沥青碎石封层设计与施工技术

科技信息　０公路与管理０　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２０１３年第２１期　沥青碎石封层设计与施工技术　程莉李晓歌　（登封市嘉禾路桥工程有限公司。河南登封４５２４７０）　【摘要】沥青碎石封层技术是旧水泥混凝土路面修复加固的效方式，能够改善路面使用性能，满足通行要求，通过对沥青碎石封层设计介　绍，分析了其加固作用机理，并介绍了沥青碎石封层的施工工艺，以指导工程实际施工。　【关键词】沥青；碎石封层；路面加固；施工工艺　０引言　水泥混凝土路面在长期的使用过程中会发生一定程度的裂缝、短　板等．对交通通行造成个的影响．旧水泥混凝土路面改造是公路工程　２沥青碎石封层作用机理　沥青碎石封层根据层数的多少可以分为单层碎石封层、多层碎石　封层、应力吸收膜封层以及复合应力吸收膜封层．根据施工工艺可以　建设中一项重要任务。旧路面改造方法有薄层罩面、表面处治、加铺沥　青混凝土等方式．经过试验证明．处理效果较好的方式是将原有刚性　路面破碎处理后变为柔性基础．在上面加铺符合交通需求的柔性面　层。沥青碎石封层技术就是柔性路面改造中效果比较好的一种方法。　根据使用场合、施工季节、环境要求以及施工习惯等，碎石封层沥　青可以选择乳化沥青、改性沥青、稀释沥青以及再生性乳化沥青等。加　铺沥青碎石封层首先要对已经形成的柔性基层特殊处理．在较稳定的　柔性基层上喷洒沥青类结合料．然后撒布集料．经过碾压后．在次撒布　集料．最后碾压形成柔性面层结构。　１　沥青碎石封层的设计　经过碎石处理后的水泥混凝土路面．虽然具有一定的强度．但达　不到行车荷载的要求．为了加强其路面强度．可以采用面层补强或者　基层补强两种方式　面层补强通过加铺剁成的沥青混凝土．基层补强　则主要先加铺一定厚度的水稳层．再重新施工面层　沥青碎石封层技　术相对于以上两种方式．不但能够达到同样的效果．更具有良好的经　济效益。　１．１沥青碎石封层结构层设计　沥青封层的结构设计要能够满足结构强度和行车荷载．典型的路　面结构组合方案有在碎石化的旧路面上用４ｃｍ厚的水泥砂浆找平．撒　透层沥青．然后用１．５ｅｒａ厚的沥青碎石下封层和１．５ｅｍ厚的沥青上封　层．根据现场环境和相关效益可以将水泥砂浆找平更换为水泥稳定集　料、二灰稳定集料或者水泥粉煤灰稳定集料。　补强层的总厚度设计时要考虑公路等级、行车荷载、交通量以及　碎石后的基层模量来确定　１．２材料选用　１．２．１基层材料的选用　当碎石化后的柔性基础强度能够满足通行强度．可以简单的用水　泥砂浆找平即可．但当不能满足行车荷载时需要采用水泥稳定类和二　灰稳定类基层，提高承载力和刚度。而粉煤灰稳定集料不但具有其他　材料的性能．还能弥补以上三种材料的不足．在选料时要根据当地的　材料来源、施工要求等决定。　１．２．２透层油的选用　通过在基层上喷洒低粘滞度的液体沥青．可以预先增强基层和沥　青面层的粘结力，弥补基层上的孔隙，将松散的集料有效的结合起来，　使得下封层和基层结合牢固　下封层材料选用时要满足渗透性、干燥　性以及耐久性。并且不能使用易燃和有毒沥青作为透层材料。常用的　透层油有液体沥青、乳化沥青和煤沥青。在酸性石料．选用阳离子的乳　化沥青．碱性石料．采用阴离子的乳化沥青效果较好。　１．２．３封层结合料的选用　封层结合料要根据封层类型、施工季节、环境保护等要求选择，使　用普遍的两种是乳化沥青和稀释沥青结合料两种　乳化沥青具有较高　的温度稳定性，渗透性好，粘附性好，能够和酸碱集料混合使用，而稀　释沥青等其他材料与集料的兼容性和封水效果都不如乳化沥青好　１．２．４集料的选用　集料选用时要考虑集料的级配．控制好针片状集料的相对含量．　表面要干净．无明显风化和杂质．具有较高的强度，能够给行车提供抗　滑性能．压碎值和磨光值要符合要求。　１．３沥青碎石封层配合比设计　沥青碎石封层的配合比设计包括沥青撒布率和石料撒布率两个　方面．设计方法有经验配比法和理论计算法。　分为异步碎石封层和同步碎石封层　２．１沥青封层材料的强度形成机理　材料经过撒布后．混合料会在嵌挤力和内摩擦力的作用下形成骨　架，沥青材料则经过扩散、包裹作用吸附和填充集料之间的空隙，破乳　后还能够与碎石粘结成沥青薄膜层．形成有效的封闭空间．防止渗水　破坏。　影响沥青碎石封层材料强度的因素主要有道路养护剂的种类、材　料的外形尺寸、施工现场的气温、施工气候、湿度以及压路的碾压性能　等。　２＿２沥青碎石封层的压实原理和强度形成　沥青碎石封层强度是在压实过程中形成的．随着压实遍数的增加　混合料中的气孔和水含量不断减少．空气大部分排除体外，只有很少　一部分溶于乳化沥青中．集料不断的靠拢挤压．之间的粘结力和内摩　擦力不断增大．固体矿料在沥青介质破乳和化学反应中定位，形成密　实有效的颗粒排列形式。　影响压实效果的因素主要有碾压温度、压实机械的类型、碾压遍　数以及压实力　３沥青碎石封层施工　３．１施工前准备　施工前要做好人员的配备和责任分工工作．基本组成应包括一名　队长、一名驾驶员、两名操作手和两名路面清扫人员。与当地的交通主　管部门取得俩系，制定交通管制方案．保证施工时和施工后有足够的　操作及养护时间。制备交通施工标志。检查材料、机械和人员配备情　况．对原路面清扫．取定施工时温度和适度满足要求，不能在雨天施　工．路面温度在１５　ｃ以上为宜．对交通原有设施做好保护工作。　确定同步碎石封层车和压路机的使用．根据机械化配套情况、施　工特点、压实作业等条件确定压实机械。初压选用胶轮压路机，复压选　用单钢轮压路机　根据碎石封层车的性能和施工需要选择合适型号的　碎石封层车。　确定洒布量．包括分层洒布量和洒布路段长度的确定。　３．２碎石封层的施工流程　其基本流程包括碎石化处理水泥混凝土路面一水泥稳定碎石的基　层补强一铺筑试验路段一洒布透层油一碎石下封层施工一胶轮压路机碾　压一钢轮压路机复压一同步碎石上封层施工＝胶轮压路机碾压一钢轮压　路机复压一开放交通　３－３下封层施工　在洒布透层油之前对基层顶面检查。对破损地方修补完整，清除　油污和杂质，基层顶面不能过湿。同步碎石封层车运行时，调整好系统　参数．沿着预先设置的控制线行走．保持速度在２Ｋｍ／ｈ，沥青一次洒布　宽度为３．５ｍ，并同时均匀撒布碎石。等同步碎石封层车完成沥青和碎　石施工．乳化沥青破乳时开始初压，初压时压路机从外侧向中间碾压，　轮迹重叠为轮宽的１，３．有支挡时紧靠支挡碾压．初压完成后检查路面　的平整度、横坡等．并及时的调整。初压两遍后进行复压，复压压路机　行使速度可以适当提高．可以同时选用两台同时碾压，边上压路机在　前．靠中线处压路机在后　３．４上封层施工　上封层施工基本是下封层的重复工作．区别是采用的沥青和碎石　配合比以及粒径不同．上封层施工时．运料车车速不能高于２０ｋｍ／ｈ。　３．５施工时注意事项　保持乳化沥青同步碎石层的撒布温度在７０℃以上．以保证喷洒均　匀，沥青膜厚度一致：选择大气温度在１０％，路面温度（下转第３９３页）　３５５　科技信息　０电力与能源ｏ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２０１３年第２１期　机接ＶＩ，其结构图如图３所示。　少机组的非计划停车、为企业制定科学维修计划提供有效帮助目。　３状态监测故障诊断的发展趋势分析　目前设备故障诊断问题的解决方法分为两种：一种，是远程监测　诊断系统：通过计算机通信网络．与异地设备实现远程连接，借助计算　机多媒体网络技术来完成远程设备的监控和诊断：另一种，是使用人　工智能专家系统：用计算机模拟人类专家的经验意见，来实现对本地　故障设备的诊断。这两种方法都有一定的缺陷：前者没有充分利用人　类专家的经验和计算机强大的推理、运算能力．后者无法实现故障诊　图３中国石油大学＜北京＞故障诊断专家系统结构　断经验的网络共享．即无法实现诊断知识的重用。为了克眼弛域障碍、实现　多专家及多系统协同诊断与诊断知识的重用．一种有效的途径——就是　该故障诊断与可靠性分析系统的主要功能包括：振动数据与热力　建立远程智能故障诊断系统（Ｒｅｍｏｔｅ　ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＦａｕｈＤｉａｇｎｏｓｉｓ　Ｓｙｓｔｅｍ，　参数处理与存储、专家系统管理、故障诊断、可靠性评价、整机状态评　ＲＩＦＤＳ）　。　价、故障诊断解释等功能，其中各部分功能简介如下：　（１）振动数据与热力参数处理与存储功能是将机组各个部件振动　混合智能技术Ｌ＿＋　混　数据进行时域、频域等方法进行分析。将振动数据的各种特征指标和　△　智　合　热力参数存储起来．各种特征指标种类可由专家系统管理模块中的特　征指标库进行添加、修改和删除；　专家系统、　能　时域统计分析、　模糊逻辑、　故　（２）专家系统管理功能是对专家系统中的部件测点库、特征指标　埴　频域统计分析、　库、征兆知识库、故障模式库、故障规则库等进行管理；　神经网络、　诊　短时傅里叶变　遗传算法、　断　（３）故障诊断功能是利用专家系统中的专家知识，根据对振动数　换、小波分析、　系　据的特征指标和热力参数的分析来进行各部件的故障诊断：　蚁群算法…　统　经验模式分析．．　（４）可靠性评价功能是利用专家系统中的专家知识．根据各种可　靠性参数来对各部件和整机进行可靠性评价：　图４混合智能故障诊断系统　（５）整机性能评价是利用专家系统中的专家知识．根据故障诊断　和可靠性评价结果对整机做出整机性能评价：　利用混合智能技术对大型复杂关键没备的早期、微弱和复合故障　（６）故障诊断解释功能是对故障诊断和可靠性评价的解释。　进行诊断和预示是一种新思路和新方法，目前研究不够深入，走向实　２．４北京化工大学ＢＨ５０００在线监测系统　用化的混合智能诊断与预示系统为数不多。勿庸置疑的是，将尚未成　北京化工大学在线监测与故障诊断ＢＨ５０００系统主要应用于往　熟的混合智能故障诊断和大型复杂关键设备诊断问题结合在一起是　复式机组。其硬件包括数采卡、调理板（键相模块、位移模块、加速度模　十分困难而又十分有意义的探紊陛工作。　块、速度模块、压力模块、温度模块），该硬件系统全部由自由设计开发　完成，具有灵活、可靠、稳定的特性，全部按照现场恶劣环境（防爆、高　４结论　温、高压）设计．适于在现场的实际应用环境。　石化企业通过引入多套在线、离线状态监测故障诊断系统．对各　ＢＨ５０００远程实时状态监测故障诊断技术研究及其系统组成：　种大型关键机组的进行实时监测．并预知设备故障．及时开展预知维　（１）状态、工况实时数据库；　修．减少安全隐患．使得企业关键设备得到及时维护，确保了机组安　（２）分布式网络框架结构：　全、长周期、可靠运行。本文最后还分析了状态监测故障诊断的发展趋　（３）中间件技术：中间件是一种独立的系统软件或服务程序．分布　势．为状态监测故障诊断技术的发展提供了一种基于远程混合智能故　式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源．中间件位于服　障诊断的参考方向。●　务器端的操作系统之上．管理计算资源和网络通信：　（４）数据库存储与有效数据传输技术：　【参考文献】　（５）网络ＩＰ动态分配技术：实时状态监测系统的监测软件采用ＩＰ　［１］肖勇，等．￥８０００在线状态监测和分析系统在机组运行状态分析中的应用［Ｊ１　ｌ动态分配的策略．即监测软件访问的网络地址可根据服务器负载及网　机械．２００８（３５）：９６—９８．　络带宽状况自动选取目标服务器进行访问：　［２］高金吉．状态监测与故障诊断（在线）技术研究［ＪＪ．北京：北京化工大学出版社，　２０１０．　（６）故障早期智能预警技术研究及其软件系统：　［３］雷亚国，等．混合智能故障诊断与预示技术的应用进展［Ｊ］．振动与冲击，２０１１　（７）由局部诊断到系统诊断技术。　３０）：１２９—１３６．　该系统针对所监测机组常见故障机理及故障特征进行研究．研发　ｆ相应的在线监测故障诊断系统．对各测点进行实时在线监测。能够对　［责任编辑：杨扬］　机组故障进行早期预警．防止故障恶化导致重大事故的发生极大地减　（上接第３５５页）１５　Ｃ以上施工，施工时不能有大风，温度过湿现象；碎　石封层车的行使匀速．保证沥青和碎石料的撒布匹配：洒布沥青和碎　【参考文献】　轮胎压路机压实热拌沥青混合料的机理和作用【ＪＪ．长安大学学报：自　石料后要立即对局部不平整采取修补措施．对起点、终点、接缝处重点　［１］陈心轩．２００３（５）．　控制，避免过薄和过厚；加强支挡设置，并在摊铺时人工及时的对摊铺　然科版．［２］贾同谦．基于厂拌热再生的高等级沥青路面养护工艺以及施工设备［Ｄ］．重庆　宽度外的碎石扫到路面内．将重叠部分清除：当碎石封层车的一种材　料用完时要停止所有输送开关．对剩余的其他材料检查用量．并校准　［３］王晓红．破碎水泥混凝土路面的沥青路面加铺层结构设计［Ｊｊ．公路交通技术，　准确性　２００１。３．　交通大学．２００８．３．　４施工评价　施工完成后对碎石封层的外观检查，保证均匀一致，不出现油包　和起皮现象，并对构造深度、渗水系数、平整度、压实度、摩擦系数等检　测，确保都符合相关的技术要求。　［４］柳正华，谈至明＿ｆ日水泥混凝土路面的碎石化技术综述【　公路，２００５，１２．　［５］高子渝，王欣．同步碎石封层车控制系统研究ｆＪ１．筑路机械与施工，２００７．　［责任编辑：汤静］