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沥青混合料路面空隙率大、离析严重、均匀性差的调查分析

时间:2011-04-23  作者:秩名

论文导读:根据本人近年来对公路路面工程现场的调查取证,结合公路路面施工中所发现的施工质量控制问题,对目前施工的沥青混合料工程,有几点看法,供同行参考。为了说明问题,首先解释一下沥青混合料拌和设备质量控制程序和试验数据的应用过程。为了原材料达到目标配合比要求,冷料控制系统参数的确定非常重要。过长的搅拌时间还会让混合料出现过拌离析现象。
关键词:沥青混合料,配合比,离析,控制
 

根据本人近年来对公路路面工程现场的调查取证,结合公路路面施工中所发现的施工质量控制问题,对目前施工的沥青混合料工程,有几点看法,供同行参考。

为了说明问题,首先解释一下沥青混合料拌和设备质量控制程序和试验数据的应用过程。

一、沥青混合料拌和设备质量控制程序:

沥青拌和设备生产的质量控制从流程上可分为:沥青拌和设备冷料控制,热料控制,搅拌控制。

1 冷料控制:

为了原材料达到目标配合比要求,冷料控制系统参数的确定非常重要。冷料仓的参数确定主要是要做好各个冷料仓的集料流量测定工作,绘制每个冷料仓集料电机分速度—集料流量曲线。

2 热料控制:

在沥青拌和设备的生产中,产品质量、生产效率及生产成本主要决定于热料控制。从以下几个方面进行热料系统生产质量的控制。

2.1热料温度的控制

沥青混合料的拌和要求在一个特定的温度环境下进行,相对于不同的混合料级配、不同的原材料 (如不同的沥青)对拌和温度范围要求不同。免费论文参考网。要满足施工工艺的要求,沥青拌和设备必须具备稳定而准确的温度控制系统。

2.2振动筛

振动筛是沥青混合料拌制过程中一个重要的装置,沥青混合料能否达到设计级配曲线的要求,很大程度上决定于振动筛的筛分水平。

2.3热料生产级配的控制

1)单锅拌和能力的确定。为了能使搅拌锅的拌和能力充分的得到利用,施工现场的热料仓配合比一般是按照沥青拌和设备的稳定生产的最大产量来提供的。免费论文参考网。

2)热料称量的控制。热料系统的控制主要是要做好各种材料的称量精度控制。沥青拌和设备的热料称量控制系统一般有三部分组成:石料称量系统、填料(粉料)称量系统、沥青称量系统。

①石料称量系统。石料经滚筒烘干、振动筛筛分后暂时储存在热料仓内,然后分别进入称量斗进行称量,称量的精度通常取决于下列因素: A 控制系统的传感器精度。B 热料斗斗门的开度和反应快慢程度。C 热料仓的热料在向称量斗卸料过程。 ②填料称量系统。该系统由填料(粉料)罐,称量斗,输送装置组成。粉料由填料(粉料)罐到称量斗中进行称量,再经输送装置输送到搅拌锅。③沥青称量系统。该系统包括沥青储藏保温罐、沥青泵、沥青称量斗。免费论文参考网。沥青泵把在沥青罐内按照规范要求的热沥青经管道输送到沥青称量斗内。通常沥青称量时斗门开度越小,得到的沥青称量值越精确,但是生产效率也越低。实际生产过程中,必须得到一个平衡两者关系的适当的斗门开度,即在不影响热料配料系统配料速度的情况下, 使用较小的斗门开度。④除尘系统的控制。除尘系统也是影响混合料质量和成本的重要因素。由于中性或酸性回收粉不 但使沥青用量增加,而且生产出来的混合料色泽暗淡,降低了沥青的胶浆作用,导致稳定度偏低。

3 搅拌控制

各种材料按照级配要求配好后,并按照一定的顺序进入搅拌锅搅拌成成品料。成品料的均匀与否主要受以下3个因素的影响: (1)各材料进入搅拌锅的顺序。由于按照施工规范的要求,石料进入搅拌锅后要进行干拌,使石料得到充分的搅拌。所以下料的顺序为石料、填料(粉料)、沥青。

(2)搅拌时间的长短。其直接关系到沥青混合料搅拌均匀与否。一般来讲,石料干拌时间越长、总搅拌时间越长,搅拌出来的料的均匀性越好。但是带给搅拌锅的损伤也越大,温度的散失也越严重;过长的搅拌时间还会让混合料出现过拌离析现象。

(3)搅拌锅内机械配件的磨损情况。搅拌臂和搅拌刀片磨 损后搅拌直径d减小,对搅拌锅的性能造成一定的影响。

二、试验数据的应用:

1、试验基准配合比在拌和设备中的应用并不是热料仓的配料比例,更不能用于生产配比,只能用于冷料仓出料量的控制,即各种矿料仓的出料转速大小。例如:试验室配比为1#碎石30%,2#碎石25%,3#碎砂40%。如果1#料的下料转速为300转,则2#料的转速为250转,3#料的转速为400转,这样的供料所形成的热料混合比例就接近于试验室配合比的数据,但由于拌和设备有二次分筛的功能,也是为了确保所供的料与试验配比用料一致,不符合要求的大料被清除,同时当矿料粒径发生变化时可进行重新组合,也就是由于这些过程的控制,而使重新分级的热矿料级配与试验室所测试的冷矿料级配大不相同,在此期间也使得矿料进行了净化,使0.3mm以上颗粒约有30%~80%被清除(视拌和楼除尘型式不同而变)到粉尘仓内或被除去。

2、由于热料级配的改变,试验人员必须进行生产配比组成设计,即从1#、2#、3#、4#,四个热料仓内分别取样,进行筛分试验和矿料组成设计,为热料生产提供准确的配料比例,同时要对热料仓中的各料质量进行测试,检查冷料仓下料转速是否合理,并进行调试,最终以冷料仓配比(转速)下料量等于(或约等于)热产仓配比用量,生产配合比调整过程告结束,一般需要半天到一天时间即可完成。

3、生产配合比验证;为了使得所施工路段的沥青混合料各项指标符合规范和设计要求,对已完成的生产配比必须进行验证工作,验证的内容主要有级配、油石比(或用油量)、稳定度、流值、料温、矿粉用量、空隙率等。如果有任一项不能满足要求,都要进行调整,根据多年经验,一般需调整的大多为油石比、料温和矿粉用量,其他指标大多均满足规定。

三、造成路成孔隙率大、离析严重、均匀性差的原因。

1、施工单位沥青混合料拌和设备操作手不懂设备操作原理。

沥青混合料拌和设备为了操作和使用方便,均设有手动操作和自动操作功能,在沥青混合料拌和设备性能完好的情况,当所有工作按上述试验数据应用程序完成后,可将试验配合比输入拌和站计算机中,在无机械故障时,直接可用自动功能,所生产的矿料级配用油量等各项指标均相同,不会有大的变化,但是由于少数施工单位并非都按此程序进行,而是手动用的多自动用的少(或不用),当某料仓冷料供料过多或不足时,不去调整冷料仓的上料转速,而是将多出的热料当作不足的热料使用,导致空隙率变大,级配时好时坏。个别拌和站操作人员不按要求进行生产配合比调整或根本不知有此程序,直接用试验室基准配比进行热料生产,导致级配不符合规定。自行对冷料仓上料转速进行调整,根本不用试验数据,原因大部分是由于清仓混料(清锅料)二次使用,导致定好的转速由于混料产生了大的差异,操作人员认为试验数据不准,而实际问题的根本原因未找到,在此情况下很容易产生各矿料配比不均衡,造成一至两个热料仓供料不足,同时又有个别料仓报满,使得热料生产速度下降,本来1分钟可拌一锅的可能需要5分钟左右,操作手为了赶生产速度,用报满仓的矿料作为供料不足的矿料使用(常说的导料就是这样),当热料仓的砂供应不足时,用热料仓的1#或2#料代替,成型的路面空隙率大大增加,表面粗糙、空隙率超标、用油量大,当1#或2#料不足时用砂代替,成型的路面空隙率小、表面光滑、强度低、用油量不足,大凡公路检查中发现的路面一段粗、一段细大多是这种原因造成的。

2、个别试验人员业务水平低、责任心差,不懂混合料的生产配料原理,为了使得级配进入规范要求的范围,修造数据。

个别试验人员不懂沥青混合料的试验和配料原理,即使委托试验,也不知试验室出据的配合比用在何处及如何使用。加之没有进行生产配比的调整,最终结果可想而知,同时也因这些试验人员无责任心,即便有非常完善的试验仪器和设备,也不去钻研试验规程,使试验室形同虚设,为了完成任务,东抄西看,编造数据。在检查过程中就发现目前仍有个别试验负责人员,干了多年沥青混合料,根本就不知混合料如何进行配比组成设计,为了使配比结果达到级配要求,对筛分结果等原始数据进行修改,反算出级配中值。

3、 由于施工过程中路面面层的厚度不可能做到与设计相同,大多实际平均厚度都要超过设计厚度,沥青的总用量就要增加,个别施工单位为了节省投资降低沥青用量。

4、矿粉用量不足,将废粉作矿粉使用,导致沥青混合料粘结力不足,施工现场留心观查就可发现,除尘管道通向矿粉仓。

5、监理对试验方面的知识不精通,不知原因何在,无从控制。是造成孔隙率大而不能及时得到解决的管理因素。

6、混合料运输自卸车

沥青混合料路面在摊铺作业时存在集料离析、温度离析施工质量问题。集料离析改变了沥青混合料的原有级配,严重影响到沥青混合料的压实性。同时,沥青混合料级配变化还影响到沥青混合料路面的路用性能。温度离析使得不同地方的压实性不同,温度高的地方压实易得到保障,但温度低的地方压实困难,压实度难以达到设计要求。

6、1集料离析

集料离析主要发生在沥青混合料拌和设备向自卸车内放料,自卸车向沥青混合料摊铺机受料斗中卸料、沥青混合料摊铺机受料斗两侧及收斗等操作过程中,沥青混合料摊铺机受料斗两侧的离析尤为严重,几乎全部为粗集料,沥青混合料摊铺机操作手更习惯于每车料收斗一次,以免温度下降达大而影响压实,但往往收斗时粗料集中,级配变异很大,难以压实。

6、2温度离析

温度离析主要表现在自卸车表面与内部的温度差异、沥青混合料摊铺机受料斗两侧温度低。由于沥青混合料温度不均匀,其压实性的差异很大,如又遇到集料离析,则无法保障压实质量。

7 、 因路面面层施工中厚度控制不佳,当厚度小于最大粒径的两倍时,无充足的细料填充骨料的空隙,造成了空隙率过大,路面由于水的渗透过早损坏。

四、 对混合料型号选择的看法

目前公路使用的沥青混合料多为密级配的沥青混合料,不论是中粒式、细粒式,它的空隙率都是相同的,即使是用砂粒式也不能使空隙率下降多少,但在相同的厚度情况下,粒径越小,稳定性越差,也就是抗变形能力越差。在纵坡大、弯道多的地段,会较早产生推移破坏,而在温度高的地区,也会较早形成车辙变形。从施工现场试验测试数据方面来谈,40cm厚的沥青混合料最佳类型应为AC-13;5cm厚最佳类型应为AC-16;但在施工质量控制中粒径越大,厚度控制难度也相应增加,混合料易产生离析,压实难度提高,造成孔隙率大,适当调整是比较合理的,可调整幅度过大则对使用寿命不利。

五 结束语

近年来部分地区的个别沥青混合料路面产生了损坏,一方面是地质条件造成的,而另一方面,则与施工质量控制有较大关系。如:空隙率较大、多是因碾压不及时、温度低、矿粉少、沥青用量不足、级配差等因素造成的。在管理上需要从源头抓起,提高对试验数据的重视程度,切实作到以试验数据指导施工,对监理进行试验数据应用和操作程序培训,同时需要在上岗前对试验负责人员进行理论、实际操作和答辩三种形式相结合的考核办法,选定合格的实验负责人员,严禁不合格人员上岗。在沥青混合料路面施工工艺中宜采用沥青混合料转运车代替自卸车,消除沥青混合料路面在摊铺作业时存在的集料离析、温度离析,确保工程质量。


参考文献:
中华人民共和国行业标准《公路沥青路面施工技术规范》 (JTG F40-2004)北京人民交通出版社
中华人民共和国行业标准 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 (JTJ052-2000)北京 人民交通出版社
《LBA3000型沥青拌和楼操作说明书》 西安筑路机械有限公司 2003
 

 

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