AC小礫石路面施工工藝探討

王偉業(yè)，郭哲杰

（1.杭州市建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站，浙江 杭州 310011；2.杭州市路橋有限公司，浙江 杭州 310011）

0 前言

隨著中國(guó)汽車工業(yè)的快速發(fā)展，測(cè)試場(chǎng)項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)也即將進(jìn)入快速發(fā)展的階段，對(duì)各種測(cè)試場(chǎng)的建設(shè)需求更加突出，市場(chǎng)前景非常廣闊。正新橡膠測(cè)試場(chǎng)由10條測(cè)試道組成包括30條特殊路面，用來測(cè)試輪胎在各種環(huán)境及路況下的性能和相關(guān)指標(biāo)，AC小礫石路面就是測(cè)試場(chǎng)工程30條特殊路面中的一條特殊路面。

目前測(cè)試場(chǎng)工程在國(guó)內(nèi)處于起步發(fā)展階段，而且測(cè)試場(chǎng)工程建設(shè)在國(guó)內(nèi)乃至國(guó)際上都需要先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，所以各種特殊路面的施工難度很大，很少有借鑒的地方。在我們引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備保證硬件設(shè)施的同時(shí)，還需要我們不斷的去摸索學(xué)習(xí)、改進(jìn)和創(chuàng)新。

1 瀝青混合料的對(duì)比選擇

1.1 AC小礫石集料特點(diǎn)

AC小礫石混合料與普通AC混合料的主要區(qū)別是混合料集料的選用。為達(dá)到要求的摩擦系數(shù)μ（wet）=0.4，原材料應(yīng)選擇摩擦棱角較少的集料，所以石料都選取粒徑為3～15 mm表面圓潤(rùn)的小礫石作為原材料。

1.2 AC小礫石集料

1.2.1 填充料

由于小礫石與瀝青的黏結(jié)效果較差，為使混合料的穩(wěn)定性達(dá)到規(guī)范要求，用消石灰及礦粉作為填充料，用石粉及細(xì)沙作為細(xì)集料。由于消石灰容易黏結(jié)成顆粒狀，在添加時(shí)一定要過篩，且增加拌和時(shí)間，防止消石灰以顆粒的狀態(tài)拌和到混合料中。在試驗(yàn)段施工過程中就出現(xiàn)過由于消石灰顆?；煸诨旌狭现校瑪備伜蠼?jīng)高溫天氣后會(huì)出現(xiàn)消石灰顆粒的膨脹鼓包現(xiàn)象，造成面層小的坑洞（見圖1），所以拌和過程必須嚴(yán)格控制消石灰的顆粒狀混入。

圖1 消石灰顆粒膨脹鼓包現(xiàn)象

1.2.2 集料

參考國(guó)家規(guī)范以及業(yè)主測(cè)試場(chǎng)規(guī)范，通過多次配比試驗(yàn)及試驗(yàn)段施工，確定集料最佳配比，如表1所列。

表1 集料顆粒級(jí)配

1.3 不同瀝青油AC小礫石混合料性能

1.3.1 埃索70#瀝青拌和混合料

由于小礫石表面比較光滑，用埃索70#瀝青拌和混合料進(jìn)行車轍試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)AC小礫石路面高溫抗車轍能力較低。同時(shí)混合料的試驗(yàn)結(jié)果也體現(xiàn)出用埃索70#瀝青拌和的混合料流值偏大，而且肯塔堡飛散、動(dòng)穩(wěn)定度都不能達(dá)到規(guī)范技術(shù)要求，如表2所列。

表2 埃索70#瀝青混合料試驗(yàn)結(jié)果

1.3.2 高黏改性瀝青拌和混合料

高黏改性瀝青和普通瀝青相比而言,具有較高的黏度、黏韌性和韌性,使瀝青混合料具有較高的抗集料飛散性、耐候性、耐水性和耐流動(dòng)性。由于高黏度改性瀝青黏度大，與石料的裹附黏結(jié)能力強(qiáng)，所以非常契合AC小礫石混合料的性能要求。通過對(duì)高黏改性瀝青拌制的混合料檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)其抗車轍能力明顯提高，流值、肯塔堡飛散及動(dòng)穩(wěn)定度都能達(dá)到規(guī)范技術(shù)要求，如表3所列。

表3 高黏改性瀝青混合料試驗(yàn)結(jié)果

1.3.3 30%湖瀝青+70%高黏改性瀝青拌和混合料

對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的參考發(fā)現(xiàn)特立尼達(dá)湖瀝青混合料的路用性能優(yōu)于普通瀝青混合料，特立尼達(dá)湖瀝青含大約53%～55%瀝青，35%～39%礦物質(zhì)，9%～10%有機(jī)物，揮發(fā)物及結(jié)晶水，其中的礦物質(zhì)非常細(xì)小，由石英和黏土礦物組成。湖瀝青溫度敏感性小，抗車轍能力明顯提高。由于湖瀝青本身就是瀝青，它與其他瀝青相溶性好，而且黏度大，對(duì)溫度敏感性小，抗車轍能力明顯提高?；诤r青的以上特點(diǎn)，通過在高黏改性瀝青中添加30%的湖瀝青來拌和小礫石混合料進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)添加有湖瀝青的AC小礫石混合料路測(cè)性能與高黏改性瀝青油拌和的AC小礫石混合料的性能進(jìn)行比較都有所提高，如表4所列。

表4 30%湖瀝青+70%高黏改性瀝青混合料試驗(yàn)結(jié)果

1.4 AC小礫石混合料確定

經(jīng)分析比較由埃索70#瀝青拌和的AC小礫石混合料性能達(dá)不到技術(shù)性能標(biāo)準(zhǔn)，高黏改性瀝青和30%湖瀝青+70%高黏改性瀝青拌和的混合料性都能達(dá)到技術(shù)要求，且添加30%湖瀝青的高黏改性瀝青混合料性能稍微優(yōu)于高黏改性瀝青混合料性能。

用高黏改性瀝青和30%湖瀝青+70%高黏改性瀝青拌和的兩種混合料進(jìn)行試驗(yàn)段的攤鋪施工，通過多次試驗(yàn)段的比較施工得出兩種混合料都能滿足AC小礫石混合料的施工要求。但由于湖瀝青的軟化點(diǎn)較高、針入度很小，使添加有湖瀝青的混合料攤鋪溫度較高，容易黏結(jié)，不利于攤鋪。另一方面由于湖瀝青的特殊性需要進(jìn)口購(gòu)買，經(jīng)濟(jì)成本較大，增加了工程施工成本。

經(jīng)綜合分析得出，由于高黏改性瀝青和30%湖瀝青+70%高黏改性瀝青拌和的兩種混合料都滿足AC小礫石路面施工的技術(shù)要求，考慮到施工難度及施工成本控制，確定以高黏改性瀝青拌和AC小礫石混合料。通過試驗(yàn)段施工確定各項(xiàng)施工參數(shù)為：拌合樓攪拌時(shí)間較普通瀝青混合料加長(zhǎng)5s，出料溫度控制175℃～185℃，初壓溫度150℃，復(fù)壓溫度120℃，終壓溫度80℃，初壓2次，復(fù)壓3次，終壓2次直至無明顯輪痕。

2 路面μ值施工

2.1 AC小礫石μ值施工難度

AC小礫石混合料攤鋪完成后，路面小礫石表面必定會(huì)粘有瀝青油及細(xì)碎瀝青混合料，需進(jìn)行表面處理才能滿足小礫石路面摩擦因數(shù)μ（wet）=0.4的設(shè)計(jì)要求。由于目前國(guó)內(nèi)輪胎性能測(cè)試場(chǎng)工程處于發(fā)展起步階段，所以對(duì)AC小礫石路面的施工方法能夠相借鑒的經(jīng)驗(yàn)相對(duì)較少。并且，通過對(duì)國(guó)外文獻(xiàn)的查閱，發(fā)現(xiàn)對(duì)國(guó)外來講，測(cè)試場(chǎng)特殊路面的施工也是先進(jìn)的研究領(lǐng)域，對(duì)AC小礫石路面μ值施工方法的探討幾乎是沒有的，致使對(duì)AC小礫石μ值施工具有很大的難度與探索性，需要通過多次試驗(yàn)施工積累一定經(jīng)驗(yàn)后才能完成施工任務(wù)。

2.2 AC小礫石μ值施工方法探索

通過分析后得出要使AC小礫石路面的摩擦系數(shù)μ（wet）=0.4，必須把小礫石表面的瀝青油膜及細(xì)碎瀝青混合料除去，顯露出小礫石本身光滑、圓潤(rùn)的一面才有可能實(shí)現(xiàn)0.4的摩擦系數(shù)。要除去表面影響μ的雜物打磨拋光是首先想到嘗試的方式，但要考慮到測(cè)試道較大的工程量，人工手工打磨施工不能滿足經(jīng)濟(jì)效益和施工工期的要求，所以必須通過機(jī)械操作來實(shí)現(xiàn)。但考慮到現(xiàn)在市場(chǎng)上還沒有一種專門用于AC小礫石面層μ值打磨施工的機(jī)械，需要通過用相近理論效果的機(jī)械來進(jìn)行試驗(yàn)施工，通過比較得出最理想的方法。

2.2.1 拋丸機(jī)施工

拋丸機(jī)目前已經(jīng)被普遍用于鋼結(jié)構(gòu)橋面的拋光打磨和用于提高瀝青路面的粗糙度和摩擦因數(shù)的施工當(dāng)中。拋丸機(jī)是采用彈丸（如鋼珠）由導(dǎo)入筒進(jìn)入分丸輪，經(jīng)定向套窗口被送到葉片上，在高速離心力的作用下，形成扇狀彈丸束，拋射到工件上，對(duì)工件表面進(jìn)行高速投射清除表面的銹跡、毛刺等，從而達(dá)到所需的光亮度、清潔度、粗糙度。當(dāng)把拋丸機(jī)調(diào)到中速檔位對(duì)AC小礫石路面進(jìn)行拋光一次后，表面效果不明顯；調(diào)節(jié)到高速檔進(jìn)行拋光一次后效果明顯，小礫石表面瀝青油膜明顯減少，但出現(xiàn)小礫石碎裂或邊緣破裂現(xiàn)象；而且用中檔多次拋光至小礫石表面油膜去除為止也會(huì)出現(xiàn)較多的小礫石破裂現(xiàn)象（見圖2）。經(jīng)過分析論證得出：拋丸機(jī)使用的剛性較大，且動(dòng)能較大的鋼珠，而AC小礫石混合料中小礫石剛性較大，瀝青細(xì)料則是黏性較大的彈性物質(zhì)，當(dāng)硬的鋼珠攜帶加大的動(dòng)能沖擊到剛性較大的小礫石時(shí)則會(huì)對(duì)小礫石造成破碎損害，但對(duì)柔性較大的細(xì)粒瀝青混合料由于彈性緩沖作用，破壞力較小。所以此施工方法對(duì)路面的損害較大，不利于保證施工質(zhì)量。

圖2 小礫石碎裂現(xiàn)象

2.2.2 噴砂施工

噴砂是采用壓縮空氣為動(dòng)力，以形成高速噴射束將噴料（銅礦砂、石英砂、金剛砂、鐵砂、海砂）高速噴射到需處理工件表面，使工件表面的外表或形狀發(fā)生變化。由于磨料對(duì)工件表面的沖擊和切削作用，使工件的表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，通過調(diào)換不同粒度的磨料達(dá)到不同程度的粗糙度。經(jīng)過分析后，該項(xiàng)目采用石英砂為磨料，對(duì)AC小礫石表面進(jìn)行噴砂施工。噴砂施工相對(duì)于鋼珠拋丸打磨來說較為柔和，且石英砂較細(xì)小攜帶動(dòng)能較低，不會(huì)對(duì)小礫石表面造成破損。經(jīng)過分析后，該項(xiàng)目采用石英砂為磨料，對(duì)AC小礫石表面進(jìn)行噴砂施工。通過實(shí)際試驗(yàn)段施工后發(fā)現(xiàn)石英砂噴砂施工一次后無明顯效果，需要較長(zhǎng)時(shí)間的噴砂打磨且效果不是很明顯，而且石英砂容易鑲嵌到小礫石縫隙中的瀝青混合料中產(chǎn)生堆積現(xiàn)象。所以此方法也不適于實(shí)際施工。

2.2.3 輪胎打磨施工

AC小礫石路面是用來測(cè)試輪胎在光滑小礫石路面上特定μ值的性能，用輪胎打磨更符合實(shí)際要求?？梢岳没炷翝仓r(shí)使用的抹光機(jī)進(jìn)行改裝，把輪胎平放用螺絲固定在抹光機(jī)的圓形磨盤上，改裝成打磨工具。此方法通過抹光機(jī)的動(dòng)力帶動(dòng)磨盤上固定的輪胎進(jìn)行小礫石表面的打磨。但在施工中由于橡膠輪胎與路面的摩擦力較大，工人很難控制把握抹光機(jī)的走向，甚至把控不住抹光機(jī)把手，容易造成安全事故。通過論證分析后，決定通過在小礫石表面灑一層加入少量柴油的黃沙，再用加上輪胎的抹光機(jī)進(jìn)行打磨，有效地解決了摩擦力較大無法把控的缺點(diǎn)，而且加有少量柴油的黃沙能有效地打磨掉小礫石表面的瀝青油膜及細(xì)碎瀝青混合料。但只通過抹光機(jī)把手還是很難控制打磨方向，需要在抹光機(jī)前加上牽引繩，由一名工人在前面牽引，一名工人操控。在打磨過程中由于輪胎旋轉(zhuǎn)會(huì)使底下黃沙向兩邊推移，而打磨接觸面黃沙量變少。所以還必須有專人在兩邊將黃沙向打磨面匯攏。以此往復(fù)打磨至少5次，直至小礫石表面瀝青油打磨完為止（見圖3）。由于打磨后的黃沙中含有瀝青黏質(zhì)，所以在打磨完后用掃把和吹風(fēng)機(jī)清理路面黃沙后，再用高壓水沖洗清掃。不可直接用水沖洗，因?yàn)檎秤袨r青的黃沙碰到水后黏結(jié)抱團(tuán)在小礫石瀝青縫中，從而不容易清理。清洗完成后小礫石表面光滑且沒有出現(xiàn)小礫石邊緣破碎現(xiàn)象（見圖4）。

圖3 用輪胎打磨小礫石

2.3 AC小礫石μ值打磨方式確定

圖4 用輪胎打磨后的路面外觀

最后，經(jīng)過BPN值測(cè)定和μ值測(cè)試車對(duì)3種方式打磨施工后測(cè)試比較，發(fā)現(xiàn)采用抹光機(jī)加裝輪胎，用添加有少量柴油的黃沙打磨AC小礫石，路面基本符合設(shè)計(jì)μ（wet）=0.4要求，且相對(duì)其他兩種打磨方式外觀整潔完整。成功完成AC小礫石測(cè)試道的施工。

3 總結(jié)與建議

該工程特殊路面AC小礫石路面通過多次的試驗(yàn)段施工，選用3～15 mm表面圓潤(rùn)的花崗巖小礫石為粗集料，細(xì)集料用石粉和黃砂，填充料用消石灰及礦粉配合成集料，以高黏改性瀝青拌和出符合各項(xiàng)規(guī)范要求、性能良好、便于施工、施工成本較低的混合料。通過多種打磨工藝的對(duì)比施工，確定采用抹光機(jī)加裝輪胎用添加有少量柴油的黃沙打磨AC小礫石路面的最佳工藝，達(dá)到AC小礫石路面μ（wet）=0.4的設(shè)計(jì)要求。

由于目前國(guó)內(nèi)外對(duì)AC小礫石路面施工技術(shù)還處于發(fā)展研究階段，沒有一個(gè)完善的施工標(biāo)準(zhǔn)，能夠相借鑒的地方也很少，勢(shì)必導(dǎo)致該施工方法有一些不足或不十分完善的地方。通過目前測(cè)試場(chǎng)項(xiàng)目建設(shè)的不斷發(fā)展，不斷通過試驗(yàn)施工積累更多的施工經(jīng)驗(yàn)，以及施工機(jī)械的不斷更新，在不久的將來肯定能探索出效果更好、施工更簡(jiǎn)便的工藝。