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投稿须知 2019WTC专题
ESMA在冰冷地区的应用技术研究
编辑:张文利 来源:bet356娱乐场官网 时间:2017-07-17 13:23:29

  ESMA是经济型沥青玛蹄脂碎石混合料的英文缩写,与常规的SMA内部组成结构相同,是一种骨架密实结构,两者不同之处在于ESMA使用普通的价格比较低的石灰岩作为粗集料,并且使用普通沥青替代改性沥青。混合料成本低于常规的SMA沥青玛蹄脂碎石混合料。从2012年至今已经在河北省承德地区施工里程逾千公里。从质量跟踪结果来看,这种路面结构在抗车辙、抗推移、抗裂缝等方面效果良好。但是,在冰冷地区却遇到了不少难题。

  文/承德公路工程监理有限责任企业 张文利

  在河北省承德北部使用ESMA 时,由于所在地是冰冷地区,出现了一些难题:一是施工难度较大,二是铺筑后通车运营期比承德南部地区易出现病害。

  承德丰宁和围场北部地区属于夏热冬严寒地区,为解决ESMA 在冰冷地区使用中出现的问题,从2015 年开始,在承德北部出现的病害进行了原因分析,从材料、配合比、运输、压实等方面,研究制定了一些新技术措施。

  冰冷地区的主要病害特点及原因

  2013 年至2014 年,在承德北部地区铺筑的ESMA路面,有国道111 线围场县城至牌楼段、围多线、丰宁半虎线大滩至冀蒙界段等。

  经过两年通车质量跟踪发现,3 个项目在通车一年内基本未出现横缝、车辙、推移等病害;通车两年,个别路段出现横缝,但比AC 路面结构出现的横缝数量少50%以上,仍然没有出现车辙、推移等病害;省道围多线局部路段在通车的次年春融季节出现了不规律的点状沉陷。

  2014 年,围多线实施大中修。大修路段对旧路病害进行处理后,做13cm 泡沫沥青就地冷再生层+6cm 中粒式沥青混凝土下面层+3cm 沥青马蹄脂碎石上面层,完善防护、排水等附属设施。中修路段对旧路病害进行处理后进行3cm 沥青马蹄脂碎石罩面。该工程2014 年5 月27 日开工,2014 年8 月10 日完工。施工记录显示,在施工期有20d 出现阵雨,多发生在下午。

  为调查损坏原因,需要对病害部位分层切挖、取样。如下图。

  从开挖情况看,沥青混合料潮湿,部分碎石与沥青玛蹄脂剥离,剥离的碎石表面光洁,基本无沥青粘附;剥离后的沥青玛蹄脂有清晰、规则的碎石镶嵌痕迹,混合料强度下降。

  根据开挖各层混合料的状态和强度分析,判定出现病害的直接原因是水破坏,路面存水在混合料的空隙中,冬季冻胀加速了水对沥青与集料的剥离,使混合料强度骤降。春天气温升高,内部冰融化,导致松软的面层产生沉陷。

  引起沥青路面结构内部存水的原因主要有三个方面:

  (一)路面压实度未达到标准,沥青混合料空隙率大(一般大于4%),路面渗水指标不合格,雨水或雪融水进入混合料内部。

  (二)下面层施工或上面层铺筑前下雨,雨水积留在下面层中,次日进行上面层施工,下面层水未蒸发或未完全蒸发,被上面层封在里面。

  (三)路缘石下面不能排水或路面横坡不足不能使层间水及时排出。

  对用过的原材料及现场挖出的粗集料进行相关性能试验,从试验结果来看,碎石粘附性为3 级,个别2 级。碎石与沥青的粘附性低,也是产生剥离,造成路面损坏的原因。

  试验结果如下表。

  在冰冷地区的施工控制

  在冰冷地区使用ESMA,一旦控制不好,水进入沥青混合料结构内部,除常温下水对沥青与碎石黏结影响,冬季低温冻胀还会加速沥青与集料的剥离。而且还会有物理的冻融破坏,导致混合料强度急速下降,产生病害。

  为解决这个问题,2015 年在承德市围场县围多线和丰宁县国道112 线采取了一些新技术措施,收到良好效果。

  工程概述

  围多线桦树林至御道口段大中修工程起讫点桩号K30+000-K37+700,长7.7km。维修方案:将旧路面层进行12cm 泡沫沥青就地冷再生,加铺6cm 粗粒式沥青稳定碎石下面层+3cm 沥青玛蹄脂碎石上面层。完善防护、排水等附属设施。该工程2015 年5 月28 日开工,2015 年7 月8 日完工。

  国道112 线五道营至四道沟段中修工程起讫点桩号K664+800-K685+157,长20.357km。维修方案:病害处理后铺筑3cm细粒式沥青混凝土上面层。该工程2015 年6 月1 日开工,2015 年8 月8 日完工。

  主要措施

  为提高项目质量水平,大家首先从管理入手,用精细化管理推动精细化施工。在管理方面,除做好必要的工程准备,大家制定了工程具体目标,制定了具体措施,提出了要解决的难点问题,明确了工程的主要抓手。在精细化施工方面,从材料质量、混合料配合比、混合料运输、摊铺、碾压和检测等环节都采取相应的技术措施,进行严格的质量控制。

  1. 冷再生基层与路缘石

  一般情况下,沥青路面就地冷再生基层是不断交施工,大家把就地冷再生基层的横坡与中缝压实质量作为要重点解决的难题之一。施工中,严格按照配合比进行水泥、石屑和泡沫沥青计量,控制碾压机具组合、碾压顺序和速度、遍数,保证充分压实,达到规定压实度,确保劈裂强度合格。

  为保证基层的层间水顺利排出,在冷再生刮平阶段,严格控制中部和边部高程,并控制相邻施工条幅之间的衔接坡度,保证横向各个点坡度合格,目测基层顶面不积水。

  在路缘石施工时,大家用C15 单粒级碎石混凝土代替水泥砂浆作为路缘石的下面找平、黏结层,C15 单粒级碎石混凝土空隙率可达到15% ~20%,能及时排出基层顶面的层间水。

  2. 精细调整施工配合比

  沥青混凝土设计包括目标、生产配合比设计和生产配合比验证三个阶段,经济型ESMA 的配合比设计也要经过这三个阶段,但是要经过试验段铺筑后,根据试验结果与目标希望值差别,进行微调。

  国道112 线第一次铺筑试验段,混合料摊铺温度偏低,配合比按照DB13《ESMA 路面施工技术规程》标准要求,矿料级配符合推荐范围,渗水试验结果为每分钟260ml左右。大家首先采取措施保证摊铺温度在145℃以上,第二次铺筑试验段,渗水试验为每分钟160ml 左右(冰冷地区渗水系数小于每3min150ml 为宜);施工单位进行配合比调整,4.75mm 筛孔通过率由原来的24% 调至26%,进行试验段铺筑,渗水系数仍未达到预期。施工单位进行第三次调整配比,0.075mm 筛孔通过率调整为11%,第四次铺筑试验段,渗水系数合格,其他指标检测符合评定标准要求。

  通过实践,笔者认为,经济型ESMA 在冰冷地区施工,除按照D B13《ESMA 路面施工技术规程》标准要求外,配合比设计要做到以下几点:

  (1)用拌和楼热料仓料进行试配,取样部位和取样量要有代表性,用四分法缩分,每个料仓的筛分结果必须准确。

  (2)通过试验段多次微调,关键筛孔,4.75mm 通过率控制在26%~28%,0.075mm 通过率10%~12% 为宜;

  (3)马歇尔试验空隙率要小于4%,渗水系数DB13《ESMA 路面施工技术规程》标准要求小于每分钟200ml,冰冷地区应控制在小于每分钟50ml 为宜。

  3. 采取措施确保碾压温度

  承德市围场和丰宁县地域广,养护工程施工往往是一个拌和站要覆盖方圆100km 以上;春末夏初气温低,碾压温度损失较快,第一遍碾压温度损失基本为10℃~15℃。要保证工程质量,必须严格控制混合料温度。大家采取了下列措施保证温度符合要求:

  (1)提高拌和站拌和温度,沥青为165℃~ 170℃ ;矿料180 ℃~ 190 ℃ ;沥青混合料出厂温度165 ℃~170℃。

  (2)运输车辆上面用棉被覆盖,侧板、后板全面外包保温板。

  (3)合理组织,健全制度,运输车辆不因故障中途停车检修;不因司机吃饭、休息中途停车;运输时间控制在4h 以内。

  (4)增加温度检测部位和频率,派专人逐车测量混合料出厂温度、运输时间、摊铺温度,碾压初始、过程和终止温度,一旦发现温度不符合要求,马上查找原因,制定措施进行改正,同时废弃不合格的混合料。

  4. 机具组合和碾压方式

  冰冷地区ESMA 施工的机具组合主要考虑两个关键点,一是SMA 的特性;二是下承层温度低且温度散失快的特点。

  结合近3 年的实践,笔者建议采取以下方式:

  (1)拌和站最好是3000 型,考虑运输车辆运距、季节等因素, 半幅施工现场保证有2 车料待铺。

  (2)半幅施工时,一台摊铺机配3 台13t ~14t 双钢轮振动压路机,配备一台5t 振动压路机,备用一台洒水车。碾压方式:2 台压路机紧跟压路机间隔5m ~10m同进退(一次压2 遍),第一遍第一台压路机静压(初压),第二台振动;复压两台压路机同进退、同振动。要在混合料温度将至90℃前碾压完成,采取碾压遍数和压实度双控指标(碾压遍数通过试验段确定)。第三台压路机在前两台压路机振动压实完成后进行终压。

  结构物和路缘石的边角用5t 压路机进行碾压。

  5. 其他施工组织方法

  (1)中修路段的经济型ESMA 的施工,对旧路面的铣刨,应作为前一道工序进行管理,不宜间隔太长,防止雨天旧路路面渗水到结构层。

  (2)雨天过后不宜马上进行上面层施工,要等到渗入下面层中的水充分蒸发后,再喷洒黏层,铺筑上面层。

  (3)做好交通管制,必须单向放行,保证施工安全和质量。新铺路面在开发交通前要放置锥形标和彩带等醒目标识,防止车辆进入。

  (4)中修路段边部1m 摊铺要提高2mm ~ 3mm,碾压时先压2 遍,保证边部压实质量,防止渗水;大修路段边部摊铺混合料要高于路缘石5mm。这样既能保证边部压实质量,又可以不破坏路缘石。

  结语

  2015 年至2016 年,大家在承德北部地区的塞长线、半虎线、111 线、112 线和围多线实施186k mESM A路面。除按照技术标准和规范施工,大家采取上述措施,成功解决了路面渗水、边缘压实、半幅施工纵向接缝等常见问题,坑槽数量是原来的17%,灌缝数量是原来的25%。行车安全、舒适,节约了养护资金,收到了良好的社会效果。

  ESMA-13 型设计层厚3cm 压实困难,过压容易压碎混合料内部骨料,建议采用层厚4cm 为宜。( 来源: bet356娱乐场官网 编辑:张文利 )

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