瀝青砼原材料的質量及級配組成對瀝青砼路面的正常使用和壽命有決定性作用。因此,為了保證瀝青砼路面在設計標準內的正常使用,就必須在原材料的選擇與檢驗,瀝青砼配合比的設計及瀝青路面施工三方面積極探討和研究,以尋求最佳的方案.隨著國民經濟的飛速發展! 公路和城市道路的交通量及車輛荷載都明顯增大!極易導致瀝青路面形成渠化現象! 這就對道路的使用性能提出了愈來愈高的要求。
瀝青砼路面材料中的瀝青對溫度和應力比較敏感! 在風吹、日曬、雨淋和冰凍的自然氣候下,當受到干與濕、冷與熱周而復始的作用時,就會逐漸老化、變脆;在汽車輪胎的沖擊、摩擦和扭擺的作用下,也會逐漸產生不可恢復的變形。逐漸形成深深的車轍。因此,為了保證瀝青砼路面在設計標準內的正常使用! 就必須在原材料的選擇與檢驗,瀝青砼配合比的設計及瀝青路面施工三方面積極探討和研究! 以尋求最佳的方案。
瀝青混合料用原材料按現行標準及施工實際情況主要分為瀝青、碎石(粗集料)、(細集料)、填料等四種成分,下面就如何提高瀝青砼路面的使用壽命對這四種成分分別進行敘述和分析。
一、瀝青
一種有機膠凝材料,它是由一些極其復雜的高分子碳氫化合物及其與非金屬的衍生物所組成的混合物。瀝青品質對熱拌瀝青混合料的成品質量極為重要,特別是高等級公路,必須采用符合本地區氣候特點要求的重交通道路石油瀝青,同時選用瀝青標號應符合GB50092-96《瀝青路面施工及驗收規范》中的規定和設計要求。當有二種以上瀝青材料時,應選用含蠟量低、低溫延度高的瀝青材料,含蠟量高,會降低瀝青延度降低瀝青混合料的低溫抗裂性能和高溫穩定性。
目前,一般采用改性瀝青來應對交通量日益增長、汽車軸載不斷增加的狀況。改性瀝青具有高溫穩定性好、耐低溫、抗疲勞能力強的特點,可以使鋪筑的瀝青砼獲得更好的路用性能。
改性瀝青為基質瀝青與一種或數種改性劑通過適當的加工形成的瀝青混合物。
改性瀝青和改性瀝青混合料的技術要求,必須符合JTJ036- 98《改性瀝青路面施工技術規范》中的技術要求,其應具有如下特點:
1.提高瀝青的高溫勁度及其高溫穩定性,提高路面抗車轍能力,減少擁包的發生;
2.降低瀝青的低溫脆性,增加低溫柔性,提高路面抗裂縫能力;
3.提高瀝青粘結力,增加瀝青強度,以較薄的路面結構厚度承受較大的交通量和延長使用壽命;
4.改善瀝青對酸性石料的粘附性,防止路面受水損害后的集料剝落;
5.提高瀝青在重復荷載作用下的變形疲勞能力;
6.提高瀝青抗氧化、紫外線及高溫能力,推遲老化作用,延長路面使用壽命。
瀝青材料的優劣是路面質量的根本保證,故對瀝青材料選購必須認真對待。
目前我國瀝青來源有進口和國產兩種,值得注意的是,使用的瀝青必須有產品質量檢驗證書,并經檢驗符合設計和規范要求,以嚴格控制劣質瀝青的進場和使用。
二、礦料
生產瀝青路面用石料的礦廠! 一般規模小分布散!且所產的石料隨著巖脈變化的影響,性質和密度會相差很大,而礦料密度的不同對瀝青混合料配合比的結果將產生較大的影響。一般規律是,礦料的視比重與瀝青用量成反比,礦料的總體密度每變化±0.01g/m3將會對油石比產生±0.02%的影響;礦料的性質對瀝青混合料配合比也有影響,如天然砂屬酸性石質, 與瀝青結合差,它在瀝青混合料中的用量直接影響了馬歇爾穩定度,也就對油石比產生了影響,因此一般限制天然砂的用量不能超過10%,有條件時盡可能選用堿性或中性機制砂。
1.粗集料(碎石)
指粒徑大于@:5<HH的碎石,是瀝青砼中的骨架,在結構層中起著承重;穩定以及抗高溫變形的作用,其除保證規范規定的常規檢測指標外,還必須與瀝青路面結構層厚度相匹配。
(1)瀝青混合料中最大集料顆粒尺寸的選用,對中、下面層應小于層厚的1/2;( 對上面層應在層厚的1/2.5~1/3范圍內為宜,這樣可有效防止瀝青混合料在拌和、運輸、攤鋪中產生的離析和攤鋪后麻坑現象的發生,同時有利于碾壓密實,減少成型后瀝青路面受水的損害。如兩顆重疊的碎石在施工攤鋪后就易產生錯位現象,造成麻坑或者會在碾壓時出現壓碎現象。粗骨料粒徑過大或含量過多會加劇離析現象,第一次離析發生在拌和機向汽車內卸料時,粗顆粒滾落于汽車兩側擋板處,第二次離析現象的發生是汽車向攤鋪機盛料斗中卸料時,粗顆粒集料滾落于盛料斗兩側。當攤鋪機將前一車瀝青混合料攤至最后時,必然將盛料斗中兩側離析的粗顆粒集料收入料斗中央刮板處等待下一輛車倒入,再加一車混合料倒入粗顆粒又是先下,兩次離析的粗骨料累積在一起,將造成成型后瀝青面層每隔15m~20m左右距離,就會有不均勻粗糙離析現象的發生。尤其在雨后觀察更加明顯,并有積水現象。
(2)碎石規格尺寸在選定時,應控制超最大規格尺寸含量小于5%,超最小規格尺寸通過量不大于10%,且不應有重疊現象發生,如:
瀝青混合料類型為AC-30的礦料級配所選用的碎石規格尺寸應為20㎜~30㎜,10㎜~20㎜和1㎜~10㎜;
瀝青混合料類型為AC-16的礦料級配所選用的碎石規格尺寸應為10㎜~15㎜5㎜~10㎜;
在施工過程中,應嚴格按設計要求的礦料尺寸進行采購,進場礦料按規格分區堆放,堆放場地須硬化并有防雨設施!以易于保證工程質量,否則會造成目標配合比的礦料級配曲線調試困難,生產配合比無法控制,出現溢料和等料現象,或者以大代小或以小代大,破壞混合料級配標準,影響工程質量。
(3)瀝青路面抗滑表層應選用石質堅硬、強韌、耐久、 耐磨、抗沖擊性能好,與瀝青粘附性A級以上的碎石, 這種石料多為玄武巖、安山巖、輝綠巖、 花崗巖等, 軋制的碎石與瀝青粘附性多在5級以下,經處理方能使用。 具體方法可為:
a) 瀝青中摻加抗剝離劑.目前國產抗剝離劑有北京香山聯合助劑廠生產的650低分子聚酰胺樹脂,摻量約為瀝青用量的0.5‰~1‰; 西安公路研究所研制的PA-I型瀝青抗剝離劑和西安產的BA3型抗剝離劑。 摻量約為瀝青用量的0.2%~1%。瀝青抗剝離劑最佳劑量的確定,相同型號的抗剝離劑對不同瀝青品牌的效果是不同的, 不可簡單地按產品說明書中的劑量或采用平均值作為使用劑量, 應通過在瀝青中摻加不同劑量的抗剝離劑與碎石進行粘附性試驗后,選用最佳劑量后方能使用。
b) 添加適量的磨細的消石灰或生石灰粉以及水泥,是改善和提高酸性石料與瀝青粘附性極為有效的方法,且成本低,由于抗剝離劑價格昂貴,又不易摻拌均勻,且受高溫后的化學變化也不容忽視,故在GB50093-96《瀝青路面施工及驗收規范》中,對此也明確作出規定。 而如果采用干燥的生石灰摻入礦粉中共同磨細, 通過試驗驗證收效甚好。
有一路面工程,進場為安山巖酸性石料,礦料表面很臟,為此我們對該批石料采用石灰水進行沖洗, 一則將碎石沖洗干凈, 二則將酸性碎石進行堿性處理,然后進行了試驗, 具體情況如下:
將酸性安山巖碎石用石灰水浸泡5min, 撈出烘干, 按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》中第3.16節進行瀝青與礦料的粘附性試驗,其結果如表1:
(4)瀝青砼用碎石, 除上面所述的應重點試驗檢查的項目外, 還應做好碎石的其他物理性能試驗,如表觀密度、 表干密度、 毛體積密度、堆積密度、 吸水率、空隙率等。
2.細集料
指粒徑小于2.36㎜的天然砂、人工砂及石屑。細集料用以在瀝青混合料中填充粗集料空隙, 使成型后的瀝青砼整體性能好, 減少瀝青混合料在施工(拌和、 運輸、攤鋪)過程中粗集料離析現象的發生。并提高瀝青砼的密實性和防水性能。細集料包括天然砂、機制砂和石屑。
細集料的材質標準必須符合GB50093-96《瀝青路面施工及驗收規范》中的要求,且質地堅硬,潔凈, 無雜質,干燥無風化,含泥量符合標準要求。
關于細集料中石屑,在GB50093-96《瀝青路面施工及驗收規范》中明確規定,“在缺砂地區,也可以使用石屑, 但用于高速公路、 一級公路瀝青砼面層及抗滑表層的石屑用量不宜超過天然砂或機制砂的用量?!?nbsp;由于石屑大部分是石料中石質軟弱的部分,扁片含量較多, 而且粉狀物中有較多的泥土,質量無法控制, 粉狀物占石屑多達10%~15%,甚至個別有高達20%以上, 故在目標配合比中可以考慮應用在內,而在生產配合比中則要把0.075㎜以下的石粉剔除掉,因為在拌和除塵過程中, 很容易將0.075~0.15甚至0.15~0.3中的細集料除掉,造成礦料級配中0.075~0.15,0.15~0.3的含量不足,使成型的瀝青混合料粘附性較差。因此,選用石屑時一定要在采購環節上把好關, 盡量采購優質的材料&并嚴格控制石屑的用量,加強石屑塑性指數的檢驗。
天然砂、機制砂和礦料的級配與石屑的礦料的級配& 在規范中所要求的標準完全不同& 石屑僅對4.75、2.36、0.6、0.075四個篩孔有要求,對0.075的篩孔通過率限定在0~15%范圍內。以實際篩分結果分析。0.075以下通過量多在8~12%范圍內,0.3和0.15篩孔以上存留量非常少,僅占石屑篩分總量的2%~3%左右,而要求應為3%~5%,故用石屑代替機制砂,是造成礦料級配中0.3和0.15篩孔通過率不能滿足規范要求的主要原因, 同時也是造成瀝青混合料容易離析的主要原因之一。
天然砂中容易含有4.75㎜以上軟弱碎礫石顆粒, 壓碎值偏大超標,與瀝青的粘附性差,容易小于4級, 因此對這部分碎礫石顆粒& 凡含量大于5%以上時,應進行篩除處理。
三、礦粉填料
礦粉是在瀝青混合料中起填充作用的小于0.075㎜的礦物質粉末,其在瀝青混合料中的作用,不僅是為了填充粗細骨料空隙, 而且是瀝青混合料結構形成的最主要成分之一, 當它與瀝青發生物理,化學作用后, 便可顯著改善瀝青混合料的力學性能,從而可提高瀝青砼的強度、溫度穩定性以及耐久性, 且在瀝青混合料性質確定的情況下還能節約瀝青用量。
經過試驗驗證,當瀝青混合料在礦料級配相同和瀝青用量相同的條件下,瀝青混合料隨著礦粉用量的改變,瀝青混合料馬歇爾試驗的各項技術指標也跟著變化, 其具體情況見表2 、表3:
從表中可以看出: 瀝青混合料馬歇爾試驗的各項技術指標隨礦粉用量變化而變化。 如瀝青混合料的密度隨礦粉的增加而增加。 穩定度、飽和度、流值隨礦粉用量的增加而提高,則空隙率隨礦粉用量的增加而減小, 摻加礦粉后的瀝青軟化點隨礦粉用量的增加而增大,礦粉用量對瀝青混合料的各項技術指標性能起著不可忽視的作用。 但若礦粉用量過多,同樣也會對瀝青混合料起到破壞作用,致使瀝青混合料在碾壓中不易穩定,甚至產生推移裂紋$給施工帶來困難等。經驗認為,礦粉用量最佳范圍應控制在瀝青用量的1.3~1.8倍為宜, 礦粉必須由堿性石灰巖加工而成,也可用水泥或生石灰粉代替,礦粉質量技術要求必須符合GB50093-96《瀝青路面施工及驗收規范》中的規定。
在施工之前, 材料主管和試驗負責人應對瀝青砼路面選用的各種材料的生產廠家進行情況調查,選擇料源豐富、質地優良、 數量有保證的廠家簽定合同, 提出規格尺寸和質量標準要求;對于進場后的原材料則應及時向廠家索取材料檢驗報告單、 合格證, 并由試驗室選取有代表性的樣品,按試驗操作規程規定的程序和檢測頻率進行有計劃的抽檢,經試驗室檢驗合格后, 原材料方可用于配合比設計和施工過程??傊?, 在原材料的選擇上, 材料供應部門要與項目總工和試驗室密切合作, 共同把關,以杜絕不合格原材料用于路面工程中。 另外, 決不允許材料部門進什么料就用什么料, 必須是計劃要求進什么料就購進什么料, 施工中還要加強抽檢,必要時重新進行配合比設計。