试件，击实温度分别为 140，150，165，E-WMA 温拌剂的添加量占沥青用量的 0.7%，采用表干法测定毛体积相对密度，用计算法计算沥青混合料的最大理论相对密度，当油石比为 4.7%时，最

13、大理论相对密度为 2.631g/cm3。 3、路用性能 （1）水稳定性检验 掺加沥青用量 0.7%的 E-MWA 温拌剂后，按照设计配合比制作马歇尔试件，进行 48h 浸水马歇尔试验。 按照设计配合比制作马歇尔试件，击实次数为双面各 50 次，试件数目为 10 个，根据公路工程沥青及沥青混合料试验规程 （JTJ 052-2000）中 T07292000 的规定，进行冻融劈裂试验。 （2）高温稳定性检验 按照设计配合比制备车辙板，车辙板尺寸为 30030050mm。在860条件下养生 5h 后进行，按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTJ052-2000 中 T0719-1993 规范要求进行

14、试验。 （3）低温抗裂性检验 按照设计配合比制备车辙板，车辙板尺寸为 30030050mm。在-10条件下养生 5h 后进行，按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTJ052-2000 中 T0715-1993 规范要求进行试验。 （4）渗水检验 按照设计配合比制备车辙板，车辙板尺寸为 30030050mm，然后将轮碾成型的车辙试验试件脱模架起。按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTJ052-2000 中 T0730-2000 规范要求进行试验。 路 用 性 能 汇 总 表 4 （四） 、温拌混合料的拌和、运输、摊铺和碾压要求。 1、温拌剂的添加要求。 采用沥青罐添加型的温拌剂，掺量为沥青用

15、量的 0.7%。先将温拌剂添加在沥青罐中，通过沥青罐中的搅拌泵进行循环搅拌，均匀搅拌 2h 后储备用，储存期不宜超过 60 天。 2、温拌混合料的拌和要求。 采用 1 台阿曼-4000 型间歇式拌和楼，生产能力为 280t/ h。因桥面施工在低温季节（施工环境温度在 510之间） ，温拌混合料拌和温度的控制见下表 5。 9温拌混合料拌和温度控制表表 5 3、温拌混合料的运输要求。 考虑到冬季施工，温拌料降温速度很快，因此，温拌料运输的时候运输车的保温措施一定要做好，运输车厢顶部除了盖帆布外，另加盖两层厚棉被；采用数字显示插入式热电偶温度计检测沥青混合料的出厂温度和运到现场温度；拌和楼向运料车放

16、料时，汽车应前后移动，按“品”字型装料，以减少粗集料的离析；沥青混合料运输车的运量应较拌和能力和摊铺速度有所富余，摊铺机前方应有足够的运料车等候卸料；运料车应有良好的篷布覆盖设施。在卸料过程中不揭篷布；连续摊铺过程中，运料车在摊铺机前 1030cm 处停住，不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车应挂空档，靠摊铺机推动前进。 4、温拌混合料的摊铺要求。 （1） 、整修桥面混凝土铺装。 对桥面混凝土铺装层顶面标高及平整度进行检测，用白灰浆在桥面混凝土铺装层顶面打上方格线，安排专人负责对高出设计标高的断面进行铣刨处理，处理完后进行复测，确定调坡方案；对低于设计标高的断面用 AC-20 混合料进行找平处理。

17、 （2） 、混合料的摊铺。 采用 2 台 ABG 8820 摊铺机并机作业,前后相距 58 米。中面层摊铺厚度采用钢丝引导的高程控制方式，上面层摊铺厚度采用非接触式平衡10梁控制方式。熨平板提前预热不少于 1 小时，预热温度不低于 100。摊铺机熨平板拼接紧密，不许存有缝隙，防止卡入粒料将铺面拉出条痕。摊铺过程中检查摊铺厚度，直到满足拟定的松铺厚度。摊铺遇雨时，立即停止施工，并清除未压成型的混合料。遭受雨淋的混合料应废弃，不得卸入摊铺机摊铺，温拌混合料摊铺、碾压温度控制见表 6。 5、温拌混合料的碾压。 温拌沥青混合料碾压工艺遵循“紧跟、高频、低幅、匀速、少水”的原则，在不产生推移和裂缝的前提下，初压、复压、终压都应紧跟摊铺机，在尽可能高的温度下进行，压实机械组合和碾压温度见表 7。 初压时，采用两台钢轮压路机全断面前静后振碾压 1 遍，碾压速度不大于 3km/h；复压时，采用六台 30T 胶轮压路机全断面碾压 2 遍，碾压速度不大于 5km/h；终压采用两台钢轮压路机全断面静压 1 遍，碾压速度不大于 6km/h；压路机应以匀速行驶，碾压完成后交替向前推进。且不得在新铺的混合料上停留、转弯，并让主动轮靠着摊铺机碾压。钢轮压路机的洒水以达到湿润为准，不可产生过多流畅水，胶轮压路机轮胎采用隔离剂进行涂刷。 温拌混合料摊铺、碾压温度控制表 表 6 压实机械组合和碾压温度表 7