湖沥青改性沥青路面施工工法.pdf

1、1 高速公路湖沥青改性沥青路面施工工法 高速公路湖沥青改性沥青路面施工工法 一、前言一、前言 特立尼达湖沥青是世界上著名的天然沥青,产于南美洲的特立尼达湖,由于TLA是经过了几千万年在地壳压力和高温的作用下充分氧化聚合形成的天然物质,从而使特立尼达湖沥青具有独特的性能,具有软化点高、热稳定性好、抗氧化能力强、耐油、耐酸碱性能好等优点。TLA改性沥青由于其具有较小的针入度、高软化点及少量矿物质灰分,使得TLA改性沥青在高温稳定性及低温性能方面有较好的表现。我国于“七五”期间考察后引进国内后，在重庆嘉陵江大桥、钱塘江大桥、东海大桥中、蒙新高速公路中采用了TIA 改性沥青。由于其表现出了欣喜的路用性

2、能,自验收通车至今,没有出现明显的变形、开裂和泛油推挤,黏结剂的黏韧性抵挡了寒冬及酷暑不同气候的变化,节省了大量的结构维护费用,从而得以广泛应用。从以上我们可以看出，深入开展特立尼达湖改性沥青性能与施工工艺的研究,具有重要的经济价值和现实意义。二、工法特点二、工法特点 1 1 施工工艺简单。施工工艺简单。TLA 改性沥青是非化学改性，所以配制工艺不复杂，只需在一定的温度下融化特立尼达湖沥青，然后按照添加比例将特立尼达湖沥青传送到改性沥青中，同时搅拌均匀。2 2 减少改性沥青运输和生产过程中的温度的不利影响。减少改性沥青运输和生产过程中的温度的不利影响。由于改性沥青在加工、储运和生产过程中需要加

3、热，如果温度控制不当会造成改性沥青离析和老化现象，而通过在搅拌设备中加入新的湖沥青，就有抵消一部分老化和离析的影响，提高了沥青的抗老化和热稳定性。3 3 弥补改性沥青的一些缺点。弥补改性沥青的一些缺点。由于湖沥青含有 35%左右的灰分，这些经过长久的与湖沥青的融合的灰分，在与改性沥青混合后能够增强其石灰岩和玄武岩粘附性，提高改性沥青的抗剥落行。湖沥青在高温稳定性、水稳定性、油侵害、抗剪能力有着独特的性能，因此在与改性沥青混合后的 TLA 改性沥青混合料抗车辙能力、路面承载力。4 4 施工方便，随时随用，有利于控制材料投入。施工方便，随时随用，有利于控制材料投入。因为 TLA 改性沥青可以在在生

4、产的时候进行安装，无需对原沥青搅拌进行改动，也无需购买成品 TLA 改性沥青储运 2 装置，可以方便的进行预测。三、适用范围三、适用范围 本工法可适用于高速公路或一级公路路面新建、改建及养护等工程施工，特别是对于重交通、桥梁及隧道等重点易发生病害路段，具有良好适用性。对于低等级公路同样适用该工法组织施工。四、工艺原理四、工艺原理 TLA 改性沥青不同于 SBS 改性沥青是物理改性而非化学改性，所以配制工艺不复杂，只需在一定的温度下融化特立尼达湖沥青，然后按照添加比例将特立尼达湖沥青传送到改性沥青中，同时搅拌均匀。由于湖沥青中含有大概 35%左右的灰分，所以在 TLA 改性沥青配制过程中要防止产

5、生灰分沉淀，采取必要的手段保障 TLA 改性沥青的均匀一致。湖沥青的搅拌和其他改性沥青的搅拌有着明显的区别，由于灰分的存在如果采取普通改性沥青的搅拌方式那么灰分将集中于搅拌容器的中间，为解决这一问题湖沥青的搅拌一般需要需要融化设备（重 20.5t，外形尺寸 8000mm 2400mm 5332mm，容量 25t）一台，融化搅拌设备（重 20.5 t，外形尺寸 7600mm 2400mm 2650mm，容量 20t）两台，这种融化设备的搅拌方式是采取在立方体容器的中间设立一个搅拌轴，搅拌轴上下进行搅拌，这样可以有效的控制灰分的均匀性。在 TLA混合沥青的生产控制中主要是控制拌和温度、拌和时间和成

6、品的均匀性。先将改性沥青及 TLA 分别预热到 160和 150，然后泵送入搅拌罐并将拌和罐温度提高到 175，约搅拌 60 min 后，取样测定 TLA 混合沥青的有关指标，并检查其均匀程度。五、主要施工方法和施工工艺流程图五、主要施工方法和施工工艺流程图 3 5.1 工艺流程 5.1.1 施工工艺流程图 5.1.1 工艺流程图 5.2主要施工方法及检测结果 湖沥青改性沥青混凝土面层试验段采用 DG4000 型沥青拌和楼集中拌料，1 台沃尔沃 8820 摊铺机单幅一次摊铺成型，20t 以上自卸汽车运输，3 台双钢轮压路机、4台重胶轮压路机联合碾压，边角采用人工修整夯实，沥青面层单幅一次施工完

7、成。施工准备测量放样湖沥青加热融化摊 铺封闭交通至路面完全冷却到常温以下开放交通混合料运输温度控制沥青混合料拌合湖沥青改性沥青加工取样检测骨料配合比、油石比碾 压沥青砼取样试验 4 5.2.1施工准备 1）、对用于该工程的沥青、矿粉、石料等分别进行了取样试验，检验结果符合设计规范要求，对用于施工的拌和、摊铺、碾压设备及运输车辆等进行了全面的检查调试，使其保持良好的工作状态。2）、施工前 1 天安排人员对下面层清扫干净。灰尘使用森林灭火器吹干净，污染部位采用高压水枪提前冲洗，风干后（水份必须蒸发干净、晒干）均匀喷洒粘层油（改性乳化沥青）。粘层采用智能型沥青洒布车喷洒改性乳化沥青，粘层沥青喷洒数量

8、为 0.3-0.5kg/m2，确保均匀按规定数量实施喷洒。喷洒后做好交通管制，禁止任何车辆进入喷洒区域。安排人员对靠护栏一侧涂刷乳化沥青。5.2.2测量放样 在已完成的靠中央分隔带一边以新泽西护栏为边缘作为上面层的摊铺边线，另一边以汇水槽作为边线。5.2.3混合料拌和 在进行生产前提前 2 个小时对湖沥青进行加热并与掺配沥青按比例掺配混合搅拌均匀，再进入储存仓进行搅拌存储。使用 DG4000 型自控间歇式沥青混凝土拌和楼拌制混合料。首先将拌和设备调试到最佳状态，对全部计量系统进行了检查，多次调试各进料仓的进料量，从热料仓取料筛分结果符合目标配合比曲线，并调整到级配曲线的最佳状态，做到了配料准确

9、，不符合要求的材料不使用。沥青与矿料的加热温度调节到能使拌和的沥青混合料出厂温度符合规范要求为止。沥青混合料的拌制时间以混合料拌合均匀，所有矿料颗粒包括矿料充分烘干全部裹覆沥青结合料为准，并经试拌确定，使拌和机拌和的沥青混合料均匀一致，无花白料，无结团成块或严重的粗细料分离现象。1）、拌和时间：每锅 5060s（其中干拌不得少于 5s）。2）、拌和完后抽样试验：检查沥青含量和矿料级配。3）、混合料外观检查：均匀一致，无花白料，无结团成块、无沥青过热现象或粗细料分离现象。4）、测量运料车中混合料温度。（用红外测温仪或插入式温度计）。每种规格的集料、矿料和沥青按要求的比例进行配料，各种类型目标设计

10、配合比为：5 矿料 9.516mm 9.5 19mm 4.759.5mm 2.364.75mm 02.36mm 矿粉 油石比 毛体积相对密度 AC-20C 35 21 13.5 28.5 2 4.4 2.432 AC-13C 31.5/24 7 34 3.5 5.2 2.501 施工生产配合比为：矿料 1116 1122 611 36 03 矿粉 油石比 AC-20C/40 20 9 28 3 4.5 AC-13C 27/30 8 31 4 5.4 AC-20C 合成级配曲线图 AC-13C 合成级配曲线图 种类比例类型种类比例类型 6 其中此次 AC-13C 沥青混合料采用湖沥青：70#A

11、普通沥青比例为 25:75 和湖沥青：SBS 改性沥青 25:75 两种施工方案；AC-20C 沥青混合料采用湖沥青：SBS 改性沥青25:75 施工方案。沥青混合料的生产，由质量检验员检验合格并填写出厂合格单后方可出厂，检验内容包括混合料温度、外观情况，并填写混合料重量。每锅及当天的生产情况由控制室电子计算机逐盘打印并存档备查。5.2.4 混合料运输 沥青混合料的运输根据运距及时间计算，一律采用载重 30t 以上的自卸车，具体数量根据运距进行调整。施工前保证车厢内彻底清理干净，为防止沥青与车厢板粘连，车厢底板和侧板均匀喷涂一层隔离剂（植物油），但不得有余液积聚在车厢底部。为保温、防雨、防尘污

12、染，在运料车上覆盖采用两层帆布或棉被，车厢侧面采用铁皮夹心泡沫或棉被，以防表面温度散失过快，帆布的大小能确保覆盖整车混合料，并设专人进行覆盖。为减少粗细集料离析现象，拌和机向运料车放料时，自卸车应前、后、中移动，分几堆装料。5.2.5 混合料摊铺 采用 1 台沃尔沃 8820 型摊铺机，摊铺机拼装宽度为 11.5m。K35+300-K35+500 段夯锤设定为行使速度为 2m/min 时为 50%，K35+500-K36+000 段夯锤设定为行驶速度3m/min 时为 60%，此时均能使初始压实度达到 90%，同时不易将混合料振碎，同时调整摊铺机的各项参数设定使保持一致。摊铺采用采用非接触式平

13、衡梁控制方式。将摊铺机在监理验收批准后的工作面就位，安装好传感器，中面层松铺系数暂按 7 1.18 控制，松铺厚度为 7.10cm，上面层松铺系数按 1.20 控制，松铺厚度为 4.8cm 将熨平板用垫板垫好，调整好设计高度及横坡。摊铺前 30min 开始进行熨平板加热，加热采用燃烧加热的方式进行。达到 100，连续正常摊铺后停止加热。在熨平板下拉线测校，以保证熨平板的平整度。为保证摊铺连续，摊铺机前方保证有 5 辆运料车时再开始摊铺，卸料时由专人指挥，运料车缓慢倒车靠近摊铺机，距摊铺机 1030cm 处停住，不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车挂空档，靠摊铺机推动前进，起斗时踩住刹车，防止溜车，

14、行走中刹车放松。摊铺机刮料板和输料器应均匀地持续运转，尽量采用自动方式。当搅笼里的混合料达到螺旋送料器叶片高度 2/3 以上时，摊铺机按照 2m/min 的速度进行摊铺，当摊铺 510m 后，立即用细线横向检查松铺厚度，横坡调整无误后继续摊铺。5.2.6 摊铺过程中的控制 在摊铺过程中保证摊铺机连续均匀行走，中间不能出现停机待料现象，操作手随时注意仰角位置发现异常及时调整。料斗两侧派专人及时清除履带前洒落的混合料。料斗内任何时候都要保持 1/31/2 以上的混合料，运料车离开摊铺机时料斗内混合料数量应尽量保持一致，不得将料斗侧板翻起将剩余料刮走，要等到与下一车料卸下混合后才能输料，以减少摊铺面

15、的离析现象。摊铺机后设专人处理明显的离析、不平整、拖痕等缺陷部位。当摊铺 30m 左右时由质检员检测铺料的温度在合格范围后，开始进行碾压。5.2.7 压实 碾压段落长度根据天气温度现场确定。同时尽量避免碾压段落过短，一般碾压段落控制在 30m50m 左右。压路机碾压路线和碾压方向不能突然改变，特别是折返位置。当遇到前边和后边压路机发生冲突时，以后边压路机让前边压路机为原则。碾压位置必须随摊铺机前进而前进，碾压位置不能在同一个碾压段落分为两幅，摊铺机后跟两台钢轮和两台胶轮在两台胶轮，最后一台钢轮收光。所有压路机均对同一段落碾压 2 遍。因湖沥青的特殊性，为保证具有足够的密实度，碾压温度控制比改性

16、沥青碾压控制温度提高 510为宜。5.2.9 接缝处理 用 5m 铝合金梁沿纵向位置，在摊铺段端部的呈悬臂状，人工清除；继续摊铺时，在接缝处涂上少量粘层沥青，摊铺机熨平板从接缝后起步摊铺。摊铺时掌握好松铺厚 8 度和横坡度，以适应己铺路面高程和横坡。5.2.10 开放交通 混和料表面温度低于 50后，方可开放交通，并注意做好养护工作，不得污染路面，同时限制重车行驶以免破坏路面，派专人负责维护。管制期间应封闭交通，并设置明显的标志牌。六、材料与设备六、材料与设备 6.1 主要施工机械设备 主要机械设备一览表 机械 名称:规格 型号 额定功率(kw)或容量(m2)或吨位(t)数量(台)沥青混凝土拌

17、和站 DG4000 860KW-320T/H 1 湖沥青融化设备 8000 2400 5332mm 25T 1 湖沥青融化搅拌设备 760024002650mm 20T 1 沥青摊铺机 沃尔沃 8820 182 KW 1 重型轮胎压路机 XP-301、302 30T 4 双钢轮振动压路机 戴纳派克 622 90 KW 1 双钢轮振动压路机 戴纳派克 622 125 KW 1 双钢轮振动压路机 戴纳派克 624 129 KW 1 洒水车 CG144AS 8000L 2 沥青洒布车 达刚 1 自卸汽车 东风 20T 8 小型机具 为保证施工工程顺利，提前准备各种小型必备工具，如：平锹、搂耙、竹扫帚

18、、墩布、喷雾器、尖镐、铁夯、手提式森林灭火器等。6.2、材料 9 6.2.1 沥青 本工程改性沥青型号为 SBS 聚合物改性沥青；普通沥青型号为 70#A 普通沥青；湖沥青为进口特立尼达湖沥青，各项指标满足要求。6.2.2 粗集料 玄武岩，石质优良，规格、技术指标均满足技术规范要求。石灰岩，规格、技术指标均满足技术规范要求。6.2.3 细集料 采用坚硬、清洁、干燥，无风化、无杂质并有适当级配的自加工机制砂，石质为石灰岩，其规格、技术指标均满足技术规范要求。6.2.4 填料 填料采用石灰岩碱性石料经磨细得到的矿粉，经试验室检测技术指标均满足技术规范的要求。七、七、质量控制质量控制 7.7.1 1

19、 主要原材料：SBS 聚合物改性沥青，各项指标满足要求：技术指标 实测值 设计指标 针入度（25，100g，5s）0.1mm）62.5 50-70 软化点（）74.0 70 延度 5，5cm/min （cm）330 30 70#A 普通沥青，各项指标满足要求：技术指标 实测值 设计指标 针入度（25，100g，5s）0.1mm）68.2 60-75 软化点（）46.5 46 延度 15，5cm/min （cm）131 120 特立尼达湖沥青，检测结果为：10 技术指标 技术指标 实测值 针入度（25，100g，5s）0.1mm）0-5 0.2 软化点（）90 91.2 灰分（%）33-38 3

20、5 TFOT 后残留针入度比（%）50 62 7.2 湖沥青改性沥青室内制备工艺控制要点 由于特立尼达湖沥青的特殊性质，其改性沥青的生产宜由有经验的工程技术人员现场操作，具体制备工艺为：分别预热基质沥青和湖沥青到 150160，将基质沥青和湖沥青按设计比例拌和，并升温至 170后，充分搅拌 3040 分钟，使其混合均匀即可。特立尼达湖沥青密度较大且含有 30%左右的灰分，与普通沥青在加热混熔搅拌时容易产生沉淀。为防止湖沥青改性沥青离析分层，在进行室内试验时，宜采取小样配伍、随用随制的原则，并在试验前充分搅拌使其混合均匀。因此，在实际应用过程中，湖沥青改性沥青的熔化罐、熔混罐、成品罐均应采用卧式

21、搅拌，且搅拌轴必须是水平方向。为配制出性能优越的湖沥青改性沥青，实验室内对厂家提供的两种 70 号 A 级道路石油沥青和改性 SBS 沥青改性沥青分别与湖沥青制备改性沥青，掺配比例分别选择内掺 25%，制备工艺参照上节所述。7.3 不同掺配比例下湖沥青改性沥青性能试验 根据拟定的湖沥青改性沥青方案，实验室内对厂家提供的 70 号 A 级道路石油沥青和改性 SBS 沥青改性沥青分别与湖沥青制备改性沥青，掺配比例分别选择内掺 25%，制备工艺参照上节所述。7.4 根据已有的原中面层和上面层配比进行配料生产并取样进行室内试验，室内相关试验结果如下：11 试验结果 试验项目 75%70#A+25%TL

22、A 75%SBS+25%TLA 针入度（25，100g，5s）0.1mm）40 38 软化点（）53.8 77.9 延度 5，5cm/min （cm）/81 延度 15，5cm/min （cm）16.1/马歇尔试验结果 混合料类型 沥青类型 掺配比例 油石比%稳定度KN 流值1/100cm 空隙率%饱和度%AC-20C 改性沥青 0:100 4.4 13.37 34.8 4.2 68.4 AC-20C 湖沥青改性沥青 25:75 4.5 14.08 32.6 4.3 66.3 AC-13C 改性沥青 0:100 5.2 14.24 37.0 4.4 69.8 AC-13C 湖沥青改性沥青 25

23、:75 5.4 14.87 42.3 4.5 67.3 AC-13C 湖沥青普通沥青 25:75 5.4 14.04 38.1 4.5 68.7 动稳定性试验 混合料类型 沥青类型 掺配比例 油石比%动稳定度 次/mm-1 AC-20C 改性沥青 0:100 4.4 6394 AC-20C 湖沥青改性沥青 25:75 4.5 7281 AC-13C 改性沥青 0:100 5.2 8464 AC-13C 湖沥青普通沥青 25:75 5.4 4898 AC-13C 湖沥改性沥青 25:75 5.4 9820 水稳定性试验 混合料类型 沥青类型 掺配比例 油石比%残留稳定度%冻融劈裂残留 强度%AC

24、-20C 改性沥青 0:100 4.4 91.2 86.7 AC-20C 湖沥青改性沥青 25:75 4.5 93.4 90.3 AC-13C 改性沥青 0:100 5.2 88.2 91.0 12 AC-13C 湖沥青改性沥青 25:75 5.4 94.0 94.6 AC-13C 湖沥青普通沥青 25:75 5.4 87.3 82.0 7.5 对现场进行试验数据采集，检测结果如下：厚度检测 压实度 上面层检测 桩号 位置 总厚度 上面层 中面层 下面层 上面层 中面层 渗水检测 构造深度 K35+320 左 1.0米 18.8 4.2 6.4 8.2 99.8 98.9 350 1.13 K

25、35+320 左 5.0米 19.1 3.8 7.5 7.8 99.9 99.2 107 0.94 K35+320 左 9.0米 18.2 4.0 6.3 7.9 99.6 99.3 580 0.96 K35+918 左 2.5米 18.1 4.2 5.8 8.1 99.7 98.8 500 0.88 K35+918 左 6.0米 17.5 3.8 5.9 7.8 99.4 99.6 250 0.92 K35+918 左 9.5米 18.1 3.7 6.2 8.2 99.1 99.2 480 1.21 八、安全措施八、安全措施 8.1 夜间施工：严格执行夜间施工安全专项方案，建立夜间值班制度，

26、配备足够的照明，设置反光标示牌。8.2 交通管制及巡查：已安排专人、专车进行不定时巡查，禁止社会车辆及行人在施工区域穿行；交叉路口设置协作安全员指挥运输料车通行。8.3 降尘环保：对施工便道及料车行驶路线采取洒水降尘工作。九、九、文明施工措施文明施工措施 9.1 临时工程牢固整齐，在经理部设立施工标志，标明工程名称、建筑单位、施工单位、工地负责人、竣工日期及施工平面布置图、安全生产管理制度板、消防保卫管理制度板、场容卫生管理制度板。9.2 现场运输道路平整畅通，施工现场内有排水措施。9.3 料具及构件码放整齐，各种料具要按施工现场平面图指定位置存放。13 9.4 施工现场不许随地大小便。现场内

27、的土方、零散碎料和垃圾要及时清理、码放，以免影响施工。9.5 施工现场的机械、消防、安全、环保等都要指派专人负责，并定期检查作好记录。9.6 施工现场按监理人要求的格式设立各种标志标牌及各种标语牌，字迹书写规范，工整完美，并经常保持清洁完美。9.7 施工区域和生活区域要有明确划分，并要划分责任区，设标志牌。十、效益分析十、效益分析 相比普通沥青和改性沥青，湖沥青价格高早期投入大，但因湖沥青含有抗老化的物质，延长了沥青混合料的使用寿命，有利于降低病害的发生和后期养护维修费用，对于社会综合经济效益的提高有很好的提升作用，因需沥青混合料老化需要一定的时间，所以需要通过后期的观察研究其相关综合经济效益

28、。提高了沥青混合料的路用性能，特别是高温稳定性和低温抗裂性方面。由于湖沥青含有 30%以上的灰质成分，在与 SBS 及普通沥青掺配后，在高温稳定性和路面强度方面提高明显，对于重交通和容易发生病害的桥梁与路基型公路交接处具有很好的作用，增加了行车的舒适性，防止路面早期开裂，由于对沥青混凝土的影响具有长期性需要再后期长期研究才能得出相关结论。十一、应用实例十一、应用实例 由安徽省公路桥梁工程有限公司承建的济祁高速砀山段路面工程第二合同段，工程起迄桩号 K22+200-K40+007.8,路线全长 17.8km，路面宽度 23.5m。科研试验段位于 K35+300-K36+000 段左幅，K35+546.5-K35+737.5 段是跨 101 省道大桥长 191m,既有路基部分又含有桥梁部分，中面层全部用 AC-20C25%TLA+75%SBS湖沥青改性沥青，上面层 K35+300-K35+500 段采用 AC-13C25%TLA+75%70#A 湖沥青普通沥青，K35+500-K36+000 段采用 AC-13C25%TLA+75%SBS 湖沥青改性沥青方案。对研究湖沥青在桥梁段和路基段路面工程中沥青混合料的作用起到很好的研究性作用，对高速桥涵段等薄弱环节易发生病害段及重交通的应用有着广泛的前景。