淺談天山公路瀝青路面設(shè)計(jì)

李建國

(新疆交通建設(shè)管理局)

1 前 言

天山公路即國道217 線獨(dú)山子～喬爾瑪～那拉提～庫如力項(xiàng)目地理環(huán)境、氣候條件特殊，地處高海拔、高寒地區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜，施工環(huán)境惡劣，路線穿越多處季節(jié)性凍土區(qū)，多處跨越天山海拔3 km 以上，路線盤山段多，施工場地狹小，極端最低氣溫－48 ℃，極端最高氣溫28 ℃。瀝青路面采用單層結(jié)構(gòu)，總厚度為4 cm。設(shè)計(jì)為AC－13C 型(獨(dú)－喬－那段)、AC－13F 型混合料(那－庫段)。由于該區(qū)域寒冷期較長，且多風(fēng)雨，日溫差大，凍融強(qiáng)烈，項(xiàng)目的實(shí)際施工周期很短。故瀝青路面低溫、抗水損壞性能需要在瀝青面層的設(shè)計(jì)和施工環(huán)節(jié)重要關(guān)注，筆者就寒區(qū)瀝青面層設(shè)計(jì)與施工談幾點(diǎn)體會。

2 瀝青面層配合比設(shè)計(jì)

2.1 原材料的選擇

根據(jù)天山公路大多說路段屬于寒溫帶區(qū)，平均海拔高，溫度低，日溫差年溫差大等特點(diǎn)，為減少冬季嚴(yán)寒引起的瀝青路面開裂，瀝青混凝土所用瀝青宜選用高標(biāo)號瀝青，本工程采用優(yōu)質(zhì)道路石油瀝青A 級110#瀝青及A 級90#瀝青。各項(xiàng)指標(biāo)均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40 －2004)對90#及110#道路石油瀝青的技術(shù)要求。粗集料采用石質(zhì)堅(jiān)硬、清潔、不含風(fēng)化顆粒、近立方體顆粒的碎石，粒徑大于2.36 mm。面層宜采用堿性石料，應(yīng)選用反擊式破碎機(jī)軋制的碎石，嚴(yán)格控制細(xì)長扁平顆粒含量，以確保粗集料的質(zhì)量。細(xì)集料采用堅(jiān)硬、潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)并有適當(dāng)級配的人工軋制的機(jī)制砂或石屑，規(guī)格為0 ～2.36 mm。集料洛杉磯磨耗損不大于28%，堅(jiān)固性不大于12%，對瀝青的粘附性不小于4 級，同時集料粒徑應(yīng)滿足部頒規(guī)范(JTG F40 －2004)技術(shù)要求。天然砂可選用含泥量較少的中、粗河砂，規(guī)格滿足表規(guī)范要求。天然砂在AC 型混合料應(yīng)嚴(yán)格限制用量，對于摻加天然砂的瀝青混合料須重點(diǎn)關(guān)注高、低溫性能及抗水損害性能?？箘兟鋭?dāng)石頭與瀝青的粘附等級達(dá)不到技術(shù)要求時，需要摻加抗剝落劑等措施，對于液體抗剝落劑，應(yīng)選用有較強(qiáng)抗老化性能，與瀝青配伍性能良好的產(chǎn)品。技術(shù)要求包括:密度與瀝青相同或接近;pH 值宜大于7;常溫下為液態(tài)，凝固點(diǎn)小于0 ℃;摻入瀝青后(按瀝青質(zhì)量0.4%加入)與石料的粘附性能提高到4 級以上;摻加銨類抗剝落劑的混合料需要進(jìn)行老化后的檢測，將混合料在135 ±1 ℃烘箱內(nèi)進(jìn)行4 h 的高溫短期老化，成型試件后在85 ±3 ℃烘箱中通風(fēng)連續(xù)加熱5 d，進(jìn)行浸水馬歇爾與凍融劈裂試驗(yàn)。

2.2 瀝青混合料技術(shù)要求

熱拌瀝青混合料設(shè)計(jì)采用馬歇爾方法進(jìn)行，混合料技術(shù)性質(zhì)應(yīng)滿足擊實(shí)次數(shù)，兩面各擊75 次;穩(wěn)定度不小于8.0 kN;流值20 ～40(0.1 mm);空隙率3.5% ～5.0%;瀝青飽和度65% ～75%等技術(shù)要求。在確定了最佳油石比及集料級配后應(yīng)開展相應(yīng)的性能驗(yàn)證試驗(yàn)，性能試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)滿足車轍試驗(yàn)動穩(wěn)定度1 000 次/mm 以上;水穩(wěn)定性:殘留馬歇爾穩(wěn)定度80%以上;凍融劈裂試驗(yàn)80%以上;低溫小梁彎曲試驗(yàn)1 500 με 以上等技術(shù)指標(biāo)。

2.3 優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)

(1)目標(biāo)配比階段。在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時，應(yīng)盡量使級配曲線在規(guī)范中值處圓順，無折角，考慮到混合料施工均勻性及抗高溫性能，級配曲線盡量走“S”型，如圖1。AC －13C型級配 及S 型曲線走勢選擇有利于混合料形成較強(qiáng)的嵌擠結(jié)構(gòu)，具有較好的抗車轍能力。油石比可取OAC1和OAC2的中值作為目標(biāo)配合比最佳油石比OAC。結(jié)合本項(xiàng)目氣候特點(diǎn)，對應(yīng)試件空隙率在3.5% ～5.0%范圍內(nèi);如OAC1處在上述范圍之外，應(yīng)調(diào)整級配，重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)

(2)生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段.①確定各熱料倉礦料和礦粉的用量。必須從二次篩分后進(jìn)入各熱料倉的礦料取樣進(jìn)行篩分。根據(jù)篩分結(jié)果，通過計(jì)算，使礦質(zhì)混合料的級配接近目標(biāo)配合比，以確定各熱料倉礦料和礦粉的用料比例，供拌和機(jī)控制室使用。同時反復(fù)調(diào)整冷料倉進(jìn)料比例，以達(dá)到供料均衡。②確定最佳油石比。取目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的最佳油石比OAC 和OAC±0.3%、OAC±0.6%五個油石比，取以上計(jì)算的礦質(zhì)混合料，用試驗(yàn)室的小型拌和機(jī)拌制瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，按目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)方法繪圖分析，得出OAC1和OAC2后綜合確定生產(chǎn)配合比的最佳油石比OAC。按以上方法確定的OAC 可能與目標(biāo)配合比的OAC 不一致，如相差不超過0.2個百分點(diǎn)，應(yīng)按生產(chǎn)配合比確定的OAC進(jìn)行試件拌和試鋪，或分析確定試拌試鋪用油石比;如相差超過0.2個百分點(diǎn)，應(yīng)找出原因，進(jìn)一步試驗(yàn)分析后確定試拌試鋪用油石比。

(3)生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段。生產(chǎn)配合比進(jìn)行試拌，瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)合格后鋪筑試鋪段。取試鋪用的瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)檢驗(yàn)和瀝青含量、篩分試驗(yàn)，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)配合比礦料合成級配中，至少應(yīng)包括0.075 mm、2.36 mm、4.75 mm及公稱最大粒徑篩孔的通過率接近目標(biāo)配合比級配值，并避免在0.3 ～0.6 mm 處出現(xiàn)駝峰。由此確定正常生產(chǎn)用的標(biāo)準(zhǔn)配合比。

3 結(jié)束語

天山公路地屬高海拔寒區(qū)，它的設(shè)計(jì)及施工相對一般地區(qū)有一定的特殊性，本文從原材料選用、骨料顆粒級配、油石比、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)等重要環(huán)節(jié)，結(jié)合工程實(shí)際情況進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)措施。但寒區(qū)瀝青路面設(shè)計(jì)與施工中涉及的新技術(shù)、新工藝較多，實(shí)踐中還需要進(jìn)一步的充實(shí)、完善和提高。除此之外，在設(shè)計(jì)施工中還要科學(xué)管理，加強(qiáng)各級管理機(jī)構(gòu)的執(zhí)行力度，提高基層施工人員的綜合素質(zhì)，只有這樣才能更加有效保證工程的質(zhì)量。

［1］寒區(qū)溫拌瀝青混合料路面技術(shù)規(guī)范(DB63/T812 －2009)［S］.