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抗车辙沥青混凝土施工工艺分析

时间:2019-08-21 来源:《内蒙古煤炭经济》杂志 作者:admin 点击:

  摘要:钢渣作为一种储量巨大的工业废渣,选用不同的掺量,掺入到沥青混凝土中,分析钢渣掺量对沥青混凝土路用性能的影响,最后得出了钢渣掺量不超过60%均能均衡满足现行规范要求,为以后钢渣在国省干线道路工程中的推广应用提供一定的试验数据及参考。再加上天然石料限制开采,为了解决道路所需材料,嘉峪关公路局利用地理优势资源,积极探索钢渣利用途径,在G30连霍高速公路(嘉安段)中处治车辙采用钢渣SMA-13作为路面面层,这项技术是嘉峪关公路局在“四新技术”中的重要应用,将建成嘉峪关首条低碳环保实验路段。

  关键词:钢渣;沥青混凝土;性能;实验数据

  钢渣是炼钢过程中产生的一种工业固体废弃物,排出量约为粗钢产量的10%~15%。酒钢集团位于嘉峪关,在生产过程中产出大量的钢渣,近年来,随着我国可持续发展战略的实施,人们环保意识增强。从环保和废物利用的角度出发,采取有效措施消化吸收钢渣、减轻钢渣的污染成为社会各界普遍开始关注的问题。

  1工艺特点

  (1)将钢渣制备成为适用于沥青混凝土路面中的骨料,提高钢渣再生利用的经济价值,可节省自然资源(石材)。(2)较一般热拌沥青混合料相比,钢渣沥青混合料的温度损失比较快,出厂温度有所提高,需控制在180℃~190℃。进行碾压过程中不可以将工作断面控制的过长。(3)可利用与热拌沥青混合料相同的生产设备、运输车辆、摊铺机械和碾压设备,施工机械化程度高。(4)钢渣属于碱性集料,同时由于钢渣具有多孔的物理特征与其它沥青混合料相比,使用钢渣本身的特性不需要添加任何外加剂就可以提高沥青混合料的各项性能指标。

  2适用范围

  (1)适用于国省道干线公路,车流量大等道路工程。(2)适用于多雨雪地区各等级公路沥青混凝土路面。

  3工艺原理

  钢渣是一种质地坚硬、外观多孔、棱角丰富、表面粗糙的材料,通过对混凝土矿料级配的选择,通过在混合料中形成骨架密实结构,依靠钢渣颗粒表面粗糙形成较强的嵌挤作用,而不需要掺加其他改性剂来达到提高混合料高温稳定性、抗滑性、水稳定性及抗车辙性的目的。通过试验段对机械设备进行选择及配合比设计的验证,采用间歇式拌合机进行拌合,用大吨位的运输车运输,使用履带式自动找平摊铺机进行摊铺,并用大吨位压路机碾压,经过科学合理的组织施工,最终做到摊铺层密实、接缝平顺,保证了路面质量符合要求。

  4施工工艺流程及操作要点

  4.1施工工艺流程

  施工工艺流程如图1所示。

  4.2配合比设计

  (1)钢渣:形状规则,接近正方体,有棱角,这样才能保证颗粒之间能形成良好的嵌挤结构。表面尽可能密实尽量避免钢渣表面有过多的蜂窝状孔隙。钢渣须经过破碎存放6个月以上才可使用。钢渣使用前应进行活性检验,要求钢渣中游离氧化钙含量不大于3%,浸水膨胀率控制在不得超过2%,金属铁含量小于2%。(2)细集料应清洁、干燥、无风化、无杂质,并有适当颗粒级配。(3)采用的木质素纤维剂量为混合料的3%。

  4.3沥青混合料目标配合比设计原理

  通过试验确定拌合机各冷料仓、矿粉、沥青、纤维的最佳配比。采用马歇尔试验设计方法,既通过试配法确定混合料的集料级配,遵循现行规范关于热拌沥青混合料设计的目标配合比、生产配合比,以及试拌、试铺、验证的三个阶段,并通过马歇尔试验判断集料级配的合理性,并确定最佳油石比。

  4.4确定初始级配

  沥青混合料用的粗集料为酒钢的钢渣,细集料、填料混合料为黑山湖生产的机制砂及矿粉,我们对采用的几种石料、矿粉进行了筛分测试。根据原材料的筛分结果,按照《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2017的要求,合成级配范围中线为基准,以4.75mm筛孔的通过率中值的±3%合成三条曲线。确定矿料级配后,参考目标配比确定最佳油石比,以目标配比的最佳油石比、最佳油石比±0.3%。根据《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2017的要求,对设计的沥青混合料性能进行检验,针对钢渣SMA-13沥青混合料的结构特点和沥青面层中的层位及其受力特点,应对钢渣SMA-13沥青混合料进行高温稳定性和水稳定性检验。

  4.5运输

  (1)由于钢渣的温度散失较快,所以在运输的过程中保温措施须严格到位,运输车辆车厢必须设置加厚保温板并封闭良好。(2)在车箱底板及周壁要涂抹一薄层油水混合液,避免导致混合料离析。(3)沥青混凝土运料车在拌和机下接料时,应大批量卸入,避免混合料零星滚入料斗,且每卸一斗混合料挪动一下汽车位置,以减少混合料离析现象。(4)要及时量测钢渣沥青混合料出场及到场温度,依据出场时间测定出场混合料装车后运至施工现场的降温速率。从而了解温度变化规律,避免因混合料运输过程中的温度损失,造成对现场摊铺施工与碾压密实度的影响。

  4.6摊铺

  (1)钢渣沥青混合料应采用履带式摊铺机进行摊铺作业。(2)钢渣沥青混合料面层,应直接采用非接触式平衡梁,自动控制平整度和高程。(3)摊铺作业施工中,混合料运料车应在摊铺机前0.5~1m处停住,空档等候,由摊铺机顶上运料车。(4)施工过程中,摊铺速度宜控制在2~3m/min,与混合料拌和机的供料速度相协调,保持匀速不间断地摊铺,中途不得停机。(5)在摊铺过程中,螺旋布料器要不间断地将混合料向两侧分料,并始终保持螺旋布料器周围混合料的高度。(6)钢渣沥青混凝土开始摊铺后,应安排专人对摊铺厚度、摊铺温度进行跟踪检测并记录实测数据。

  4.7碾压

  (1)由于钢渣具有表面粗糙的特性,须使用大吨位的压路机才能颗粒产生位移达到颗粒之间相互嵌挤的效果。(2)钢渣沥青混凝土路面采用振动双钢轮压路机。振动压路机遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则,即紧跟摊铺机的后边,采用高频率低振幅的方式慢速碾压。同时碾压本身必须按操作规程进行,以防产生横棱和拥包现象,可通过碾压消除摊铺或其它原因所产生的横棱和拥包。(3)碾压按照从外侧向中心碾压的原则,在进行下一压段时,先斜压,消灭阶梯痕迹后,再进行下一段初压,以提高平整度。(4)在碾压过程中,跟随3m直尺连续检测碾压平整度,当发现摊铺和碾压过程中造成的凸埂时,应及时采用振动压路机顺埂振压消除。(5)碾压过程中,压路机起步缓慢平稳,沿摊铺方向直线行驶,碾压速度均衡一致。

  4.8钢渣沥青混凝土接缝处理

  在接缝施工前须对冷料层进行检查,对低头、翘头现象应予以刨除(刨除范围通过3m直尺进行确定),处理工作应安排有经验的人员进行处理。对于局部睁眼现象应添补细料,用3m直尺进行横向及纵向检查,不得产生跳车现象。接缝的碾压要严格按照有关沥青混凝土的施工技术规范要求进行施工。

  5结语

  将钢渣应用于混凝土混合料中,代替石质骨料,不仅解决了钢渣堆放污染环境的难题,也为优质沥青混凝土耐磨集料资源开辟了广阔的前景。相比普通沥青混泥土,钢渣沥青混凝土减少了后期的维护费用,提高钢渣再生利用的经济价值,很大程度降低了沥青混合料的成本。

  参考文献

  [1]章毅,徐一峰.透水沥青路面结构与材料技术要求[J].城市道桥与防洪,2019(4):51-54,9-10.

  [2]周晓华.机制砂石粉含量对沥青合料性能的影响研究[J].公路交通科技:应用技术版,2019,15(2):10-11,84.

  [3]栾朋.厂拌再生沥青混合料在公路施工中的应用[J].交通世界,2018(32):65-66.

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