沥青混凝土路面机械化施工

3.4　沥青混凝土路面机械化施工

沥青混凝土路面施工的主要内容有：沥青混凝土的制备、沥青混凝土的运输与摊铺以及混凝土摊铺层的压实。

3.4.1　沥青混凝土路面特点

沥青混凝土是由碎石、砂子、矿粉与一定数量的沥青，经过严格的级配，加热至一定温度后拌制而成的混合料，碾压成型。用这种材料铺筑的路面有以下特点：

由于沥青混凝土有较高的结合力，因此有较高的强度，可以承受比较繁重的车辆交通。但沥青混凝土路面的允许拉应变值小，因此要求应有坚实的基层。此外沥青对温度十分敏感，由沥青薄膜黏结力构成的强度对温度也比较敏感，因此对高温和低温稳定性均有一定要求。另外沥青混凝土的空隙率小，所以有较高的耐久性。如空隙率大时，则雨水易渗透，使黏结力降低，沥青从矿料表面剥落；同时沥青易与大气接触，促使其老化，而缩短寿命。根据沥青混凝土的上述特点，对所有材料的规格、施工技术等方面要求较严，必须在热态下来完成。

3.4.2　沥青混凝土拌和基地选择

为保证路面施工有足够的沥青混凝土供应，则应设置专门的沥青混凝土拌和站。沥青混凝土拌和站一般统称为沥青混凝土供应基地，在选择厂址时应考虑以下几方面因素。

1.沥青混凝土的施工温度

沥青混凝土由拌和站运至施工现场，随运距的增大其温度会逐渐降低，当温度过低时会影响路面摊铺后的质量，一般沥青混凝土的施工温度对于石油沥青运输到现场不低于120～150℃、摊铺温度不低于110～130℃不超过165℃、碾压温度为110℃，实践证明：沥青混凝土的运输时间不应超过45～60min（气温在10℃以下，车速在30～40 km/h以上）。

2.沥青混凝土的合理运输距离

从沥青混凝土的施工要求可以看出，运距越远，温降也越大。此外从工程成本费用方面来分析，运距越远，工程成本也越高。因此，在工程施工中，如沥青混凝土的总运输费用大于沥青混凝土拌和站撤迁一次的搬迁费，则拌和站应选新址比较合理。

3.4.3　沥青混凝土拌和站

1.沥青混凝土拌和站的工艺流程与组成

一个比较完整的沥青混凝土拌和站其主要工艺流程如图3-2 所示，并应由下列车间组成：（1）碎石与筛分车间；（2）沥青车间；（3）矿粉加工车间；（4）沥青混凝土拌和机；（5）料场和料堆；（6）动力车间、修理车间、实验室和仓库；（7）停车场、办公室和生活设施等。

图3-2　沥青混凝土拌和站工艺流程图

2.沥青混凝土拌和机生产工艺工程

目前，各国采用的沥青混凝土拌和机可分为三大类，其工艺过程如下：

（1）循环作业式沥青混凝土拌和机工艺过程

它是将材料一份份拌制而成。当称量好的一份矿石料由升运机送入烘干筒内，此时定量的热沥青喷洒在热砂石上自由拌和。拌和机在拌和前一份料时，烘干筒可同时接收下一份材料的烘干。

（2）连续作业式沥青混凝土拌和机工艺过程

这类拌和机不同于循环作业式的是，各种材料的定量加料、烘干加热、拌和出料等工艺过程都是连续进行的。湿的砂石料自双室加料器经由冷料升运机连续不断地进入烘干筒，经烘干后的热砂石料由热料升运机通过圆盘给料器连续地送入拌和机中，与此同时，矿粉由给料器不断地供给拌和机。沥青经沥青泵由输送管不断地送入拌和机，喷洒在热砂石料上进行连续拌和。

（3）综合作业式沥青混凝土拌和机工艺过程

它是综合上述两种拌和机工艺的优点而成的。即砂石料的供给与烘干是连续进行的，而热砂石料的称量、沥青的称量、混合料的拌和以及成品出料则按周期进行，其工艺过程是：湿的砂石料在给料器中初配后，由冷料升运机连续不断地送入烘干筒内，烘干与加热的砂石料，经升运机送入筛分机内，筛分成几种规格的热砂石料分别储存在热料仓的各斗内。此储料仓共有四个斗，其中有三个斗分别储存各种不同规格的热砂石料，而另一个斗储存由封闭式矿粉升运机连续送来的矿粉。储存在各料仓中的矿料，可以分别卸入矿料称量斗内，按照一定的重量比例称好一份后即可卸入拌和机内。与此同时，沥青由沥青称量桶秤好后并经沥青泵泵送到拌和机内，喷洒在热矿料上并进行拌和。当热料仓内的砂石料积存过量时，其多余部分则由溢料管排于地下。

这种拌和工艺有以下优点：适应性高，可拌和任何比例的材料，且根据技术要求控制所需拌和的时间；所有各工序的操纵、计量控制等均由特制的设备、仪器和指示器等电器装置实行自动控制，这样既可以节省劳力又减轻劳动强度，同时大大提高生产率。

近年来世界各国为了进一步减少拌和机对环境的污染和增加成品的储存能力，对综合作业式拌和机又增设了除尘装置和成品热储料仓，同时对沥青加热多采用导热油加热装置。特别是增设热储料仓后，不但可以缩短沥青混凝土的装车时间，又可以使拌和机不因运输车辆中断而停止拌和，大大提高工作效率。为了进一步提高拌和机的生产率，美国近几年来推广采用一种新型筒式连续作业拌和机，它的特点是矿料的烘干加热与拌和都在一个较长的筒内进行，但在筒的中部设有料帘，使高温燃气不进入拌和部分。实践证明，这种拌和机可以减少总投资15%，节约燃料40%，功率利用系数提高15%，保修费用也较低。另外这种拌和机结构紧凑，拆装方便，机动性强，因此在公路施工中甚受欢迎。

3.沥青混凝土拌和机生产率计算

沥青混凝土拌和机是修建沥青混凝土路面机械化施工的主体机械，它生产能力的大小是确定其他设备数量的重要依据。因此拌和机生产率的计算是十分重要的。

综合作业式沥青混凝土拌和机的生产率可用式（3-6）计算：

其中　　　　　　　　　　t=t₁+t₂+t₃。

式中：t₁——拌和机加料时间，min；

　　　t₂——拌和机拌和时间，min；

　　　t₃——拌和机卸料时间，min。

3.4.4　沥青混凝土路面摊铺机械化施工

沥青混凝土路面摊铺作业机械化主要由摊铺机、自卸汽车和压路机三者进行联合作业，由于沥青混凝土摊铺机可以一次将沥青混凝土进行摊铺、捣实和熨平成路面设计断面形状，从而大大缩短了沥青混合料的摊铺时间，并保证了路面面层的质量。

摊铺机是靠刮板输送器和螺旋摊铺器两者将料摊铺至一定宽度。沥青混合料摊铺层首先用振捣板捣实，并刮除多余的沥青混合料。振捣板的振动次数多在1300 次/min 以上。初步捣实的沥青混凝土层再由熨平器整平。熨平器为箱形断面，并在其内装有加热设备，以免低温时沥青混凝土黏结在熨平器上。熨平器是由左右完全相同的两部分构成，中部用调拱螺杆连接。因此它可以调整路面的断面形状。此外可通过调整熨平器的仰角来控制摊铺层的厚度。

沥青混凝土摊铺机的施工过程如下：

（1）自卸汽车由沥青混凝土拌和站装料运至施工现场。为防止沥青材料黏结在车厢上，装料前需在车厢内涂抹石油或废润滑油。如运距较远和室温较低时应加保温设备，以保证摊铺和压实温度；

（2）自卸汽车倒车，使汽车后轮支靠在摊铺机前端的推动轮上，此时将汽车变速箱放在空挡位置；

（3）自卸车将部分料卸入摊铺机料斗内并输送至摊铺面，然后摊铺机以适当速度推着汽车前进，此时汽车边前移边卸料，而摊铺机边前进边摊铺；

（4）摊铺机摊铺的料层由振捣板初步捣实；

（5）熨平器对已铺好的料层进行最后的整平；

（6）压路机压实。

摊铺机在摊铺过程中可以沿前进方向连续施工，由于路面宽度问题使得摊铺机不能一次就摊铺完成时，应根据路面宽度和摊铺机宽度在可调节范围内进行调整。

3.4.5　沥青混凝土摊铺机生产率计算

沥青混凝土摊铺机的生产率是以每小时摊铺的沥青混凝土重量来计算的，如式（3-7）：