舊水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土路面施工技術(shù)淺談

深圳高速工程顧問有限公司 廣東省深圳市 518034

摘要：針對水泥混凝土路面運(yùn)行過程中出現(xiàn)的病害現(xiàn)象，本文結(jié)合實際工程以及筆者的工作實踐和總結(jié)，闡述了瀝青混凝土路面加鋪層施工工藝和現(xiàn)場應(yīng)用效果，以供參考。

關(guān)鍵詞：高速公路；水泥混凝土路面；瀝青混凝土加鋪層；施工工藝；應(yīng)用效果

0引言

瀝青混凝土路面具有行車平穩(wěn)、舒適、噪聲低、維修養(yǎng)護(hù)方便、可以再生利用等優(yōu)點，在各類公路和城市道路中得以廣泛應(yīng)用。近年來，由于水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)破損嚴(yán)重，常見破碎、裂縫、錯臺等病害，嚴(yán)重影響了高速公路行車安全性。在舊水泥混凝土面層上加鋪瀝青混凝土層是改善使用性能、提高其承載力的一項常用措施，這種形式的路面結(jié)構(gòu)能吸收兩種材料的優(yōu)點，“剛?cè)嵯酀?jì)”，即舊水泥混凝土提供了穩(wěn)定、堅實的基層，瀝青罩面提供了一個摩阻系數(shù)較高、平整度好的表面層，大大改善了路面的使用性能，延長了道路的使用壽命，提高了行車的舒適性。本文結(jié)合工程實際，對舊路改造中瀝青混凝土路面加鋪層施工工藝及應(yīng)用效果進(jìn)行了簡單研究。

1.應(yīng)用背景

A高速公路原為水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)，路面破損嚴(yán)重，出現(xiàn)了破碎、裂縫、錯臺、唧泥等水泥混凝土路面常見病害，行車舒適性差，影響了行車安全性。由于地處山區(qū)，陡坡和急彎路段較多，交通量現(xiàn)達(dá)到每日 7000 輛，總體交通量不大，但其中 60%以上為重載貨車超載嚴(yán)重，最大可達(dá) 150t。為了延長道路使用壽命，提高行車舒適性，保持良好的社會服務(wù)功能，甲方于2011～2013年底對該高速公路水泥混凝土路段進(jìn)行了路面改造，加鋪了單層7cm 厚的 GAC-20 瀝青混合料罩面，所用瀝青為 PG-82 改性瀝青。

2.施工材料情況

2.1 碎石

碎石均采用凝灰?guī)r石料。其壓碎值在9～10%之間，針片狀大于9.5mm的集料控制在10～11.5%、小于9.5mm的集料控制在5～7%，洛杉磯磨耗損失在11～12%之間，磨光值為45～50%，與PG82-10瀝青的粘附性5級等指標(biāo)均合格。由于石場缺乏水洗設(shè)備，施工單位在施工后場設(shè)置了石料清洗設(shè)備，以便降低集料的含泥量，水洗后含泥量控制在小于0.8%，碎石在離開干燥滾筒后的含水量小于0.5%，避免集料含水量過大對瀝青路面性能造成不利影響。

圖1 現(xiàn)場石料水洗設(shè)備

2.2 PG82-10 瀝青

全線采用埃索技術(shù)的PG82-10。其 25℃針入度控制在 50（0.1mm），5℃延度控制在 25～35cm，軟化點控制在 80～90℃。其 PG 分級檢測各項指標(biāo)均符合設(shè)計要求。

3.GAC-20 配合比設(shè)計

3.1 基本原則

項目中為水泥混凝土路面加鋪 7cmGAC-20 改性瀝青混凝土工程，結(jié)構(gòu)層較薄。該地區(qū)氣溫較高，雨水較多，且平縱曲線路段較差，特別是在長陡坡路段，重車、超重車渠化交通的荷載作用勢必會對加鋪的瀝青面層的高溫性能提出較高的要求。因此，瀝青混凝土配合比采用骨架密實結(jié)構(gòu)，在保證密水性能的同時提高高溫抗車轍性能的思路進(jìn)行設(shè)計；GAC-20 面層合成級配以 9.5～16mm 為主骨架，4.75～9.5mm 為副骨架，以中粗粒徑顆粒形成骨架，保證抗車轍性能的同時兼顧施工均勻性，減少現(xiàn)場離析，嚴(yán)格控制細(xì)集料及粉料用量，形成骨架密實級配，達(dá)到在滿足抗滑指標(biāo)的同時保證較高的高溫穩(wěn)定性和密水性的設(shè)計目的。

配合比設(shè)計時應(yīng)特別注意瀝青混凝土的空隙率的設(shè)計，瀝青混凝土路面中的空隙率與路面的密水性、老化、高溫穩(wěn)定性，路面抗滑性能、路面的行車舒適性及使用壽命均直接相關(guān)。瀝青混合料空隙率的大小應(yīng)合適，空隙率太小，易形成車轍、高溫穩(wěn)定性差、路面抗滑性差；空隙率太大，易透水、老化。路面的在配合比設(shè)計時應(yīng)根據(jù)瀝青混凝土面層各層次的不同使用情況和要求設(shè)計瀝青混凝土的空隙率，一般控制在 4%～6%的范圍內(nèi)。

在級配曲線中對混合料均勻性影響較大的是中部顆粒數(shù)量和粉塵含量。因此，配合設(shè)計中要重視 4.75、2.36 mm 和 0.075 mm 等關(guān)鍵篩孔的通過率。4.75mm 和 2.36 mm 這二檔集料過少，將影響面層表面的均勻性，過多則難以壓實。而通過 0.075 mm 的主要是礦粉，礦粉過多則使瀝青混合料中有效瀝青含量減少，易使瀝青膜變薄而降低混合料的粘性，增加了骨料在轉(zhuǎn)換點分離的傾向。

3.2 配合比設(shè)計

因全線施工是階段間性進(jìn)行的，為提高瀝青加鋪層的施工質(zhì)量，采用了動態(tài)設(shè)計與施工的理念。根據(jù)配合比設(shè)計原則，結(jié)合工程實際，全線各標(biāo)段 GAC-20 型瀝青混合料生產(chǎn)配合比也不斷調(diào)整，瀝青混合料礦料級配組成要求見表 1：

表1 生產(chǎn)配合比礦料級配

標(biāo)段GAC-20 生產(chǎn)配合比比例（%）

19～33mm11～19mm7～11mm3～7mm0～3mm礦粉水泥最佳

油石比

A173316.510302.514.5

A27351811261.51.54.5

A3103617.58251.51.54.5

A4103217.511261.51.54.5

表2 生產(chǎn)配合比礦料級配組成

標(biāo)段通過下列篩孔（mm）重量百分率（%）

26.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075

A110097.089.276.257.136.031.726.118.611.78.15.0

A210096.988.276.854.536.429.422.615.611.18.55.8

A310095.987.277.255.237.131.824.915.38.56.54.7

A410097.587.672.452.638.730.022.116.410.27.64.8

級配下限100907862502616128543

級配中值10096857161413022.516118.55

級配上限1001009680725644332417137

3.3 馬歇爾試驗結(jié)果

按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》JTG E20-2011 規(guī)程及表 1、2 生產(chǎn)配合比進(jìn)行馬歇爾試驗，采用最佳油石比的瀝青用量，進(jìn)行馬歇爾試驗，結(jié)果見表3。根據(jù)表3可知：最佳油石比的馬歇爾試驗的各項指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

表3 生產(chǎn)配合比馬歇爾試驗結(jié)果

標(biāo)段試件相對密度空隙率

（%）礦料間隙率（%）瀝青飽和度（%）穩(wěn)定度

（KN）流值

（0.1mm）

毛體識理論

A12.4482.5624.514.268.617.735.5

A22.4632.5694.113.870.018.633.1

A32.4612.5714.314.069.317.129.7

A42.4532.5694.113.870.015.333.4

技術(shù)

指標(biāo)————4～6>13.065～75>815～40

3.4 高溫穩(wěn)定性檢驗

為評價該GAC-20瀝青混合料的抗車轍能力，選用最佳油石比制備車轍試件，按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20-2011）中瀝青混合料車轍試驗標(biāo)準(zhǔn)（T0719-2011）進(jìn)行高溫車轍試驗。結(jié)果表明，其動穩(wěn)定度達(dá)5000次/mm以上（見表3），滿足該高速公路大修工程設(shè)計文件不小于3500次/mm的要求。

表 4 車轍試驗結(jié)果（（70℃，DS值，次/mm））

標(biāo)段技術(shù)要求試驗結(jié)果平均值試驗方法

A1≮3500（建議值）6008.71JTJ052-2000

T0719-1993

A2 5378.23

A3 5304.3

A4 5081.64

4.施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 重視下承層施工

為了給剛?cè)釓?fù)合路面結(jié)構(gòu)的防反射裂縫措施提出更為嚴(yán)格的要求，工程選取了在接縫位置應(yīng)用常規(guī)玻纖格柵、聚酯玻纖布鋪設(shè)，采用改性乳化瀝青進(jìn)行黏貼固定。

為了提高層間抗剪切強(qiáng)度，全線采用高粘度改性瀝青防水層。高粘度改性瀝青撒布用量為1.5kg/㎡，瓜米石的撒布若出現(xiàn)不均勻時，均采用人工地毯式的處理，以不粘運(yùn)輸車的輪胎為宜，用量為3.5kg/㎡。另在灑布高粘瀝青前增加一層改性乳化瀝青，用量為0.2～0.3kg/㎡。

4.2 改進(jìn)現(xiàn)場碾壓工藝

瀝青加熱溫度165～170℃，礦料烘至190～200℃，要求成品無花白、團(tuán)塊，溫度符合要求，出廠溫度不低于180℃，攤鋪溫度不低于165℃，碾壓溫度的控制是瀝青面層各項技術(shù)指標(biāo)符合配合比設(shè)計要求的關(guān)鍵。為了保證在高溫情況下碾壓瀝青混凝土，提高瀝青混凝土的壓實度，做好保溫措施，組織好壓路機(jī)械的碾壓組合方式，按照“高溫、緊跟、重碾、強(qiáng)振、慢壓”的原則進(jìn)行碾壓。

（1）壓實設(shè)備

采用3臺12t雙鋼輪壓路機(jī)，2臺26t輪胎壓路機(jī)。

（2）碾壓方案

詳見下表5、6：

表5 各標(biāo)段碾壓方案

標(biāo)段初壓鋼輪復(fù)壓膠輪復(fù)壓終壓

A11 前靜后振232

A21 前靜后振342

A31 前靜后振332

A41 前靜后振442

表6 各標(biāo)段壓路機(jī)碾壓速度（km/h）

壓路類型初壓復(fù)壓終壓

雙鋼輪式壓路機(jī)2～33～53～6

輪胎式壓路機(jī)——3～54～6

振動壓路機(jī)2～3（靜壓）3～4.5（振動）3～6（靜壓）

通過施工觀察及現(xiàn)場試驗，只要瀝青混凝土的壓實度大于 98%，瀝青混凝土的現(xiàn)場空隙率就能控制在 6%以內(nèi)，從而有效避免瀝青路面出現(xiàn)水損壞。根據(jù)運(yùn)距、運(yùn)力及施工時的氣候制定碾壓方案進(jìn)行現(xiàn)場驗證，在保證壓實度的前提下，通過膠輪壓路機(jī)的適時碾壓減少瀝青面層的離析現(xiàn)象。

4.3 控制瀝青路面離析的施工措施

全線只有 7cm 的瀝青加鋪層（GAC-20），由于最大公稱粒徑較大，使得控制瀝青面層離析的難度較大。除了原材料、配合比設(shè)計外，加強(qiáng)瀝青加鋪層的施工質(zhì)量對于減少瀝青路面離析也是至關(guān)重要的。

1、在運(yùn)料車裝料的時候，應(yīng)按規(guī)范要求，在拌和機(jī)放料的過程中，運(yùn)料車應(yīng)該前、后、中挪動位置，減少粗細(xì)集料的分離。運(yùn)料車到位準(zhǔn)備卸料時，不要碰撞攤鋪機(jī)，防止引起攤鋪機(jī)布料的不均勻，減少造成不平整的機(jī)率。

2、攤鋪過程中攤鋪機(jī)不必收料斗，即在每輛車卸料之間，保持?jǐn)備仚C(jī)料斗中存有1/3的瀝青混凝土混合料。

3、攤鋪機(jī)熨平板的振幅、振頻影響到鋪面初始壓實和鋪層的粗、細(xì)料分布。在攤鋪過程中，調(diào)整好攤鋪機(jī)熨平板的激振強(qiáng)度，使各塊熨平板的激振力相一致。減少整個鋪面呈現(xiàn)出條帶狀離析。

4、調(diào)整攤鋪機(jī)的工作狀態(tài)，特別注意攤鋪機(jī)中心位置處的離析，可適當(dāng)加入反向旋轉(zhuǎn)葉片。

5、適當(dāng)降低攤鋪機(jī)的攤鋪速度，同時確保運(yùn)輸車有足夠的數(shù)量，盡量避免攤鋪機(jī)等料。

6、調(diào)整螺旋布料器與側(cè)擋板的間距，減小粗集料向兩側(cè)分布，從而減少瀝青混合料的離析。

4.4 現(xiàn)場檢測

施工后即進(jìn)行各項指標(biāo)的檢測，確?，F(xiàn)場的壓實度、滲水系數(shù)、構(gòu)造深度等均滿足規(guī)范要求，并及時進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。

5.應(yīng)用效果

A高速公路為山區(qū)高速，陡坡和急彎路段較多，原水泥路面路況較差，重載車輛較多，在原路面病害處治后只加鋪一層 7cm 的瀝青混凝土，在通車后的質(zhì)量、耐久性方面面臨著較大的考驗。

從各標(biāo)段的通車后路況來看，2012年通車的A1標(biāo)段已出現(xiàn)不同程度的板塊橫向反射裂縫；2013年同期通車的A2標(biāo)段及A3標(biāo)段中，A2標(biāo)段在急彎、長縱坡路段已出現(xiàn)塊橫向反射裂縫，而A3標(biāo)段原水泥路面板塊相對較好，路線相對平順，交通流量較少，目前還未呈現(xiàn)出反射裂縫缺陷；A4標(biāo)段于2014年初通車，路面病變未呈現(xiàn)，有待時間考驗。全線路段除上述反射裂縫外，暫無其它明顯病害，說明PG82-10 瀝青具有較好的路用性能。

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