瀝青路面冬季施工技術及應用(修改)

瀝青路面冬季(dōngjì)施工技術及應用

中電建路橋集團有限公司(yǒuxiànɡōnɡsī)鄭州市隴海路快速通道工程BT項目總承包部共五十九頁技術(jìshù)背景

城市道路工程建設工期較短，一旦路面瀝青混凝土鋪筑工期推至冬季，按照規(guī)范規(guī)定：冬期瀝青混凝土面層嚴禁施工，則至少將工期推后4個月以上，將對后續(xù)工程造成影響，如市政高架橋道路(dàolù)一旦不能如期通車，則會嚴重影響后續(xù)工程施工；因此若能在冬期低溫條件下進行道路(dàolù)瀝青路面施工，盡快實現(xiàn)通車，將創(chuàng)造較大的經(jīng)濟及社會效益。

近年來，按照我國節(jié)能減排的要求，正在推廣路面瀝青混凝土“溫拌技術”，以降低能耗、減少污染物排放；在鄭州市隴海路快速通道項目，引進“溫拌技術”，將其逆向應用于冬期瀝青路面混凝土施工，這就是冬期瀝青混凝土“熱拌溫壓”施工技術。共五十九頁JTGF40-2004對于施工溫度(wēndù)要求共五十九頁鄭州基本氣候情況（2011.11~2014.04）

11月12月1月2月3月4月平均溫度（℃）9.162.351.742.7210.7817.55平均最高溫度（℃）13.426.647.636.4119.4523.04極端最高溫度（℃）20.0016.0015.0016.0027.0030.00平均最低溫度（℃）4.90-1.94-2.14-0.975.5112.06極端最低溫度（℃）-2.00-7.00-8.00-7.00-1.002.00降水天數(shù)（日）6.330.670.671.004.675.67冬季為每年11月15日至次年的2月底，長達105天。按照上述(shàngshù)近3年氣溫統(tǒng)計，全年將有約4個月平均氣溫低于10℃，不滿足規(guī)范中要求的瀝青路面施工溫度，而這4個月恰恰是少雨干燥，如能突破溫度的制約則可顯著延長施工季節(jié)，顯著提升市政道路施工的計劃性和可協(xié)調(diào)性，顯著提升對于時間這一最為稀缺資源的節(jié)約化利用率。鄭州冬季(dōngjì)環(huán)境溫度共五十九頁粘度(zhāndù)對于混合料可壓實性影響共五十九頁在相同級配混合料下，隨碾壓溫度升高空隙率逐漸降低，當基質(zhì)瀝青(lìqīng)混合料碾壓溫度達到150℃時，空隙率降到最小，混合料試件密度達到最大?；|(zhì)瀝青混合料的攤鋪溫度應在140℃~165℃之間，開始碾壓時的溫度為120℃~150℃；改性瀝青混合料的攤鋪溫度應在160℃~180℃，開始碾壓時溫度為155℃~170℃。料溫對于混合(hùnhé)料可壓實性影響共五十九頁溫拌劑延長(yáncháng)可碾壓溫度區(qū)間與時間氣溫：-3℃；下臥層溫度(wēndù)：0℃；高架風力：3~4級添加溫拌劑后瀝青混合料的降溫速度明顯降低，在攤鋪后35min依然高于100℃；未添加溫拌劑的瀝青混合料降溫速度較快，在攤鋪后20min左右即低于100℃。溫拌劑能夠明顯降低瀝青混合料在同樣環(huán)境下的降溫速度，延長碾壓工序的時間。共五十九頁溫拌與熱拌瀝青(lìqīng)混合料壓實比較共五十九頁PaveCool是用于模擬(mónǐ)在不同氣象條件下瀝青混合料降溫規(guī)律的軟件。長安大學，劉建勛，博士論文《溫拌瀝青混合料施工關鍵技術研究》中，“通過實測不同施工環(huán)境中溫拌瀝青混合料在各個時刻的表面溫度和內(nèi)部溫度,驗證了Pavecool軟件預測瀝青混合料降溫特性的準確性”。PaveCool軟件(ruǎnjiàn)模擬共五十九頁PaveCool軟件模擬鄭州3年來最低環(huán)境溫度-8℃，路表溫度暫定為-3℃，風力(fēnglì)2級（風速8km/h），晴朗天氣，下面層為AC，攤鋪的面層材料為改性AC-13，攤鋪厚度4cm，攤鋪溫度165℃，降溫曲線如左圖。PaveCool軟件(ruǎnjiàn)模擬共五十九頁壓路機類型初壓復壓終壓速度（km/h）遍數(shù)速度（km/h）遍數(shù)速度（km/h）遍數(shù)鋼輪壓路機2~3靜0.5遍2~3振2.5遍3~6靜2~3遍輪胎壓路機－－3~54遍－－按路面寬度14m，2臺11噸鋼輪壓路機，每臺負責7m寬度。壓路機輪寬1.9m，每次碾壓(niǎnyā)重疊20cm，也就是說每臺壓路機需要走來回4遍可以碾壓完7m的寬度。鋼輪壓路機初壓與復壓是3遍，也就是總共走12遍，24來回。按2km/h計算，即0.56m/s，9分鐘碾壓302m，24來回碾壓段落為12.6m；16分鐘碾壓537m，24個來回碾壓段落為22.4m。AC路面(lùmiàn)壓實工藝共五十九頁PaveCool軟件(ruǎnjiàn)模擬共五十九頁PaveCool軟件(ruǎnjiàn)模擬共五十九頁添加了溫拌劑后：如果超過3級風，環(huán)境溫度低于0℃就不適宜施工；2~3級風，環(huán)境溫度在-5℃以上可以(kěyǐ)施工；1級風的時候，可以在-10℃條件下施工。風力(fēnglì)分級共五十九頁熱拌溫壓技術可以減緩混合料的降溫速度，降低混合料的最低碾壓溫度。熱拌溫壓技術可以增加混合料的有效壓實時間，從而保證壓實度達到與熱拌瀝青混合料同樣的水平(shuǐpíng)。在環(huán)境溫度較低的情況下，使用溫拌劑，應用熱拌溫壓技術，可以達到與常溫下熱拌瀝青混合料同樣的壓實效果。后續(xù)問題1、溫拌劑的應用方法及用量？2、溫拌劑的應用效果(xiàoguǒ)對瀝青混合料的性能影響？熱拌溫壓的實現(xiàn)共五十九頁基于乳化平臺的溫拌法(Evotherm)

，共有兩代產(chǎn)品，第一代產(chǎn)品類似于高固含量的乳化瀝青，第二代產(chǎn)品為一種乳狀添加劑，不再(bùzài)制備乳化瀝青，溫拌劑改由濃縮液模式與熱瀝青同時添加，并完成拌合。(Evotherm)乳化(rǔhuà)溫拌法共五十九頁Evotherm目前在國內(nèi)已經(jīng)逐步推廣，優(yōu)勢如下：不對瀝青性能產(chǎn)生負面影響——經(jīng)檢測，Evotherm添加前后，所有瀝青指標均未有超過2%的變化。形成水潤膜——不降低瀝青粘度的情況下，使瀝青混合料在拌合、攤鋪、碾壓時瀝青牽制力減小，達到溫拌效果。不足之處：溫拌劑中還有水分，拌合時水汽的蒸發(fā)會帶走部分(bùfen)熱量，因此從節(jié)能效果上不如Sasobit；溫拌劑添加需要對拌和樓設備進行改造。不降低粘度，因此該技術對于瀝青混合料冬季施工幫助不大。很難直接用瀝青作評價。Evotherm優(yōu)勢(yōushì)及缺陷共五十九頁

往瀝青或瀝青混合料中添加以有機蠟類為主的化學產(chǎn)品(chǎnpǐn)，產(chǎn)品(chǎnpǐn)的熔點通常高于基質(zhì)瀝青，可以提高瀝青在60℃時的粘度，降低瀝青在135℃時的粘度。設備(shèbèi)簡單無需輔助設備成本低有機溫拌法共五十九頁SasoWMA溫拌瀝青改性劑(也有稱為Sasobit)，作為溫拌瀝青混合料專用改性劑，由南非SasolWAX生產(chǎn)。一種聚烯烴類有機添加劑（合成高分子蠟），分子鏈長度(chángdù)約為40~115個碳原子范圍。加入100℃以上瀝青，融化迅速，穩(wěn)定分散。能夠顯著起到降低瀝青粘度的作用。有機(yǒujī)溫拌法共五十九頁Sasobit目前國外應用較多，國內(nèi)則應用較少，其優(yōu)勢如下：添加方便——可以類似于直投式瀝青改性劑，直接投入拌缸；也可以事先制備溫拌瀝青。降粘溫拌效果較好——顯著降低（改性）瀝青粘度，實現(xiàn)溫拌。不足之處(bùzúzhīchǔ)：經(jīng)試驗確認，Sasobit對瀝青的抗裂性能具有較大負面影響。Sasobit優(yōu)勢(yōushì)及缺陷共五十九頁基質(zhì)瀝青對比針入度25℃（0.1mm）軟化點（℃）延度10℃（cm）135℃粘度（mPa·s）殼牌70#瀝青70.348.0520.07460.0

+10%Evotherm溫拌劑68.845.2127.15468.0

+10%Evotherm溫拌劑（150℃烘箱保溫1h后）65.247.6224.72471.0

+3%Sasobit47.369.7512.05365.0

+4%Sasobit54.161.056.41457.5殼牌70#瀝青于135℃下制樣；添加溫拌劑后按要求攪拌均勻，于110℃左右(zuǒyòu)制樣檢驗。Sasobit與Evotherm對比(duìbǐ)共五十九頁改性瀝青對比針入度25℃（0.1mm）軟化點（℃）延度5℃（cm）135℃粘度（mPa·s）SBS改性瀝青（I-D）55.689.728.132225

+10%Evotherm溫拌劑54.679.431.422450

+10%Evotherm溫拌劑（150℃烘箱保溫1h后）51.287.226.182412

+3%Sasobit45.290.413.951875

+4%Sasobit50.489.83.572037SBS改性瀝青于175℃下制樣；添加(tiānjiā)溫拌劑后按要求攪拌均勻，于145℃左右制樣檢驗。Sasobit與Evotherm對比(duìbǐ)共五十九頁Sasobit溫拌劑對瀝青結(jié)合料低溫性能具有極大影響；Evotherm溫拌劑中含有水分，對瀝青結(jié)合料的軟化點具有一定影響，但在一定時間保溫后，隨著水分蒸發(fā)，軟化點會逐步提升(tíshēng)；Evotherm溫拌劑對施工時瀝青粘度沒有明顯的降低，有機添加劑則降低施工時瀝青粘度。Sasobit與Evotherm對比(duìbǐ)共五十九頁瀝延溫拌劑是一種有機復合溫拌劑?！鶠r青或瀝青混合料中添加以有機蠟類為主的化學產(chǎn)品，產(chǎn)品的熔點通常高于基質(zhì)瀝青，可以提高瀝青在60℃時的粘度，降低瀝青在135℃時的粘度。在低溫環(huán)境下施工達到以下效果(xiàoguǒ)：——降低瀝青施工溫度下的粘度；——增加瀝青混合料的可碾壓溫度區(qū)間；——保證充分的壓實時間，達到路面壓實度要求。復合型有機(yǒujī)溫拌技術共五十九頁瀝延溫拌劑共五十九頁降低施工(shīgōng)狀態(tài)下的瀝青粘度，改善瀝青混合料施工(shīgōng)特性；對瀝青及瀝青混合料的路用性能無負面影響；對瀝青混合料的級配、瀝青廣泛適用性；使用方便，無需對生產(chǎn)設備做大規(guī)模改造。瀝延溫拌劑共五十九頁降低(jiàngdī)施工條件下的粘度共五十九頁降低施工條件(tiáojiàn)下的粘度共五十九頁溫拌劑添加(tiānjiā)量共五十九頁混合料類型：AC-13C拌合溫度℃擊實溫度℃空隙率%基質(zhì)瀝青熱拌熱壓1651403.1884%溫拌劑熱拌熱壓1651402.9174%溫拌劑溫拌溫壓1351103.300無溫拌劑溫拌溫壓1351105.922改性瀝青熱拌熱壓1801603.6204%溫拌劑熱拌熱壓1801603.1324%溫拌劑溫拌溫壓1501303.851無溫拌劑溫拌溫壓1501304.871壓實效果(xiàoguǒ)影響共五十九頁混合料類型：AC-13C拌和溫度（℃）成型溫度（℃）車轍深度（mm）動穩(wěn)定度（次/mm）未加溫拌劑基質(zhì)瀝青熱拌1651404.1511869未加溫拌劑基質(zhì)瀝青溫拌1351108.7292304%溫拌劑+基質(zhì)瀝青熱拌1651402.07730124%溫拌劑+基質(zhì)瀝青溫拌1351102.1422987未加溫拌劑SBS改性瀝青熱拌1801602.7435371未加溫拌劑SBS改性瀝青溫拌1501306.64716564%溫拌劑+SBS改性瀝青熱拌1801601.90168374%溫拌劑+SBS改性瀝青溫拌1501302.0416674抗車轍(chēzhé)性能共五十九頁抗車轍(chēzhé)性能共五十九頁混合料類型：AC-13C拌和溫度℃成型溫度℃破壞強度MPa破壞應變με未加溫拌劑基質(zhì)瀝青熱拌1651408.6012284.584%溫拌劑+基質(zhì)瀝青溫拌13511010.4442486.57未加溫拌劑SBS改性瀝青熱拌18016013.8622690.834%溫拌劑+SBS改性瀝青溫拌15013014.0222889.603%Sasobit+SBS改性瀝青溫拌15013019.1361715.5710%Evotherm+SBS改性瀝青溫拌16013013.4752723.11低溫抗裂性能(xìngnéng)（與Sasobit、Evotherm比較）共五十九頁低溫(dīwēn)抗裂性能低溫凍斷試驗(shìyàn)對比。AC-13改性破壞溫度最大拉力破壞荷載熱拌-29.5℃8.14kN5.09Mpa瀝延溫拌-30.1℃8.12kN5.07Mpa共五十九頁序號混合料類型拌和溫度℃成型溫度℃基準劈裂強度MPa凍融劈裂強度MPaTSR%A基質(zhì)瀝青熱拌1651400.850.6475.3B基質(zhì)瀝青溫拌1351100.890.7483.1DSBS改性熱拌1801601.210.9780.2ESBS改性溫拌1501301.100.9485.5-18℃16h；60℃24h；25℃2h抗水(kànɡshuǐ)損害性能共五十九頁直接投放(tóufàng)式使用方案共五十九頁

增加保溫措施，提高初始碾壓(niǎnyā)溫度1、提高出料溫度將瀝青混合料出料溫度提高至接近上限，改性瀝青混合料185℃±5℃出料，基質(zhì)瀝青混合料165℃±5℃出料。2、增加運輸車輛、壓實設備的保溫措施運輸車輛在邊欄與底板上加裝石棉保溫層，瀝青混合料上方全覆蓋雙層帆布或棉被，在攤鋪前不得取下。盡量使用大噸位的運輸車輛也有助于保持混合料溫度。保證(bǎozhèng)壓實度的措施共五十九頁改性瀝青混合料拌和(bànhuò)流程上述拌和流程可能會根據(jù)拌和樓情況與試驗段實施(shíshī)情況作調(diào)整。濕拌>40s集料熱篩進入拌鍋溫拌劑投放180~190℃加入礦粉干拌>8s卸料外觀檢查規(guī)格集料加熱瀝青180~190℃裝車、溫度檢測廢料不符合要求運輸出廠成品料共五十九頁共五十九頁增加保溫措施，提高初始碾壓(niǎnyā)溫度3、協(xié)調(diào)生產(chǎn)與施工進度應盡量協(xié)調(diào)好生產(chǎn)與施工的速度與進度，縮短瀝青混合料出料后至攤鋪的中間運輸?shù)却龝r間，減少運輸過程中的溫度損失。保證(bǎozhèng)壓實度的措施共五十九頁減少施工過程中降溫1、保證攤鋪機預熱效果在攤鋪(tānpù)前，攤鋪(tānpù)機熨平板應預熱至100℃以上。攤鋪過程中，應根據(jù)拌和樓產(chǎn)量合理調(diào)整攤鋪速度，盡量不停機等料。應合理規(guī)劃攤鋪路線，減少冷接縫。保證(bǎozhèng)壓實度的措施共五十九頁減少施工過程中降溫2、適當?shù)臄備佀俣?sùdù)應根據(jù)拌和樓產(chǎn)量與瀝青混合料布料均勻程度，合理地在2.5m/min~4m/min中選擇攤鋪速度，應保證布料均勻，不離析，不等料的情況下，適當?shù)靥岣邤備佀俣?，已提供壓路機合適的碾壓工作面。保證(bǎozhèng)壓實度的措施共五十九頁AC-13C、AC-16C的冬季施工(shīgōng)碾壓方案上述碾壓方案可能會根據(jù)(gēnjù)氣溫情況與試驗段實施情況作調(diào)整。壓路機類型初壓復壓終壓速度（km/h）遍數(shù)速度（km/h）遍數(shù)速度（km/h）遍數(shù)11t雙鋼輪2~3靜0.5遍2~3振2.5遍－－26t輪胎－－3~52~4遍－－13t雙鋼輪－－－－3~6≥2遍共五十九頁上圖：為瀝青(lìqīng)混凝土攤鋪。下圖：為攤鋪溫度(wēndù)檢測。共五十九頁減少施工過程中降溫3、減少壓路機灑水量(shuǐliànɡ)、對壓實設備采取擋風措施壓路機可減少灑水量，以不粘輪為度，減少溫度損失?；蛘呖芍苯右?guī)定前進時灑水，后退時關閉灑水。膠輪碾噴灑或涂刷含有菜籽油和隔離劑的水溶液，以減少瀝青混合料的溫度損失。鋼輪碾采取棉帆布棚擋風，減少因風散熱帶走溫度，減慢瀝青混合料的溫度損失。保證(bǎozhèng)壓實度的措施共五十九頁共五十九頁上圖：為上面層瀝青(lìqīng)混凝土覆蓋碾壓。下圖：為下面(xiàmian)層瀝青混凝土覆蓋碾壓。共五十九頁提高有效壓實功1、提高攤鋪機本身的壓實效果2、壓路機盡量緊跟碾壓壓路機應盡量緊跟碾壓，縮短工作面長度，盡量在高溫狀態(tài)下碾壓，提高壓實度。對于AC級配路面(lùmiàn)，由于需要膠輪壓路機碾壓，可適當提前膠輪壓路機的碾壓時機，但要注意膠輪輪胎溫度較低時應防止粘輪。保證(bǎozhèng)壓實度的措施共五十九頁上圖：為膠輪(jiāolún)碾終壓。下圖：為壓實成形(chénɡxínɡ)橋面瀝青。共五十九頁提高有效壓實功3、合理(hélǐ)配備壓實機具對于邊緣部分，應合理配備小型壓路機與平板夯，在料溫未冷卻前對邊緣進行補充碾壓。保證(bǎozhèng)壓實度的措施共五十九頁冬