高速公路路面新材料的應(yīng)用及施工工藝研究

劉燕

摘要：隨著社會與經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國公路建設(shè)也在快速發(fā)展。而路面在高速公路中起著直接承受荷載并向下傳遞的作用，路面材料的種類與發(fā)展更加被人們關(guān)注。由于行車荷載、自然環(huán)境等因素的共同作用，路面出現(xiàn)不同程度、不同類型的早期破壞現(xiàn)象。因此，研究路面材料性能及材料與設(shè)計施工的關(guān)系就顯得較為重要。在路面新材料與路面設(shè)計施工中，如何科學合理地與其他路面材料配合選用，使設(shè)計出的公路路面整體結(jié)構(gòu)能滿足行車要求，也是一個重要的研究課題。本文以高速公路路面建設(shè)領(lǐng)域中引進的新材料、新技術(shù)、新工藝展開討論，以貴州某高速公路路面采用RS2000抗車轍改性瀝青混合材料應(yīng)用為例詳細闡述了新材料的施工工藝在路面建設(shè)中的應(yīng)用情況，以供業(yè)內(nèi)同行共同參考借鑒。

Abstract： With the continuous development of society and economy， China's highway construction is also developing rapidly. The road surface directly bears load and transmits downwards in the highway. The type and development of pavement materials are more concerned. Due to the combined effects of driving load and natural environment， the road surface has different degrees and different types of early damage. Therefore， it is important to study the relationship between pavement material properties and materials and design and construction. In the new pavement material and design of pavement， how to scientifically and rationally cooperate with other pavement materials， so that the designed overall structure of highway pavement can meet the driving requirements， is also an important research topic. This paper discusses the new materials， new technologies and new technologies introduced in the field of highway pavement construction. The application of RS2000 anti-rutting modified asphalt mixed materials in Guizhou expressway pavement is taken as an example to elaborate the construction process of new materials in pavement construction. The application situation is for reference by the industry peers.

關(guān)鍵詞：高速公路;路面新材料;施工工藝

Key words： expressway;pavement new material;construction technology

中圖分類號：U412.36? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）35-0239-02

0? 引言

隨著改革開放和經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，我國的公路建設(shè)也得到了蓬勃發(fā)展。根據(jù)交通運輸部《公路水路交通行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》，我國二級及以上高等級公路總里程從2010年的44.73萬公里增加到2015年的57.49萬公里，年復合增長率為5.15%;其中，我國高速公路里程從2010年的7.41萬公里增加到2015年的12.35萬公里，年復合增長率達到10.76%。兩者增長速度均高于2010-2015年我國公路總里程的增長速度。在實際公路路面設(shè)計施工中路面材料占據(jù)重要作用，只有科學合理的選擇路面材料，才有可能完成一個好的路面設(shè)計，從而保證通車后的路面結(jié)構(gòu)符合標準，最大限度降低安全事故發(fā)生。基于此，研究路面材料性能及材料與設(shè)計施工的關(guān)系十分有必要。在路面新材料與路面設(shè)計施工中，如何科學合理地與其他路面材料配合選用，確保設(shè)計出的公路路面整體結(jié)構(gòu)符合通車標準，是一項重要研究課題。

1? 高速公路路面材料對路面施工的影響

1.1 路面材料級配組成和性質(zhì)與路面施工的關(guān)系? 若混合料的組成集料級配不同，那么其壓實性也存在一定差異。影響壓實度的因素主要有礫石、砂、真料與結(jié)合料的相對比例，骨料與瀝青的質(zhì)量。在有效壓實混合料期間應(yīng)刻度以下阻力：由結(jié)合劑、骨料開頭所決定的粘滯阻力;由結(jié)合劑（礦料和瀝青）薄膜所產(chǎn)生的粘結(jié)力;決定于骨料尺寸、等級和形狀的內(nèi)摩擦力三種。

1.2 路面材料（瀝青混合料）的溫度和攤鋪厚度與路面施工的關(guān)系? 由于瀝青混合料具有熱塑性，使得其粘滯度在不同溫度下呈現(xiàn)不同的比例變化，可以說混合料的溫度對其壓實性能存在直接影響。由于熱瀝青結(jié)合料具有低粘度和良好的裹覆性能，使得瀝青只有在作為流體起潤滑作用時，混合料才能被壓實。冷瀝青具有牢固、堅韌、高粘度、較遲緩的裹覆性能，因此在壓實冷瀝青時，若混合料的溫度過低，壓實必將面臨過大的阻力，使壓實結(jié)果大打折扣。應(yīng)選取合理溫度，將壓實阻力控制在較小范圍內(nèi)，同時確保結(jié)合料不會因為壓實而出現(xiàn)擁抱問題，合理壓實溫度的選取應(yīng)綜合考慮多項因素，包括瀝青粘度、混合料級配和集料顆粒間摩擦阻力等因素。

混合料攤鋪后冷卻速度決定了路面施工的碾壓工作時間。以含有硬瀝青結(jié)合料的混合料為例，這種材料施工中需較高的壓實溫度和攤鋪溫度，但由于混合料的冷卻速度較快，要想確保在這種溫度下施工，意味著壓實工作需在短時間內(nèi)完成。

2? 新材料在高速公路路面施工中的應(yīng)用

2.1 SEAM新材料作用? SEAM新材料的主要成分是硫磺，它是一種全新的瀝青料混合改性劑，在硫磺之中加入增塑劑與煙霧抑制劑，可形成半球形顆粒，然后通過經(jīng)過特殊處理可得到煉制石油副產(chǎn)品。在瀝青料的攪拌混合倉中加入一定量的SEAM，可取代一定比例混合的瀝青料。SEAM新材料與傳統(tǒng)材料相比，可更好的實現(xiàn)材料改性目標，對于道路施工瀝青混合料綜合路用性能的提升大有助益。

2.2 SMA的使用? SMA的耐高溫性以及穩(wěn)定性都比較好，在道路施工中得到了廣泛的應(yīng)用，SMA內(nèi)部有很多粗集料，這種粗集料有很好的嵌擠效果，承載力比較強，SMA中有大量的粗集料，粗集料中以瑪蹄脂作為填充物。SMA的道路上車轍出現(xiàn)的情況比較少，承載力以及抗變形能力都比較強，而且SMA具有一定的粘合性，溫度會影響其粘合性，溫度過低會出現(xiàn)形變。使用SMA還能夠提高道路的穩(wěn)定性，主要是SMA材料的縫隙比較小，水分不會通過縫隙進入到路基內(nèi)部。SMA還有一定的抗氧化能力，SMA中存在著大量的瑪蹄脂，這種物質(zhì)能夠減少與空氣的反應(yīng)，如果路基的抗氧化性得到提升，路面的強度就會增強，使用時間會進一步加強。利用SMA進行道路施工建設(shè)，里面會有一些空隙，能夠提高路面的摩擦性，提高路面的防滑性，而且利用SMA材料，雨天路面不會出現(xiàn)水霧，能夠減少噪音、實現(xiàn)環(huán)保的效果。

2.3 聚苯乙烯泡沫? 聚苯乙烯泡沫的使用時間比較長，耐用性比較好，在道路施工建設(shè)中得到了良好的使用，聚苯乙烯泡沫主要是將發(fā)泡劑添加到聚苯乙烯樹脂中，經(jīng)過加熱軟化，變成氣體，然后產(chǎn)生泡沫塑料，是一種硬質(zhì)閉孔結(jié)構(gòu)。聚苯乙烯泡沫是一種輕質(zhì)的路基填料，能夠?qū)β访娴某两颠M行控制。聚苯乙烯泡沫板材主要使用在橋頭上，使橋頭的路基沉降減小，有效防治橋臺出現(xiàn)位移。聚苯乙烯泡沫能夠?qū)⒙访嫔系膲毫鶆虻姆植荚诼坊?，使單位路基的壓力承載量減小，實現(xiàn)有效地控制。

2.4 再生瀝青混合料? 高速公路的維修是比較重要的工作，要對路面進行維修就需要進行銑刨，經(jīng)過銑刨后，對道路進行維修和養(yǎng)護。如果在道路施工現(xiàn)場堆放瀝青混合料，而且沒有及時進行清理，就會對周圍的環(huán)境產(chǎn)生影響，同時瀝青材料不能得到使用也會造成資源的浪費。再生技術(shù)為瀝青的再次使用提供了可能，有廠拌熱再生、廠拌冷再生、就地冷和就地熱再生幾種。廠拌熱再生就是將瀝青混合物進行混合，并在其中加入再生劑和新集料攪拌，從而形成新的瀝青混合料。這種材料的實用性比較好，就地熱再生瀝青混合料技術(shù)根據(jù)路面的實際情況可以一次完成再生使用。瀝青混合料不會被浪費。廠拌冷再生就是在廢舊的瀝青混合料中加入穩(wěn)定劑以及水泥，形成新材料。

2.5 微表處稀漿混合料? 這種混合料是一種比較新型的材料，主要用于道路的養(yǎng)護，使用這種材料時要注意攤鋪的厚度，保證在1cm左右。在高速公路施工中利用微表處稀漿混合料能夠促進施工效果的實現(xiàn)，減少施工的時間消耗，也有助于促進路面施工技術(shù)的提高。微表處稀漿混合料能修復車轍損壞的道路，促進道路使用壽命的延長。

3? 貴州高速公路路面新材料的施工工藝

與普通的瀝青混合材料鋪筑高速公路相比，RS2000抗車轍改性瀝青材料鋪筑高速公路路面兩者之間在施工溫度是相對一致的，基本攤鋪溫度都控制在0～l60℃范圍內(nèi)，兩者的區(qū)別主要體現(xiàn)在碾壓溫度上，與一般的瀝青混合材料相比，其無需跟近碾壓，在l40C左右即可開始碾壓。結(jié)合貴州地區(qū)氣候和地理特點，采用70號A級重交瀝青作為其高速路的基質(zhì)瀝青，同時加入RS2000改性，其摻入量是混合料總量的5‰～5.5‰，之后用機械強力攪拌，在高溫環(huán)境下充分混合相容。

3.1 RS2000抗車轍改性瀝青混合料攤鋪? 在攤鋪前，應(yīng)先按1.8千克/平方米的標準噴一定量的乳化瀝青粘層油。同時要求攤鋪機正式開始工作前，應(yīng)先對其及熨平板進行預(yù)熱保溫。應(yīng)控制熨平板預(yù)熱的溫度在80℃之上，同時最好和RS2000抗車轍改性瀝青混合料的溫度保持一致。采用兩臺攤鋪機梯隊作業(yè)的的形式進行施工，從K95+660開始，速度控制在2m/min，溫度控制在170℃。攤鋪機應(yīng)依據(jù)攪拌機的出料速度緩慢、連續(xù)、均勻的作業(yè)，禁止隨意更改溫度和速度，如此才能保證攤鋪路面平整。完成攤鋪后，應(yīng)檢查其表面的紋理和平整度是否符合標準，是否存在異物。攤鋪機應(yīng)該設(shè)置成平衡梁式攤鋪厚度控制方式和自動找平方式，進行施工的人員要隨時檢查作業(yè)的厚度和橫坡、路拱以及瀝青材料的總量、面積和平均厚度，并與方案進行比較，對數(shù)量和質(zhì)量進行管理控制。攤鋪的厚度等于松鋪系數(shù)與設(shè)計厚度的乘積，松鋪系數(shù)要通過試壓試鋪確定。在施工的過程中，料斗要完全打開，保證RS2000抗車轍改性瀝青混合料的不間斷供應(yīng)，它的高度要在送料器高度的2/3以上，這樣攤鋪機的全寬度斷面才不會發(fā)生離析的現(xiàn)象。

3.2 高速路面的碾壓及成型? RS2000抗車轍改性瀝青材料鋪筑高速公路路面，第一次壓路要用壓路機緊跟在攤鋪機后進行作業(yè)，速度大概在2.5km/h。碾壓的原則有“緊跟、慢壓、高頻、低幅”。壓路的過程中，不能隨意的中止，要連續(xù)不間斷的均衡進行。第二次壓路要緊跟初壓，可以采用25t、27t膠輪壓路機作業(yè)，長度為70～80m，壓5遍，速度大概在4km/h。檢驗達到標準后，再進行終壓，緊跟在第二次后進行，速度大概在5km/m，壓二遍，提高平整度并消除輪跡。路面壓實后的溫度應(yīng)該在90℃以上。為了盡快地降溫運行，可以在完成后灑水。

貴州最早采用RS2000抗車轍改性瀝青材料鋪筑的路面，即貴陽東北繞城公路的改造路面，經(jīng)過實踐的檢驗，至今運行狀況良好。它采用了70號A級重交基質(zhì)瀝青，摻入5‰RS2000巖瀝青，顯著地改善了路面高溫條件下的穩(wěn)定性。

4? 結(jié)束語

總而言之，新材料的綜合應(yīng)用優(yōu)勢已經(jīng)充分體現(xiàn)，具體應(yīng)用在高速公路路面施工工程中也取得了不錯效果，但還需不斷探索和創(chuàng)新，敢于在工程施工中應(yīng)用新型施工建設(shè)材料，將新材料的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，如此才能不斷改進施工技術(shù)，將施工效果優(yōu)化并提高，繼而全面提升道路工程施工建設(shè)水平。

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