5、环氧沥青混凝土施工
3.5.1 基本规定
a) 当气温低于 10℃时,风速大于 10m/s、有雾、下雨或是相对湿度大于90%时不得施工。施工过程中严格控制水源在工作区内出现。
b) 在正式施工前,必须精心检查所有的机械,确保其处于正常使用状态。运料车、摊铺机、压路机都不得漏油、漏水现象。施工过程中摊铺机及压路机不得停机加油。
c) 拌合楼控制室内的自动打印装置,应能打印日期、时刻、拌合时间、盘数、每盘的各料重量及温度。各种器具(尤其是拌和机、混合机和喷洒机的器具、温度计等)使用前要重新校验,确保计量准确。
d) 运料车轮胎花纹要清晰。自卸汽车在每次上料之前,都要做一次顶起空车箱的检验。收工后汽车的车箱应要顶起,防止存水,车箱装料前应打扫干净, 车箱内凡与混凝土接触的部位,宜涂一层尽可能薄的隔离剂,并且不得有隔离剂积聚在车箱底部。
e) 应采用合适的工艺和措施防止钢桥面板的污染。
3.5.2 环氧沥青混凝土生产配合比设计
在原材料准备完全、设备调试结束后,进行环氧沥青混凝土生产配合比设计。生产配合比设计按照目标配合比确定的矿料比例进行冷料仓供料,经拌和机筛分后,取热仓料进行筛分试验;根据热仓料的筛分结果,掺配各仓料,使其最大限度地接近目标配合比确定的关键筛孔的通过率。
采用拌合楼生产的热仓料,根据目标配合比确定的最佳油石比,正负变化0.3%,拌制 3 种不同油石比的沥青混凝土,成型马歇尔试件,根据马歇尔试验机结果确定其最佳油石比。
3.5.3 环氧沥青混合料的生产
(1) 环氧沥青混合料生产流程
1) 环氧沥青混合料拟采用性能良好的环保型拌合楼拌制,每锅环氧沥青产量在 3.0t 以内为宜,并装有温度检测系统及二次除尘设施,设有接料小车。拌和设备的产量应和生产进度相匹配,在安装完成后应按批准的配合比进行试拌调试,直到符合要求。
2) 拌合站设置专门试验室,及时对所生产的沥青混合料进行试验、检验。
①正式拌和前先进行试拌,取样进行马歇尔稳定试验,检验温度、矿料级配及沥青用量的合格性,拌和好的混合料中的环氧沥青的含量要在其固化前用抽提法确定,如不符合应进行必要的调整。
②派专人检查沥青混合料质量,对于生产出的环氧沥青混合料温度要每盘抽查一次,必须使所有集料颗粒全部裹覆环氧沥青结合料,并以混合料拌和均匀为度;并目测每盘料质量,一旦发现花白料、焦料及温度不合格、离析等现象应立即废弃,直至合格为止。必要时停止拌和,找出原因并予以处理。
③每天结束后,用拌合楼打印的各料数量,以总量控制,以各仓用量及各仓级配计算平均施工级配、油石比与施工厚度和抽提结果进行校核。
④每天分析一次检测结果,计算油石比、各级筛孔通过量和沥青混凝土物理力学指标检测结果的标准差和变异系数,检验生产是否正常。
3) 拌和机能分口、分级上料、计量准确、拌和均匀、自动调控自动记录。并装有温度检测系统及二级除尘设备。
4)环氧混合料生产工艺流程如图所示:
(2) 环氧树脂投入工艺
环氧树脂的投入有机器投入和人工投入两种。机器自动投入方式如下:1)投入装置藏有可调节温度的储藏罐、计量器、搅拌器和压力输送装置。
通过压力输送装置把加热并计量混合好的环氧树脂通过输送管道自动的投入到拌合楼里。
2)投入开始时间为环氧树脂投入车接收沥青投入信号后,反馈到环氧树脂的投入信号,开始环氧树脂的投入。自动投入时应做好以下的准备工作:
①环氧树脂的温度调整并投入到储藏罐中。
②接收电信号的配线。
③接好车上搅拌器到拌合楼投入口的输送管。3)注意事项
①为了降低主剂(A)和固化剂(B)的粘性,使它们充分的拌和,防止拌和时的粘度过大,低温情况下,要把主剂和固化剂分别加热到 50~60℃(自动投入设备中即可满足分别循坏加热方式),沥青应加热至 150~165℃,集料加热温度控制在 180~195℃之间。当夏季生产时,且环氧树脂 A 组分和 B 组分是成套使用时,A 组分和 B 组分使用前可不加热。
②环氧树脂由主剂和固化剂按规定重量比配合。事先称量并拌和好,当沥青投入到拌合楼里面时,同时投入环氧树脂。
(1) 环氧沥青混合料拌和
环氧沥青混合料的制造除了要把环氧树脂投入到拌合楼里外,其他方面和普通混合料的制造方法几乎相同。其中要注意以下几点:
①环氧树脂的投入时间和沥青投入拌合楼里的时间几乎是同一时间。
②根据《公路钢桥面铺装设计与施工技术规范》(JTG/T3364.02-2019),拌和时间干拌 5~20 秒,湿拌 35~50 秒。
③出料温度设定在 170~185℃之间。
④当混合料温度满足规定范围后,即卸入运料车,对低于容许温度太多的料, 应予以作废,并由临时热料斗卸入装运废料的另一辆运料车中,运至预先选定的废料堆场内。
3.5.1 环氧沥青混合料的运输
环氧沥青是热固性材料,对温度和时间非常敏感,对运输环节须特别重视。运料车应清理干净,车厢内与混合料接触的部位涂植物油作为隔离剂,所有施工车辆进入施工区前,轮胎必须清理干净。
为了保证混合料的正常使用,从出拌合站到摊铺成型,保温工作是关键,料车必须加盖棉被覆盖保温,防止温降过快。已经离析、结成团块、粘留与车上以及超出规定温度的混合料都必须废弃。如果不采取保温措施,即便是内部温度没有降低,但混合料表面的温度下降会引起环氧沥青混合料的表面固化,这样施工时会影响铺装表面的效果。所以一定要用棉被进行混合料的保温,并且注意混合料不要有局部露在外面。任何被雨水淋湿的混凝土都应废弃,并在卸料前检测混合料温度。
运至铺筑现场的混合料,在规定的时间内摊铺、压实。
运料车通过未固化的粘结层或摊铺不久的环氧沥青铺装层上时,运料车行驶速度宜控制在 5km/h 以内,不得在工作面上调头、急刹车,卸完混合料后直行驶离。
为接近摊铺机,运料车需要经过部分未固化的粘结层。为防止运料车轮胎将粘结料带到干净钢桥面或摊铺不久的环氧沥青铺装上,在桥面上运料车倒完混凝土后驶离未固化粘结层所走的路线应放置纤维板或是其他合适材料。
3.5.2 环氧沥青混合料的摊铺
应避免在气温和路面温度在 10℃以下、风速在 15m/s 以上的大风天气时施工。
环氧沥青混合料摊铺的关键是要在混合料温度没有降低、固化没有超时的情况下及时按所规定的厚度进行摊铺。
1) 应根据作业面情况,事先制定摊铺方案,并按摊铺宽度放样。在摊铺宽度范围内分幅进行摊铺。
2) 环氧沥青混合料的摊铺由 1 台伸缩机进行,摊铺松铺系数确定为 1.20;
3) 事先预热摊铺机,摊铺时摊铺机应匀速行驶,摊铺速度要根据供料能力及各料车送料单上的“容许卸料时间”确定,并严格控制,速度一般控制在2-3m/min。
4) 自动调平装置采用非接触式平衡梁。在摊铺前先用四米直尺测量桥面钢板上的纵向平整度,若均在 3mm 内,则摊铺基准可取原桥面板,否则应以挂线为基准。
5) 摊铺过程中每 10m 测一次松铺厚度:螺旋布料器中的料位以略高于螺旋布料器 2/3 为宜,防止摊铺层出现离析,螺旋布料器尽量放置最低处,防止产生过多死料。
6) 热拌环氧沥青混凝土一般限制在 1.5~2 小时之内。具体容留时间应对现场施工材料进行取样试验后确定。
7) 机械摊铺过程中,当出现局部缺料、混合料明显离析、表面明显不平整、死料等情况时,在施工技术人员指导下安排专人处理。摊铺过程中设专人对螺旋布料器及料斗中的“死料”进行清理。
8) 如因天气、设备等原因造成留设施工缝时,必须机械切割施工缝。
特别强调:进入钢桥面施工区,所有人员必须穿鞋套,佩戴毛巾(防止汗水滴入作业面),不能将水源带入,不得吸烟、吐痰。由于混合料摊铺的厚度较薄, 空气和桥板很快吸收混合料的热量,造成混合料温度下降较快,所以摊铺后尽快进行初碾压。同样,二次碾压和终压也要及时进行。因为混合料在拌和的同时进行固化反应,所以在制造混合料到二次碾压完了的时间要控制在 1 个半小时以内,从拌和站出料到复压结束时间应控制在 4h 以内,超出此时间应废弃。
3.5.1 环氧沥青混合料的碾压
应避免在气温和路面温度在 10℃以下、风速在 15m/s 以上的大风天气时施工。
(1) 碾压设备和碾压次数
碾压设备和碾压次数如下所述:
初压:胶轮压路机,三次往返;
复压:钢轮压路机,三次往返;
终压:胶轮压路机,三次往返。
(2) 碾压温度要求
初压开始时的混合料的内部温度为 155℃以上;复压开始时的混合料的表面温度为 110℃以上;终压开始时的混合料的表面温度为 90℃以上。
(3) 初压的容许时间
以铺装厚度为参量,无风天气,混合料到现场温度在 160℃的条件下,从摊铺到初压结束为止的可操作时间如表 3.3 所示。
如果气温过低或者有风,应该在 6 分钟之内完成初压工作为宜,所以,现场尽量增加施工设备台数,以提高施工的速度。
碾压时压路机驱动轮面向摊铺机,由低到高,依次连续均匀碾压,相邻碾压带重叠 1/3 轮宽,碾压过程中压路机不得在铺装层上转向、调头,压路机起动、停止必须减速缓行,不准紧急刹车制动。要对初压、复压、终压段落设置明显标志,便于司机辨认。对碾压顺序、压路机组合、碾压遍数、碾压速度及碾压温度应设专岗管理和检查、记录,坚决杜绝面层漏压。
(4) 标志与检查
初压按“压路机进行初压的实施过程”进行作业。复压和终压亦应竖立明显标志,以便压路机手辨认。对碾压遍数及碾压温度等,应设专岗检查和记录。试验检测人员每压一遍,采用无核密度仪进行现场压实度检测,当现场混合
料空隙率满足 0~3%时,即可停止复压,直接进入终压工序,当终压采用双光轮压路机碾压时,采用静压模式。
初压和终压都是在压完了 3 遍时,用红外线测温计测记表面温度。当表面温度不满足要求时,再用插入式温度计测记内部温度。当内部温度不满足要求时, 除多补压两遍外,应查明原因,采取有效措施,杜绝再次发生。
(5) 特殊部位的碾压
对压路机无法碾压的部位(如落水口与缘石之间),可采用小型振动压路机及振动夯板和手持式夯锤压实。
(6) 碾压注意事项
①碾压带应重叠 1/3 轮(或轮组)宽。
初压时的第一碾,压路机只有追近摊铺机时才可后退。第一碾的控制速度, 以不产生横向裂纹和推移为原则。
②当摊铺层一侧(如外 1 幅)或两侧(如内幅)为自由边时,初压第一碾应将自由边处先空出宽 30-40cm 不压,待中间部位压过后,将压路机大部分重力位于已压过的混合料上,再压边缘;或设专机碾压边缘,以尽量减少摊铺层向外推移。
③为保证新铺层与已压实层衔接平顺、密实,应设专机压缝。此时,初压第一碾必须作骑缝碾压,即压路机大部分重力应位于己压层(外幅或内幅)上,碾轮仅伸进新铺层(中幅)10-15cm;压路机退出后内移,第二次前进时,碾轮大部分重力应位于新铺层上,但要伸进已压层 10-15cm。
④正桥两端伸缩缝处,应先用钢轮压路机进行横缝处的碾压。碾压下面层横缝,起碾时,压路机钢轮绝大部分应位于伸缩缝上,仅伸入新铺层 15-20cm,然后每压一遍,向新铺层移动 15-20cm,直至钢轮全部进入新铺层为止,再改为纵向碾压。
⑤压路机的折回处忌处于同一横断面上。
⑥可采用在混凝土桥上空驶或用喷灯(或热吹风)加热碾轮的方法来防止混合料的粘轮。
⑦终压后如发现表面仍有横向微纹,应立即用轮胎压路机碾合。碾合后再用钢轮压路机碾平。
⑧对碾压顺序、压路机组合、碾压遍数、碾压速度及碾压温度应设专岗管理和检查、记录。沥青混合料摊铺后,压路机应紧跟碾压,以缩短碾压作业段长度, 碾压速度以不产生横向裂纹和推移为原则。
⑨碾压过程中采用无核密度仪随时检测压实度,发现压实度不足及时补压。
(7) 技术保障措施
环氧沥青混凝土的碾压工艺也是此环节的重点,碾压工艺与压实度的控制措施如下:
1) 下面层环氧沥青混凝土碾压工艺采用胶轮(可降低鼓包发生频率)、钢轮、胶轮组合的方式进行碾压,采用紧跟慢压方式进行,特殊部位的碾压采用小型振动压路机及振动夯板和手持式夯锤压实。
2) 通过试验室建立环氧沥青胶结料粘时曲线及环氧沥青混凝土粘温变化曲线,对环氧沥青混合料粘度及可容留时间实现动态控制,保证混合料最大可压实时间,确保压实度达到设计要求。
3) 碾压工艺主要有以下几点的考虑:
①环氧沥青混合料级配为悬浮密实型,当工作面不能及时展开,压路机过于集中时,将出现过碾现象。
②当施工环境中风速较大时,铺装层表面温度下降很快,此时压路机的行进速度、碾压路线将作适当调整。
③配合作缝的碾压工艺。
4) 为了保证混合料的正常使用,从出拌合站到摊铺成型,保温工作是关键,温度是控制混合料压实结果的关键因素,因此料车在运输过程加盖棉被覆盖保温,防止温降过快,运至铺筑现场的混合料,在规定的时间内摊铺、压实。
通过以上几种措施,合理布设碾压机械器具,在运输和摊铺温度在可允许范围内进行混合碾压,可有效保证混合料的压实度。
3.5.1 接缝处理
(1) 施工缝位置
纵向施工缝设置原则:纵向施工缝位置严格按照询价采购文件及施工设计图的要求进行施工,禁止设置在腹板和 U 形肋与顶板焊缝处;
横向施工缝设置原则:尽量避免横向施工缝的设置。当因故无法避免时,横向施工缝必须设置在钢梁的横隔板中间附近,禁止设置在横隔板处,且相邻两幅及上下层的横缝应错开 1m 左右。施工接缝应避免设置在主横梁的中心线上,因为接缝处较弱容易发生裂缝,所以要避开接缝和主横梁的重叠。
(2) 施工缝的切割
铺装层的纵、横施工缝,均采用 60°的斜接缝。切缝前要预先画好线,沿线切割。采用手持式切缝机进行切割。
切割时间要通过试切确定。即当铺装碾压完 1-2 小时后,不时用切缝机在划线外侧拟被切除的铺装层上试切。当发现切缝平顺,不再拉料,切割面光洁平整时,即可进行正式切割。
铺装层切缝深度应根据铺装厚度合理控制,应不能碰伤钢板。
切缝后,即用适当的工具将铺装多余的部分进行清理,并用铜丝刷刷除不稳定的颗粒,用较宽的鬃毛刷扫清灰尘,必要时用拖把擦拭,最后用高压空气将所有颗粒及灰尘清理干净。
新、旧环氧沥青混凝土接缝此位置如有空隙,采用二阶环氧树脂粘结剂进行灌缝处理。
当邻幅喷洒粘结料时,不但要同时喷涂缝壁,还要跨过接缝,超宽 1-2cm 。
3.5.2 消泡
环氧沥青混合料铺装碾压完毕,在 1-3 天内要派专人 24h 不断地检查是否有鼓包发生,养生期也应检查是否有鼓包。当发生鼓包时,应立即用直径 3mm 的钢针由包顶插入放气(插 2-3 个孔)。在 3 天内发现的,放气后用手持夯锤将鼓包击平或用光面压路机补压一遍。养生期内若发现鼓包,应立即用钢针由包顶插入放弃,用环氧胶填满,并用手持夯锤将鼓包击平。
3.5.3 养生
环氧沥青混合料采用自然养护方式,一般热拌环氧沥青混合料养生期不宜低于 5-10d。具体养生期根据环境温度与现场马歇尔试验确定,方法是:对摊铺当天的环氧沥青混合料取样,成型多组马歇尔试件,放置在桥面铺装层上,隔一定时间测试其马歇尔稳定度,如马歇尔稳定度达到 40KN 后开放交通。养生期间,禁止一切车辆通行,并不得在桥面上堆放杂物。
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