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提高沥青路面综合质量的 机械化施工与控制技术 长安大学 刘洪海 1、沥青面层施工过程中的质量控制内容 外观 接缝 施工温度 出厂温度 摊铺温度 碾压温度 矿料级配 沥青用量（油石比） 马歇尔实验 稳定度稳定度 流值流值 密度密度 空隙率空隙率 压实度压实度 抗滑表层、构造深度抗滑表层、构造深度 厚度厚度 总厚度总厚度 上面层厚度上面层厚度 平整度平整度 上面层上面层 中下面层中下面层 宽度宽度 有侧石有侧石 无侧石无侧石 纵断面高程纵断面高程 横坡度横坡度 2 2、如何实现综合质量控制、如何实现综合质量控制 设备的选型与匹配 设备的参数调整与控制 材料的管理 施工工艺 施工过程控制 3、两个观点 压实度与平整度的相对统一 （摊铺作业，后期平整度） 平整度传递特性 （解决目前存在的低温碾压、压路 机不开振等问题） 4、报告内容 原材料管理 搅拌站操作 混合料运输 摊铺作业质量控制 压实作业质量控制 找平基准的特性与选择 跟踪检测与过程控制 平整度的传递特性 5、原材料的进场管理 集料的来源 同一种规格的集料应来自同一个料场 集料分层堆放 ，旧料堆放高度小于1.5m 集料分隔堆放 细集料防雨措施 对出料温度影响 对油耗影响 对生产率影响 对残余含水量影响 地面硬化 地面排水 填料密封存放 沥青分罐存放、设有取样器 有防止沥青污染措施 如混入0.1%柴油，闪点降低27， 针入度提高10 （旧路面铣刨时应减少对材料的破碎 ） 6、搅拌站操作 6.1 搅拌站分类（按工艺流程） 间歇式 单滚筒 双滚筒 连续式 单滚筒 双滚筒 6.2 对搅拌设备的性能要求 l 静态称量准确度 动态称量准确度 骨料 0.5% 1.5% 粉料 0.5% 0.5% 沥青 0.3% 0.1% l 筛分效率（标定生产率条件） 筛分效率 8090% 混仓率 10% l 温度计量准确度：3 l 温控精度：成品料出料温度应控制在设定 温度 5 。 l 沥青含量偏差： 0.3% l 油耗： 7Kg（标准状态） l 残余含水率：0.3% 混合料的温降 混合料的碾压稳定 试验误差 排气温度 排尘：50mg/Nm3 林格曼黑度 “I”级。 l 噪声：控制室 70dB 环境80dB 6.3 间歇式搅拌设备配置 1）冷料配料机 调节给料（开环、闭环） 料门开度调节 剔除超限料 空料报警 安全装置 破拱装置 2）干燥筒 燃烧器调节比 1:4 自动点火 火焰监控 燃烧两种燃油 自动温控 设保温层 风油比自动调节 负压自动调节 形成均匀料帘 残余含水率低 3）筛分装置（斜筛、平筛、滚筒筛） 筛分效率（合适的频率、振幅、面积、角度 ） 自洁能力 维修方便 寿命长 4 4）热料仓）热料仓 l料仓设置合理 l料仓容量 l料位计 l取样口 l温度计 l防离析措施 （细料粘附于侧壁） l保温层 5 5） 计量装置计量装置 l结构形式 l计量精度及稳定性 l计量补偿方式与配料误差 l（多次关门，前一锅为基准，以矿料 为准） l计量顺序 6 6）搅拌器）搅拌器 l充盈率 l搅拌器的转速 l拌和的时间 l拌和均匀性 l叶片衬板寿命 l拌叶间隙 7）除尘系统 过滤面积 工作温度 二次除尘功能 排尘量 二级温度控制 8）粉料仓 新粉仓 旧粉仓 排放装置 破拱装置 防水 6.4 6.4 搅拌设备的操作搅拌设备的操作 1 1）冷料仓的标定）冷料仓的标定 l 不同规格料分别标定 l 标定方法 l 去除含水量 l 取有代表性样本进行目标配合比设计 2 2）振动筛筛孔的选择）振动筛筛孔的选择 l筛分效率 l热料仓设置 l级配形式及控制关键点 l与冷料规格有对应关系 l标准筛与振动筛的筛孔对应 l不能超产量生产 3 3）振动筛不能完全解决控制级配的问题）振动筛不能完全解决控制级配的问题 l热料仓有限分级 l无法控制筛孔间集料粒度的变化 l细集料的表面积系数 l决定混合料质量的油膜厚度 l拌和站为质量配比非容量配比 l不能补料 l检查堵筛与漏料 4 4）生产配合比取样）生产配合比取样 l料量足够，具有代表性 l考虑一级回收粉（经过一段稳定运转） l考虑二级回收粉填加量 5 5）搅拌器的拌和均匀性）搅拌器的拌和均匀性 l充盈率的影响 l 搅拌速度的影响 l拌和时间对沥青老化的影响 l有效拌和时间 l拌和均匀性标准差 l不同类型的设备应有不同的有效搅拌时间 l拌和时间的划分（何为有效拌和时间） 6 6）混合料的取样与检验）混合料的取样与检验 l有代表性的不离析样品 l取样数量 取样数n23456 置信区间 （%） 50.3350.1350.0850.0650.05 式中： 7 7）搅拌设备的过程控制）搅拌设备的过程控制 l全程记录温度 l全程记录配料 l对不合格料的处理 l热料仓的料位控制（稳定） l试验数据的变化趋势 6.5 6.5 混合料的贮存与运输混合料的贮存与运输 l过渡料仓，保温不超过12小时（无加热和密 封，充CO2 ） l存在死角（有离析现象） l l 3535次移动卸料次移动卸料 l 表面覆盖 l 大吨位卡车运料 l 防粘结 l开工前有4辆料车 l后来先倒（起步时） l不撞摊铺机 l适度制动 l温度监测 l过桥机 l抱轮器 7 7、 摊铺机作业质量控制摊铺机作业质量控制 l实现质量控制的主要环节 l基本思路 1 1）摊铺机工作装置的基本工作原理）摊铺机工作装置的基本工作原理 2 2）自动调平系统工作原理）自动调平系统工作原理 牵引点扰动 L0是牵引臂的长度； L是传感器距熨平板后沿距离。 厚度扰动 L0是牵引臂的长度； L是传感器距熨平板后沿距离。 3 3）熨平板自找平工作原理）熨平板自找平工作原理 l 牵引点输入正弦激励 输出特解 4 4）基准的选择与设置）基准的选择与设置 基准分为固定基准和行走基准 固定基准的要求 长度：150200 米； 拉力： 100kg; 摊铺宽度6米以下，可采用一边挂线， 另一边用横坡控制仪； 栽桩间距10米（弯道除外）； 挂线高度的确定挂线高度的确定 铺层厚度的测量铺层厚度的测量 挂线高的测量、误差挂线高的测量、误差2mm2mm 铁立杆距摊铺机熨平权铁立杆距摊铺机熨平权300mm 500mm300mm 500mm 可调高度铁立杆可调高度铁立杆 行走基准的工作原理行走基准的工作原理 5 5）工作装置的振动参数调整）工作装置的振动参数调整 l振动频率、振幅 l振捣频率、振幅 l材料的固有频率 v粘土 20HZ v砂土+砾石 2429 HZ v沥青混合料 4070 HZ 6）摊铺机的速度控制 稳定摊铺与速度的关系； 初压密实度与速度的关系； 要求稳定连续摊铺，不时快时慢，时停 时走。 7）摊铺料位的控制 料位大于 螺旋位置； 螺旋转速均匀； 料位传感器正确调节。 8）自动找平灵敏度和死区的设置 9）厚度调节滞后特性 式中： x 作业距离； l 大臂长度； 阶跃激励； 厚度响应。 x=1l 变化 63.2% x=2l 变化 86.5% x=3l 变化 95.0% 10）防升与防降液压锁 在停机时起作用 11）摊铺机起步 垫木板（杂木200400mm，3块）； 木板厚度确定； h为实测厚度； k为松铺系数。 熨平板位置应合适； 充分预热； 初始工作角确定； 自动找平的参数设置； 起步基准的建立。 12）摊铺过程的检测 基准复测； 厚度检测； 平整度检测； 横坡检测； 高程测量； 温度测量； 表面离析情况检测； 13、铺层缺陷与原因 出现的问题 可能的原因 油斑离析蜂窝波浪裂缝石料破碎表面撕裂 下 层 粘层沥青过量 * 粘层沥青不匀 * 基层过湿 * 混 合 料 混合料温度过低 * 混合料温度过高 * 混合料沥青过量 * * 混合料沥青不足 * * * 混合料过粗 * * 混合料过细 * 摊 铺 机 摊铺速度过快 * * 摊铺离析 * * 摊铺机操作不当 * 分料器调整不当 * * 6.6 压实作业质量控制 1）几种基本压实方法 l 静力压实 l 振动压实 l 振荡压实 l 冲击压实 2）几种基本的压路机型式 l 双钢轮静作用压路机 l 轮胎压路机 l 双钢轮振动压路机 l 组合压路机 l 振动振荡压路机 l 冲击式压路机 3）振动压路机工作速度的确定 理论和实际均表明克服沥青的粘聚力，吸附 力及石料嵌挤力，某点的受迫振动连续三次以上 使颗粒处于振动状态，对压实特别有效。 一般认为一个振动周期内行驶距离小于3cm 便可满足上述要求。 因此 V=0.108f 若 f=45Hz 则 V=4.9Km/h 经验表明压路机速度较快时，路面会产生 波纹，当一个周期内行驶距离小于2.5cm 时，能保证较好的平整度和压实度。 V=0.09f 若 f=45Hz 则 V=4.0Km/h 4）振动频率及振幅 高频低幅 5）轮胎压路机的特点与作业特性 6）碾压高温 资料表明空隙率在很大程度上决定了路面 质量对干密级配混合料路面，当空隙率为7% 时，提高1%透水性成倍增长，当降到5%时寿 命提高成倍。 试验表明碾压初温对混合料非常重要，温 度每增加10压实效率提高16%，应在尽量高 的温度下初压。 （在不出现大的隆起，推移、裂纹、粘轮 的情况下） 7）避免过压与欠压 空隙率3%时，路面也会失稳。 8）碾压距离确定 环境温度、风速和铺层厚度及下承层温度对 混合料影响很大，因此应根据碾压初温与终了 温度以前的允许时间及碾压速度确定。 温降曲线测定 9）碾压程序 初压 静力压实或振动压实 复压 振动压实 轮胎压实 振动遍数由试验段决定 终压 静力压实 10）碾压基本规则 重迭宽度 静碾 轮 振动 20cm 阶梯形停机 有路拱和横坡 从外向、从底向高碾压； 无路缘石、应离开边沿30cm40cm； 先起步后起振，先停振后停机 尽量采用自动起振功能 间断喷雾状水 尽量避免急转弯 不要在刚铺好的路面上停机； 缓慢起步缓慢停机 路面缺陷与可能的原因 缺陷 可能的原因 撕裂 材料 不匀 压痕 接缝 不良 横裂纹纵裂纹推移泛油材料压碎 厚度与料径不合适 * * 卡车制动或撞击摊铺机 * 基础不良 * * * 压路机操作不当 * 混合料设计不正确 * * 混合料离析 * 混合料温度低* 层间移动 * * 过压 * 表面温度过低 * 影响路面平整度的基本因素 路面平整度是一个综合性指标，涉及施工 各个环节的许多因素，是施工全过程各环节质 量的最终体现，从影响的根源和机理上分为三 个基本因素： a.摊铺作业与找平基准 对于带自动找平的浮动熨平板而言，主要有 以下三个方面的影响： 摊铺阻力的波动主要是摊铺速度、材料和温 度的不均匀，长车卸料； 推移阻力主要是供料量和分料量的变化； 牵引点高度的变化主要由下承层的高低不平 引起。 9、平整度传递特性 b.碾压作业方面 材料离析、温度不均匀造成的密度阻力当 特性不一致； 压实力或压实力不一致； 碾压轮工作过程中造成的材料推移； 变换碾压方向、停机制动、起步等造成的 隆起、压痕等缺陷。 c.下承层不平整对铺层的传递 由于下承层凸凹变化铺层碾压过后压缩量 不一致造成。 下承层对平整度的影响 下承层的影响 下承层的影响通过碾压显现 单元体的受力 通过单元体受力分析，可得传递规律 式中： 压实后体积； V压实前体积； 1垂直应变； 泊桑比2/1。 推导得： 上式表明下承层的凹凸情况会以相似的规 律传递到压实后的上表面。因此为了控制成 型路面平整度，