瀝青混凝土路面特性評(píng)價(jià)及表面平整度的控制要點(diǎn)

張 文 宏

(山西省公路局晉中分局和順公路管理段，山西 和順 032700)

現(xiàn)代道路中的路面結(jié)構(gòu)形式主要是瀝青路面和水泥路面。相較而言，瀝青路面的路用特性具有更突出的使用效果。另外，路面維護(hù)的方便性和路面材料易于再生利用也是其重要特點(diǎn)之一。因此，在目前國(guó)內(nèi)外高等級(jí)道路總的通車(chē)?yán)锍讨?，瀝青路面占有96%以上。

1 瀝青路面特性綜述

瀝青路面的綜合技術(shù)和使用性能具有諸多優(yōu)越性，這主要表現(xiàn)在三個(gè)方面，即使用性能、維護(hù)性能和材料再生利用的方便性。

1)使用性能。瀝青路面優(yōu)異的使用性能主要表現(xiàn)在行車(chē)的舒適性。瀝青路面的材料組成主要是級(jí)配礦料和作為粘結(jié)劑的瀝青在使用溫度狀態(tài)下拌合而成。因此，瀝青路面具有剛?cè)岵?jì)的突出特性，作用在其上的行車(chē)荷載，主要是沖擊荷載W，其數(shù)值的大小與車(chē)輛自重Wg的一次方和沖擊速度V的二次方成正比,見(jiàn)下式(其中，K為計(jì)算系數(shù)):

W=KWgV2。

顯然，車(chē)行速度與車(chē)輛對(duì)路面的沖擊荷載的大小起著相當(dāng)大的作用[1]。在高等級(jí)道路，特別是高速公路的行車(chē)速度往往不低于100 km/h，而很多重載運(yùn)輸車(chē)輛的軸載大于10 t。另外，如果道路表面的平整度較低，車(chē)輪的滾動(dòng)對(duì)路面還會(huì)形成一個(gè)對(duì)低凹表面的附加慣性沖擊，更增加了車(chē)輛對(duì)路面的沖擊荷載。

由于瀝青路面的柔性特征，能夠?qū)?chē)輛對(duì)路面的沖擊荷載起到良好的吸收作用。這就是瀝青路面行車(chē)較為舒適的力學(xué)條件。

2)維護(hù)性能。由于瀝青在常溫下呈現(xiàn)固態(tài)，但經(jīng)過(guò)加熱后很容易變成液態(tài)，因此路面在長(zhǎng)期使用后出現(xiàn)病害(以不規(guī)則網(wǎng)裂、松散、壅包和車(chē)轍等為主要表現(xiàn)形式)后，經(jīng)過(guò)適當(dāng)加熱會(huì)使路面呈現(xiàn)松軟狀態(tài)，而瀝青和級(jí)配礦料具有明顯的低導(dǎo)熱和高比熱(即單位重量的熱容量較大)的特性，故熱量不易向四周散失，所以可方便地利用這一特性對(duì)損壞路面進(jìn)行處置和修復(fù)[2]。

3)路面材料的再生利用?；谏鲜龇治龅慕Y(jié)論，瀝青路面材料能夠通過(guò)加熱改變其物理特征，同樣這一特性也決定了路面材料再生利用的方便性。

綜上所述，瀝青路面的諸多優(yōu)異性能使其在道路工程中得到了廣泛的應(yīng)用。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前國(guó)內(nèi)外已建成通車(chē)的高等級(jí)道路的96%以上均由瀝青路面構(gòu)成。在道路的建設(shè)和使用特性中，路面的平整度指標(biāo)直接關(guān)系到車(chē)輛乘坐舒適性、行車(chē)安全性、設(shè)計(jì)承載能力及使用壽命。

2 影響路面平整度的因素及控制手段

2.1 道路基層和水泥穩(wěn)定層施工

瀝青路面的平整度受到下部各層平整度的影響，故下部各層都必須注意施工的平整度要求。如底基層必須以平地機(jī)進(jìn)行全幅整平，壓路機(jī)壓實(shí)后保證一定沉陷時(shí)間后，對(duì)出現(xiàn)的彎沉部位進(jìn)行填補(bǔ)和補(bǔ)壓，保證全幅足夠的密實(shí)度和良好的平整度。水泥穩(wěn)定層必須杜絕以往常用的路拌工藝(主要因?yàn)槠洳牧系陌韬暇鶆蚨群碗x析問(wèn)題難以解決)，為了道路的力學(xué)指標(biāo)(主要是承壓)及全幅平整度指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，水泥穩(wěn)定層的施工必須按照下述工序完成：

基層整平壓實(shí)→水穩(wěn)材料廠拌→車(chē)輛轉(zhuǎn)運(yùn)→攤鋪?zhàn)鳂I(yè)→壓實(shí)和養(yǎng)生。

水泥穩(wěn)定層是一種干硬性混凝土材料，必然含有一定量的水分。因此需要一定時(shí)間的養(yǎng)生周期，而含水量的蒸發(fā)勢(shì)必在一定程度上對(duì)路面高程有一定的影響。另外，水穩(wěn)材料必須保證良好的均勻度，否則將嚴(yán)重影響其鋪設(shè)的平整度及道路的整體強(qiáng)度[2]。眾所周知，材料拌合的均勻性與拌合時(shí)間成正比。它們之間形成下述關(guān)系(見(jiàn)圖1)。

拌合時(shí)間低于40 s時(shí)，材料均勻度明顯偏低。但大于60 s后，其材料的均勻度也難以大幅提升且會(huì)明顯降低拌合作業(yè)的工作效率。因此，拌合時(shí)間取45 s～55 s較為合適。實(shí)際作業(yè)時(shí)應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度、材料種類(lèi)及含水量的高低等諸因素進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，如有必要應(yīng)先進(jìn)行試拌以確定合適的拌合時(shí)間以為工程提供合理的作業(yè)數(shù)據(jù)。

2.2 嚴(yán)格管控瀝青混合料的作業(yè)品質(zhì)

瀝青混合料是級(jí)配礦料和瀝青(作為材料粘結(jié)劑)經(jīng)良好拌合后的混合物，所以其質(zhì)量的優(yōu)劣取決于下述主要因素：

1)級(jí)配礦料。為切實(shí)保證質(zhì)量，混合料所用礦料以采用反擊式破碎軋制工藝取得為宜。同時(shí)，為盡量避免級(jí)配的不確定性，礦料(包括礦粉)最好在同一個(gè)生產(chǎn)廠家采購(gòu)為好。原材料在料場(chǎng)應(yīng)分別堆放且嚴(yán)禁串混。混合料的烘干和拌合必然伴隨著高溫，因此，礦料的存放和轉(zhuǎn)運(yùn)應(yīng)盡可能避免水分的混入。此舉對(duì)于加熱能源的節(jié)約和環(huán)境保護(hù)(減少有害排放)具有重要意義。

2)瀝青。瀝青的三項(xiàng)路用指標(biāo)(針入度、軟化點(diǎn)和延伸度)決定了瀝青的路用質(zhì)量，因此每批次瀝青都應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的入場(chǎng)檢測(cè)，以杜絕不合格材料的混入。作為一種較為典型的高分子有機(jī)物質(zhì)，其物化特性較為敏感。由于其必須加熱到160 ℃才能投入作業(yè)，而其閃點(diǎn)卻不高(約220 ℃～230 ℃)，為了盡可能減少材料的老化，應(yīng)避免采用常規(guī)暴露火焰加熱(可見(jiàn)光加熱)方式，而應(yīng)采用以紅外、微波和以導(dǎo)熱油為代表的間接加熱方式為宜[3]。

3)優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)。熱拌合瀝青混凝土的配合比設(shè)計(jì)通常包括目標(biāo)配合比、生產(chǎn)配合比和生產(chǎn)配合比驗(yàn)證三個(gè)主要階段。嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范要求的指標(biāo)，精心做好配合比設(shè)計(jì)和組織實(shí)施，特別是根據(jù)材料的特性(如級(jí)配礦料與瀝青的和易性等)對(duì)配合比進(jìn)行必要的優(yōu)化，是制作高品質(zhì)瀝青混凝土的必要條件。

2.3 合適的機(jī)械配套

目前，國(guó)內(nèi)外道路工程單位采用的瀝青混凝土拌合設(shè)備大多為連續(xù)式或間歇式強(qiáng)制拌合機(jī)。在相同的初始條件下，連續(xù)式拌合設(shè)備具有更大的產(chǎn)出比。但有鑒于連續(xù)式拌合設(shè)備對(duì)各項(xiàng)物理參數(shù)的計(jì)量精度較間歇式低，因此建議以間歇式拌合機(jī)完成作業(yè)為宜。同時(shí)，必須采用雙臥軸強(qiáng)制式拌合方式，這是因?yàn)榈涫桨韬想y以完成混凝土材料的制作，且拌合均勻度較低，會(huì)直接影響路面平整度指標(biāo)。

路面壓實(shí)度和平整度指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)與路上作業(yè)的瀝青混合料攤鋪機(jī)的技術(shù)性能息息相關(guān)。除了其找平裝置的作業(yè)精度外，攤鋪機(jī)的熨平裝置應(yīng)具備夯實(shí)功能，特別是雙夯錘更佳(以德國(guó)Wirtgen Co.ABG411型攤鋪機(jī)為代表)。由于該型設(shè)備有更為優(yōu)異的夯實(shí)性能，使得路面材料攤鋪后即具有相當(dāng)高的初壓密實(shí)度，能夠有效抵御后續(xù)壓路機(jī)作業(yè)時(shí)對(duì)路面材料的推擠作用，進(jìn)而更加有利于路面平整度指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，攤鋪機(jī)的作業(yè)必須保證連續(xù)和勻速，杜絕時(shí)快時(shí)慢現(xiàn)象，并盡可能減少間斷作業(yè)(其原因主要是停機(jī)待料和突發(fā)機(jī)械故障等)，這也是保證路面平整度的關(guān)鍵所在。有鑒于此，施工單位應(yīng)基于攤鋪機(jī)的實(shí)際作業(yè)效率對(duì)基地料場(chǎng)瀝青混合料拌合機(jī)的產(chǎn)能、混合料運(yùn)輸車(chē)輛的運(yùn)力、作業(yè)間距的長(zhǎng)短、環(huán)境溫度及濕度等數(shù)據(jù)等進(jìn)行必要的調(diào)查分析，并以必要的工程計(jì)算完成和實(shí)現(xiàn)作業(yè)設(shè)備的良好匹配。

3 結(jié)語(yǔ)

路面平整度指標(biāo)的保證和實(shí)現(xiàn)涉及工程的方方面面，本文所述僅是筆者長(zhǎng)期從事道路施工和日常養(yǎng)護(hù)工程點(diǎn)滴體會(huì)的總結(jié)，為了切實(shí)保證道路的施工(包括日常養(yǎng)護(hù)作業(yè))質(zhì)量，在作業(yè)中對(duì)相關(guān)工程施工工藝及技術(shù)要求嚴(yán)格管控并不斷優(yōu)化是十分必要的。