機械設(shè)備對瀝青混凝土路面施工質(zhì)量的影響分析

摘　要　主要從施工生產(chǎn)設(shè)備的選型,對瀝青混合料施工質(zhì)量的影響、以及各種設(shè)備的性能參數(shù)的選擇對提高瀝青混合料路面施工質(zhì)量的諸多要素分析，總結(jié)以合理的機械設(shè)備選用，提高施工質(zhì)量的方法。

關(guān)鍵詞　瀝青混合料　碎石　施工機械

    瀝青混合料路面以其無接縫、低噪音、行車舒適、維修方便并能及時地開放交通等突出特點,發(fā)展勢頭尤其迅猛。但是某些高速公路在建成初期,就出現(xiàn)了不同程度的早期破壞。影響瀝青混凝土路面質(zhì)量有諸多因素,質(zhì)量高的瀝青路面,一方面要求,施工管理和施工技術(shù)的提高。另一方面,選擇良好性能的瀝青路面施工設(shè)備也非常重要的因素。筆者結(jié)合近幾年的施工和監(jiān)理經(jīng)驗,從瀝青混合料的生產(chǎn)、攤鋪和碾壓等方面來分析施工機械設(shè)備對路面施工質(zhì)量的影響。

1　瀝青混合料的生產(chǎn)

    瀝青混合料拌和設(shè)備是瀝青混凝土路面施工中的關(guān)鍵設(shè)備。其性能的好壞,直接影響到瀝青混合料的內(nèi)在質(zhì)量，如混合料的溫度和級配、油石比等的準(zhǔn)確性。目前我國用于高等級路面施工的瀝青混合料拌和設(shè)備，基本上都是進口設(shè)備(如西姆、瑪蓮尼、新瀉等)由于這些設(shè)備均配置有溫度自控系統(tǒng)的，對集料都有二次計量，并對整套系統(tǒng)，實行計算機的中央控制，生產(chǎn)的混合料質(zhì)量較為理想。但我們常常忽略碎石加工設(shè)備的造型和使用，施工前僅對原材料的基本性能做試驗檢測。事實上碎石加工設(shè)備的造型和使用對碎石材料的質(zhì)量也有至關(guān)重大的影響。

1. 1　碎石材料破碎機的選擇

    破碎機按給料和產(chǎn)品的粒度可分為三大類:

    粗碎破碎機—由50cm～150cm破碎至10cm～35cm;

    中碎破碎機—由10cm ～35cm 破碎至4cm ～10cm;

    細碎破碎機—由4cm ～10cm 破碎至0.5cm ～3cm;

    按破碎機的工作原理和結(jié)構(gòu)特征可分為:

    1)顎式破碎機

    2)施回破碎機和圓錐式破碎機

    3)輥式破碎機

    4)沖擊式破碎機

    以上四種破碎機中顎式破碎機工作的運動形式是往復(fù)運動。主要用于堅硬石料的粗碎和中碎的加工。一般僅可用干碎石材料的一級破碎,不可直接用于路面用碎石材料的生產(chǎn)加工。

    輥式破碎機利用輥子的相對碾壓滾動，把碎石壓碎?？捎糜谒槭闹兴椤⒓毸?。但一般生產(chǎn)能力較低。目前市場上用量較大的是沖擊式破碎機(包括反擊式和錘式破碎機)這兩種破碎機石料受到高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，獲得較大的速度。工作連續(xù)性強，生產(chǎn)能力大，碎石破碎面多，比表面積較大。值得注意的是要定期更換板錘或錘頭，才能更好地保證碎石材料的質(zhì)量，從而也是保證瀝青混合料質(zhì)量的先決條件。

1. 2　瀝青混合料拌合設(shè)備配置的選擇

    (1) 拌合設(shè)備冷料部分應(yīng)配置五個以上冷料斗一般拌合設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)備置只有4個冷料倉，只能對四種冷倉料進行初步計量,即2～3cm碎石、1～2cm碎石、0.5～1cm碎石和石屑。而在施工生產(chǎn)過程中，瀝青混合料的配合比往往需要5種基本材料，即還應(yīng)選擇適量的優(yōu)質(zhì)中砂或機制砂。所以瀝青混合料拌和設(shè)備必須保證配置5個以上的冷料倉以實現(xiàn)對級配要求的各種原材料進行準(zhǔn)確的一級計量。

    (2) 拌和設(shè)備必須配置一級旋風(fēng)式除塵設(shè)備

    旋風(fēng)式除塵設(shè)備的工作原理是利用高速旋轉(zhuǎn)的氣流帶動作用，使各種材料中的微小顆粒、雜質(zhì)、粉塵在離心力作用下清除，對集料進行一次整體的“干洗“過程,從而更好地保證集料的潔凈度，增加與瀝青的粘附性能。另外除塵設(shè)備還須有布袋式裝置，以能改善廢氣的排放，保護環(huán)境。

    (3) 拌和設(shè)備必須配置兩套以上的粉料及輸送計量裝置

    因通過除塵設(shè)備回收的礦料粉塵含有大量的泥質(zhì),細度雖然能保證，但大部分含有酸性或弱酸性，如果回收利用作為礦粉填加到瀝青混合料中，嚴(yán)重影響瀝青混合料的質(zhì)量。尤其在高等級的公路建設(shè)中，應(yīng)禁止使用回收粉塵作為填料。一般在公路瀝青混合料的拌和中采用石灰?guī)r提制的礦粉作為填料。但由于各施工現(xiàn)場的條件不同，尤其瀝青路面上面層使用玄武巖等中基性礦料石，礦料與瀝青的粘結(jié)力達不到規(guī)范要求，需要在混合料中按準(zhǔn)確的比例填加水泥或消石灰等材料作為輔助填料，從而確保瀝青混合料的質(zhì)量。所以配置兩套填料的填加設(shè)備就格外重要，并且要求有準(zhǔn)確的計量裝置。

    (4) 增大瀝青混合料熱料倉的容量目前國內(nèi)的碎石材料加工廠規(guī)模普遍較小，而高等級公路建設(shè)中，材料用量大，時間急勢必造成碎石材料很難達到統(tǒng)一規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)，再加上材料場地堆放過程中等原因產(chǎn)生離析現(xiàn)象。初級冷料級配控制不能完成標(biāo)準(zhǔn)地進入熱料倉的材料。熱料倉一般是按合理搭配生產(chǎn)能力設(shè)計，這樣就容易造成熱料二次篩分后分配不均衡，經(jīng)常出現(xiàn)有些熱料倉溢料，而有些熱料倉待料時間過長。嚴(yán)重影響瀝青混合料的拌和質(zhì)量和生產(chǎn)效率，為改善這種狀態(tài)一方面可嚴(yán)格控制冷料計量的準(zhǔn)確度。二是及時調(diào)整二次篩分的振動篩，保證各熱料均衡配料。再有就是增加熱料倉的容量。才能真正作到在保證瀝青混合料拌和質(zhì)量的前提下，提高拌和生產(chǎn)能力。從而保證路面施工的連續(xù)性和均衡性。確保路面的整體質(zhì)量。

2　瀝青混合料的攤鋪

    瀝青混合料攤鋪機是用來將拌制出的瀝青混合料按一定的技術(shù)要求(厚度和橫截面形狀)均勻地攤鋪在路基或基層上，并給以初步搗實和整平的專用設(shè)備。使用技術(shù)性能好的攤鋪機，不僅可大大地加快施工速度、節(jié)省成本又可提高所鋪路的質(zhì)量。

    瀝青混合料攤鋪機的類型較多，按行走裝置分為輪胎式、履帶式和輪胎履帶組合式。按轉(zhuǎn)動方式分為機械式和液壓式等。

2. 1　攤鋪機的選擇

    輪胎式攤鋪機的優(yōu)點是：行駛速度快可達20km/h可自動轉(zhuǎn)移工地,費用較低,機動性和操縱性能好，對單獨的小面積積高堆或沉坑適應(yīng)性好，不致過分影響鋪層的平整度,彎道攤鋪質(zhì)量好，結(jié)構(gòu)簡單造價低。其缺點是：按地面積較小，牽引力較小，料斗內(nèi)的材料多少會改變后驅(qū)動輪的變形量，從而影響鋪層的質(zhì)量。

    履帶式攤鋪機的優(yōu)點：接地面積大，對地面的單位壓力小，牽引力大，能充分發(fā)揮其動力性對基層的不平度不太敏感。其缺點：行駛速度低，不能很快地自行轉(zhuǎn)移工地。對地面較高的凸起點適應(yīng)能力差，機械傳動式的攤鋪機在彎道上作業(yè)時會使鋪層邊緣不整齊。此外，制造成本較高?；诼膸綌備仚C的優(yōu)點，在高等級公路建設(shè)施工中，使用此攤鋪機較多，個別互通立交橋的匝道施工適用輪胎式攤鋪機的配合，所以履帶式攤鋪機是高等級公路建設(shè)的優(yōu)選設(shè)備。

2. 2　布料螺旋與熨平板前緣距離調(diào)整

    熨平板前緣與布料螺旋之間的距離是可調(diào)整的，這要將更好的適應(yīng)不同的攤鋪材料和工作條件。

    由于攤鋪厚度，混合料配合比，基層強度和剛度，骨料粒徑等各種的變化，要求對這一距離做相應(yīng)的調(diào)整,調(diào)整操作應(yīng)遵循下述原則：

    (1) 一般攤鋪條件下(厚度10cm以下，中粒式或粗粒式瀝青混凝土，骨料最大粒徑3cm)應(yīng)將熨平板與布料螺旋之間的距離調(diào)到中間位置。

    (2) 攤鋪厚度較大，骨料粒徑也較大，或發(fā)現(xiàn)攤鋪機表面出現(xiàn)波紋時。應(yīng)將距離調(diào)大。

    該距離的調(diào)整范圍在機器結(jié)構(gòu)上已經(jīng)固定好5cm左右，不適當(dāng)?shù)恼{(diào)整就會造成攤鋪缺陷，距離過大時容易在熨平板前堆積死料，溫度降低后會形成固塊狀脫落，進入攤鋪層后形成強度不均，不易壓實，距離過小時，會造成供料不足，大粒徑骨料不易進入熨板下，也會損壞基層。特別指出的是，螺旋與熨平板間距離的變化，會引起熨平板前沿堆料高度的變化，影響攤鋪質(zhì)量。

2. 3　螺旋布料器高度的調(diào)整

    大多數(shù)攤鋪機對螺旋布料器的高度的調(diào)節(jié)，設(shè)置有高中低三個位置。其目的在于能使布料厚度(堆積在熨平板導(dǎo)板之前的物料)與設(shè)計路面相適應(yīng)。

    高位適用路面鋪層高度超過15cm

    中位適用路面厚度4～15cm

    低位適用于路面厚度小于8cm

2. 4　夯錘行程頻率的選擇

    正確的選擇夯錘行程及頻率，能在不同層厚不同礦料粒徑，不同氣溫條件下，達到各種要求的壓實標(biāo)準(zhǔn)，甚至可達最終密實度的要求。

    一般情況下，薄層礦料粒徑小，應(yīng)選用短行程。反之，層厚、濕度低、礦料粒徑大時，應(yīng)選用長行程。攤鋪面層時只能選用短行程，當(dāng)攤鋪厚度低于3.5cm時，應(yīng)將夯擊頻率降低，使整機勻穩(wěn)地前進。

    經(jīng)驗和壓實機理表明，通過夯實達到的密實度愈高，愈能降低壓路機碾壓時的攤粉程度，對平整度是有利的，但是當(dāng)夯錘的行程和頻率調(diào)整的太高,熨平板在工作中就可能出現(xiàn)負傾角，即熨平板的尾端翹起與攤鋪層分離說明鋪筑層的密實度高，熨平板已不能對鋪筑層進行有效的熨平，也就不能保證施工平整度，反而影響路面的整體質(zhì)量。

2. 5　攤鋪速度的選擇

    保證路面工程質(zhì)量的關(guān)鍵在于保證攤鋪作業(yè)速度均勻連續(xù)，也就是“恒定連續(xù)工作原則”取決于攤鋪機的有效能力與拌和設(shè)備的實際拌和能力是否匹配。保證攤鋪機在整個工作時間內(nèi)連續(xù)恒速地鋪筑，攤鋪機作業(yè)速度可按下式：

    V = c/60w×n×p=c/140w×n (m/min)

式中：V—攤鋪機的作業(yè)速度(m/min)

    w—路面鋪筑寬度(m)

    n—路面鋪筑厚度(m)

    p—壓實后的混合料密度(可選2.33～2.40)

    c—瀝青拌和設(shè)備估料能力(t/h)

    按上式計算的速度，并不是十分確切的，應(yīng)有實際攤鋪厚度的誤差，在實際工作中，要根據(jù)拌和設(shè)備的產(chǎn)量來確定攤鋪速度、產(chǎn)量高時,加大些,產(chǎn)量低時減小些。盡量保持?jǐn)備仚C恒速和避免攤鋪機處于停機待料狀態(tài)。

3　瀝青混合料的碾壓

    瀝青混合料的壓實成型是影響路面平整度和密實度的關(guān)鍵工序，其中對壓路機機型，碾壓遍數(shù)，碾壓速度的選擇尤為重要。

    壓實機械應(yīng)選用雙鋼輪雙驅(qū)雙振的壓路機。

    試驗研究表明,振動輪是主動輪，碾壓的面層比被動輪碾壓發(fā)生推移現(xiàn)象少的多，用單驅(qū)壓路機碾壓，被動輪可能使路面表面產(chǎn)生裂紋的危險。同時振動輪群碾壓不應(yīng)過大，否則會影響路面平整度。

    另外還應(yīng)選用多振頻、多振幅的振動壓路機，因為為了獲得最佳的碾壓效果，必須合理地選擇壓路機的振頻和振幅。

    振頻主要影響瀝青路面的表面壓實質(zhì)量，在壓實厚度和碾壓速度確定后，就要選擇壓路機的振頻，使得沖擊間距比壓實層厚度要小一些，以避免表面發(fā)生短的波紋。由此可以確定振頻的要求見(圖1) 。根據(jù)美國斯德哥爾摩道路局研究成果，瀝青路面的碾壓振頻在30～50 Hz之間進行選擇，能夠得到良好的壓實效果。

    振幅主要影響瀝青面層的壓實深度，當(dāng)碾壓軟薄層時，應(yīng)選用高振頻低振幅，而碾壓層較厚時，則可在滿足低振頻的要求下，選取較高的振幅，以獲得較高的壓實度見(圖2) 。對于瀝青路面，壓路機振幅通常應(yīng)選擇0.4～0.8mm之間的振幅，可以收到良好的壓實效果。