沥青混凝土摊铺层质量的重要指标是平整度和密实度,而摊铺机则对最终形成的摊铺层起重要作用。然而,施工中的许多因素又直接对摊铺机的工作产生影响,例如:混合料的级配及温度、钢丝基准线的架设与测量、摊铺起步与暂停、摊铺速度、振动频率、摊铺层纵向搭接、混合料离析以及碾压方法等。因此,施工中应做好与上述因素有关的工作,以保证摊铺层的质量。
1 起步前的准备
1.1 路基的标高与平整度的认定
路基对沥青摊铺层的平整度起着决定性的作用。由于路基的较大凹陷和凸起无法通过摊铺机自动找平系统来一次性消除,特别是当凸起接近或高于以标高为基准的摊铺层厚度时,熨平板因其具有浮动特性而被凸起处抬高,使铺层的平整度产生较大的偏差。因此,除用专用摊铺机完成的稳定层外,对稳定层也应进行测量。当局部的凸起或凹陷与基准标高差距较大时必须进行处理,稳定层的凸起不得大于摊铺层厚度的1/2。
1.2 摊铺起步前的工作
摊铺起步前,应根据摊铺层厚度乘以1.1~1.3(根据试验结果确定)的松铺系数来制作若干条合适的木板,将其垫于熨平板下,以初步确定摊铺层厚度及横坡度(有些熨平板可根据水平尺预垫出横坡度)。按照测量架设好的钢丝基准线及所要求的横坡度,将纵坡仪安装在布料器的轴线略靠前的位置,打开并初步调好自动找平仪的纵坡仪(在这里不讨论横坡
仪的使用)。初步确定标尺高度。由于预定标尺高度的确定涉及牵引臂的长度、熨平板的宽度及本身调定，初始仰角角度、调平液压缸的反应速度以及摊铺层厚度等多种因素,而各制造商的产品在设计上又有差别,因此这些参数不可能相同,故对不同的摊铺机的标尺高度与实际形成的摊铺层厚度的关系应通过试验来确定。一般来说,摊铺机只须根据头一天熨平板的工作仰角标尺高度的值起步即可。对摊铺机开始使用时的标尺高度的调整方法,通常是,首先调整主机仰角(按说明书中的要求来调,一般情况若不是超厚摊铺是不需要作调整的),然后再调工作仰角,即先将熨平板放在木板上(不要留有间隙,木板厚度即为虚铺厚度),此时的工作仰角在对应的标尺上将有一个刻度,记录下这个刻度,然后求出牵引长度与熨平板宽度的比值,并计算出数值(熨平板的宽度×比值×0.01),再在原来记录的标尺刻度上再调高这个数值,这样就基本上确定了初始工作仰角标尺的高度。 摊铺开始以后,应密切注视摊铺厚度的变化,随时作出调整,直到标高符合要求为止。
2 摊铺速度的选择
2.1 摊铺速度对密实度的影响
在使用高密实度熨平板时,摊铺速度将对摊铺层的密实度产生影响,特别是摊铺层厚时会对熨平板产生较高的阻力,较高的摊铺速度将使摊铺层的密实度降低。因此,在摊铺过程中一旦确定了摊铺速度就应保持不变,以保持纵向的密实度均匀一致。
2.2 摊铺速度对平整度的影响
在摊铺过程中,速度恒定对平整度是非常重要的。如上所述,改变摊铺速度会产生不均匀的，度,从而使碾压时产生不均匀沉降,最终将导致平整度较差。即使预选的摊铺速度并未改变,由于生产组织及设备等原因也会使摊铺机暂时停机,并且在热铺层的状态下,未加防沉降锁的熨平板也会因浮动特性和自重成沉降压痕。故一旦机器的暂停时间较长,将使未加防爬升锁的浮动熨平板因铺层变凉、变硬而被抬起形成凸痕,由此产生的压痕或凸痕无法通过压路机的碾压而消除。因此,应选用具有防爬和防降双重功能的熨平板,以尽可能地避免这种情况的发生。
3 搭接式摊铺工艺的应用
由于混合料会产生离析等的原因,在施工规范中已明确提出,大宽度铺层不允许一次摊铺成形,但随着公路事业的发展,高等级、多车道公路将越来越多,因此搭接摊铺技术的应用将越来越广泛。
3.1接缝的产生及处理
摊铺层的接缝分为纵向接缝和横向接缝。纵向接缝通常是由于两幅或多幅摊铺而形成,并有两台摊铺机梯队作业的热料对热料的“热接缝”和一台摊铺机作业的热料对冷料的“冷接缝”之分。横向接缝产生于暂停铺筑的地方,横向接缝一般为“冷接缝”。纵向接缝应尽可能地采用“热接缝”由于梯队作业时两幅的混合料的温差不大,摊铺层接缝处材料尚可挤压并能较好地粘结,故只要选择合适的搭接量即可获得良好的搭接质量,在万不得已而采用冷接缝时,应使用熨平板的平端板或(冷却后)用切割机切齐,使其形成平接缝,使后来的搭接易于控制。
3.2 纵向冷接缝的施工
接缝施工中的许多错误均发生在摊铺第二幅时,为获得好的效果其搭接量应为2cm,最大3cm。然而,实际操作中6、8cm甚至超过10cm的重叠量并不少见。若搭接量过大,会对整个摊铺层及接缝造成两种负面影响:一是由于碾压会产生摊铺层沉降,尽管沉降量小于沥青混凝土的粒径,但搭接过大将导致粒料破碎,并可能使冷层边缘的组织结构受到破坏;二是熨平板的浮动将受到干扰,熨平板在铺筑好的那一侧并不是由沥青混合料来支撑,而是由搭接区域的高度迫使其抬高的,显而易见,即使经过碾压此区域的密实度也必然会降低或出现压痕。因此,对接缝的正确摊铺方法,应是将搭接量控制至尽可能的小,而不是过去普遍认为的10cm以下。
3.3 搭接量的自动控制
在实际施工中,用人工控制使搭接量均匀一致的方法非常困难。目前,国外已经研究出一种称为边缘跟踪仪的自动控制装置。它的跟踪臂由第一幅摊铺层的边缘引导,在摊铺过程中与跟踪仪预置的搭接量进行比较,当产生偏差时,跟踪仪发出电脉冲信号控制伸缩熨平板,实现搭接量的自动控制,但是这种跟踪仪只适用于伸缩熨平板。
4 表面粘结料过度集聚的处理
4.1 粘结料集聚的成因
在使用高密实度熨平板摊铺耐磨层时,如果获得的马歇尔密实度超过98%时,将在摊铺层表面发生粘结料的过度集聚。由于表面析出的粘结料主要为沥青或改性沥青,因其中的骨料极少而导致摊铺层的强度不足,形成早期破坏现象。
4.2 消除粘结料集聚的方法
降低摊铺层密实度,可通过降低高密实度熨平板的夯锤与振动器的频率来实现,同时也就消除了表面粘结料的过度集聚。要获得摊铺层表面良好的组织结构,高密实度熨平板实现的马歇尔密实度平均值应控制在95%以下。摊铺耐磨层时,应降低熨平板的压实能量,以避免粘结料的集聚。
5 离析的产生与防止
5.1 离析产生的原因
混合料在运动过程中,如拌和、装料、运输、卸料以及分料等过程中,各种粒径的级配骨料的滑落速度不同,粗粒料相对细粒料因粘结面积小而粘结力较小,同时粗粒料又因其重力大于粒料之间的粘结力的机会较大而较细料更快地滑落,从而产生离析,这是离析发生的内因。搅拌分料过程中,粒料受力方向和大小的改变是离析发生的外因,内外因的共同作用使混合料形成离析的倾向。
离析对摊铺层可产生不良影响,使整体强度和稳定性降低。粗料集中时,摊铺层的粒料间因沥青粘结面积小而使粘结力减小,导致粒料相互易于脱离,从而使道路的防水功能大大地降低;细料集中时由于缺乏骨料而使摊铺层的强度不足,弯沉偏大,易于产生泛油及拥包等现象。
5.2 避免混合料离析的方法
(1)减少混合料在运动过程中的下降高度和时间是减少离析的关键,自卸车接料时,应分堆接料,切忌一次完成。
(2)摊铺过程中,自卸车向料斗中卸料时应一次举升完成,同时要求混合料在进入料斗前应进行一次拌和。
(3)在布料仓内,混合料的高度应稳定地保持在螺旋叶片的2/3处。
(4)在满足混合料供给量的前提下,尽可能地降低螺旋布料器的高度。
(5)螺旋布料器要保持连续稳定地向两边分料,使混合料再次得到均匀的拌和。
(6)在条件允许的情况下,应尽可能地采用大直径、低转速的叶片。
(7)若自卸车能连续供料时,应尽量减少摊铺机收料斗的收放次数。
(8)尽可能不采用超大宽度的、一次摊铺成型的施工方法。
上述所有方法均能有效地降低混合料在运动中的下降高度和时间,是避免离析的有效方法。
