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低温下微表处施工关键技术
作者:admin 文章来源:东南西北人网 点击数:2761 更新时间:2011-12-6

    微表处作为一种道路表面薄层罩面技术,对环境的要求相当严格,从原材料的选取、施工工艺的选择到施工环境因素的差异等都会对其施工质量造成很大的影响。温度是影响微表处施工质量的一个环境因素,甚至可以影响到微表处的成败。为此,国内外都对微表处的施工温度区间进行了界定。ISSA的标准规定,在气温低于10℃和路面温度低于15℃时不允许进行微表处施工。国内经过大量的研究和施工实践也提出:在大气温度低于10℃并有进一步下降的趋势时,不适宜进行微表处施工;在大气温度高于7℃并有进一步上升的趋势时,可以进行微表处施工。所以,鉴于温度的影响,我国在11月份以后一般都很少进行微表处施工。但是,各地区实际情况不同,工程也会受到各种条件的限制,而我们往往会碰到在上述不利温度范围甚至低于不利温度范围的条件下也要施工微表处的情况,这种情况有时是不能避免的。本文将结合福建地区某工程的实施情况,阐述在低温时微表处施工需要注意的事项。

1
工程概况


   
该微表处工程原定9月开始施工,但由于受到材料来源以及自然灾害的影响,工程推迟至12月中旬才开始施工。此时,该地区气温已经较低,日平均气温约为15℃,早晚气温不超过10℃,而工程工期为1个月,以后的温度会更低,甚至会低于微表处最低温度限制范围。但由于整条道路必须于年底内通车,故仍进行了微表处施工。


2
工程实施


   
鉴于施工环境不理想,在材料以及施工工艺的选择上,施工单位进行了更加严格的控制。对原材料性质进行了严格的试验检测,保证原材料满足设计要求,并通过大量的配比试验,选择出该施工条件下的最佳施工配合比。同时,在施工现场安排了多名具有多年微表处施工经验的技术人员作现场指导。


2
1材料选择


   
胶结料是影响微表处施工质量重要的因素之一。本工程采用壳牌施保妙”—SS3改性乳化沥青,该改性乳化沥青曾在国内多个微表处工程中采用,使用效果优良。该乳化沥青的质量检测指标见表1

 

 

 施工过程中,供应方提供了完整的乳化沥青检测报告。施工单位在施工前对乳化沥青的质量进行了检验,对不满足设计要求的乳化沥青坚决不予采用,确保了乳化沥青的质量。

   
石料也是影响微表处施工质量的一个重要因素。微表处用石料必须坚硬、粗糙、耐磨、洁净、干燥,不含泥土杂质。此外,微表处要求所采用的细集料的砂当量≥65%。若石料的砂当量过低,将直接影响混合料的可拌和时间和破乳固化时间,并影响胶结料与石料之间的粘结。


   
该微表处工程采用的石料为玄武岩,砂当量经检测为68%,满足规范和设计≥65%的要求,石料的其它性质经检测也符合要求。检测结果见表2和表3。混合料中矿粉采用三明尤溪生产的优质石灰石矿粉。混合料级配稍微偏粗,位于设计级配下限(4)。施工时在混合料中添加了15%的优质325水泥。

 

 

 

 工程施工前,经过多次施工配合比试验,确定混合料最佳油石比为68%,最佳总含水量取10%。并对混合料进行了性能检测,检测结果见表5

 

 

22微表处实施

   
该微表处工程施工从200512月中旬开始,至20061月底结束。图1列出了工程施工期间日平均温度的分布情况。

 

 

 根据该微表处施工的质量情况,可将整个施工过程分为下列3个段落:

(1)
l
施工段:200512月中旬至12月底;


(2)
2
施工段:20061月初至中旬;


(3)
3施工段:20061月中旬以后(2月初)


   
从图1可以看出,各施工段施工时温度情况如表6所示。

 

 以下是各阶段微表处的施工情况。

1施工段:


    12
月中旬,施工单位开始了微表处施工。至12月底,为第1个施工段,共完成近30 000 m^2的微表处施工。施工期间,发现微表处破乳速度较慢、固化时间较长的现象,混合料需要近2 h左右才能完成破乳,完全固化粘聚力达到20 N•cm的要求时需要近半天时间,这给正确判断微表处的开放交通时间造成了一定困难。按照规范要求,混合料粘聚力值达到20 N•cm的要求后即可开放交通,但最开始施工的一段经测定粘聚力值达到要求,但开放交通后仍出现了掉粒现象。经分析,该段施工后4 h,表面已完全干燥,测定粘聚力满足要求,但挖开混合料,发现混合料内部仍处于潮湿状态,部分还存在水分,混合料的内部并未完全固化。鉴于此,以后的微表处施工完成并测定混合料粘聚力值满足≥20 N•cm的要求后均再延长2 h开放交通。此时经测定混合料的粘聚力值为23 N•cm,挖开混合料,混合料内部也已完全干燥,故以后的混合料均以粘聚力值达到23 N•cm的要求后开放交通。图2列出了不同温度条件下混合料粘聚力值随时间的变化规律。经采取这样的措施,以后微表处施工开放交通后,质量良好,未出现任何异常现象:

  但这期间施工的一段微表处工程,混合料施工完成后已至下午5点,混合料还未完全破乳就进入了黑夜,在混合料的固化过程中经历了一个昼夜的时间。而该地区晚间温度较低,约为5℃,而且早晨多有霜雾,湿度极大。1个昼夜后,微表处的表面虽已破乳,但仍未完全固化,且表面还有水分存在,推断为早上的露水。混合料完全固化的时间竟至中午,较当天早上施工的微表处完全固化时所用时间更长。混合料固化时,经测定粘聚力已达到20N•cm的要求,但2 h后无法达到23 N•cm的要求,但鉴于交通压力的影响,施工单位开放了交通,但开放交通后即出现了轻微的掉粒现象,个别地方还出现了混合料的松散,并产生了坑槽。分析原因,可能是混合料固化时间过长,导致沥青胶结料与集料之间的粘附性降低,未形成有效的沥青膜所致。

2施工段:


   
该段在施工时,充分吸收了上述施工经验,选择良好的天气,施工尽量在较高温度下进行,且尽量在下午4点钟之前完成,以保证混合料在进入夜间时已完成破乳。同时考虑到施工温度已经很低,施工单位经咨询国内知名微表处专家的意见,了解到普通微表处配方已不适于进行微表处的施工,故对微表处的配方进行了适当的修正:(1)在可拌和时间满足要求的前提下,将水泥用量提高至2%,以增强混合料的早期强度;(2)在混合料稠度满足要求的前提下,将混合料的外加用水量降低了1个百分点;(3)将混合料的油石比提高了O4个百分点,达到72%。同时,施工单位还采用其它一些措施:(1)微表处混合料破乳完成后,适时采用10 t左右胶轮压路机对混合料进行碾压,将混合料中的水分挤出来,提高混合料的固化速率,具体的碾压时机由现场技术人员通过经验确定;(2)由于混合料较平常施工时固化所需时间较长,故需和交通路政部门联系,待混合料完全固化后开放交通,以给混合料足够的养生时间;(3)为保证微表处混合料的质量,施工单位仍采取了当混合料粘聚力值达到23 N•cm时才开放交通的措施。


   
虽然此段施工时温度较第1段低,但通过采取这些有力的措施,施工后混合料破乳和固化时间却未延长,混合料固化和开放交通时间甚至缩短了一点儿。该段施工完成通车后,除个别段落出现少量松散外,路面状况良好,未出现严重的掉粒等质量缺陷情况。


3施工段:


   
该段施工时,温度已经很低,施工时平均气温只有3℃左右,日最高气温也不足5℃,早晚还经常出现霜冻。该段施工完成后,混合料的破乳和固化时间明显延长,破乳时间达到6 h以上,固化时间则在10 h以上,粘聚力的最大值也只能在20 N•cm左右。该段时间范围施工的微表处均出现了严重的掉粒现象,说明此时已无法再进行微表处施工。


3
结论

    (1)
在温度较低时,应尽量避免进行微表处施工。微表处可施工温度范围的确定可参照本文上述的ISSA标准以及国内的施工经验,但在日平均温度低于7℃以及混合料固化时间有可能超过10 h时,绝对禁止进行微表处施工。

    (2)
在较低温度下施工微表处时,应采取措施保证微表处的质量。可采取的措施有:


在保证混合料拌和时间的前提下,适当提高水泥的用量,这样可以提高混合料的早期强度。


尽量减少用水量,这应以混合料的可施工性为前提条件,因为混合料的破乳和固化就是混合料中水分消失的过程,水分越少,破乳和固化时间就越短。


适当提高混合料的油石比。提高混合料的油石比,相当于增加混合料中粘结料的量,粘结料的增加有利于石料之间的粘结。


混合料施工完成后,在现场技术人员的指导下,选择合适的时机采用胶轮压路机对混合料进行碾压。一般情况下,微表处施工后是不需要进行碾压的,但实践证明,碾压可将混合料中的水分挤出到路表面,有利于水分的蒸发,从而加快混合料的固化。但需注意,碾压必须掌握好时机,如碾压得过早,往往会导致混合料出现松散等现象。


保证混合料足够的养生时间。开放交通时,需取样观察混合料的成型状态并测定混合料的粘聚力,建议粘聚力达到大于23 N•cm的要求后开放交通较为合适。


微表处施工时间应合理安排,尽量选择天气好,温度相对较高的时候施工,尽量避免微表处施工后还未完全破乳就让混合料经历黑夜,故应在天黑之前至少2 h结束微表处施工。

 

 

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