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沥青路面质量分析
摘 要
料也随着交通需求的变化而不断发生改变.20世纪90年代以后,随着我国道路沥青生产技术的提高和改性沥青的开发和应用,沥青路面以其行车舒适、噪音小、无眩光等优良品质逐渐成为我国占有绝对优势的路面形式,而尤以高等级公路和城市道在道路建设不断蓬勃发展的过程中,路面材路采用沥青路面的比例为大.沥青路面建设遇到的主要问题是路面质量问题.路面质量的优劣直接影响着交通运输的经济性和行车安全.如果路面质量差,表面凹凸起伏,甚至出现坑洞和深深的车辙,汽车在这样的路面行驶时不仅使驾驶人员颠簸劳累,容易造成交通事故,而且轮胎的磨损成倍增长,燃油消耗率也大幅度增长,车辆行驶速度降低,从而造成运输成本大大提高.沥青路面质量不合格,路面很快就会出现裂缝、车辙、坑洞等破坏现象,致使路面达不到预期的设计寿命,道路建设资金损失严重.下面将探讨沥青路面质量的关键问题、引发质量问题的主要因素以及控制沥青路面质量的方法,这些方法将有助于建成高质量的沥青路面.
提出沥青路面质量控制的关键问题是路面施工中沥青混合料离析的控制,在此基础上,进一步分析了引起沥青混合料离析的主要原因和检测混合料离析的方法
关键词
沥青混合料质量控制离析
目录
引言………………………………………………………………2
第一章沥青路面施工质量关键控制技术……………………4
第一节沥青路面施工质量监控工作基本要点…………4
第二节质量控制…………………………………………7
第三节沥青路面施工过程的质量控制…………………10
第二章沥青路面质量检测……………………………………10
第一节沥青检测…………………………………………10
第二节沥青路面质量的主要问题………………………11
第三节路面离析的原因…………………………………11
结论………………………………………………………………13
参考文献…………………………………………………………14
引言
近年来,随着我国公路建设事业的不断发展和科技的不断进步,对公路工程质量的要求也越来越高,而沥青路面作为高速公路的结构主体,提高其路面质量的要求尤显突出。
沥青路面施工质量控制是保证沥青路面质量特别是路面使用性能和使用寿命的关键。
如何提高沥青路面施工质量,是当前公路建设所面临的一个重要课题。
首先,良好的施工组织管理制度是确保沥青路面施工质量的前提,管理处、项目部和驻地代表的三级组织管理制度及承包商、监理单位和技术服务单位的三级管理模式可构建较为完善的沥青路面组织管理体系;其次,原材料的选定、加工及确保原材料的生产品质是保证沥青路面施工质量的关键;再者,优良的沥青混合料配合比设计是确保沥青路面施工质量的重要环节。
可以说,施工组织管理、原材料生产、配合比设计是沥青路面建设的大前提,为后续沥青路面施工的开展提供了必要的质量保障,而路面施工过程质量控制就成为确保沥青路面生产品质的收尾环节。
和科技的不断进步,对公路工程质量的要求也越来越高,而沥青路面作为高速公路的结构主体,提高其路面质量的要求尤显突出。
沥青路面施工质量控制是保证沥青路面质量特别是路面使用性能和使用寿命的关键。
如何提高沥青路面施工质量,是当前公路建设所面临的一个重要课题。
首先,良好的施工组织管理制度是确保沥青路面施工质量的前提,管理处、项目部和驻地代表的三级组织管理制度及承包商、监理单位和技术服务单位的三级管理模式可构建较为完善的沥术服务单位的三级管理模式可构建较为完善的沥青路面组织管理体系;其次,原材料的选定、加工及确保原材料的生产品质是保证沥青路面施工质量关键;再者,优良的沥青混合料配合比设计是确保沥青路面施工质量的重要环节。
可以说,施工组织管理、原材料生产、配合比设计是沥青路面建设的大前提,为后续沥青路面施工的开展提供了必要的质量保障,而路面施工过程质量控制就成为确保沥青路面生产品质的收尾环节。
第一章沥青路面施工质量关键控制技术
为保证高速公路沥青路面具有良好的路用性能,提升沥青路面工程建设质量,应从加强原材料质量控制、混合料配合比设计、施工过程和施工工艺控制以及试验检测等关键性环节进行监控和实现。
1.1沥青路面施工质量监控工作基本要点
1.1.1、沥青路面施工质量监控工作基本要点。
(1)试验路段铺筑。
(2)施工设备安装调试。
(3)沥青混合料生产质量控制。
(4)沥青混合料的运送。
(5)沥青混合料的摊铺。
(6)沥青路面的压实成型。
(7)施工接缝的处理。
(8)验收检测把关
1.1.2、沥青结合料质量控制
选择具有良好信誉品牌的沥青供应商,并能够严格满足招标文件要求的技术指标。
施工时应及时在沥青生产厂家或码头对沥青质量进行抽检、检验,杜绝不合格沥青进入施工现场,严格抽检频率。
由于对基质沥青、改性沥青生产工艺难以监控,对原油产地、改性剂掺量、改性剂型号、类型无法准确掌握,只能通过对基质沥青和改性沥青频繁的技术指标控制才能得到质量稳定的沥青,同时辅以SHRP试验的动态监测流变仪(DSR)、弯曲梁流变仪(BBR)和直接拉伸试验(DTT)对沥青质量进行有效控制。
1.1.2.1水泥稳定碎石基层用集料和沥青面层用集料质量控制与管理
沥青面层用集料质量的好坏在很大程度上决定着沥青路面使用性能,因此选择和优化好集料料源、生产规模(产量)、吸尘设施、场地建设(细集料防雨设施)等要求外,重点从集料的粘附性、冻融劈裂试验和压碎值、洛杉矶磨耗损失、砂当量、针片状含量和磨光值对集料进行优化,为沥青路面施工提供可靠的物质基础保障。
1.1.2.2水泥结合料质量控制
水泥对水泥混合料强度的影响非常显著,控制好水泥质量显得尤为重要。
省指先后组织对沿江全线水泥厂进行广泛调查,发现沿线立窑小水泥厂较多,难以保证水泥稳定碎石基层施工质量,通过对沿线的调查、取样试验,最终确定了用旋窑生产的六家水泥厂作为市场准入范围,采用强度等级不大于32.5级,初凝3小时以上,终凝6小时以上的低标号路用水泥。
实际施工过程中发现,各施工单位都能够严格进行施工检验,没有发现厂源不稳定的现象。
水泥的强度、初凝、终凝、氧化镁和三氧化硫等技术指标基本符合相关规范和招标文件要求。
良好的沥青路面使用性能只有通过施工过程和施工工艺才能得以实现。
因此,省指挥部在确定沥青路面施工招标文件之初就对施工机械、场地建设等硬件做出严格规定。
施工单位自水泥稳定碎石基层施工以来,从目标配合比到水稳拌合楼再到摊铺现场,经过碾压、养生工艺,水稳基层质量有了较大的提高和改进,突出表现在:
水稳配合比进行优化设计,从三种混合料级配的强度、水泥剂量和干缩和温缩性能中整体考虑既满足设计强度要求又兼顾缩裂的矿料级配,并对强度的影响因素(水泥剂量、含水量、缩裂、级配、温度和试件成型方式)进行了模糊关联度分析,最终确定了细集料含量在30%以下的骨架密实型水泥混合料,在此基础上进行了试验段铺筑,重点对拌合楼矿料级配、水泥剂量、含水量和运输覆盖、梯队摊铺和碾压工艺组合进行了优化对比试验研究,同时要求监理和施工单位独立试验,得到了7d、28d、60d、90d、180d的目标配合比实验室强度、拌合楼生产混合料强度和现场铺筑后混合料强度以及经过碾压成型后取芯强度的对比关系,有效地掌握到强度发展规律,对控制无侧限强度和缩裂有着非常重要的现实指导意义。
同时从施工过程中发现,摊铺机的夯锤频率、振幅大小、螺旋布料器离地高度等摊铺效果有重要影响;在使用较轻压路机静压一遍后,直接使用XP261型胶轮压路机搓揉碾压效果较好,一方面使集料颗粒重新均匀排列,有利于增加水平向的嵌挤密实程度,另一方面减少了集料的破碎程度,从而避免了矿料级配的改变。
通过不同型号的压路机碾压,保证了粗集料之间的加固强度、粗集料与细集料密实强度以及水泥胶结料与集料的粘结强度。
从2005年10月8日施工以来,基本没有发现有缩裂现象。
从试验结果分析认为:
缩裂主要表现在从拌合到摊铺、碾压结束2个月的失水量上,之后转为由于温度变化引起的裂缝。
从施工现场结果来看,经过2个月的零下6至7度的低温考验也没有发现裂缝。
今年是水泥稳定碎石基层施工的关键时期,从料源关、生产工艺关、拌合控制、摊铺碾压等工序严格控制。
节后主要任务是对已交验的路基进行复压或对水稳底基层基面进行清理,保证层与层之间得到连续状态;其次施工过程中对横向接缝要严格按规范进行,杜绝只图方便行事,我行我素,尤其是是对监理实行考核,监督其执法力度。
从力学角度看,沥青面层是提供行车荷载的主要载体,路用性能的好坏都直接表现在面层上,包括车辙、裂缝和水破坏等。
因此,面层的施工质量将直接决定着沿江沥青路面的成败。
条件成熟时,计划在5月中下旬铺筑试验段。
省指将重点对承包人的拌合楼、摊铺机械、碾压机具和透、封层用的智能型洒布车和集料洒布机以及场地建设(防雨棚)等联合总监办、监理进行检查,落实到位。
目前施工单位沥青面层的实验仪器基本全部到位,包括以前施工单位从来没有的沥青混合料车辙试验仪、沥青混合料理论最大密度仪和冻融劈裂试验仪都已到位,对目标配合比和生产配合比提供了有力的技术保障。
为了保证目标配合比的稳定性,计划将冷料仓由5个增加到6个。
通过试验段的实际预影和彩排,总结出适用于规模施工的目标配合比、现场适宜的空隙率、油石比、粉胶比、矿料间隙率、沥青饱和度以及反映实际生产的动稳定度和水稳定性、低温抗裂的技术指标。
同时根据沥青的粘温曲线确定沥青混合料拌合、摊铺碾压温度,准确控制油石比波动范围、拌合时间,随时对混合料各种体积参数和抽提试验分析施工过程的稳定性,对梯队摊铺效果进行三分点取样和测量温度,分析级配的稳定性和温度的均匀性,严格现场摊铺机械组合,按照“紧跟慢碾、由轻到重、低频高幅”的原则,科学地尽量提高初压温度,减少碾压时间,力争在最低温度前碾压结束。
另外在沥青路面施工中应注意交叉施工带来的层间污染和施工重车对路面本身造成的影响。
桥面粘结防水层也是沥青面层施工前的关键环节,良好的粘结防水层可以提高沥青混合料与桥面之间的粘结强度、抗剪强度和减少雨水下渗以及增强沥青混合料的抗疲劳性能。
省指于近期对沿江高速公路桥面防水进行招标,确保对桥面进行量化铣刨处理,增强混合料与基面之间的抗剪强度。
保证集料的稳定性和技术质量要求尚有工作待做。
随着沥青路面大规模施工的展开,集料料源的稳定性、集料的质量控制和施工单位的场地建设与堆放问题是下一步重点抓的几件事,省指将严格要求总监办、各监理单位对集料的技术指标进行不定期的抽检,确保细集料中0.075mm筛孔通过率满足要求,杜绝贪图价格便宜从而出现偷料、换料现象。
同时省指也将采取经济惩罚措施或通报批评手段,加强原材料质量控制。
1.2质量控制
1.2.1、质量控制基本原则
1.2.1.1、质量控制的基本原则质量控制即采取一系列检测、试验、监控措施、手段和方法,按照质量策划的质量改进的要求,确保合同、规范所规定的质量标准的实现。
(1)坚持“质量第一”的原则SBS改性沥青混合料路面是一种特殊的商品,使用年限长,是“百年大计”,直接关系到人民生命财产的安全。
如果我们修建的路面表层抗滑能力达不到质量标准,则将出现翻车的严重事故。
因此施工过程中应自始至终地把“质量第一”作为质量控制的基本原则。
(2)充分发挥人的作用的原则人是质量的创造者,一切控制都是由人来掌握实现的。
因此,质量控制必须“以人为核心”,把人作为控制的动力,充分调动人的积极性、创造性,加强有效的培训、教育,增强人的责任感,不断提高人的素质,避免人的失误,真正落实,以人的工作质量保工序质量,促工程质量。
(3)坚持“以预防为主”的原则“预防为主”即是要从对质量的事后检查把关,转向对质量的事前控制、事中控制;从对原材料进场控制,转向对原材料生产过程中控制等。
(4)坚持质量标准、严格检查,一切用数据说话的原则
(5)坚持贯彻科学、公正、守法的职业规范
1.2.1.2、质量控制的基本内容沥青路面施工质量控制,包括所用材料的质量检测、修筑试验段、施工过程中的质量控制和工序间的检查验收。
施工前,对石料、砂及石屑、矿粉也应进行质检。
对石料测定的项目有:
抗压强度、磨耗率、磨光值、级配组成、相对密度(比重)、含水量、吸水率、土及杂质含量、扁平细长颗粒含量、与沥青粘结力、松方单位重等;对砂和石屑测定其相对密度(比重)、级配组成、含水量、含土量等;对矿粉测定其相对密度和含水量并进行筛分试验。
施工过程中,应对沥青混合料性能抽样检查,其项目有:
马歇尔稳定度、流值、空隙率、饱和度、沥青抽提试验、抽提后的矿料级配组成。
1.2.1.3质量控制标准施工中,沥青混凝土施工质量控制
1.2.1.4建立和落实质量岗位责任制
(1)质量意识是保证工程质量的必要条件,落实质量责任制是质量控制的关键,为此,采取了以下措施:
(1)明确部门和直接责任人同时承担责任,以加强各部门内部监督和管理。
(2)在施工中加强各层次的监督检查,发现问题坚决按规定追究有关人员的责任。
(3)对工程质量进行逐日跟踪监控,每项质量问题均应有相应的责任人。
(4)各岗位人员应保持稳定,人员调整必须得到项目经理的批准。
(5)强调各部门之间,各岗位人员之间相互配合,相互促进,协调统一,严禁互相推诿、扯皮。
(六)质量动态管理在进行上述质量监控的同时,还根据规范要求采用计算机对工程质量进行动态管理,取得了良好的效果。
不但能在施工中及时反映工程质量的存在问题和质量水平,还能在工程完成后科学地评价本单位实际的施工水平,从而制定企业的质量管理和管制目标。
在施工过程中,对油石比、4.75mm通过率、0.075mm通过率、厚度、压实度、平整度、改性沥青软化点和针入度、混合料的空隙率VV、矿料间隙率VMA、沥青饱和度VFA等主要技术指标均进行了全面的计算机动态管理,对各项指标的平均值、标准差和变异系数采用SPSS统计软件进行统计分析并绘制了相应的正态分布图。
通过统计分析,掌握了自身的施工水平,为在以后的路面施工中提出质量控制目标提供了条件。
1.3、沥青路面施工过程的质量控制
沥青路面的施工质量必须达到设计和规范的要求。
施工过程中应进行全面质量管理,建立全行之有效的质量保证体系。
实行严格的目标管理、工序管理及岗位质量责任制度,对各施工阶段的工程质量进行检查、控制、评定,从制度上确保沥青路面的施工质量。
沥青路面施工质量控制的内容包括各类材料的质量检验、铺筑试验路、施工过程的质量控制及工序间的检查验收。
第二章沥青路面质量检测
2.1沥青检测
2.1.1、沥青材料质量检验
沥青路面施工前应按规定对原材料的质量进行检验。
在施工过程中逐班抽样检查时,对于沥青材料可根据实际情况只做针入度、软化点、延度的实验;检测粗集料的抗压强度、磨耗率、磨光值、压碎值、级配等指标和细集料的级配组成、含水率、含土量等指标;对于矿粉,应检验其相对密度和含水率并进行筛板。
材料的质量以同一料源、同一次够入并运至生产现场为一批进行检验。
2.1.2.、交工验收阶段的工程质量检查
沥青路面施工完毕,施工单位应将全线以1~3km为一个评价单位,根据检测得到的数据,计算平均值、标准差及偏差系数,向主管部门提供全线检测结果及施工报告,申请交工验收。
施工质量监理单位在检查工程质量时,应随机抽取检查段,总长度不少于施工里程的30%,且不少于3个检查段。
路面弯沉测定应在基层的设计龄期或第二年的不利季节进行。
竣工检查的检验数据应真实、准确,能客观的反映沥青路面的施工质量,为准确评价路面施工质量提供可靠的依据。
1.1.3、施工总结
根据现行规范规定,路面工程完工之后,施工单位应及时写出施工经验总结,以便提高工程施工质量。
2.2沥青路面质量的主要问题
2.2.1、沥青路面质量的主要问题
根据大量资料研究发现对于一条绵延几十乃至一百多公里同期完成的沥青路面来说,路面的早期破坏基本上是在局部发生的.具有相同结构设计和材料设计的路面,在同样的自然环境、同样的荷载作用下,只有局部破坏的情况说明路面性能并不是均匀一致的.这就表明,铺筑沥青路面的沥青混合料不均匀,即沥青混合料的离析,才是造成路面局部损坏的根源所在,解决离析问题是控制路面质量需要解决的关键问题.沥青混合料是由粒径不同的石料和矿粉按一定比例与定量的沥青在高温下拌合而成的.混合料的离析具体表现为混合料中的粗、细集料所占的比例和沥青用量的不均匀,以及粒料分布结构与空隙结构的不均匀,铺筑后路面混合料在同一条路的局部位置或局部路段的粗细集料的比例和沥青用量偏离了材料设计值.而混合料的级配和最佳的沥青用量是按照级配理论和原材料力学性能试验确定的,目的是保证混合料达到应有的路用性能.沥青混合料的离析改变了集料的级配和最佳用油量,沥青路面的质量也就完全失控了.
2.3路面离析的原因
2.3.1、路面离析的原因
明确沥青路面的主要质量问题是沥青混合料的离析,要避免离析就要找出产生离析的原因.探寻离析产生的原因要从材料供应到最后路面铺筑完成进行全过程分析.研究发现混合料的离析主要发生在以下几个环节.
材料质量不稳定,材料质量不稳定首先表现在先后供应的材料性质不一样,如对混合料级配影响较大的材料密度的改变;另一方面是先后供应的各档材料的级配组成改变.混合料的生产级配是按各档料的固定级配组成来设计的,当各档料的组成发生变化时,必然会带来生产级配的改变.
2.3.2控制离析的方法
避免或减轻沥青路面的离析,最实际的办法是根据离析产生的各个环节加强控制,避免人为因素造成的混合料离析.在我国还没有确定沥青路面混合料离析的判断方法.不同程度离析的判断将有利于加强对材料供应商和施工方工作质量的检验与督促.在研究路面沥青混合料离析的判别方法时,对离析的测定一般分为两类方法:
一类是破损检测法,检测时需要在路面钻取试样回实验室检测;另一类是无破损检测法,通过一定的仪器帮助,直接在路面上检测某些指标.无破损检测相比破损检测有很多优点:
①可以避免对新建路面的破坏,这对生产来说是十分有利的;②因为无需破坏路面,可以加大检测频率,更全面控制路面质量;③可以更及时地检测刚刚铺完的路面,发现问题及时处理,不会造成更多问题路面.因此,无破损检测法是实际工程施工中控制路面质量的较佳方法.无破损检测的方法主要有直观观察法、红外线摄像法、铺砂法、核子密度仪法、探地雷达法、激光纹理构造仪法等.下面详细分析这几种方法的各自特点,以帮助工程单位选择较优方法检测沥青混合料的离析.
结论
研究沥青路面质量控制技术,解决路面混合料的离析问题,对我国公路建设具有重要经济意义,也是生产建设的实际需要.此类问题本文前部分已经介绍,下面主要讨论其对道路建设的重要作用.
对道路投资方而言,通过一整套完备的沥青路面质量控制方法,可以确实掌握承建方的工作质量,保证所投资金不因承建商的不良行为而造
成不必要的浪费.在工程建设中,根据阶段检测结果实行奖惩制度,奖优罚劣,可以控制工程质量.对于承建方来说,因为有了路面质量检测方法的指导,在生产中更加有规可依,更明确该如何处理生产中的各个环节,避免由于缺乏理论指导而犯的错误.这样,也相应避免了因施工不当受到惩罚,提高了经济效益,同时也建成了优质道路.
总之,路面质量控制技术对国家交通基础建设的资金和质量都可以加强保证.在公路建设全过程中不论是投资方、承建方,还是监理方,都必须以客观规程为指导,互相督促共同努力,以完善我国的道路建设.
参考文献
1、沥青路面施工与维修技术(人民交通出版社2001)(郝培文)
2、公路施工组织设计(人民交通出版社1999)(张起森)
3、公路施工技术(人民交通出版社2003)(文德云)
4、公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006人民交通出版社2006)
5、路基路面工程(人民交通出版社2005)(文德云李素梅栗振锋)
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