同步碎石封层技术研究

张海斌

1 同步碎石封层技术发展及研究概况

1.1 同步碎石封层技术的定义

所谓同步碎石封层,就是用专用设备即同步碎石封层车及粘结材料(改性沥青或改性乳化沥青)同步铺撒在路面上,通过自然行车碾压或轮胎压路机碾压形成单层沥青碎石磨耗层,主要作为路面表处层使用,也可用于低等级公路的面层施工。同步碎石封层将粘结剂的喷洒与集料撒布两道工序集中在一台车上同时完成,可以使碎石颗粒立即与刚喷洒的粘结剂相接触。此时,由于热沥青或乳化沥青流动性较好,使碎石骨料能够随时更深地埋入粘结剂内。

1.2 同步碎石封层技术的特点

1)同步碎石封层具有良好的防水性。2)同步碎石封层具有独特的层间排水功能。3)同步碎石封层具有高强的层间粘结力和抗剪力。4)同步碎石封层具有提高沥青路面的抗裂性能、有效减少路面反射裂缝。5)具有良好的经济性。6)同步碎石封层还可作为低等级公路的过渡型路面,以缓和公路建设资金暂时不足的问题。7)同步碎石封层施工工序简单、施工速度快,可及时限速开放交通。

2 同步碎石封层材料选用

2.1 粘结料

同步碎石封层中所用粘结料无论是普通沥青、乳化沥青还是改性沥青均应满足规范要求。使用改性沥青时,为保证雾状喷洒形成均匀、等厚度的沥青膜,沥青要加温并确保在160℃～170℃范围内。

2.2 石料

同步碎石封层所用石料粒径范围有严格要求,必须经过反击破碎(或锤式破碎)得到碎石,针片状石料严格控制在15%以内,几何尺寸要好,不含杂质和石粉,压碎值小于14%,对石料酸碱性无特殊要求,并严格经过水洗风干或经沥青搅拌站加温除尘,喷洒3‰～5‰的热沥青裹覆。考虑到石料加工的难易程度及路面防滑性能的要求不同,石料可分为2 mm～4 mm,4 mm～6 mm,6 mm～10 mm,8 mm～12 mm,10 mm～14 mm五档。比较常用的粒径范围为4 mm～6 mm,6 mm～10 mm两种,而8 mm～12 mm,10 mm～14 mm两档主要用于低等级公路过渡型路面的下面层或中面层。

3 同步碎石封层设备配置

3.1 同步碎石封层技术对设备的要求

同步碎石封层技术的设备主要是同步碎石封层车,与1辆同步碎石封层车配套的主要机械设备有50型以上转载机1台、石料加工清洗设备1台、12 t～16 t胶轮压路机 1台、8 t以上水车1台、路面除尘设备1台、小型铣刨设备 1台、25 t热沥青加(保)温车1台、(乳化)沥青运输车若干台。在同步碎石封层车的使用上,该项技术对操作手的要求较高,操作人员必须懂得机械的工作原理,同时操作要相当熟练,否则将铺不出高质量的路面。

3.2 同步碎石封层车的结构

同步碎石封层车的结构设计可以在稀浆封层车的基础上进行,根据碎石封层技术的特点,要求同步碎石封层车应该具有给料、拌和、摊铺和计量等功能。同步碎石封层车从结构上可以分为行驶底盘部分、作业部分和控制部分。行驶底盘部分完成机器的行驶任务,并支承其他部分的重量,要求工作速度能够精确控制并达到恒速;作业部分完成作业过程中各种物料的存贮、输送、搅拌、摊铺等任务,这部分可以由给料系统、拌合系统、摊铺系统、动力传动系统等组成;控制部分完成对车辆速度、给料速度、各种物料计量、粘结剂保温、拌合时间等的控制,是同步碎石车的关键部分。

4 同步碎石封层施工工艺

4.1 施工准备

1)路况调查。同步碎石封层施工前,应对原路面进行路况调查及病害处理,形成详细的调查报告,病害处理方式可参照公路养护技术规范。2)清洁路面。封层前应清除路面上松散材料、杂物及尘土,防止喷洒的沥青被粉尘包裹而形成隔离层。3)确定施工幅度。根据路面的宽度和施工设备性能,合理确定碎石封层的施工幅数及每幅施工宽度。同时,选定标尺,确定参照物,使司机能够按参照物行走,这样既能保持封层的线形,又可以保证在下一幅施工时前后两幅的顺利接缝。确定施工幅宽时,应尽量减少施工幅数,减少纵接缝的数量。4)根据工程量的大小及工程进展情况分批备料,且每批石料不得混杂堆放。施工前对石料进行筛分,以防止超粒径的石料堵塞卸料孔。如果石料粉尘超标,则要事先清洗、晾晒,以保证石料的清洁、干燥。5)检查、预热设备。检查车体有无损伤,轮胎及外部螺丝有无松动。检查发动机的各工作系统是否正常。按下发动机预热钮,待发动机正常运转后,松开启动及预热钮,等气压达到4 bar后,打开液压开头和燃烧开头,加热沥青罐、沥青泵及喷撒杆。6)提前封闭交通,设置安全导帽、指标牌及限速牌等交通标志。

4.2 施工工艺流程

1)铲装石料。装入料斗的石料应与料斗左右挡板的高度持平,防止因料过多而撒落在地上。2)抽取沥青。沥青泵温度达到要求时开始抽取沥青,并注意沥青罐标尺的变化,防止抽油冒罐,装入罐的沥青最多为6 000 L。在抽取沥青时,应检查油管及其接头是否密封良好,严禁沥青飞溅。3)打开气动阀门,使其处于管路循环状态,喷撒杆沥青温度与沥青罐内温度保持一致。在沥青结合料稳控器上标定用量和行驶速度。行车速度一般设定为60 m/min～70 m/min。4)使发动机处于高速旋转状态,打开石料撒布器,打开喷撒杆,设定沥青、石料喷撒高度及用量,打开石料口,2 s后打开沥青开头,在摊铺过程中,随时调整左右喷撒杆,保证接缝的完整性。5)撒布时应符合下列要求:封层过程中,封层车要行驶平稳、匀速;沥青的撒布温度控制在165℃～170℃,从左向右进行封层施工,施工第一幅时,应在左侧石料撒布器上加上夹板,防止石料飞溅,施工最后一幅时,与左侧采用同样方法;撒布中间路幅时,要保持右侧沥青喷撒宽度比石料的喷撒宽度多8 mm～10 mm。6)当在撒布沥青后发现有空白时,应及时进行人工补撒;当有沥青聚集时应刮除,防止因沥青结合料的不均匀喷撒导致剥离、斑纹、泛油。7)当发现有油条时,应及时关闭喷油嘴和料门,检查喷油嘴的压力是否符合要求,料门是否被大粒径石料堵塞;当发现有泛油时,应在泛油处补撒嵌缝料。嵌缝料应与最后一层石料规格相同或略低于最后一层,并应扫匀。当有过多的浮动石料时,应扫出路面,并不得搓动已粘着在位的石料。8)当车内任何一种材料用完时,应立即关闭所有输送材料的阀门,并将封层车按前进方向驶出施工作业段。9)压实及成型。用改性沥青作为结合料进行封层时,当封层车前进约10 m时,用9 t～13 t压路机碾压。相邻两幅初压完成后,即可进行错轮碾压,全幅碾压遍数不少于5遍,碾压时,应遵循先两边后中间、先慢后快的原则,碾压时每次轮迹应重叠30 cm,碾压速度控制在70 m/min,且每次折回的位置避免在同一横断面上。10)施工结束,清洁封层车。11)接缝处理。在施工缝及构造物两端的连接处操作应仔细,接缝应紧密、平顺。横缝处理,在施工初始前的新旧路面及前后两侧喷撒时产生的接缝应搭接良好。横缝可采用对接法处理方式。12)初期养护及开放交通。沥青及改性沥青封层结束后即可限速开放交通。在通车2 h之内应设专人控制行车,保证车速不超过30 km/h。

5 结语

同步碎石封层技术既适用于高等级公路,也适用于低等级公路,在新建公路投入使用一段时间后进行一次同步碎石封层,既能以其防水性延长路面使用寿命,又能以其平整度和防滑性提高公路的整体使用功能和服务质量。同步碎石封层技术是沥青路面养护的新工艺、新技术,是能耗较低的路面养护技术,即不需要花很大的投资就可覆盖较大的使用区域,这也是该项技术得以迅速发展的基础,非常适合我国公路的现状,将得到进一步的发展与应用。

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