掺拌PR-PLASTS混凝土施工工艺

摘要

本发明涉及一种沥青路面施工，特别涉及掺拌PR-PLASTS混凝土施工工艺，简称掺拌PR添加剂沥青混凝土施工工艺，它包括以下步骤：1）下面层清理验收；2）原材料准备；3）设备安装调试；4）测量放样；5）洒布粘层沥青及洒布量试验检测；6）PR PLASTS混合料拌和及混合料均匀性、出场温度检测；7）PR PLASTS混合料运输；8）PR PLASTS混合料摊铺及到场、摊铺温度检测；9）PR PLASTS混合料碾压；10）质量检测。采用本发明的工艺可提高路面的耐久性和抗车辙能力，增强了路面的高温稳定性，特别是在高温多雨潮湿地区的应用，具有广泛的推广价值。

说明书

技术领域

本发明涉及一种沥青路面施工，特别涉及掺拌PR-PLASTS混凝土施工工艺，简称掺拌PR添加剂沥青混凝土施工工艺。

背景技术

PR-PLASTS(简称)是引进一种能提高沥青混合料抗车辙性能的高熔点高分子聚合物添加剂。PR均呈4mm的固体颗粒状，作为一种添加剂可以根据掺加比例在沥青混合料加热拌和时直接加入，经过在不同地区高速公路的应用表明，各项性能指标良好，其在沥青混凝土中起到明显的高温抗车辙作用。

夏季高温季节，沥青路面容易产生车辙的结构层次为中面层，当沥青路面的温度达到60℃时，沥青开始软化，混凝土的强度降低，在高速、重载的车轮作用下，路面容易产生车辙，使路面平整度变差，降低路面的耐久性。

发明内容

本发明的目的是：提供一种掺拌PR-PLASTS混凝土施工工艺，采用本发明的工艺可提高路面的耐久性和抗车辙能力，增强了路面的高温稳定性，特别是在高温多雨潮湿地区的应用，具有广泛的推广价值。

本发明的目的是这样实现的，掺拌PR-PLASTS沥青混凝土施工工艺，其特征是：它包括以下步骤：1)下面层清理验收；2)原材料准备；3)设备安装调试；4)测量放样；5)洒布粘层沥青及洒布量试验检测；6)PR PLASTS混合料拌和及混合料均匀性、出场温度检测；7)PR PLASTS混合料运输；8)PR PLASTS混合料摊铺及到场、摊铺温度检测；9)PR PLASTS混合料碾压；10)质量检测。

所述步骤2)原材料准备，包括选用PR PLASTS添加剂、石灰岩、细砂、矿粉及改性沥青；所述的PR PLASTS添加剂是直径4mm黑色颗粒，在25℃时，密度为0.91～0.965g/cm³，熔点140～150℃，属于改性的PE，可在常温下长期保存；所述的细砂的砂当量大于60％；所述的PR PLASTS混合料的沥青含量比普通沥青混合料的油石比高0.2％左右。

所述步骤5)洒布粘层沥青及洒布量试验检测中，所述的粘层沥青为未稀释的改性乳化沥青，洒布量为0.2～0.3kg/m²。

所述步骤6)PR PLASTS混合料拌和及混合料均匀性、出场温度检测中，热集料在加入PR PLASTS后，先干拌10～15s、再加入沥青湿拌40～45s，总拌和时间为不低于50s；沥青加热温度为150℃～160℃，集料加热温度为190℃～195℃，混合料温度为175℃～185℃。

所述步骤7)PR PLASTS混合料运输中，PR PLASTS混合料运输到场温度不低于165℃。

所述步骤8)PR PLASTS混合料摊铺及到场、摊铺温度检测中，摊铺机熨平板加热温度不低于100℃，摊铺为2～3m/min。

所述步骤9)PR PLASTS混合料碾压中，初压温度为160℃～170℃，摊铺至碾压终了的时间为20～30min；混合料摊铺后，10t以上双钢轮振动压路机即紧跟摊铺机进行振动碾压2遍，压路机的速度不超过5km/h，与摊铺机的距离不能超过10m，之后采用18t以上的胶轮压路机稳压3～4遍，最后采用双钢轮压路机终压收光。

本发明的有益效果是：PR PLASTS改性剂主要具有4个优点：(1)无需相容性沥青；(2)无需专门的生产设施；(3)没有胶结料的贮存问题；(4)可准确掌握用量，避免了聚合物和改性沥青的浪费。所以，PR PLASTS沥青混合料具有较好的高温稳定性和低温抗裂性及抗疲劳性能，具有防水、防裂性能。本发明的工艺通过掺拌PR PLASTS沥青混合料可提高路面的耐久性和抗车辙能力，增强了路面的高温稳定性，特别是在高温多雨潮湿地区的应用，具有广泛的推广价值。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：

图1是掺拌PR-PLASTS混凝土施工工艺；

图2是图1掺加PR PLASTS的沥青混凝土配合比设计中集料级配曲线图。

具体实施方式

一、操作要点

1、PR PLASTS改性剂用量的确定

在试铺试验路段之前，一般可进行沥青混合料低温弯曲试验，以分析改性沥青在低温条件下抗剪切性能的变化。试验可采用与车辙试验相同的原材料，先采用相同的油石比，在相同环境下进行室内拌和，制成试件，最后在-10℃低温条件下进行弯曲试验。通过对低温弯曲试验结果分析得出，随着PR PLASTS改性剂含量的增加，试件在低温条件下抗剪切的能力逐渐减弱，抗剪切变形的能力也逐渐减弱，综合分析PR PLASTS改性沥青混合料的车辙和低温弯曲的试验结果，并结合当地地区气候特点，确定出PR PLASTS改性剂的合理剂量，并以此作为生产时填加的控制标准。

2、混合料拌合温度的确定

虽然PR PLASTS改性剂的熔点为140℃，但为确保混合料拌和均匀，需较高的拌合温度，考虑到拌合温度对试件抗车辙能力的影响，采用上述原材料按照相同的方法制成试验试件。与之不同的是，在加入PR PLASTS改性剂时的骨料控制温度不同，通过对车辙试验结果进行分析可以得出，随着拌合温度的提高，试件的抗车辙能力在180℃时能保持在稳定的状态，最终确定180℃为PR PLASTS改性沥青混合料的最佳拌合温度，并以此作为拌合温度控制指标，也是对车辙病害试验性修复的控制要点之一，施工中混合料温度不宜超过195℃，采用如此高的拌合温度也不经济。

3、掺加PR PLASTS的沥青混凝土配合比设计方法

3.1掺加PR PLASTS的沥青混凝土配合比设计采用以下方法：

首先不掺加PR PLASTS进行常规马歇尔试验设计，确定出混合料级配和最佳油石比，然后在此基础上掺加0.4％(矿料<集料加矿粉>质量外掺)的PR PLASTS，同时油石比应在最佳油石比的基础上增加0.2％，最后对掺加PR PLASTS的沥青混凝土进行各种性能试验。

3.2掺加PR PLASTS的沥青混凝土的试件制备：

1)将集料加入试验室拌和机中，加热至180℃；

2)将0.4％的PR PLASTS(占矿料质量)加入拌和机中；

3)拌和10s；

4)按常规方式拌和、制备试件，混合料的拌和、击实温度(见表1)：

表1掺加外掺剂混合料试验拌和与击实温度(℃)

  矿料(包括矿粉)加热温度 180～185  沥青加热温度 160～170  沥青混合料拌和温度 160～170  试模预热温度 160～170  试件击实温度 155～160  试件成型终了温度 不低于145

4、掺加PR PLASTS的沥青混凝土配合比设计

沥青混合料采用石灰岩集料、石灰岩磨制的矿粉、AH-70重交(或改性)沥青、PRPLASTS按一定的配比拌制而成，配合比设计由马歇尔试验设计和沥青混合料性能检验组成；其设计遵循如下步骤：

4.1目标配合比设计阶段

4.1.1确定各矿料的组成比例。从施工现场分别取各类矿料进行筛分，计算各矿料的用量，使合成的矿质混合料级配符合要求的级配范围，沥青混合料级配(见表2)，级配要反复进行计算，使矿质混合料级配曲线接近一条顺滑的曲线，级配曲线(见图2)，其中特别注意使0.075mm，2.36mm，4.75mm的筛孔通过量控制接近标准级配的中值。

表2沥青混合料级配

4.1.2确定最佳油石比。按照上面确定的矿料组成比例，采用常规马歇尔试验方法确定混合料的最佳油石比，其对应的空隙率、稳定度、流值、沥青饱和度、矿料间隙率、残留稳定度等物理性能指标满足规范要求指标。

4.1.3掺加0.4％的PR PLASTS，同时油石比在最佳油石比OAC的基础上增加0.2％的用量制备沥青混凝土马歇尔试件，对之进行马歇尔试验，试验结果应满足规范和设计的要求。

4.1.4掺加PR PLASTS的沥青混凝土性能检验，按以上配合比制备PR PLASTS沥青混凝土马歇尔试件，检验残留稳定度、动稳定度，应满足规范和设计要求。

4.2生产配合比设计阶段

4.2.1确定拌和机各热料仓矿料和矿粉的用量。从二次筛分后进入各热料仓的矿料取样进行筛分，根据筛分结果，通过计算，使矿质混合料的级配满足目标配合比级配要求。同时反复调整冷料仓进料比例，以达到供料均衡。

4.2.2确定最佳油石比。采用目标配合比的五个油石比和PR PLASTS掺加量，按掺加PR PLASTS沥青混凝土试件的制备方法，用试验室的小型拌和机拌制沥青混合料进行马歇尔试验，按目标配合比设计方法选定最佳油石比。其对应的空隙率、稳定度、流值、沥青饱和度、矿料间隙率、残留稳定度等物理性能指标满足规范要求指标。

4.2.3掺加PR PLASTS沥青混凝土性能检验，按以上配合比制备掺加PR PLASTS的沥青混凝土马歇尔试件，检验残留稳定度、动稳定度，应满足规范和设计要求。

4.3生产配合比验证阶段

用确定的生产配合比在拌和机上试拌，取混合料进行检验，混合料的各项技术指标合格后铺筑试验路段。取试铺用的沥青混合料进行马歇尔试验检验和沥青含量、筛分试验，检验标准配合比矿料合成级配，其中0.075mm，2.36mm，4.75mm，及公称最大粒径筛孔的通过率接近要求级配范围的中值，并避免在0.3mm-0.6mm处出现驼峰，由此确定正常生产用的标准配合比。

通过验证，普通沥青混合料添加PR PLASTS后最突出的性能是可提高混合料的高温抗车辙能力，特别是沥青路面在夏季高温季节，在路面中面层结构使用，确保重车高速行驶作用下避免车辙产生，故在中面层中掺加PR PLASTS可达到提高路面抗车辙能力的目的。

二、如图1所示，本发明的目的是通过包括沥青混凝土路面配合比设计、材料、设备要求、沥青路面施工工艺以及质量控制实现的，其过程它包括以下步骤：

1、下面层清理验收

施工前对下面层进行清扫，采用吹风机清扫路面及缝隙内的灰尘和杂物，必要时用水清洗路面，晾晒24小时，保证路面完全干燥后进行PR PLASTS沥青混合料施工。

2、原材料准备，包括选用PR PLASTS添加剂、石灰岩、细砂、矿粉及改性沥青。

材料要求：所有材料必须符合规范和设计图纸要求，不合格的材料不能使用。堆放各种矿料的地坪要求硬化，料堆之间要用墙体隔开并有良好的排水系统。矿粉宜覆盖。

1)PR PLASTS添加剂

PR为直径4mm黑色颗粒，密度(25℃)0.91～0.965g/cm3，熔点140～150℃，属于改性的PE，可在常温下长期保存，使用时直接投入搅拌机中，主要指标(见表3)。

表3PR PLASTS的产品指标

  序号  检测指标  单位  数值  1  密度  g/cm³  0.91～0.965  2  软化点  ℃  140～150  3  粒径  mm  4  4  其他材料  ％  ＜5  5  塑性材料  ％  ＞95

2)选用石灰岩、细砂(砂当量大于60％)、矿粉及改性沥青，满足规范要求，试验采用AH-70重交沥青，辉绿岩碎石、石灰岩石屑、石灰岩磨细矿粉，技术指标符合沥青路面施工技术规范要求(略)。原材料具有较高的高温粘度和低温延度，沥青材料主要指标(见表4)。

表4沥青材料检测指标

  项目  指标  针入度(25℃100g 5s 0.1mm)  ＞70  软化点(℃)  ＞65  延度(5cm/min  5℃cm)  ＞50  溶解度(％)  ＞99  粘度(135℃)  ＜3.0  密度(g/cm³)  实测记录  闪点(℃)  ＞230  弹性恢复(RTFO，25℃)  ＞70％  离析(48h)  ＜6℃  质量损失(％)  ＜1.0  延度(5cm/min  5℃cm)  ＞30  针入度比(25℃，％)  ＞60

3.机械设备

本工艺为PR PLASTS中面层沥青混凝土路面，根据摊铺速度、路面宽度，按开一个工作面考虑，建议采用的配套设备(见表5)。

表5PR混合料施工主要施工机具设备表

  名称  规格型号  数量  单位 备注  间歇式沥青拌和楼  产量≥240t/h  1  套 3000L以上，配备热贮料仓  投料机  1  套 配计量装置  沥青混凝土摊铺机 最大摊铺宽度12m  2  台 具有振夯及自动调平功能  找平基准装置  非接触式  2  套 接触式长度＞13m  装载机  斗容量3m³  3-4  台  双钢轮压路机  自重10t以上  2  台  双钢轮压路机  自重13t以上  2  台  胶轮压路机 自重18t以上  2  台  沥青洒布车 智能型  1  台  自卸运输车 载重15t以上 10-15  辆  按运距计算确定

注：机械设备数量依据单幅路面宽11.5m配置，路面宽度、工作面数量变化后可酌情增减。

对上述设备安装调试。

4、测量放样

在交验前恢复路面中桩，做好测量放样工作，放出路面高程控制点和边线、导向线等。

5、洒布粘层沥青及洒布量试验检测

1)清除路面杂物、尘土；

2)粘层沥青采用改性乳化沥青，要求不得稀释，采用智能型洒布车洒布，实际洒布量可根据路面表面状况进行控制，一般要求为0.2～0.3kg/m2；

3)当气温低于10℃或路面潮湿时，不得洒布粘层沥青；

4)粘层沥青洒布后，进行洒布量试验检测，应封闭交通，待其破乳，并基本干燥后方能进行PR PLASTS沥青混合料的施工。

6、PR PLASTS混合料拌和及混合料均匀性、出场温度检测；

由于PR PLASTS是一种高熔点高分子聚合物，PR PLASTS的掺加采用机械填加的方法，配制专门的PR PLASTS投料机，该设备采用电子计量，与拌和机连接在一起，使PR PLASTS与矿料一起投放。由于PR PLASTS是颗粒状，PR PLASTS的填加可根据每锅沥青混合料的重量，事先称好每锅所需添加PR PLASTS的量，用人工直接将其投入拌和锅中，与集料同时加入，投料时间点控制准确，计量稳定、精确。热集料在加入PR PLASTS后，先干拌10～15s、再加入沥青湿拌40～45s，总拌和时间为不低于50s，以保证拌和均匀。拌制好的沥青混合料应均匀一致，无花白、无粗细料分离和细集料、PR PLASTS结团成块等现象，不符合要求时不得使用。

为了保证摊铺机能进行连续作业，可以将热混合料成品在储料仓储存，但贮存期间温降不得超过10℃。沥青加热温度控制在150℃～160℃，集料加热温度控制在190℃～195℃，混合料温度控制在175℃～185℃(废弃温度为195℃)。

1)施工前必须对拌和楼的计量系统进行校准，对流量调试并试拌，保证计量的准确；对机械传动和传送部分进行检修和润滑，保证生产的稳定和连续；对除尘设备进行检修及更换损坏的零件，根据混合料类型对热料仓的筛网进行调整及更换。

2)采用间歇式拌和楼拌制，配有热料贮存仓，并有电热保温装置。拌和楼应有防止矿粉飞扬散失的密封性能及除尘设备，并有检测拌和温度的装置和自动打印装置。

3)对拌和楼进行调试，并进行生产配合比的验证；拌和厂的设置应符合国家有关环境保护、消防、安全等要求。

4)检测沥青混合料的各项技术指标，合格后方能大量生产。拌和机操作人员应按已确定的标准生产配合比，严格控制各种集料的数量，未经批准不得随意改变生产配合比，并保证拌和设备始终处于正常运转状态。

5)沥青混合料拌和时间以混合料拌和均匀、所有矿料颗粒全部裹覆沥青胶结料为度，拌制的混合料应均匀一致、无花白料、无结团块，不符合要求的混合料不得使用。

7、PR PLASTS混合料运输；

与其它混合料运输要求相同，车厢上必须覆盖蓬布，设专人检查负责，以防止温度散失过快和灰尘污染。注意关好斗门，以防在运料途中料车洒料污染路面，并保证混合料运输到场不低于165℃。

1)应根据运距及道路情况安排足够数量的运料车辆，并保证每台摊铺机前至少有3辆料车等待卸料。运料车应为15t以上自卸车；运料前车厢应清理干净，车厢内侧及底板应均匀涂刷防粘液。

2)在车厢侧面底板以上适当高度，钻一个可插温度计的小孔，用来检测沥青混合料的温度。

3)运料车装料时，料车前后中移动位置，混合料分三次卸下，避免混合料发生离析。

4)为防止混合料在运输过程中温度降低过快，运料车应采用帆布或棉被覆盖等保温措施。

5)料车到工地后，验收料单，专人指挥卸料，并设专人逐车检测温度，合格后方可使用。

6)严禁料车碰撞摊铺机，运料车在离摊铺机10～30cm处空档停车，由摊铺机前滚轮顶着料车轮胎同步前进，边前进边往摊铺机料斗卸料。

8、PR PLASTS混合料摊铺及到场、摊铺温度检测

中面层摊铺厚度采用非接触式平衡梁控制方式，由二台摊铺机进行梯队摊铺，也可采用一台大功率摊铺机铺筑。

1)采用“基准梁”(非接触式)找平。当采用两台摊铺机铺筑时，另一台摊铺机可采用“滑靴”找平。

2)摊铺机必须备有自动调节厚度及找平装置，熨平板应具有振动夯等初步压实装置。

3)由于PR PLASTS降温速度快，所以要严格控制好摊铺温度150～165℃，并充分加热摊铺机熨平板，采用间歇式加热的方法，确保其加热温度不低于100℃。预热结束后，调整好熨平板的仰角、夯锤的振幅和频率，确保摊铺的混合料具有足够的初始密度。摊铺速度不宜过快，控制在2～3m/min左右并匀速摊铺。一般在每天开始摊铺的20m范围内摊铺面上容易出现细集料和PR PLASTS结团并被摊铺机拖成小油饼的现象，主要原因即摊铺机熨平板加热不均匀，开始的两车混合料温度偏低，而外掺剂PR PLASTS温度减低较快，所以与细集料结成小团。施工中要严格控制混合料出厂温度，早晨施工时温度按高限控制，延长熨平板的加热时间，以保证铺筑效果。

4)摊铺时，必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺，摊铺过程中不允许随意变换速度或中途停顿。在摊铺机前必须有3～5台运料车等候，以避免摊铺停顿或待摊时间长、混合料温度降低。必须做到宁可料车等摊铺，不能摊铺等料车。在摊铺过程中应尽量避免使用纵向接缝，特别要避免冷接缝。若采用纵向热接缝时，应保证摊铺出的混合料不离析，并尽快碾压。

5)摊铺机受料前，在料斗内涂刷防粘液。在摊铺过程中经常将料斗侧板收拢，防止混合料结块。

6)当气温低于10℃或雨后，下承层未干燥时不得进行沥青混合料的施工，对于在水泥混凝土桥面板上施工PR PLASTS混合料，雨后在24h内不允许施工。

9、PR PLASTS混合料碾压

由于PR PLASTS混合料温降速度快，所以必须紧跟碾压。在保证不粘轮的情况下应尽量减少喷水。温度控制为：150～165℃摊铺后立即进行初压，碾压终了温度不低于110℃，低温时不准施工。碾压完毕后封闭交通，待路面温度在50℃以下时可以行车。

1)碾压温度要求。初压温度宜为160℃～170℃，不得低于150℃。

2)碾压工艺。根据PR PLASTS沥青混合料的特点，压路机须遵循“紧跟、强压、高频、低幅”的原则，尽可能在高温下碾压成型，从摊铺至碾压终了的时间，应控制在20～30min。具体步骤如下：

①混合料摊铺以后，10t以上双钢轮振动压路机即紧跟摊铺机进行振动碾压2遍，压路机的速度不超过5km/h，与摊铺机的距离不能超过10m，压实过程中应尽可能减少钢轮压路机的洒水量，只要保证不粘轮即可。此阶段完成后混合料的温度应在130℃以上。

②采用18t以上的胶轮压路机稳压3～4遍，此阶段完成后混合料的温度应在120℃以上。

③采用双钢轮压路机终压收光，以无轮迹为准，并对压实度、平整度等指标跟踪检测，如压实度不够则及时补压。

压路机的组合形式、碾压遍数、碾压速度可依据试验段确定。

3)沥青路面接缝的施工

a)采用两台摊铺机的纵向接缝应采用热接缝，即施工时将已铺混合料部分纵向留10～20cm宽暂不碾压，作为后铺部分的高程基准面，然后再跨缝碾压以消除缝迹。

b)横向接缝与下一层混合料横向接缝至少错开0.5m。

c)横向施工缝应采用平接缝，施工结束后，在端头50～60cm范围内撒适量砂子，便于接缝处端头容易铲除。当碾压完毕后用3m直尺检查平整度，将超过1.5mm的端头切除清理干净。下一次施工前在断面上涂擦粘层油，横向接缝先用钢轮压路机进行横向碾压，碾压时压路机应位于已压实的混合料层上，伸入新铺层的宽度为10～15cm左右，然后每压一遍逐渐向新铺混合料移动20cm左右，直至全部在新铺层上为止，再改为纵向碾压。

10、质量检测

1)PR沥青混合料的PR各项技术标准(见表3)。

2)在施工过程中随时对施工质量进行检测，检测内容及频率(见表6)所示。

表6施工过程控制检查内容及要求频率

3)对完成施工的沥青路面，应及时进行试验检测，检测项目(见表7)。

表7成型路段质量检测指标

  序号  检查项目  要求值  检查方法及频率  1  压实度 最大理论密度的96％±1％  1处/200m，钻芯取样或核子仪  2  厚度 ±5mm  1处/200m，钻芯取样  3  宽度 不小于设计值  1处/200m，尺量  4  横坡度 ±0.3％  1处/200m，水准仪

4)应遵照现行的国家行业标准《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)、《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)及《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)的要求。

5)应按照各工程的招标文件及业主确定的技术质量标准要求执行。

本发明中采用的PR PLASTS添加剂可以显著提高沥青混合料的高温抗车辙能力，依靠其在沥青混合料中的胶结、加筋、嵌挤等综合作用，提高了混合料的胶结力、约束力、嵌挤力。

(1)胶结作用：在PR PLASTS沥青混合料中，通过PR PLASTS聚合物的部分溶解及软化形成胶结作用，从而达到降低热敏性，提高软化温度的效果。

(2)加筋作用：PR PLASTS沥青混合料中，PR PLASTS在临时软化后塑料纤维在集料骨架内部搭桥而形成网状结构，限制了矿料颗粒的变形，具有加筋作用，从而提高了沥青混合料的整体强度。

(3)嵌挤作用：试验室拌制、成型或施工过程中，粒化聚合物PR PLASTS临时得到软化，然后这些颗粒在击实或碾压过程中热成型，填充集料骨架内的空隙，冷却后变形能力差，维持成型后的形状，限制了矿料颗粒的相对滑动，从而起到嵌挤作用，大大提高了沥青混合料的高温抗变形能力。

胶结、加筋、嵌挤的综合作用使得沥青混合料的性能大大提高，尤其是在提高抗车辙能力方面表现出极大的优势；PR PLASTS在荷载的作用下产生粘弹性流动和塑性流动而消耗应变能，从而提高了沥青混合料的低温抗裂性。