淺析瀝青混凝土面層施工的溫度控制.doc

山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文淺析瀝青混凝土面層施工的溫度控制摘要本文對瀝青混凝土面層施工中各項溫度控制進行了淺析，從原材料、拌和、攤鋪、碾壓、開放交通這五項工序中進行了溫度控制的分析，包含了9個溫度的控制，對施工質(zhì)量控制起決定作用，也是一項重要參數(shù)。其中控制范圍規(guī)定是施工中的規(guī)范，必須按照此溫度進行施工，分析了當(dāng)超過或不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)溫度時的情況及原因，在施工中要嚴(yán)格控制，確保工程有序、保質(zhì)的完成。前言在高速公路建設(shè)中，由于瀝青路面具有良好的行車舒適性和優(yōu)異的使用性能，建設(shè)速度快，維修方便。為此，高速公路絕大部分都是瀝青路面。但在瀝青混凝土路面施工中，從眾多影響其質(zhì)量的因素中，施工溫度是熱拌熱鋪瀝青混合料施工的重要參數(shù)。為了保證瀝青與集料的充分裹覆及有效壓實，必須保證一定的施工溫度；為了防止瀝青的老化，施工溫度又不得過高。控制瀝青路面的施工溫度同時也有效保證了施工質(zhì)量。針對瀝青路面工程，形成了一套專用的、全面而密實的溫度管理體系，在瀝青路面施工規(guī)范中，包括拌和、貯存、運料、攤鋪、碾壓等各項工序也都有明確的溫度要求。本文將著重分析瀝青路面施工中溫度對其的影響與控制。關(guān)鍵詞瀝青混凝土 面層 施工 溫度控制 一、工程概況： 侯馬至禹門口高速公路全長65.561公里，是國道主干線二連浩特至河口在山西的重要出境路段。該路起于臨汾市襄汾縣南史威村，途經(jīng)運城市的新絳、稷山、河津等3個縣市。本路段位于山西與陜西交界附近侯禹高速公路路面工程K45+500K60+100段落，其中K49+200K50+500段為瀝青混凝土路面工程。全長14.6公里，路面結(jié)構(gòu)面層為三層瀝青混凝土。計算行車速度為120km/h，路基寬度28m，雙向四車道。二、瀝青混凝土面層施工工藝框圖瀝青混凝土面層施工工藝框圖材料檢驗灑布透層油灑布透層油目標(biāo)配合比,生產(chǎn)配合比及驗證清理下承層混合料拌和運輸內(nèi)邊刷粘層瀝青施工放樣取樣檢測攤 鋪壓 實質(zhì)量檢測三、瀝青混凝土溫度控制范圍1、瀝青混凝土面層施工溫度控制瀝青種類石油瀝青煤瀝青瀝青標(biāo)號AH-50AH-70AH-90A-60AH-110 AH-130 A-100 A-140 A-180A-200T-8 T-9T-5 T-6 T-7瀝青加熱溫度150-170140-160130-150100-13080-120礦料溫度間歇式拌和機比瀝青加熱溫度高10-20（填料不加熱）比瀝青加熱溫度高15（填料不加熱）連續(xù)式拌和機比瀝青加熱溫度高5-10（填料加熱）比瀝青加熱溫度高8（填料加熱）瀝青混合料出廠正常溫度140-165125-160120-15090-12080-110混合料儲料倉儲存溫度儲料過程中溫度降低不超過10儲料過程中溫度不超過10運輸?shù)浆F(xiàn)場溫度不低于120-150不低于90攤鋪溫度正常溫度不低于110-130且不超過165不低于80且不超過120低溫溫度不低于120-140且不超過175不低于100且不超過140碾壓溫度正常溫度110-140且不低于11080110且不低于75低溫溫度120-150且不低于11090120且不低于85碾壓終了溫度鋼輪壓路機不低于70不低于50輪胎壓路機不低于80不低于60振動壓路機不低于65不低于50開放交通溫度路面溫度低于50路面溫度低于50瀝青路面施工，溫度的控制是很重要的。但是，在施工過程中，往往不被注意，影響了質(zhì)量。 2、控制范圍：必須保證“9個溫度”（1） 瀝青的加熱溫度及出場時的溫度；（2） 礦料的溫度；（3） 瀝青混合料的拌和溫度；（4） 瀝青混合料運輸?shù)浆F(xiàn)場的溫度；（5） 瀝青混合料的貯存溫度（6） 瀝青混合料攤鋪時的溫度；（7） 瀝青混合料碾壓時的溫度；（8） 碾壓終了時的溫度；（9） 開放交通時的溫度。這9個溫度，施工單位都要隨時檢查、控制，根據(jù)實際情況，作出調(diào)整，保證在各項規(guī)定的溫度范圍內(nèi)進行施工，確保質(zhì)量。3、目的通過對瀝青路面施工各項工序的的溫度控制，提高瀝青路面的質(zhì)量，有利于工程的順利施工。四、各工序中溫度的影響與控制1、施工準(zhǔn)備階段關(guān)于原材料的溫度因素：1 ) 在施工之前，應(yīng)對各種材料進行調(diào)查實驗，選擇符合瀝青路面使用要求的各種原材料，經(jīng)確認(rèn)的材料和料場，不得隨意改動。在瀝青混凝土路面工程施工的準(zhǔn)備階段,原材料的質(zhì)量檢查應(yīng)當(dāng)是質(zhì)量控制工作的主要內(nèi)容，因為原材料的質(zhì)量是影響瀝青混凝土路面質(zhì)量的根本因素。道路瀝青作為瀝青路面最主要的建筑材料，瀝青及瀝青混合料使用性能的好壞直接決定瀝青路面的使用壽命。眾所周知，我國的道路瀝青主要采用石蠟基原油煉制，瀝青的溫度敏感性較大。瀝青總是夏天軟冬天硬，只不過程度不同而已。在施工期間，瀝青加熱、噴灑、拌和、碾壓成型可達(dá)100甚至達(dá)到200，此時完全是流動的液體。在路面通常的使用溫度下，瀝青既非完全的固態(tài)彈性體，又不是完全的粘性液體，而是典型的粘彈性體。在夏天，路面溫度可達(dá)70，北方冬天達(dá)40甚至更低。在此溫度條件下，中間經(jīng)歷了粘彈性體的復(fù)雜階段，而在不同的溫度條件下，它的流動性能有極大的差異。2 ) 選用合適的瀝青材料對高速公路、一級公路及夏季溫度高，高溫持續(xù)長的路段，宜采用稠度大、60粘度大的瀝青，也可提高高溫氣候分區(qū)的溫度水平選用瀝青等級；對冬季寒冷的地區(qū)或交通量小的公路可選用溫度小，低溫延度大的瀝青。對溫度日溫差、年溫差大的地區(qū)可注意選用針入度指數(shù)大的瀝青；當(dāng)溫度要求與低溫要求發(fā)生矛盾時應(yīng)優(yōu)先考慮滿足高溫性能的要求。3 ) 材料儲備的溫度要求：瀝青的貯備要用專用貯備罐，專用貯備罐安全、防水、保溫、無浪費，加熱使用方便。瀝青儲罐的溫度是燃燒爐加熱導(dǎo)致熱油間接獲得，適宜的儲存溫度可以確保長時間儲存不會影響瀝青的性能。 瀝青存貯時間不宜過長，存放的溫度不宜過高，施工期間存放的溫度在90 140 之間為宜。在瀝青使用期間，在罐車或貯油池中的溫度不低于130，并不高于170。加熱時溫度要控制好，石油瀝青一般不得超過170，否則容易老化。另外，瀝青的脫水也很重要，過多的水分會使瀝青在加熱時膨脹溢罐，引起浪費，嚴(yán)重者造成火災(zāi)。4）氣候影響瀝青的性能;（1）低溫導(dǎo)致裂縫 瀝青材料在較高的溫度條件下具有良好的應(yīng)力松弛性能，溫度升將產(chǎn)生的變形不至于產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力，但當(dāng)氣溫大幅度下降時，瀝青材料逐漸發(fā)硬并開始收縮。此時半剛性基層的底部將產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力瀝青混合料的應(yīng)力松弛趕不上溫度應(yīng)力增長，混合料勁度急劇增大。由于瀝青面層在路面中是受到約束的，面層中產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力或拉應(yīng)變一旦超過瀝青混合料的抗拉強度，瀝青面層就會開裂，產(chǎn)生裂縫。由于瀝青路面寬度有限，收縮路面結(jié)構(gòu)的相互約束小，所以低溫裂縫主要是橫向的。（2）溫度疲勞導(dǎo)致裂縫這種裂縫主要發(fā)生在日溫差大的地區(qū)。由于溫度反復(fù)升降導(dǎo)致瀝青面層溫度應(yīng)力疲勞，使瀝青混合料的極限拉伸應(yīng)變（或勁度模量）變小，加上瀝青的老化使瀝青勁度增高，應(yīng)力松弛性能降低，最終達(dá)到極限抗拉強度使路面產(chǎn)生裂縫。瀝青路面具有高溫軟化特性，盡管設(shè)計及施工中盡可能降低油石比，最大限度地利用骨料級配增大高溫穩(wěn)定性，但在車輛長期作用下仍要產(chǎn)生車轍。泛油一般出現(xiàn)在高溫天氣，由于氣溫升高而導(dǎo)致瀝青軟化點的不適應(yīng)。2、瀝青混合料拌合時的溫度控制1）施工過程中溫度控制范圍：（1）瀝青混凝土中下面層溫度控制：瀝青加熱溫度155-165；集料加熱溫度比瀝青加熱溫度高10-30；混合料出場溫度145-165。（2）瀝青混凝土上面層溫度控制：瀝青加熱溫度160-165；集料加熱溫度190-220，混合料出場溫度145-165。2）拌合時溫度控制目的：瀝青混合料需要在一定的溫度下進行拌合，以使瀝青達(dá)到要求的流動性，較好的裹覆礦料顆粒。（1）瀝青混合料出場溫度： 必須控制瀝青混合料的出料溫度：在瀝青混合料生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)，都特別強調(diào)溫度的控制，這是質(zhì)量控制的首要因素，且經(jīng)常測可以發(fā)現(xiàn)瀝青混合料是否符合規(guī)定。瀝青混合料出料溫度，是保證瀝青混合料運輸、攤鋪、碾壓等溫度的基石，如果瀝青混合料出料溫度控制偏低時，一旦遇到瀝青混合料溫度有不可預(yù)測損失時，碾壓溫度將達(dá)不到要求，則無計可施?，F(xiàn)在強調(diào)高溫碾壓，因為高溫碾壓比低溫碾壓有諸多好處。高溫碾壓時，瀝青混合料易于嵌擠密實（特別高溫條件下輪胎壓路機揉壓效果更好），節(jié)省碾壓功能；當(dāng)采用低溫碾壓時，瀝青混合料易于穩(wěn)定但不易于密實，碎石棱角易于破碎，裹覆在碎石上的油膜容易受到破壞?；谏鲜鲈?，瀝青混合料出料溫度必須嚴(yán)格控制，并保證瀝青的加熱溫度、石料的加熱溫度和混合料的出場溫度，均要符合規(guī)范要求。 影響瀝青混合料出場溫度變異性的原因：主要包含集料干溫程度，瀝青混合料級配穩(wěn)定性，瀝青混合料出場溫度設(shè)定值；在瀝青路面施工中，為減少溫度離析，在瀝青拌和環(huán)節(jié)應(yīng)做到：粗集料要覆蓋，細(xì)集料要搭棚，避免雨淋；做好場地硬化，不同集料要分隔清楚，并做好排水工作，場內(nèi)不能有積水；在路面施工過程中，不宜片面追求高溫，否則會引起瀝青老化，并且溫度離析會更明顯。 判定瀝青混合料出廠溫度的方法：a 為了及時準(zhǔn)確地知道瀝青拌和設(shè)備生產(chǎn)的成品混合料溫度，在設(shè)備的攪拌裝置額外的料溫檢測裝置及顯示儀器，使之反饋的料溫更加及時準(zhǔn)確便捷。在寒冷季節(jié)，5以下或5以上但風(fēng)力較大不得以瀝青拌合設(shè)備進行生產(chǎn)時，采取比正常情況下相應(yīng)高出一定值。為避免瀝青的高溫流淌及劣化現(xiàn)象發(fā)生，設(shè)定的溫度不高于必要的混合料溫195。b 料車裝載的混合料中冒黃煙往往表明混合料過熱；若混合料溫度過低，瀝青裹覆不勻，裝車將比較困難；此外，如果運料車的瀝青混合料能夠堆積很高，則說明混合料欠火，或混合料中瀝青含量過低。反之，如果熱拌混合料在料車容易坍平，則可能是因為瀝青過量或礦料溫度過大所致?；旌狭铣鰣鰷囟韧ǔＴ诹宪嚿蠝y出，較理想的方法是使用度盤等溫度計，將溫度計插入混合料中使之達(dá)到至少15cm深度，測出料溫，也可用手持紅外測溫儀，這是一種測量表面反射溫度的儀器。由于紅外測溫儀只能測出材料表面溫度，其溫度讀數(shù)對于料車中部材料便不可能準(zhǔn)確測出，所以，使用時應(yīng)注意。（2）超出或不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)溫度的后果： 拌合溫度過高：會導(dǎo)致瀝青變質(zhì)，沒有粘性，使得瀝青混凝土松散；還可導(dǎo)致瀝青老化，嚴(yán)重影響瀝青混合料的使用性能。 拌合溫度過低：會導(dǎo)致瀝青混合料拌合不均勻，影響級配，也是導(dǎo)致瀝青混凝土路面局部松散或其他病害的原因。3、瀝青混合料運輸時的溫度控制1）溫度控制范圍：瀝青混合料運到現(xiàn)場的溫度不得低于140-150。聚合物改性瀝青混合料應(yīng)不得低于165。2）運輸過程中容易產(chǎn)生溫度變異：熱拌瀝青混合料采用的是自卸汽車運輸，瀝青混合料表面看起來簡單，其實運輸中的溫度控制也對瀝青面層施工中的攤鋪碾壓影響很大。運料過程中，極易出現(xiàn)溫度變異?；旌狭涎b入汽車，沿車的周邊（雖然車的兩側(cè)有一定的隔熱措施）立即產(chǎn)生熱量損失。顯然，混合料的溫度越高，溫度差別越大，混合料的溫度損失也越多。周圍溫度較低時，熱量損失也較大。由于瀝青和集料的導(dǎo)熱系數(shù)較小，在產(chǎn)生熱量損失的車廂周圍，冷混合料有較大百分率，熱量從混合料中心部分向邊部緩慢傳導(dǎo)。由于導(dǎo)熱系數(shù)小，在車的周邊部緩慢傳導(dǎo)，在車的周邊混合料與中心混合料之間產(chǎn)生較大溫度差別在運料過程中或者停車待卸時，運料車如果沒有覆蓋措施，混合料暴露在空氣中，熱量損失加快。即使在溫度較高的環(huán)境里，空氣溫度與混合料的溫度之差也在100左右。3）保證措施：為避免瀝青混合料在運輸過程中出現(xiàn)熱量損失，應(yīng)從拌合機向運料車上裝料時，應(yīng)多次挪動汽車位置，平衡裝料，以減少混合料離析。運料車運輸混合料宜用油布覆蓋保溫、防止污染，防止瀝青在高溫時受陽光、空氣所造成的氧化及瀝青混合料溫度的降低。避免翻斗車中途休息時間過長影響溫度的事故發(fā)生。4、瀝青混合料攤鋪時的溫度控制1）溫度范圍：在正常施工情況下，溫度應(yīng)控制在140-150，最高不超過160；改性瀝青混合料在150-160，最高不超過165。瀝青混合料最低攤鋪溫度下臥層表面溫度不同攤鋪層厚度的最低攤鋪溫度（）普通瀝青混合料改性瀝青混合料或SMA瀝青混合料80mm80mm301301251241451401392）攤鋪溫度過高：當(dāng)高于范圍后，混合料變軟而承載力大大降低，影響工程的質(zhì)量。3）攤鋪溫度過低：如果混合料的溫度過低，鋪筑的混合料還沒有完全壓實就已經(jīng)冷卻，鋪筑層混合料將不能壓實，路面達(dá)不到規(guī)定的壓實度，路面的強度，防水性能就會受到很大的影響。還有，當(dāng)攤鋪溫度過低時，粘附在熨燙版及橫梁上的瀝青混合料，會將鋪面表面拉展拉搓成微小的橫向扒紋。攤鋪作業(yè)時混合料的溫度控制又是一個重要環(huán)節(jié)?；旌狭蠝囟冗^低（通常低于110以下）將導(dǎo)致攤鋪作業(yè)困難，碾壓時達(dá)不到較好的密實度和平整度。而實際運輸過程中，從上面對混合料運輸溫度的分析可知，混合料的溫度不可避免要降低，因此要求攤鋪時的溫度要較初碾時的溫度高10-15。4） 判別溫度的方法：實際施工過程中，可以用目測法進行判別，過熱的混合料從表面上冒青煙，色澤不均勻；過冷的混合料表面粗糙，并且有結(jié)塊的現(xiàn)象，骨料表面裹覆不好。5、瀝青混合料碾壓時的溫度控制1）碾壓時的溫度控制;（1）初壓主要是為了增加瀝青混合料的初始密度起穩(wěn)定作用。堅持高溫碾壓，一般初壓溫度在130-140左右。（2）復(fù)壓主要解決壓實問題。開始復(fù)壓溫度在100左右。通過復(fù)壓達(dá)到或超過規(guī)定的壓實度。（3）終壓主要是消除壓實中產(chǎn)生的輪跡，使表面平整度達(dá)到或超過要求值，碾壓終了溫度應(yīng)不低于70。2）要求:瀝青混合料在高溫時，壓實效果更好。要求緊跟攤鋪機，高溫壓實，采用靜壓一遍，震壓一遍，效果更好。3）碾壓過程中應(yīng)考慮的因素： 碾壓前，應(yīng)考慮具體的施工條件（如環(huán)境溫度、施工工藝、壓實厚度等），并根據(jù)施工規(guī)范要求來確定碾壓溫度。初壓對壓實質(zhì)量影響最大，施工時應(yīng)嚴(yán)格控制。只要物料不放鋼輪粘起，并且不發(fā)生碾壓推移，就可以開始初壓了。 一般碾壓應(yīng)盡量在攤鋪后較高溫度下進行，溫度越高越容易提高路面平整度和壓實度。要改變以前等到混合料溫度降低到110才開始碾壓的習(xí)慣，確保壓實的質(zhì)量。 在材料因素中混合料的加熱溫度和碾壓各階段的控制溫度是十分重要的：一方面，混合料的加熱溫度不得超過180，否則會產(chǎn)生瀝青焦化，造成碾壓時產(chǎn)生裂紋、推移、輪跡等弊?。涣硪环矫?，必須在規(guī)定的碾壓溫度下進行并完成階段碾壓。當(dāng)碾壓溫度低于85時，顆粒移動比較困難而不易壓實，壓實作用收效不大。低于70時，壓實將不起作用。4）必須控制瀝青混合料的碾壓溫度：瀝青混合料中，瀝青結(jié)合料在高溫時呈流狀體，在低溫時呈固體狀，在一般氣溫條件下呈粘塑狀，隨溫度的變化而變化，所以應(yīng)嚴(yán)格控制瀝青混合料的碾壓溫度。如瀝青混合料的初壓溫度，混合料不易穩(wěn)定，碾壓輪跡不易消除，容易形成推移發(fā)裂，不但起不到好的碾壓效果，而且對鋪面平整度會有不良的影響，并大量耗用碾壓功能；如初壓溫度過低，碾壓效果差，瀝青混合料不易密實碎石的棱角容易破碎，影響質(zhì)量，一般情況下，瀝青混合料的碾壓溫度見下表：石油瀝青標(biāo)號507090110初壓內(nèi)部溫度（）正常施工135130125120低溫施工150145135130終壓表面溫度（）鋼輪壓路機80706560輪胎壓路機85807570振動壓路機757060555） 碾壓溫度過高或過低的后果：（1）溫度過高：會引起壓路機兩旁混合料隆起、碾輪后的攤鋪層裂紋、碾輪上粘起瀝青混合料及前輪的推料問題，直接影響瀝青混合料的壓實質(zhì)量。（2）溫度過低時，碾壓工作變得困難，易產(chǎn)生難消除的輪跡，造成路面不平整，甚至導(dǎo)致壓實無效，或其它副作用，因此，必須嚴(yán)格控制壓實溫度。6) 隨時測定混合料的溫度： 瀝青混合料在正常攤鋪和碾壓溫度范圍內(nèi)，往往冒出淡藍(lán)色的蒸汽，瀝青混合料產(chǎn)生黃色蒸汽或缺少蒸汽，說明溫度過高或過低。通常在料車到達(dá)工地時，測定混合料的溫度，有時在攤鋪機后測定。每天早晨要特別注重做這項檢查，因為那時的下承層表面溫度和氣溫都比較低，平時只要混合料有溫度較低現(xiàn)象或初次碾壓，而壓路機跟不上時，則應(yīng)測定溫度。測量鋪層的溫度，應(yīng)將溫度計的觸頭插進未壓實的面層中部，然后把觸頭四周輕輕的用腳踏實，目前也有許多地方采用點溫度計測定其溫度。7）壓實過程中的溫度變異：瀝青混合料在一定的溫度條件下的壓實是有效的，如果低于此溫度，繼續(xù)壓實不僅不會增加壓實效果，反而會磨去路表面的瀝青和破壞路表的結(jié)構(gòu)。這個溫度被稱為“有效壓實度” 。因此，如果路段內(nèi)溫度不均勻，那么碾壓工作應(yīng)該在路段溫度較低的部分仍處在“有效壓實度” 之上時完成的。所以在路面施工時，我們有必要檢測路面的溫度均勻性和是否出現(xiàn)較大的溫度離析現(xiàn)象，保證路面的壓實溫度和最終可靠的質(zhì)量。而測碾壓溫度時，起碾壓溫度的差異時而變大時而變小，這是由于伴隨壓實過程出現(xiàn)的波動時各個范圍內(nèi)溫度降低的程度不同造成的。而溫度降低的程度是和壓路機在不同壓實位置時噴水多少和在該路段內(nèi)壓實的均勻程度有關(guān)的。當(dāng)壓實結(jié)束時溫度低的部分（由于和環(huán)境溫差?。┙禍鼐吐?。溫度高的部分降溫快些，溫度逐漸接近，溫度標(biāo)準(zhǔn)差就變小。由此可以看出，碾壓過程中的溫度變異也是有一定規(guī)律的。（2）施工過程中需掌握如下幾個事項： 氣溫較低時（約1015），混合料攤鋪過程中冷卻較快，需邊攤鋪邊碾壓，才能保證碾壓的初始溫度。但由于壓路機緊跟攤鋪機，需注意壓面衡接，以免產(chǎn)生平整度差的問題。氣溫低于10時，鉆取芯樣密實度較差，建議不予施工。 氣溫高于20時，應(yīng)隨時測定混合料的溫度，待達(dá)到初始碾壓溫度時再進行碾