浅析沥青混凝土面层施工的温度控制.docx
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浅析沥青混凝土面层施工的温度控制
浅析沥青混凝土面层施工的温度控制
摘要
本文对沥青混凝土面层施工中各项温度控制进行了浅析，从原材料、拌和、摊铺、碾压、开放交通这五项工序中进行了温度控制的分析，包含了9个温度的控制，对施工质量控制起决定作用，也是一项重要参数。
其中控制范围规定是施工中的规范，必须按照此温度进行施工，分析了当超过或不达标准温度时的情况及原因，在施工中要严格控制，确保工程有序、保质的完成。
前言
在高速公路建设中，由于沥青路面具有良好的行车舒适性和优异的使用性能，建设速度快，维修方便。
为此，高速公路绝大部分都是沥青路面。
但在沥青混凝土路面施工中，从众多影响其质量的因素中，施工温度是热拌热铺沥青混合料施工的重要参数。
为了保证沥青与集料的充分裹覆及有效压实，必须保证一定的施工温度；为了防止沥青的老化，施工温度又不得过高。
控制沥青路面的施工温度同时也有效保证了施工质量。
针对沥青路面工程，形成了一套专用的、全面而密实的温度管理体系，在沥青路面施工规范中，包括拌和、贮存、运料、摊铺、碾压等各项工序也都有明确的温度要求。
本文将着重分析沥青路面施工中温度对其的影响与控制。
关键词
沥青混凝土面层施工温度控制
一、工程概况：
侯马至禹门口高速公路全长65.561公里，是国道主干线二连浩特至河口在山西的重要出境路段。
该路起于临汾市襄汾县南史威村，途经运城市的新绛、稷山、河津等3个县市。
本路段位于山西与陕西交界附近侯禹高速公路路面工程K45+500~K60+100段落，其中K49+200~K50+500段为沥青混凝土路面工程。
全长14.6公里，路面结构面层为三层沥青混凝土。
计算行车速度为120km/h，路基宽度28m，双向四车道。
二、沥青混凝土面层施工工艺框图
沥青混凝土面层施工工艺框图
三、沥青混凝土温度控制范围
1、沥青混凝土面层施工温度控制
沥青种类
石油沥青
煤沥青
沥青标号
AH-50
AH-70
AH-90
A-60
AH-110AH-130A-100A-140A-180
A-200
T-8T-9
T-5T-6T-7
沥青加热温度
150--170
140--160
130--150
100--130
80--120
矿料温度
间歇式拌和机
比沥青加热温度高10--20（填料不加热）
比沥青加热温度高15（填料不加热）
连续式拌和机
比沥青加热温度高5--10（填料加热）
比沥青加热温度高8（填料加热）
沥青混合料
出厂正常温度
140--165
125--160
120--150
90--120
80--110
混合料储料
仓储存温度
储料过程中温度降低不超过10
储料过程中温度
不超过10
运输到
现场温度
不低于120--150
不低于90
摊铺温度
正常温度
不低于110--130且不超过165
不低于80
且不超过120
低温温度
不低于120--140且不超过175
不低于100
且不超过140
碾压温度
正常温度
110--140且不低于110
80—110
且不低于75
低温温度
120--150且不低于110
90—120
且不低于85
碾压终了温度
钢轮压路机
不低于70
不低于50
轮胎压路机
不低于80
不低于60
振动压路机
不低于65
不低于50
开放交通温度
路面温度低于50
路面温度低于50
沥青路面施工，温度的控制是很重要的。
但是，在施工过程中，往往不被注意，影响了质量。
2、控制范围：
必须保证“9个温度”
（1）沥青的加热温度及出场时的温度；
（2）矿料的温度；
（3）沥青混合料的拌和温度；
（4）沥青混合料运输到现场的温度；
（5）沥青混合料的贮存温度
（6）沥青混合料摊铺时的温度；
（7）沥青混合料碾压时的温度；
（8）碾压终了时的温度；
（9）开放交通时的温度。
这9个温度，施工单位都要随时检查、控制，根据实际情况，作出调整，保证在各项规定的温度范围内进行施工，确保质量。
3、目的
通过对沥青路面施工各项工序的的温度控制，提高沥青路面的质量，有利于工程的顺利施工。
四、各工序中温度的影响与控制
1、施工准备阶段关于原材料的温度因素：
1）在施工之前，应对各种材料进行调查实验，选择符合沥青路面使用要求的各种原材料，经确认的材料和料场，不得随意改动。
在沥青混凝土路面工程施工的准备阶段,原材料的质量检查应当是质量控制工作的主要内容，因为原材料的质量是影响沥青混凝土路面质量的根本因素。
道路沥青作为沥青路面最主要的建筑材料，沥青及沥青混合料使用性能的好坏直接决定沥青路面的使用寿命。
众所周知，我国的道路沥青主要采用石蜡基原油炼制，沥青的温度敏感性较大。
沥青总是夏天软冬天硬，只不过程度不同而已。
在施工期间，沥青加热、喷洒、拌和、碾压成型可达100℃甚至达到200℃，此时完全是流动的液体。
在路面通常的使用温度下，沥青既非完全的固态弹性体，又不是完全的粘性液体，而是典型的粘弹性体。
在夏天，路面温度可达70℃，北方冬天达—40甚至更低。
在此温度条件下，中间经历了粘弹性体的复杂阶段，而在不同的温度条件下，它的流动性能有极大的差异。
2）选用合适的沥青材料
对高速公路、一级公路及夏季温度高，高温持续长的路段，宜采用稠度大、60℃粘度大的沥青，也可提高高温气候分区的温度水平选用沥青等级；对冬季寒冷的地区或交通量小的公路可选用温度小，低温延度大的沥青。
对温度日温差、年温差大的地区可注意选用针入度指数大的沥青；当温度要求与低温要求发生矛盾时应优先考虑满足高温性能的要求。
3）材料储备的温度要求：
沥青的贮备要用专用贮备罐，专用贮备罐安全、防水、保温、无浪费，加热使用方便。
沥青储罐的温度是燃烧炉加热导致热油间接获得，适宜的储存温度可以确保长时间储存不会影响沥青的性能。
沥青存贮时间不宜过长，存放的温度不宜过高，施工期间存放的温度在90℃～140℃之间为宜。
在沥青使用期间，在罐车或贮油池中的温度不低于130℃，并不高于170℃。
加热时温度要控制好，石油沥青一般不得超过170℃，否则容易老化。
另外，沥青的脱水也很重要，过多的水分会使沥青在加热时膨胀溢罐，引起浪费，严重者造成火灾。
4）气候影响沥青的性能;
（1）低温导致裂缝
沥青材料在较高的温度条件下具有良好的应力松弛性能，温度升将产生的变形不至于产生过大的温度应力，但当气温大幅度下降时，沥青材料逐渐发硬并开始收缩。
此时半刚性基层的底部将产生拉应力，当拉应力沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力增长，混合料劲度急剧增大。
由于沥青面层在路面中是受到约束的，面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度，沥青面层就会开裂，产生裂缝。
由于沥青路面宽度有限，收缩路面结构的相互约束小，所以低温裂缝主要是横向的。
（2）温度疲劳导致裂缝
这种裂缝主要发生在日温差大的地区。
由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳，使沥青混合料的极限拉伸应变（或劲度模量）变小，加上沥青的老化使沥青劲度增高，应力松弛性能降低，最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。
沥青路面具有高温软化特性，尽管设计及施工中尽可能降低油石比，最大限度地利用骨料级配增大高温稳定性，但在车辆长期作用下仍要产生车辙。
泛油一般出现在高温天气，由于气温升高而导致沥青软化点的不适应。
2、沥青混合料拌合时的温度控制
1）施工过程中温度控制范围：
（1）沥青混凝土中下面层温度控制：
沥青加热温度155℃--165℃；集料加热温度比沥青加热温度高10--30℃；混合料出场温度145--165℃。
（2）沥青混凝土上面层温度控制：
沥青加热温度160℃--165℃；集料加热温度190℃--220℃，混合料出场温度145--165℃。
2）拌合时温度控制目的：
沥青混合料需要在一定的温度下进行拌合，以使沥青达到要求的流动性，较好的裹覆矿料颗粒。
（1）沥青混合料出场温度：
①必须控制沥青混合料的出料温度：
在沥青混合料生产的每一个环节，都特别强调温度的控制，这是质量控制的首要因素，且经常测可以发现沥青混合料是否符合规定。
沥青混合料出料温度，是保证沥青混合料运输、摊铺、碾压等温度的基石，如果沥青混合料出料温度控制偏低时，一旦遇到沥青混合料温度有不可预测损失时，碾压温度将达不到要求，则无计可施。
现在强调高温碾压，因为高温碾压比低温碾压有诸多好处。
高温碾压时，沥青混合料易于嵌挤密实（特别高温条件下轮胎压路机揉压效果更好），节省碾压功能；当采用低温碾压时，沥青混合料易于稳定但不易于密实，碎石棱角易于破碎，裹覆在碎石上的油膜容易受到破坏。
基于上述原因，沥青混合料出料温度必须严格控制，并保证沥青的加热温度、石料的加热温度和混合料的出场温度，均要符合规范要求。
②影响沥青混合料出场温度变异性的原因：
主要包含集料干温程度，沥青混合料级配稳定性，沥青混合料出场温度设定值；在沥青路面施工中，为减少温度离析，在沥青拌和环节应做到：
粗集料要覆盖，细集料要搭棚，避免雨淋；做好场地硬化，不同集料要分隔清楚，并做好排水工作，场内不能有积水；在路面施工过程中，不宜片面追求高温，否则会引起沥青老化，并且温度离析会更明显。
③判定沥青混合料出厂温度的方法：
a为了及时准确地知道沥青拌和设备生产的成品混合料温度，在设备的搅拌装置额外的料温检测装置及显示仪器，使之反馈的料温更加及时准确便捷。
在寒冷季节，5℃以下或5℃以上但风力较大不得以沥青拌合设备进行生产时，采取比正常情况下相应高出一定值。
为避免沥青的高温流淌及劣化现象发生，设定的温度不高于必要的混合料温195℃。
b料车装载的混合料中冒黄烟往往表明混合料过热；若混合料温度过低，沥青裹覆不匀，装车将比较困难；此外，如果运料车的沥青混合料能够堆积很高，则说明混合料欠火，或混合料中沥青含量过低。
反之，如果热拌混合料在料车容易坍平，则可能是因为沥青过量或矿料温度过大所致。
混合料出场温度通常在料车上测出，较理想的方法是使用度盘等温度计，将温度计插入混合料中使之达到至少15cm深度，测出料温，也可用手持红外测温仪，这是一种测量表面反射温度的仪器。
由于红外测温仪只能测出材料表面温度，其温度读数对于料车中部材料便不可能准确测出，所以，使用时应注意。
（2）超出或不达标准温度的后果：
①拌合温度过高：
会导致沥青变质，没有粘性，使得沥青混凝土松散；还可导致沥青老化，严重影响沥青混合料的使用性能。
②拌合温度过低：
会导致沥青混合料拌合不均匀，影响级配，也是导致沥青混凝土路面局部松散或其他病害的原因。
3、沥青混合料运输时的温度控制
1）温度控制范围：
沥青混合料运到现场的温度不得低于140℃--150℃。
聚合物改性沥青混合料应不得低于165℃。
2）运输过程中容易产生温度变异：
热拌沥青混合料采用的是自卸汽车运输，沥青混合料表面看起来简单，其实运输中的温度控制也对沥青面层施工中的摊铺碾压影响很大。
运料过程中，极易出现温度变异。
混合料装入汽车，沿车的周边（虽然车的两侧有一定的隔热措施）立即产生热量损失。
显然，混合料的温度越高，温度差别越大，混合料的温度损失也越多。
周围温度较低时，热量损失也较大。
由于沥青和集料的导热系数较小，在产生热量损失的车厢周围，冷混合料有较大百分率，热量从混合料中心部分向边部缓慢传导。
由于导热系数小，在车的周边部缓慢传导，在车的周边混合料与中心混合料之间产生较大温度差别
在运料过程中或者停车待卸时，运料车如果没有覆盖措施，混合料暴露在空气中，热量损失加快。
即使在温度较高的环境里，空气温度与混合料的温度之差也在100℃左右。
3）保证措施：
为避免沥青混合料在运输过程中出现热量损失，应从拌合机向运料车上装料时，应多次挪动汽车位置，平衡装料，以减少混合料离析。
运料车运输混合料宜用油布覆盖保温、防止污染，防止沥青在高温时受阳光、空气所造成的氧化及沥青混合料温度的降低。
避免翻斗车中途休息时间过长影响温度的事故发生。
4、沥青混合料摊铺时的温度控制
1）温度范围：
在正常施工情况下，温度应控制在140℃--150℃，最高不超过160℃；改性沥青混合料在150℃--160℃，最高不超过165℃。
沥青混合料最低摊铺温度
下卧层表面温度℃
不同摊铺层厚度的最低摊铺温度（℃）
普通沥青混合料
改性沥青混合料或SMA沥青混合料
<50mm
50-80mm
>80mm
<50mm
50-80mm
>80mm
<5
不允许
不允许
140
不允许
不允许
不允许
5-10
不允许
140
135
不允许
不允许
不允许
10-15
145
138
132
165
155
150
15-20
140
135
130
158
150
145
20-25
138
132
128
153
147
143
25-30
132
130
126
147
145
141
>30
130
125
124
145
140
139
2）摊铺温度过高：
当高于范围后，混合料变软而承载力大大降低，影响工程的质量。
3）摊铺温度过低：
如果混合料的温度过低，铺筑的混合料还没有完全压实就已经冷却，铺筑层混合料将不能压实，路面达不到规定的压实度，路面的强度，防水性能就会受到很大的影响。
还有，当摊铺温度过低时，粘附在熨烫版及横梁上的沥青混合料，会将铺面表面拉展拉搓成微小的横向扒纹。
摊铺作业时混合料的温度控制又是一个重要环节。
混合料温度过低（通常低于110℃以下）将导致摊铺作业困难，碾压时达不到较好的密实度和平整度。
而实际运输过程中，从上面对混合料运输温度的分析可知，混合料的温度不可避免要降低，因此要求摊铺时的温度要较初碾时的温度高10--15℃。
4）判别温度的方法：
实际施工过程中，可以用目测法进行判别，过热的混合料从表面上冒青烟，色泽不均匀；过冷的混合料表面粗糙，并且有结块的现象，骨料表面裹覆不好。
5、沥青混合料碾压时的温度控制
1）碾压时的温度控制;
（1）初压主要是为了增加沥青混合料的初始密度起稳定作用。
坚持高温碾压，一般初压温度在130℃--140℃左右。
（2）复压主要解决压实问题。
开始复压温度在100℃左右。
通过复压达到或超过规定的压实度。
（3）终压主要是消除压实中产生的轮迹，使表面平整度达到或超过要求值，碾压终了温度应不低于70℃。
2）要求:
沥青混合料在高温时，压实效果更好。
要求紧跟摊铺机，高温压实，采用静压一遍，震压一遍，效果更好。
3）碾压过程中应考虑的因素：
①碾压前，应考虑具体的施工条件（如环境温度、施工工艺、压实厚度等），并根据施工规范要求来确定碾压温度。
初压对压实质量影响最大，施工时应严格控制。
只要物料不放钢轮粘起，并且不发生碾压推移，就可以开始初压了。
一般碾压应尽量在摊铺后较高温度下进行，温度越高越容易提高路面平整度和压实度。
要改变以前等到混合料温度降低到110℃才开始碾压的习惯，确保压实的质量。
②在材料因素中混合料的加热温度和碾压各阶段的控制温度是十分重要的：
一方面，混合料的加热温度不得超过180℃，否则会产生沥青焦化，造成碾压时产生裂纹、推移、轮迹等弊病；另一方面，必须在规定的碾压温度下进行并完成阶段碾压。
当碾压温度低于85℃时，颗粒移动比较困难而不易压实，压实作用收效不大。
低于70℃时，压实将不起作用。
4）必须控制沥青混合料的碾压温度：
沥青混合料中，沥青结合料在高温时呈流状体，在低温时呈固体状，在一般气温条件下呈粘塑状，随温度的变化而变化，所以应严格控制沥青混合料的碾压温度。
如沥青混合料的初压温度，混合料不易稳定，碾压轮迹不易消除，容易形成推移发裂，不但起不到好的碾压效果，而且对铺面平整度会有不良的影响，并大量耗用碾压功能；
如初压温度过低，碾压效果差，沥青混合料不易密实碎石的棱角容易破碎，影响质量，一般情况下，沥青混合料的碾压温度见下表：
石油沥青标号
50
70
90
110
初压内部温度（℃）
正常施工
135
130
125
120
低温施工
150
145
135
130
终压表面温度（℃）
钢轮压路机
80
70
65
60
轮胎压路机
85
80
75
70
振动压路机
75
70
60
55
5）碾压温度过高或过低的后果：
（1）温度过高：
会引起压路机两旁混合料隆起、碾轮后的摊铺层裂纹、碾轮上粘起沥青混合料及前轮的推料问题，直接影响沥青混合料的压实质量。
（2）温度过低时，碾压工作变得困难，易产生难消除的轮迹，造成路面不平整，甚至导致压实无效，或其它副作用，因此，必须严格控制压实温度。
6）随时测定混合料的温度：
沥青混合料在正常摊铺和碾压温度范围内，往往冒出淡蓝色的蒸汽，沥青混合料产生黄色蒸汽或缺少蒸汽，说明温度过高或过低。
通常在料车到达工地时，测定混合料的温度，有时在摊铺机后测定。
每天早晨要特别注重做这项检查，因为那时的下承层表面温度和气温都比较低，平时只要混合料有温度较低现象或初次碾压，而压路机跟不上时，则应测定温度。
测量铺层的温度，应将温度计的触头插进未压实的面层中部，然后把触头四周轻轻的用脚踏实，目前也有许多地方采用点温度计测定其温度。
7）压实过程中的温度变异：
沥青混合料在一定的温度条件下的压实是有效的，如果低于此温度，继续压实不仅不会增加压实效果，反而会磨去路表面的沥青和破坏路表的结构。
这个温度被称为“有效压实度”。
因此，如果路段内温度不均匀，那么碾压工作应该在路段温度较低的部分仍处在“有效压实度”之上时完成的。
所以在路面施工时，我们有必要检测路面的温度均匀性和是否出现较大的温度离析现象，保证路面的压实温度和最终可靠的质量。
而测碾压温度时，起碾压温度的差异时而变大时而变小，这是由于伴随压实过程出现的波动时各个范围内温度降低的程度不同造成的。
而温度降低的程度是和压路机在不同压实位置时喷水多少和在该路段内压实的均匀程度有关的。
当压实结束时温度低的部分（由于和环境温差小）降温就慢些。
温度高的部分降温快些，温度逐渐接近，温度标准差就变小。
由此可以看出，碾压过程中的温度变异也是有一定规律的。
（2）施工过程中需掌握如下几个事项：
①气温较低时（约10～15℃），混合料摊铺过程中冷却较快，需边摊铺边碾压，才能保证碾压的初始温度。
但由于压路机紧跟摊铺机，需注意压面衡接，以免产生平整度差的问题。
气温低于10℃时，钻取芯样密实度较差，建议不予施工。
②气温高于20℃时，应随时测定混合料的温度，待达到初始碾压温度时再进行碾压，否则宜出现油斑现象。
一般气温较高还需控制出料温度，出料温度过高，等待时间较长。
③在阴天或有风的情况下，摊铺初始碾压温度可适当提高2～3℃。
6、开放交通时的温度控制：
沥青路面可以在施工后待沥青混合料冷却即可开放交通，这是沥青路面的一大优点。
热板沥青混合料路面应待摊铺层完全自然冷却，混合料表面温度低于50℃后，方可开放交通，对于有些工程，等不及冷却就要提早开放交通时，必须洒水加速冷却降低混合料的温度,使混合料表面的温度低于50℃才可以开放交通。
五、施工中温度控制一般存在的问题：
石料或沥青加热温度偏低，造成沥青混合料出厂温度偏低；沥青混合料在运输时未做好覆盖，使沥青混合料温度降温太快；在摊铺时已达不到温度要求；碾压时，压路机不能紧跟碾压，摊铺的沥青混合料散热太快，温度达不到碾压温度，使沥青混合料不易压实。
六、结束语
沥青混合料施工温度需要从施工过程中的各个环节控制，施工中混合料温度控制不稳定,将会造成一些混合料在施工中没有时间进行卸料摊铺,超过允许卸料时间,从而形成废料。
一旦混合料的拌制温度超出允许温度范围,也将作为废料处理,不能用在工程上。
1）叙述了对各工序温度控制的范围,在施工过程中要按照范围控制施工温度。
2）分析了施工时具体工序中温度过高或过低时对路面造成的影响与破坏，以及如何解决。
3）找出造成温度不稳定的因素，从中找到防护措施。
通过文章对沥青混凝土面层施工时的温度控制分析，它直接影响着工程的质量，从中体会到了温度对整个施工的重要性，因此，施工单位要严格控制。
参考文献
[1]于本信.怎样修好沥青混凝土路面.人民交通出版社,2005;
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