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中图分类号:TU文献标识码:A文章编号:1672-3198(2008)10-0399-02
1主要机械设备优化配置
1.1运输车辆
在沥青混凝土路面施工过程中,为保证现场摊铺机均匀连续的进行施工作业,要求沥青混合料的供给量和摊铺工作量相匹配,拌和设备生产能力确定后,可依据运距远近确定运输车辆的数量,通过实际计算与分析,可以通过如下公式确定:
N=A•h•ρq(1)
式中:N-表示所需运输车次总数,(次);
A-施工现场计划施工面积,(m2);
h-施工结构层厚度,(m);
ρ-结构层压实密度,(t/m3)
q-汽车平均载重量,(t)。
n=QbDKqV+n′(2)
式中:n-单位时间内运输车量需求,(量);
Qb-拌和设备的单位生产能力,(t/h);
D-平均运距,(km);
V-运输车辆平均运输速度,(km/h);
K-时间利用系数;
n''''-摊铺机前等待卸料车辆,(量)。
在实际计算过程中,时间利用系数与施工组织具有密切关系,一般取值在0.75~0.85之间,施工组织越严密,管理越规范,取值越大,反之,越小。摊铺机前等待卸料车辆n''''的取值要考虑沥青混合料对施工温度的要求,在摊铺机前卸料等待车辆不能过多,当外界施工温度较高(30℃)以上,等待车辆可以取2~4量,当外界施工温度较低(20℃)左右,等待车辆可以取3~5量即可。
1.2摊铺机械
1.2.1摊铺机械生产能力及数量确定
为保证运到摊铺现场的沥青混合料能够及时摊铺完毕,在选择沥青混凝土摊铺机械时应考虑其实际摊铺能力应略大于拌和设备的实际拌和能力,或者在摊铺机械选定的前提下,在去确定拌和设备的实际生产能力。摊铺机的实际摊铺能力应以实际摊铺宽度、厚度,在一定的摊铺速度下能够摊铺符合工程质量要求的生产能力,可用下式计算:
Qt=60KtBhVtρ(3)
式中:Qt-摊铺机实际生产能力,(t/h);
Kt-时间利用系数;
B-摊铺机作业宽度,(m);
h-混合料压实厚度,(m);
Vt-摊铺机摊铺速度,(m/min);
ρ-结构层压实密度,(t/m3)
在式(3)中,时间利用系数同样与施工组织具有密切关系,一般取值在0.75~0.95之间,施工组织越严密,管理越规范,施工连续性越好,取值越大,反之,越小。
摊铺机需求数量可以通过下式确定:
n=KQbQt(4)
式中:Qb-拌和设备的单位生产能力,(t/h);
K-拌合机与摊铺机的机械匹配系数(1.2~1.3);
Qt-摊铺机实际生产能力,(t/h)。
1.2.2摊铺机械组合方式确定
在沥青混凝土摊铺施工过程中,摊铺机械的组合方式有两种,一种是一台摊铺机在全宽范围内一次性摊铺成型,这种摊铺方式要求拌和生产能力较大、运输能力较大,而且该方式摊铺施工有效减小了施工纵向接缝,施工平整度、施工质量较高,由于采用单一摊铺机摊铺作业,可以有效降低施工成本,提高解经济效益;但该种摊铺机械一次性投入或租用费用较高,一般适用于大型施工企业。另外一种摊铺作业方式为两台或两台以上摊铺机以台阶式联合作业,前后距离约10m左右,该施工方法工艺控制简单,但施工过程中容易产生纵向接缝、厚度不均匀、横坡不平等问题。一般适用于中小型施工企业或低等级公路建设。在实际选择摊铺方式过程中,应充分考虑施工进度、施工质量、经济效益要求来确定采用何种摊铺方式。
1.2.3摊铺机的作业速度
摊铺机的作业速度对摊铺机的作业效率和摊铺质量影响很大,正确选择摊铺作业速度,是加快施工进度、提高摊铺质量的重要手段,选择的原则是保证摊铺机作业的连续性。混合料的供应能力即沥青混合料拌和设备的生产能力和运输车辆的运输能力,应使摊铺设备在某种速度下连续作业。合理的摊铺速度可根据混合料供给能力、摊铺速度和厚度确定,计算公式如下:
v=100Q60bhr(5)
式中:Q-混合料的实际供给能力,t/h;
h-为压实后的摊铺厚度,m;
b-为摊铺宽度,m;
r-为沥青混合料压实后的密度(t/m3)
在实际施工过程中,摊铺速度还因混合料的种类、温度及铺筑的层次有所区别,一般下层的摊铺较快,约为10m/min,上面层的摊铺速度较慢,为6m/min以下。
1.3压实机械
1.3.1压实机械选型
摊铺机型号一经选定,即摊铺机实际生产能力确定后,就可以选择合适的压路机了。压实作业是沥青路面施工的关键工序之一,对沥青混合料的强度、稳定性、疲劳强度具有至关重要的影响,压实作业的主要内容包括压实设备的选型与组合、碾压温度、速度、编数、碾压方式等的确定。
碾压机械选型时要考虑两方面的因素:一是要保证摊铺机与压路机之间生产能力的相互配套;二是要求保证路面压实度的同时结构不受破坏。压路机选型主要通过结构层厚度、宽度及压实度要求来确定。
在沥青混凝土路面施工过程中,通常需配置四台套压路机:两台钢轮压路机,两台轮胎式压路机。在高等级沥青混凝土路面施工中一般采用双轴双轮式压路机,该种压路机前后各一个钢轮,压实效果较好,压实宽度较大,能在摊铺层上横向碾压,产生更均匀的密实度和良好的路面平整度,常用在高等级公路沥青混凝土路面的初压。
轮胎压路机是利用冲气轮胎的特性来进行压实的机械,它除有垂直压实力外,还有水平压实力。不但沿行驶方向有压实力的作用,沿机械的横向也有压实作用。这些力的作用下就可以产生很好的压实效果,故在沥青混凝土路面施工中,必须选用轮胎式压路机。轮胎压路机有轻型、中型和重型三种,其质量分别为10t~16t,20t~25t和30t以上。在高等级沥青路面施工中,根据沥青混合料的密实要求以及对路面质量要求,一般可选用轻型和中型的轮胎压路机。振动压路机压实效果好,影响深度大,生产效率高,所以在沥青混合料压实作业中亦必不可少。高等级沥青公路碾压施工作业中宜选用串联振动压路机,一般情况下,钢轮压路机本身自带振动可静压和振动。因此选用这种压路机比较合适,机械效率较高。
1.3.2压路机的数量确定
为使混合料达到最大密实度与压实质量,需选择合理的压路机组合及碾压温度、速度、编数、碾压方式。沥青混合料的压实宜采用钢筒静态压路机、轮胎式压路机和振动压路机组合的方式。压路机的数量依据其生产能力来确定。
静态钢轮压路机的生产能力按下式确定:
Q=3600(b-c)LhKY(L/v+t)n(6)
式中:Q-为压路机生产能力,m3/h;
b-为碾压带宽度,m;
c-为碾压带重叠宽度,m;
L-为碾压作业带长度,m;
h-为铺层压实后厚度,m;
v-为碾压行驶速度,m/s;
t-为转弯调头或换挡时间,s;
n-为碾压遍数;
KY-为时间利用率(0.75~0.95)。
轮胎压路机的生产能力按下式确定:
Q=3600(b-c)LhKY(L/v+t)n(7)
式中:Q-为轮胎压路机生产能力,m3/h;
L-为碾压作业带长度,m;
b-为碾压带宽度,m;
c-为碾压带重叠宽度,m;
h-为铺层压实后厚度,m;
KY-为时间利用率(0.75~0.95);
v-为压路机运行速度,m/h;
t-为压路机的换向时间,1s~2s;
n-为碾压遍数。
振动压路机的生产率按下式确定:
Q=1000WvHCn(8)
式中:Q-为振动压路机生产能力,m3/h;
W-为振动轮宽度,m;
v-为压路机运行速度,m/h;
H-为压实后厚度,m;
n-为碾压遍数;
C为机械效率系数,(压路机实际生产能力与理论生产能力之比)。
压路机数量通过下式确定:
n=QTQ(9)
式中:n-摊铺机需求数量;其他符号含义同前。
压路机数量确定以后,根据施工要求,对碾压作业的初压、复压、终压三个阶段进行压路机的配置和组合。
2结语
该沥青路面施工机械优化配套技术在实际沥青路面施工过程中具有一定的指导意义,对于保证整个施工的连续性,最大程度的发挥单机工作效率、整个机械系统的综合工作效率,加快沥青路面施工速度,降低施工周期,提高沥青路面施工质量、降低工程造价等方面具有较高的借鉴价值。
参考文献
[1]荆农.沥青路面机械化施工[J].人民交通出版社,2005,(3).
关键词:公路工程,施工机械,配置,选择方法
0引言
随着我国城市建设进程的不断加快,公路建设也有了新的发展,而公路施工的机械化程度要求也越来越高。在公路建设中,路基工程、路面工程和桥梁工程都需要专业的机械去完成,而为了更好的完成的施工计划,还需要个机械之间实现优化组合配合,加快工程完成的进度。为提高公路施工的质量,保证工程能顺利完成,同时获得经济效益和社会效益,施工单位必须根据工程的实际情况,对公路工程施工机械进行合理选择和组合,使其发挥公路施工机械的最大效用,更好的促进公路工程施工的发展。
1路面施工机械的组合方法
1.1机械设备的选择应与工程内容相适应
实践证明,只有与工程施工内容想匹配的设备才能充分发挥机械的功能,例如,公路施工涉及到大量的土方工程,当土方的运距小于50m时,可以使用推土机,等于50m-100m时,就要选择装载机,在运距为100m-1000m时,最好使用铲运机,而运距超过1000m时,自卸车是最好的选择。
1.2机械设备的选择应与工程质量相适应
与工程质量相适应的施工机械能促进施工质量的提高,但施工单位不能以提高工程质量为目的,盲目的使用高档机械,这样会增加工程成本,可是也不能为了经济效益使用低档机械设备,这样又难以保证工程质量,只有合理的选择器械,才能保证工程质量。因此,在施工中,必须先了解各种器械的经济效益,在这个经济效益的指导下,才能充分发挥能力,降低成本,提高质量。
1.3根据运输距离和道路情况选择施工机械
在一些沥青路面施工中,一定要保证沥青混合料的摊铺温度(≥110℃)和压实温度(≥90℃),一级自卸车运输沥青混合料的距离不能超过30km。因此,在路基施工中,选择施工机械必须考虑运输机械的实际运距和道路施工条件。道路条件是指道路的类别、路况、坡度和路面阻力等。
1.4根据土质选择施工机械
路基施工中,土壤是机械施工的主要对象,而土壤的性质和状况直接关系到机械施工的质量、作业效率和成本,所以,根据土质选择施工机械是不变的标准。根据土壤性质和状态,施工单位主要可选择的机械有推土机、装载机、平地机、掘机等,压实机械有光面压路机、轮胎压路机、振动压路机等。
1.5机械设备的选择应安全、环保
环境与和工程施工的协调是个大施工单位所要解决的重要问题,因此,选择的机械不仅要保证人员的安全,还要保证动静小、噪音小、粉尘少,同时符合环境保护要求,减少排放,减少对环境的污染,并应与国家环境保护中的相关规定符合,在地形复杂的施工条件下,还要考虑设备的防倾覆能力,保证施工人员的安全。
2以土方施工机械的合理组合配置为例
2.1铲运机的配置
选择铲运机时,按斗容量计算,分别有8m3,10m3,12m3三种机型。这是现代公路施工中最常见的机械,主要在土方集中、施工场地开阔的项目中得到广泛应用,如果在同等施工条件下选择不同型号的铲运机,施工单位的土方挖运费用可以参考《公路工程预算定额》。根据定额发现,8m3型铲运机在单位土方的挖运中运费最高,其次是10m3型铲运机,最后是12m3型铲运机。从总体上看,采用12m3型铲运机进行土方施工时,其单位土方的挖运费用最低。
2.2挖掘机配自卸
汽车定额中,土方运输车辆根据载重程度分为了8t,10t,12t,15t四种自卸车车型,同样,在同一施工条件下选择不同型号的挖掘机的费用可以参考《公路工程预算定额》。挖掘机是12t的自卸车挖运土方的单位费用最低,其次是15 t自卸车,8 t,10 t。综上所述,采用挖掘机配12t自卸车挖运土方作为控制工程造价进行土方作业能使单位土方的挖运费用最低。
2.3综合分析
通过上述分析,同一种机械,如果使用不同型号的机械,在同样的施工环境和条件下,所产生的费用是不同的。从计算结果看,如果在相同的环境下使用、12 m3型铲运机、挖掘机配12 t自卸车挖运土方所产生的费用是最低的,这样就能为施工单位节省一部分施工成本。
3施工机械类型与其数量的合理组合
3.1施工机械类型及数量宜少不宜多
根据公路施工的项目内容,施工单位应尽量选择大工作容量、高作业效率的同一类型器械。实际上,组合的施工器械数量应该减少,这样可以提高协同作业的效率,施工机械品种、规格单一时,也可以更好的调度、管理和维护。
3.2并列组合
如果只是用一套施工机械组合,一旦器械发生了故障,就会造成公路建设项目全线停工。因此,施工单位必须准备两套施工机械组合,这样的并列组合可以避免或减少全线停工现象的发生,例如,不少施工单位在沥青路面施工中通常会采用两套沥青摊铺机、压路机并列作业。
【关键词】高速公路;机械化养护;作业
由于以上原因,高等级沥青路面的各种病害,如坑槽、拥包及松散为代表的损坏会不断出现。若不及时修补恢复,高等级公路路面的服务质量会大大下降。同时,小的局部损坏会因时间的延长而扩大,甚至影响到路面基层,进而大幅提升路面修补工程的难度和成本。与普通沥青路面相比较,高速公路的养护作业有自己的特点。
(1)预防性。预防性养护可以延缓由交通和环境载荷的作用而引起的路面性能的恶化,延长路面的使用寿命。
(2)复原性。复原性是指经过养护维修后的路面应该完全恢复路面原有的使用性能,亦即其平整度、摩擦性能、承载能力、噪声等使用性能应满足高速公路快速、安全、舒适的基本要求,而不能因养护维修作业而有所下降。
(3)补强性。高速公路的养护维修作业还往往带有弥补原有路面强度不足的要求,这就是所谓的补强作用。补强不仅是增强原有路面的薄弱环节,而且还常常处于对延长路面的寿命以及满足日益增长的交通流量的考虑。原有路面的设计交通流量由于国民经济的迅速增长而很快被突破,这种情况是常有的事,有时在设计路面时为了减少初期投资而有意识地减弱路面的强度,这是因为高速公路建成使用的初期交通量一般不会太大,但会随着时间而增加,交通量增加到一定程度时,再在原有路面上加铺第二层罩面。
1.料场机械配置
料场是为完成日常养护的路上作业机械供料的基地,它包括集料筛分储存、沥青储存加热装置和烘干搅拌设备等部分。
2.集料筛分储存
高等级沥青路面是由不同粒径的骨料和石粉,配以沥青混合而成。因此,料场应有4~5种骨科及粉料的筛分装置及储存场地。这个场地及其设备应有防雨措施,否则过高的含水量将会大大增加烘干时的燃料耗用量。
3.沥青储存加热装置
众所周知,我们目前使用的沥青大多为普通石油沥青,常温下是固态。因此,只有加热至使用温度才能使用。目前,我国的高速公路绝大多数采用改性沥青铺筑,料场的沥青应采用改性沥青。但改性沥青在储存及运输过程中易于离析(基质沥青及改性剂),因此,笔者认为,高速公路的养护料场应有中小型改性沥青制作设备(其产量应与自己的使用量相匹配)随用随做。另外,作为典型的高分子材料,沥青在高温(工作温度)状态下长期保存易于老化,所以沥青的储存装置应采用大罐低温储存(≤1oo℃ )和小罐出料(16o~17o℃)用于作业的配置,而改性沥青最好作到随做随用。这种配置和工艺将会尽可能避免沥青的老化及改性沥青离析现象的出现。
4.烘干搅拌设备
高速公路的沥青混和料制作设备与常规搅拌装置相似,但必须采用强制间歇搅拌装置和较高计量精度的沥青计量系统,以保持。生产的沥青混和料(沥青混凝土材料)符合高速公路的常规指标。烘干搅拌设备的作业效率与日常养护工程所需材料应相匹配,而机器的生产量显然与本单位养护的路面长度、宽度、公路等级及道路通车年限有关。同时道路承担的运输载荷、车流量及道路所在的自然条件(山区、坡度及线性)都有直接的关系。经大量调查统计的资料分析,可提出如下概算公式作为烘干拌和设备生产量选取的估算参考。
当公路通车n年时,整条公路修补所需材料(混和料)总量m为:
m=l(n-1)^1.5 ashq
式中:m―― 通车九年时,当年所需 混和料总量,t
|l――养护里程,km
――公路修筑质量及线形综合系数,一般可取1.2~2.0.山区较大坡度的重载高速公路,可取大值,反之相反
n――通车年数,取正整数
a――通车第2年时,每千米的损坏处数
s――每处损坏的面积,可取平均值,m2
h――面层厚度,m;q―― 沥青混凝土材料比重,t/m3
由上式可以看出,随着公路通车年限延长,道路损坏会越来越严重,所需要的沥青混和料会逐年增多。烘干搅拌设备产量的选择应根据自己单位的实际情况及养护理念综合考虑。
5.路上作业机械
高速公路沥青路面养护工程的路上作业机械一般包括多功能养护车(以下简称养护车)及其附属设备(主要是材料保障和运输设备)。通常意义上的养护车应完成损坏路面的破碎、沥青混和料制作或储运、路面压实和沥青(基质沥青或乳化沥青)存储、加热及喷洒等基本功能。有些养护车还具有路面加热、旧料回收再利用及小型铣刨功能。但基于高速公路的诸多特点,笔者认为目前高速公路的路面养护的某些现行做法值得商榷。
6.路面材料
目前,很多高速公路养护中采用的普通(非改性)沥青混和料用多特点,笔者认为目前高速公路的路面养护的某些现行做法值得商榷。
路面加热修补路面加热修补可以使原有路面材料再生利用,其优点是不言而喻的。但目前养护车采用的加热机理大多为可见光、混合加热(红外与可见光)等。在野外环境下,加热温度不易掌握,而加热基体表面温度往往高于1000 ℃以上,所以加热时路面沥青材料易于老化。而原路面病害部分的材料本已出现问题,同时再与新料混合后更难以掌握其油石配比及强度指标,所以经加热修补后的修补部分易于损坏是必然的。
保温料箱材料的加热养护车装载足量的符合要求的沥青混和料用于填充病害坑槽是十分必要的,但目前不少工程单位采用常温混和料充入料箱进行加热后使用的工艺就值得研究了。众所周知,沥青混和料的各种组分材料均为不良热导体,其加热过程大多是热传导在起作用,在较大的加热深度和料量前提下,其加热周期较长(一般达8h以上),加热死角的存在亦使加热均匀度差。因此,其加热过程出现的老化问题难以避免。
就地制作混和料目前,不少的养护车上配置了小型烘干拌和设备作为流动基地制作混和料。这种简易型的设备对油石比的控制极难掌握,而大多采用的滚筒跌落式搅拌机无法制作高质量的沥青混凝土。这类设备用于高速公路养护工程显然无法保证作业质量。更有甚者,笔者曾在某高速公路的养护现场中见到以柴油燃烧为加热方式的滚筒式烘干机用于沥青混和料的现场烘干再用。当约1300 ℃以上的可见光火焰与滚筒中的混和料接触时,在极短的时间内便可将混合料中的沥青老化,其沥青质和其他轻质油分会变成结碳形式存在。从理论上讲,这种材料是不可再用的。
【关键词】道路工程,路面养护,养护机械,路面维修
On our road maintenance machinery Situation and Development
Teng Xiao-si,Zhang De-ou
(Guizhou Provincial Communications Planning Survey and Design Institute Co., Ltd Guiyang Guizhou 550001)
【Abstract】20 years of highway experience sustained and rapid development, maintenance and repair of road facing succession around the problem, this paper for the maintenance and repair of road machinery production, status quo and development trends are discussed.
【Key words】Road works;Road maintenance;Maintenance machinery;Road maintenance
1. 引言
我国在经历了20几年的高速公路快速发展期之后,各地区将陆续进入大规模的路面养护维修阶段。众所周知,路面养护质量在很大程度上取决于养护机械的水平,我国路面养护产业的发展源于路面养路的机械化,在不同的时代有不同的含义。20年前,道班工人肩挑人抬,盼望有交通工具上班和运料,那时几乎全国各地的公路机械厂都在制作简易的四轮运输车;10多年前,沥青路面早期破坏多,养路机械化急需要解决的是坑洞的修补,各种多功能的综合养护车应运而生;近年,高速公路沥青路面的养护要求更高的质量,局部的挖补已经无济于事,破损路面的局部铲除和重铺成为快速恢复路面承载力和平整度的主要方法。宽幅的路面铣刨机、机动灵活的小型轮式沥青摊铺机和60~80t/h的沥青拌和楼则成为养护设备公司配备的重要机型。
2. 路面养护技术类型及设备要求
(1)高速公路养护的机械化对机械提出的要求越来越高,须要的设备越来越全。如:改性乳化沥青稀浆封层;改性沥青SMA磨耗层;各种沥青路的面再生和重铺技术;高质量的快速修补和冷补工艺;有效的防水材料和裂痕修补工艺;改良路面排水性的小型沟渠等等,都需要有相应的养护机械装备。
(2)路面养护机械的开发不仅需要机电液的一体化,更要满足种类繁多的作业要求。因而,技术创新将贯串于路面养护机械产品开发(概念-设计-样机-应用-改良-定型)的全进程。
(3)我国目前最常用的一种综合养护车(可在现场加热搅拌新、旧沥青混合料),虽可处置旧沥青混合料,但配备得过于简陋。燃烧嘴直接对准自落式搅拌罐里的沥青混合料来加热,沥青的烧损和老化在所难免;旧料、新骨料和沥青又没有计量,实际上仅仅是一种旧沥青混合料的加热、重融装备。它所搅拌出来的沥青混凝土(新的或再生的)的质量都很拙劣,用这种设备来进行沥青路面修补,当然很难得到满足的后果。
(4)现行沥青路面综合养护车作业时须将预先搅拌好沥青混合料放入养护车的保温罐内,侧壁和罐底有加热体,罐外壁有保温层。若要使用冷态沥青混合料,加热长达5~7个钟头,且不能处理补路时铣刨下来的旧沥青混合料。这种综合养护车的用处是有限的。
(5)因此,综合养护车的技术创新并不一定要给它增添多少新的功能,而是要使它变成真正可以搅拌再生沥青混合料的小型现场沥青再生搅拌设备。其中至少应含有:隔离式旧沥青混合料加热搅拌机、新骨料(有两种级配以上)和新沥青的计量装置。假如能公道的设计和精心制造,将是一种价钱适中、小巧适用、质量精良的现场小型沥青路面再生养护设备。
3. 乳化沥青及其相关技术
乳化沥青在路面养护中利用乳化沥青如经过用乳化的高分子聚合物来改性,因其粘结力大,改性乳化沥青混合料的性能(承载力、抗裂、抗车辙性能)亦大大进步。乳化沥青的核心技术包括:
(1)改性乳化沥青机。乳化改性沥青的高分子聚合物可在沥青乳化时的流程中参加,也可以两者先乳化再混合。固然还是应用胶体磨,但乳化剂的选配和各种组份的计量装置以及加工进程的工艺参数是一点也不能马虎的。这里创新的重点是改性乳化沥计量装置和工艺流程的自动控制体系。
(2)乳化沥青混合料搅拌设备。用于修补的乳化沥青混合料的量很少,搅拌设备当然也是小型的,但技术要求却丝绝不能下降。设计这种改性乳化沥青混合料搅拌机,必定要加上各种物料的计量装置和采取高效的强迫搅拌机。其中乳化沥青的计量系统是难点之一,由于乳化沥青容重变更较大,最好采取重量法计量,而在一个小型搅拌设备中设计重量法的乳液计量装置,从性能价钱比来评判,的确不是一件轻易的事。
(3)有了性能良好的改性乳化沥青,沥青稀浆封层的质量就可以大大进步。沥青稀浆封层机固然不是新东西,但我国一直没有吃透它的技术要害。即使是某些入口稀浆封层机,稀浆的有效搅拌、物料(细骨料、乳化沥青)的计量也是不尽人意的。沥青稀浆封层机是一种连续计量和连续搅拌的装置。细骨料与液态乳化沥青都要连续地按比例供应。但封层车上又非常窄小,很难实现重量法连续计量,给料机的调速的节制(给料量调节)也大多用手动,当然不能保证乳化沥青稀浆的质量,加上本来只用普通乳化沥青,粘结力差,施工之后不久,封层就损坏,这是稀浆封层这种好工艺长期一直不能在我国公路养护中占一席之地的基本原因。因此,乳化沥青稀浆封层机开发的技术难点在于:以精致的设计解决物料连续给料、计量和调节的问题。
(4)预拌式冷补沥青混合料。是一种用化学方式处置的沥青与骨料预拌成混合料,冷态寄存。补坑施工时,摊铺后立即碾压成型,获得密实的承载结构。这种预拌的冷补沥青混合料的特色(长处)是:不压不成型,越压越硬朗,预拌后可长期寄存,应用非常便利。自96年引进到我国来之后,十分受欢迎。国内学者已经研制出冷补沥青的化学配方。只需要对沥青搅拌楼进行小改装,便可拌制这种冷补混合料。为此可以提出开发一种用于沥青路面养护的多功能小型沥青搅拌楼,既可搅拌普通热沥青混凝土,又可搅拌乳化沥青混凝土,还能拌制冷补沥青混合料。而且必需是计量正确、搅拌质量良好的先进设备。
4. 沥青路面再生技术及装备
4.1 沥青路面再生工艺的可以分为以下几类:就地再生和工厂再生;冷法再生和热法再生。用于就地冷再生的养路机械开发的关键技术包括:
(1)大功率的中置式再生路拌机:这是带有铣刨和搅拌两项功效的冷法就地沥青路面再生的重型设备。常用于大批的二级公路沥青路面的翻修。大功率路拌机为全液压驱动,掌握的症结是主动功率分配技术,还有四个驱动轮处的悬挂点通过液压缸调剂高程,以保证铣刨和搅拌的深度。
(2)水泥撒布车:现场冷法再生铣刨的旧沥青混合料,旧沥青不起粘结剂的作用,还需添加无机粘结料(水泥、石灰、粉煤灰)或有机粘结料(乳化沥青)经过搅拌、碾压才具备承载力。水泥撒布车能将水泥按规定的量均匀地撒布到路面上。开发水泥撒布车的技术难点是:水泥的撒布量必需正确。而撒布量又与车速、水泥计量转子的转速有关。这实际上仍然是一个水泥的连续给料、连续计量的主动节制问题。
(3)沥青洒布车:沥青洒布车既可以洒布热沥青,又可以洒布乳化沥青。沥青的计量还是与车速和沥青泵的转速有关。也是一个液体(沥青)资料的持续给料、连续计量的主动把持问题。
4.2 就地热再生技术是一种宏大的多机组结合的路面翻修设备,实际上可分解成几个独立的机械来设计。包括:
(1)沥青路面红外线加热装置。在结合机组的最前面,有一组宽度与待修路面同宽的红外线加热板,应用红外线辐射加热待修的沥青路面。燃烧石油液化气的红外线烤板可调剂燃烧发热量和加热板到地面的辐射间隔;加热深度可以少量调节。
(2)沥青路面铣刨机。装在红外线加热板的后面,铣刨转子的宽度与待修路面雷同。用圆形子弹式铣刨刀头,将已经烤热软化的沥青层铣刨下来。铣刨转子可调高度以便把持铣刨深度;有一个收集切削下来的混合料的输送机将它们传到下一道混合料搅拌工序。
(3)沥青混杂料搅拌机。通常选用双卧轴持续式搅拌机。将铣刨下来的旧沥青混合料与新参加的骨料和新沥青进行混合搅拌。
(4)配料体系。为了提高重铺沥青路面的质量,需依据原沥青层的老化水平,适量加入新的骨料和沥青,以调节沥青混凝土的级配和油石比。这又是一种连续式的给料和计量装置,有热沥青保温罐、沥青泵和沥青计量器,检测沥青流量并自动控制沥青泵的转速。还有至少两种骨料的连续给料和计量装置;但是,如何对旧沥青混合料进行正确的计量,则是沥青路面联合再活力组自动控制中需要解决的难点。其控制原理是:控制和调节切削沥青层的厚度、控制和调节全部机组的工作速度。沥青路面联合再活力组对各种新、旧物料的计量都是容积法计量方法。
(5)沥青摊展装置。经持续搅拌的沥青混杂料排到路面上,紧接着进进沥青摊铺工序。这是一台带有螺旋分料器的沥青熨平板,经摊铺、捣实和震撼熨平,当然还需另外用普通的压路机碾压,就得到一条美丽的新路。
(6)温度掌握体系。这是结合机组最艰苦也是最须要把持的要害技术。但目前只能对所加热的路面进行温度节制,其方式也只能是:调节加热板的数目以控制红外线辐射能量、转变机组工作速度来控制被加热的旧沥青混合料层的温度。至于新骨料,由于是冷态参加的,新料的增加数目受到混合料搅拌温度的限制,不可过多。工厂热法再生的沥青混凝土搅拌设备工厂热法再生,是一种适用、机动、简便而又能保证质量的沥青路面再生技术。
5. 结语
养路机械的技术提高要依附技术创新,没有先进的养路机械,采取先进的工艺办法和新技术用于养路工程就是一句空话。本文着重提出在高速公路养护中沥青再生技术和沥青再生设备等问题,和对如何加快养路机械开发提出一些见解。文中所涉之处大多是笔者工作中所碰到的或需要解决的问题,有些是有感而发,有的则已经在做。愿与养路工作者和养路机械开发厂家合作,增进我国公路的技术提高。
[文章编号]1006-7619(2013)06-06-471
关键词:改性沥青;路面施工;机械选型
Abstract: this article is testing a modified asphalt and SMA asphalt mixture of above construction points and compaction machine selection summary.
Keywords: modified asphalt; Pavement construction; Equipment selection
中图分类号:U416.217 文献标识码:A 文章编号:
引言
SMA 也叫沥青马蹄脂碎石混合料,通过采用矿物纤维稳定剂、增加矿粉用量、改性沥青等技术手段,组成沥青马蹄脂后填充间断级配的粗集料骨架间隙,从而使沥青混合料既能保持开级配沥青混合料表面功能好的特点,又能克服耐久性差的缺点,其高温抗车辙能力、低温抗裂性能、耐疲劳性能尤为突出,同时还具有降低噪声,减少溅水和水雾等功能,这在一定程度上又提高了路面的能见度。为全面提高公路沥青路面的路用性能,在厚5cm的AC-20I型中粒式沥青混凝土层面上铺筑了厚4cm、宽11•75m的改性沥青和SMA沥青混合料上面层的试验段,取得了良好的效果。
1机械设备
投入的机械设备见表1
表1机械设备配置表
2压实机械参数确定
2•1速度与遍数
碾压速度过低,会使摊铺与压实工序间断,从而需要增加压实遍数来提高压实度。碾压速度过快,混合料产生推移、横向裂纹等。因此,基本原则是:在保证混合料碾压质量的前提下,最大限度地提高碾压速度,减少碾压遍数,提高工作效率,加快施工进度。
2•2振频与振幅
振频主要影响沥青路面的表面压实质量,振幅主要影响沥青面层的压实深度。当碾压层较薄时,宜选择高振频、低振幅;较厚时,则可在较低振频下,选择较大的振幅,以达到压实的目的。实践表明,对于沥青混合料的碾压,振频在42~50Hz,振幅在0•4~0•8mm内是合适的。摊铺及压实机械参数见表2。
表2摊铺及压实机械参数表
3改性沥青和SMA上面层的施工要点
3•1施工温度控制
由于改性沥青粘度大,保证较高的施工温度成为施工重要的关键技术,但如果温度太高,俗称将混合料“炒糊了”,改性沥青也会严重老化而失去粘结力。如果温度不够,混合料不可能拌和均匀,无法摊铺平整,碾压不实。要掌握好适宜的施工温度应该根据改性沥青的粘温曲线来决定。一般应该注意以下几个环节:
(1)必须使用纤维稳定剂。纤维稳定剂在沥青混合料中起到加筋、分散胶团、吸附和吸收沥青的作用,从而使沥青膜变厚,结构沥青增加,减少自由沥青,使路面不泛油,提高了高温稳定性。对木质素纤维切记要防潮,严禁雨淋,必须保持干燥。
(2)拌和机在拌和沥青混合料时集料的烘干温度要提高到190℃以上,否则混合料拌和不均匀。
(3)拌和好的混合料不宜长存,当天拌和当天用完,储存时间不得超过24小时。
(4)摊铺碾压要一气呵成,所有工序在混合料温度下降至125℃前全部结束。
(5)不得在下卧层潮湿、路床气温低于15℃的情况下施工。
试验段铺筑的SMA路面,集料加热温度基本控制在190℃以上,沥青加热控制在180℃左右,沥青混合料出厂温度控制在180~190℃。终压在混合料的温度下降到125℃以前完成。各个环节的施工温度均比普通沥青混合料要高20℃左右。
3•2混合料拌和
拌和机具有添加大量矿粉的足够能力,在拌锅中具有添加纤维的独立入口。严格按生产配合比拌和,并对施工温度进行严格控制,拌和楼控制室逐盘打印沥青及各种矿料的用量及拌和温度。
(1)在拌和过程中,除了温度计自动监测外,观察混合料情况也非常重要:冒白烟是正常的,如冒浓浓青烟,就要检查是否超过规定温度了。对于过度加热的混合料或已经碳化、起泡或含水的拌合料都要废弃。
(2)适当增加干拌和湿拌的时间,一般为50~60s,保证拌和均匀。
3•3混合料运输
运料车在装车之前,车厢底要涂上一层隔离剂,防止混合料粘在底板上。隔离剂可以是肥皂水、石灰水或油水混合物。禁止使用纯燃料油作隔离剂。装载时采用多次卸料,以减少较大集料滚落至卸料堆边部而引起的离析。试验段采用卸一斗挪动一下汽车位置。一般按拌和站所设标志移动三次,即按车辆的前、后、中的顺序卸料。根据拌和机产量、摊铺速度、运距、等候卸料时间和路况测算,12辆解放自卸车便能满足要求,保证摊铺机前始终有4~5辆料车。混合料在运输过程中必须加盖棚布,防止混合料结硬壳。
3•4混合料的摊铺
采用ABG423摊铺机摊铺。摊铺机加木垫板就位后,在摊铺工作开始前1小时左右,进行熨平板预热,温度大于100℃。保持摊铺机两侧搅笼内的混合料高度一致。尽量放慢启动速度。做到摊铺速度与混合料的生产及运输能力相适应,做到连续供料、连续摊铺。一般运行速度控制在2•0~2•5m/min,不得超过3•0m/min,否则容易出现停机待料,引起路面质量缺陷。一日之内,由于特殊原因不得不停机时,一般应限制在15min以内。停机与再启动的操作都要尽量缓和,避免突然性。
3•5混合料碾压
必须使用刚性碾碾压,不能使用胶轮压路机碾压。不得在低温状态下反复碾压,以防止石料棱角被压碎,破坏石料嵌挤。碾压过程中必须密切观察压实度的变化,避免碾压过度,石料破碎,结构层出现弹簧现象,降低路面的承载力。
(1)SMA混合料有效压实时间短暂,改性沥青SMA混合料应在冷却到125℃之前(非改性沥青SMA混合料应在冷却到115℃之前)完成压实。压路机应紧跟在摊铺机后,作到:“高频、低幅、紧跟、慢压”。
(2)压实必须摒弃传统的一台初碾压路机、一台复碾压路机、一台终碾压路机的标准压实工艺。而应采用一步压实方式,以最短时间在混合料冷却到规定的压实终结温度125℃之前将混合料压实到规定要求,并满足平整度和构造深度要求。试验段采用两台12t双钢轮振动压路机紧跟摊铺机进行作业,高频振动碾压三遍(初压),温度控制在170℃以上,两台压路机各负责半个摊铺宽度的压实,中部应有适当的宽度(约1m左右)的重叠;另1台12t压路机(关闭振动)紧跟前面两台压路机进行补充压实两遍(复压),温度控制在160℃以上;终压采用8tC21小刚轮(或宝马双钢轮)压路机碾压1~3遍,直到消除轮迹为止,温度控制在125℃以上结束碾压。双钢轮振动压路机碾压速度为2km/h;小钢轮压路机碾压速度为3km/h(宝马双钢轮不超过5km/h)。
(3)碾压应均衡地进行,倒退时关闭振动,改变方向要渐渐地变,不许拧着弯行驶。
(4)压路机不允许在新铺混合料上转向、调头、左右移动、突然刹车或停机休息。其他机械亦不能在未冷却结硬的路面上停留,并防止矿料、杂物、油料落在新铺的路面上。
(5)为了保持正常的碾压温度,每次碾压,压路机都要向摊铺机跟前靠近。压实往返行程保持稳定,一般保持在30m左右的等距离,使压路机的印记为梯形,防止在同一断面折回,造成压痕,影响铺面平整度。
3•6混合料压缩量
SMA混合料压缩量约为其摊铺厚度的10%~15%,试验段实测松铺系数为1•18。
4结语
(1)试验段SMA路面,按要点施工后,粗集料形成骨架,孔隙被沥青玛蹄脂充分填充,空隙率很小,约4%,表面有0•8~1•3mm的构造深度,各项指标均达到技术规范的要求,说明试验是成功的。
(2)SMA路面充分避免了AC、AM、AK等路面级配的缺点,力求利用它们的优点,达到了较完美的组合,值得大力推广。
参考文献
[1]李生喜.SMA沥青玛脂碎石路面的施工质量控制[J].山西建筑,2010.