孫 娣
(江蘇開放大學(xué)基建處,江蘇 南京 210036)
交通量劇增等原因?qū)е侣访娌『θ找鎳?yán)重,如裂縫、車轍、坑槽等。瀝青混凝土的出現(xiàn)對路面技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響,瀝青混凝土路面兼具強度高、抗滑性強、施工便捷高效、行車舒適、外表美觀等優(yōu)點,并且聚合物改性瀝青可以延長其耐久性,因而瀝青混凝土路面在較高等級路面中應(yīng)用較為廣泛。在路面實際施工過程中受到復(fù)雜施工工藝的影響,路面面層的使用性能不能滿足要求。因此,加強對瀝青混凝土施工技術(shù)的管理,嚴(yán)格控制施工工序,避免施工過程出現(xiàn)問題,確保瀝青混凝土施工開展的有效性,最終延長使用壽命。
在對市政道路路面進行瀝青鋪設(shè)時,一定要注意控制溫度,太高或太低的溫度對于瀝青混凝土的物質(zhì)穩(wěn)定性都有較大的影響。溫度過高,會造成物質(zhì)內(nèi)分子間間距過大,后期路面硬度難以支撐,而溫度太低,瀝青的延展性就難以實現(xiàn),可能會造成路面不平整的現(xiàn)象,因此要將溫度保持在一個合理的范圍內(nèi)。
由于市政道路基本都是在露天狀態(tài)下的,伴隨著雨水多發(fā)季節(jié)的來臨,高強度、持續(xù)性降水甚至是暴雪、霜降等都會造成路面水分凝聚,這就迫使用料必須具備相當(dāng)好的水穩(wěn)定性,否則長久處在濕潤環(huán)境下,瀝青混凝土的物理性質(zhì)將受到水分子直接干擾,影響后期道路使用。
受到陽光照射、干燥風(fēng)化、寒冷凍結(jié)等外界因素的影響,路面短時間內(nèi)會受到溫度或濕度的急劇變化,產(chǎn)生體積膨脹和收縮現(xiàn)象,造成路面出現(xiàn)裂縫,一旦出現(xiàn)裂縫其維修成本較高且施工難度較大。因此,在選擇材料時就要充分考慮到這一特點,選擇抗裂性能好、穩(wěn)定性好的材料;材料的選擇首先要研究其物理化學(xué)性質(zhì),避免混合物料時出現(xiàn)不良化學(xué)反應(yīng)而影響路面質(zhì)量。
受到天氣因素的影響,瀝青混凝土路面在實際使用過程中可能會出現(xiàn)泛油的情況。瀝青粘合度太低或是瀝青與混凝土用料比嚴(yán)重失衡,會導(dǎo)致混合物整體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,經(jīng)過外界環(huán)境的催化就會在路面面層產(chǎn)生一層油狀物;在鋪設(shè)瀝青混凝土?xí)r溫度不適宜,使得混合物料流失嚴(yán)重而出現(xiàn)薄瀝青層,經(jīng)過時間的推移就會產(chǎn)生油狀物。在雨雪等潮濕天氣,路面濕潤會導(dǎo)致油狀物滲透進入瀝青混凝土內(nèi)部,進一步導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,影響后續(xù)的使用。
大部分路面都會出現(xiàn)裂縫的問題,造成這種現(xiàn)象的原因是多方面的。主要原因有:其一,瀝青質(zhì)量達(dá)不到國家規(guī)范的技術(shù)指標(biāo)要求;其二,在將瀝青與集料進行混合時,各原料所占比例并不均衡,在運送到現(xiàn)場進行鋪設(shè)時未及時處置,導(dǎo)致不合格的材料投入路面使用。
瀝青混凝土面層出現(xiàn)坑槽的現(xiàn)象十分常見,由于在鋪設(shè)瀝青時沒有及時將下邊的泥塊或石子取出而形成小鼓包,再或是混合物料攪拌分離不到位,后面施工時路面沒有壓緊壓實,也會導(dǎo)致坑洼現(xiàn)象;此外,瀝青未完全凝固時車輛在路面行駛不但會造成坑槽還會留下轍痕影響道路美觀。
基底層是瀝青混凝土的主要鋪設(shè)層,也是路面承重的主要結(jié)構(gòu),其建設(shè)質(zhì)量直接決定瀝青混凝土鋪設(shè)后路面的平整度。在基底層進行施工作業(yè)時必須提高施工標(biāo)準(zhǔn),確保相關(guān)的建設(shè)指標(biāo)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。基底層出現(xiàn)碎渣、石塊、坑槽等問題要及時處理,尤其是為了防止坑槽比較明顯地方的二次塌陷,需要采用混合物料填充的方式加以修正。根據(jù)國家出臺的相關(guān)建筑施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,需要等基層表面稍干之后,再進行透油層的澆灑施工。透油層的透入深度在很大程度上與齡期長短、強度大小有著直接的關(guān)系,如果半剛性基層在沒有完全達(dá)到致硬致密的情況下進行透油層施工,其透入度將難以達(dá)到施工的標(biāo)準(zhǔn)。因此,基層施工質(zhì)量驗收合格后方可進行面層施工。
為了適應(yīng)現(xiàn)代化社會的交通負(fù)荷和極端天氣等的影響,對于原材料的選擇必須精益求精,原料的質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)決定了后期施工的難易程度,更影響著道路的最終質(zhì)量。
(1)高模量瀝青混合料的應(yīng)用。高模量瀝青混合料具有高模量、高抗車轍性、低溫開裂和疲勞開裂敏感性低的特點,上述優(yōu)點可以在瀝青混合料中添加高模量瀝青混合料添加劑來實現(xiàn),通過集料顆粒間的剪切作用將添加劑均勻分散在瀝青混合料中。高模量瀝青混合料能減少路面結(jié)構(gòu)的塑性變形,特別是在中下層路面使用時的高溫抗車轍性,提高路面疲勞性能,延長使用壽命。
(2)再生瀝青路面的再利用。再生瀝青路面(Reclaimed Asphalt Pavement,RAP)是用再生瀝青混合料作面層的路面,利用道路及高速公路等修復(fù)的移除產(chǎn)品,在露出地下放置層的情況下重新鋪面。粘結(jié)劑的類型區(qū)分了兩種最重要的路面類型,即柔性路面和剛性路面。對于剛性路面,采用硅酸鹽水泥作為粘結(jié)劑,柔性路面采用瀝青作為粘結(jié)劑。瀝青混合料通常由粒狀骨料(通常為優(yōu)質(zhì)石灰石)和瀝青組成,上述材料主要以熱瀝青混合料(HAM 和)瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)的形式應(yīng)用于道路結(jié)構(gòu),可在其使用壽命結(jié)束后回收,但是只建議在新配合比設(shè)計中加入不超過25%的RAP 部分。其中熱拌瀝青混合料(HMA)可以是密級配的,也可以是開級配的。與開級配HMA 相比,密實級配HMA 的孔隙比更低。密級配HMA 含有多種粒徑的顆粒,可有效地在瀝青混凝土混合料中擴散。此外,密級配HMA 適合所有交通條件類型;而SMA 混合料中使用的骨料通常比標(biāo)準(zhǔn)HMA 混合料使用的骨料質(zhì)量更高,因此具有更優(yōu)異的物理和機械性能。回收廢物用于替代建筑材料不僅是解決垃圾填埋使用問題的可行辦法,還為加強瀝青混凝土和瀝青的配合比設(shè)計提供了可能性。
(3)添加纖維改性劑。瀝青改性劑如纖維、聚合物、樹脂和無機鹽等能有效改善瀝青混合料在高溫下的路用性能和抵抗低溫開裂、抗疲勞能力等方面的性能,而其中纖維改性劑是經(jīng)濟上最合理選擇。纖維增強劑對于提高路面低溫抗裂性能具有正向促進作用;其次,纖維可以提高瀝青混凝土的穩(wěn)定性。瀝青的鋪設(shè)過程是需要在高溫下進行的,然而瀝青混合物自身內(nèi)部成分的粘結(jié)性并不牢固,加上高溫條件的誘導(dǎo),使得瀝青內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)變得趨于流動,更進一步加大其高溫變形性能,不利于后期投入使用。纖維依靠其強勁的吸附作用,在高溫下,其內(nèi)部高分子結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定,其縱橫交錯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以有效防止瀝青的流動,提高瀝青混凝土的穩(wěn)定性和路面承載力。纖維的比表面積超過其他高分子材料,這一特點使得其與瀝青聯(lián)結(jié)的過程中交織得更加充分,提高瀝青的粘度和粘附力的同時,瀝青與纖維間產(chǎn)生的吸附、擴散與鍵合作用使得結(jié)構(gòu)瀝青膜厚度增大,纖維瀝青相與礦料相之間的界面效應(yīng)增強,從而有效降低結(jié)構(gòu)的破壞危險。加入纖維對瀝青混合料的水穩(wěn)性有改善作用,且纖維對普通瀝青混合料的改善作用相對較大。這主要是因為纖維可以吸附部分瀝青,從而增大瀝青用量,提高瀝青飽和度,并且使粘附在礦料上的結(jié)構(gòu)瀝青膜變厚,降低了水對瀝青膠漿的侵蝕破壞作用,增強了瀝青膠漿抵抗自然環(huán)境破壞的能力,使混合料抗水損害能力增強,常用的纖維改性劑如圖1。
圖1 常用的纖維改性劑
瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)取決于組成材料的品質(zhì)、比例及制備工藝等因素。瀝青的品質(zhì)在很大程度上決定著瀝青混凝土路面的使用期限以及適應(yīng)能力,瀝青的選擇應(yīng)根據(jù)道路等級、氣候條件、交通性質(zhì)、路面類型以及施工方法等經(jīng)技術(shù)論證后確定。一般可根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚍謪^(qū)的溫度水平,在高溫持續(xù)時間長的地區(qū)采用粘度高的瀝青,反之宜采用稠度低、氣溫進度較小的瀝青。粗料集按照物理力學(xué)性質(zhì)要求進行選擇,可采用碎石、礫石、礦渣等。在級別較高的瀝青路面中,需要使用堅硬的粗集料,達(dá)到粗集料與瀝青粘附性等級的要求。因此在對市政道路進行鋪設(shè)工作時,一定要注意瀝青與混凝土的比例是否處在合理的區(qū)間,比例失衡會直接影響面層的施工效果。通常情況下,混凝土拌和料主要以目標(biāo)配合比設(shè)計和生產(chǎn)復(fù)雜程度作為依據(jù),保證混凝土混合料的孔隙率、透水性和溫度符合施工要求。在實際施工時,必須將粗細(xì)集料摻配比例與目標(biāo)配合比進行對應(yīng),使得集料之間可以呈現(xiàn)出S 形的分布曲線。此外,在摸索瀝青混凝土搭配最優(yōu)比例的過程中要先進行小樣試驗,通過試驗結(jié)果來確定最優(yōu)的配合比,提高原材料利用率,避免造成原材料的浪費。
在瀝青混凝土路面施工過程中,攤鋪施工效果決定著路面的平整度。在實際操作過程中,必須嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)和要求,根據(jù)不同路面確定不同的攤鋪工藝,并將每一個步驟都做到規(guī)范(圖2)。要合理安排瀝青混合料運輸力量,攤鋪前要檢查混合料拌和質(zhì)量和油溫,觀察混合物料是否充分混合均勻,表面是否一致,避免瀝青混合料出現(xiàn)離析、結(jié)塊等現(xiàn)象。在具體施工環(huán)節(jié),攤鋪機就位前需反復(fù)校準(zhǔn)墊木的實測高程直至滿足規(guī)范。要保證攤鋪過程中速度均勻,防止厚度、溫度等發(fā)生變化影響攤鋪質(zhì)量。性能優(yōu)越的攤鋪機可以自動感知路面物料厚度并自動調(diào)節(jié),根據(jù)路面實際情況進行均質(zhì)化處理;在攤鋪過程中要時刻對下層質(zhì)量進行檢查,并通過數(shù)據(jù)分析對整體路面鋪設(shè)情況進行預(yù)測。
圖2 規(guī)范操作攤鋪作業(yè)
由于路面鋪設(shè)不可能無限延伸下去,必定會受到中央綠化帶或是景觀帶的限制而被迫分割,所以就涉及到接縫的處理(詳見圖3)。瀝青混凝土路面施工接縫包括縱向接縫和橫向接縫??v向接縫是因為兩條攤鋪帶的搭接,分為熱接縫和冷接縫兩種。橫向接縫在施工中最常見,通常是工作縫。接縫技術(shù)的選用要考慮到瀝青混合料的技術(shù)特性、施工條件等因素,保證路面平整度。瀝青混凝土路面接縫技術(shù)包括熱接縫技術(shù)、冷接縫技術(shù)。在進行接縫操作時,一定要注意多使用熱接縫,減少冷接縫的使用,避免出現(xiàn)水透過冷縫進入到路表面層以下對內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成腐蝕。另外在道路施工過程中,完成攤鋪工作后,對于一些特殊路段還要進行二次碾壓工作,在此期間可以通過用壓路機碾壓的方式使接頭路面平滑地銜接起來,封閉好縫隙。
圖3 接縫處理
為了更好地應(yīng)對交通壓力、人為破壞以及極端天氣等不利因素,需要提升道路瀝青混凝土施工團隊作業(yè)質(zhì)量,從路面的特性分析到用料的選擇,再到最后的具體施工,每一個環(huán)節(jié)都必須操作規(guī)范、符合標(biāo)準(zhǔn);另外要格外關(guān)注施工技術(shù)和原料的更新迭代,優(yōu)化和改進施工技術(shù),提升大環(huán)境壓力下瀝青混凝土的抗干擾性能,保證市政道路瀝青混凝土面層的性能,延長路面使用壽命。