高性能瀝青混凝土路面施工技術(shù)及路用性能

屈紅霞

(山西遠(yuǎn)方路橋(集團(tuán))有限責(zé)任公司，山西 大同 037006)

0 引 言

瀝青混凝土路面相較于混凝土板路面最大優(yōu)勢(shì)在于連續(xù)性和無縫性，瀝青混凝土路面借助瀝青混合料攤鋪機(jī)械一次性成型，中間布設(shè)施工縫，其結(jié)構(gòu)整體性、密封性均高于其他形式的路面結(jié)構(gòu)；隨著省內(nèi)高等級(jí)公路施工建設(shè)水平的不斷提升，高性能瀝青混凝土路面的推廣應(yīng)用普及程度逐步提升，高性能瀝青混凝土路面和一般的瀝青混凝土路面相比，其在混合料級(jí)配優(yōu)化設(shè)計(jì)、外加劑使用等方面進(jìn)行了升級(jí)，在承載能力、抗變形剛度、密封性及密實(shí)度等指標(biāo)方面均有明顯提升。目前，省內(nèi)既有高等級(jí)公路建設(shè)項(xiàng)目中，已經(jīng)有超過90%的路面采用了高性能瀝青混凝土結(jié)構(gòu)，經(jīng)過工程實(shí)踐檢驗(yàn)，高性能混凝土路面的行車平順性、車噪水平及工程實(shí)用性均有了明顯提升。

1 高性能瀝青混合料路用性能分析

1.1 高性能瀝青混凝土路面高溫抗車轍性

瀝青混凝土路面的高溫穩(wěn)定性習(xí)慣上被稱為是瀝青混凝土路面在荷載作用下條件下的抗塑性變形能力，由于瀝青混合料屬于典型的粘彈塑性材料，在高溫環(huán)境下，瀝青混合料逐步從塑性向流塑性方向轉(zhuǎn)變，因此，在高溫與車輛荷載的耦合作用下，瀝青混凝土路面容易出現(xiàn)嚴(yán)重的車轍、沉陷、鼓包及開裂等病害，嚴(yán)重影響瀝青混凝土路面的服役性能。在省內(nèi)高等級(jí)公路瀝青路面設(shè)計(jì)及施工實(shí)踐中，多采用半剛性基層結(jié)構(gòu)，一般選用車轍深度作為瀝青混凝土路面的高溫穩(wěn)定性判定標(biāo)準(zhǔn)，瀝青路面車轍試驗(yàn)主要是借助經(jīng)標(biāo)定后的軸載重量的車輪，在規(guī)定的環(huán)境溫度條件下對(duì)試驗(yàn)用瀝青混凝土面板進(jìn)行反復(fù)壓實(shí)，檢測(cè)對(duì)應(yīng)位置的車轍深度和動(dòng)穩(wěn)定性兩個(gè)指標(biāo)，以評(píng)價(jià)瀝青混凝土路面的高溫穩(wěn)定性。本次試驗(yàn)依托省內(nèi)某一級(jí)公路改擴(kuò)建工程，選定試驗(yàn)標(biāo)段，鋪裝高性能瀝青混凝土路面層，本次設(shè)計(jì)使用的高性能瀝青混合料為纖維改性AC-160型瀝青混合料，通過添加一定比例的纖維材料以提升AC-160型瀝青混合料的抗裂性。如表1為纖維改性AC-160型瀝青混合料穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果。

通過添加纖維材料進(jìn)行改性，AC-160型瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定指標(biāo)提高了約4倍，動(dòng)穩(wěn)定性指標(biāo)改善性能顯著，在傳統(tǒng)的瀝青混合料中添加纖維材料，能夠發(fā)揮纖維對(duì)集料的“橋接”作用，提高瀝青混合料的粘附性和集料之間的粘聚力，從而提高纖維改性AC-160型瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定性，改善了瀝青混合料在高溫條件下的抗車轍性能。

表1 纖維改性AC-160型瀝青混合料穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

1.2 高性能瀝青混凝土路面低溫抗裂性

除了高溫抗車轍性外，低溫條件下的抗裂性也是重要的路用性能指標(biāo)之一，在低溫環(huán)境下，在車輛荷載的耦合作用下，瀝青路面偏向于脆性材料，一旦車輛荷載大于瀝青混合料集料之間的抗拉極限強(qiáng)度，將誘導(dǎo)瀝青路面出現(xiàn)開裂病害，損壞瀝青路面的整體性和密封性?？紤]到省內(nèi)絕大多數(shù)的高等級(jí)公路瀝青路面形式均為半剛性基層結(jié)構(gòu)，由半剛性基層反射至瀝青路面表明的開裂一般表現(xiàn)為橫向開裂，橫向開裂的形成機(jī)理主要是由于瀝青面層結(jié)構(gòu)開裂和瀝青混合料自身的材料特性決定，此外，瀝青混合料的使用量、礦粉等外加材料的種類和級(jí)配類型等因素對(duì)低溫開裂性影響也較為明顯。工程試驗(yàn)研究表明，瀝青混合料的低溫抗裂性主要受到瀝青混合料的承載強(qiáng)度和抗變形能力兩方面因素影響，具備較高抗裂性的瀝青混凝土材料對(duì)應(yīng)的承載強(qiáng)度和抗變形剛度指標(biāo)也較高；所以，在評(píng)定瀝青混凝土路面的低溫抗裂性方面，應(yīng)考慮荷載應(yīng)力及抗變形兩方面的影響。本次低溫抗裂性試驗(yàn)仍然依托省內(nèi)某一級(jí)公路改擴(kuò)建工程，選定試驗(yàn)標(biāo)段，鋪裝高性能瀝青混凝土路面層，本次設(shè)計(jì)使用的高性能瀝青混合料為纖維改性AC-160型瀝青混合料，通過添加一定比例的纖維材料以提升AC-160型瀝青混合料的低溫抗裂性。如表2為采用相同級(jí)配條件下的摻入不同比例纖維材料對(duì)應(yīng)的低溫抗壓應(yīng)變能指標(biāo)。

表2 摻入不同比例纖維材料對(duì)應(yīng)的瀝青混合料低溫抗壓應(yīng)變能指標(biāo)

分析如表2數(shù)據(jù)可知，對(duì)傳統(tǒng)的AC-160型進(jìn)行改性，添加了一定比例的纖維材料，由于纖維材料的能量吸收及釋放作用，提升了瀝青混凝土的抗拉壓性能，保證高性能混凝土材料兼具高溫抗車轍性和低溫抗裂性，并最大程度發(fā)揮纖維改性材料的改性效果，纖維材料在瀝青混合料中的作用可以類比為纖維材料的加筋效應(yīng)，以拓展高性能混凝土材料在低溫條件下的抗裂空間。

2 高性能瀝青混凝土路面施工關(guān)鍵技術(shù)

為了明確高性能瀝青混凝土的施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提升高性能瀝青混凝土路面的施工能力和效率，保證瀝青混凝土施工質(zhì)量。應(yīng)著重從高性能瀝青混合料的拌和、攤鋪及壓實(shí)三個(gè)方面切入。

以本次試驗(yàn)路段使用的纖維改性AC-160型瀝青混凝土材料為例，在混合料拌和過程中，應(yīng)控制纖維改性材料的加入時(shí)機(jī)，確保纖維材料的拌和均勻性，改性瀝青混合料采用熱拌施工技術(shù)，先對(duì)AC-160型瀝青混合料拌和，保證混合料均勻基礎(chǔ)上，應(yīng)沿相同方向勻速添加改性纖維材料，并繼續(xù)拌和至均勻，干拌和時(shí)間應(yīng)不小于10 s濕拌和時(shí)間應(yīng)控制在40 s～50 s范圍內(nèi)，拌和過程中應(yīng)安排專人檢查混合料盤的溫度范圍，保證拌和溫度滿足設(shè)計(jì)要求，拌和完成的纖維改性AC-160型高性能瀝青混合料應(yīng)進(jìn)行外觀質(zhì)量檢測(cè)，一旦出現(xiàn)“焦料”、“離析料”等問題，應(yīng)及時(shí)廢棄，重新拌和。高性能瀝青混合料攤鋪與傳統(tǒng)的瀝青混合料攤鋪流程基本一致，攤鋪施工過程中應(yīng)選用單側(cè)材料投喂設(shè)備，保證攤鋪機(jī)攤鋪料的均勻輸送，攤鋪過程中應(yīng)委派專人專門檢查瀝青混合料攤鋪過程中是否出現(xiàn)改性纖維材料離析病害，一旦出現(xiàn)改線纖維離析，應(yīng)立刻停止施工，部分?jǐn)備伬^續(xù)設(shè)備無法靠近的位置應(yīng)結(jié)合人工攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，保證邊角位置的攤鋪質(zhì)量。壓實(shí)施工是決定瀝青混凝土路面最終施工質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，壓實(shí)施工主要受壓實(shí)次數(shù)、壓實(shí)溫度控制范圍等因素影響，高性能瀝青混凝土路面壓實(shí)應(yīng)采用鋼輪和膠輪壓實(shí)機(jī)械聯(lián)合推進(jìn)的方式，并根據(jù)壓實(shí)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)初壓、復(fù)壓及終壓三個(gè)環(huán)節(jié)，壓實(shí)節(jié)段應(yīng)保證初壓溫度不小于80 ℃，終壓溫度應(yīng)不小于60 ℃，大型壓實(shí)機(jī)械設(shè)備無法到達(dá)位置，應(yīng)配合人工壓實(shí)施工，保證瀝青路面的整體壓實(shí)施工質(zhì)量。

3 總 結(jié)

本文以省內(nèi)某高等級(jí)公路瀝青路面施工標(biāo)段為研究對(duì)象，本標(biāo)段使用纖維改性AC-160型高性能瀝青混凝土材料，通過試驗(yàn)研究，論證了纖維改性AC-160型高性能瀝青混凝土材料的高溫抗車轍性和低溫抗裂性，并針對(duì)性提出了高性能瀝青混凝土路面的施工關(guān)鍵技術(shù)，經(jīng)項(xiàng)目實(shí)踐檢驗(yàn)，具備推廣應(yīng)用條件。