新鋪瀝青路面下面層碾壓完畢后局部泛黃研究分析

呂興建

0 引言

G6 京藏高速公路白蘭段于2002 年建成通車，已經(jīng)服役16 年，目前路面坑槽、縱橫向裂縫、龜網(wǎng)裂等病害呈大面積增長(zhǎng)趨勢(shì)，路面強(qiáng)度衰減嚴(yán)重，為有效提升G6 京藏高速公路白蘭段路況質(zhì)量，減少道路安全隱患，2018 年在該路段實(shí)施養(yǎng)護(hù)維修工程。然而，在鋪筑瀝青路面下面層ATB-25 混合料碾壓完畢后，局部出現(xiàn)了成片泛黃現(xiàn)象，這一現(xiàn)象引起了工程參與各方的高度重視，局部泛黃的部位會(huì)不會(huì)影響上下面層之間的粘結(jié)力，成為參與各方共同討論的問題。本文是筆者從熱拌瀝青ATB-25 混合料的組成材料分析、混合料配合比分析、混合料鋪筑質(zhì)量分析、鉆芯取樣分析四個(gè)方面進(jìn)行分析，提出了一些看法，以期在其它公路施工中有所參考。

1 混合料組成材料分析

1.1 瀝青材料

G6 京藏高速公路養(yǎng)護(hù)維修工程施工圖設(shè)計(jì)中路面工程的結(jié)構(gòu)類型為：5 cm 厚高性能改性瀝青混凝土（Sup-13）+10cm 厚密級(jí)配改性瀝青穩(wěn)定碎石（ATB-25）。采用的膠結(jié)料是SBS 類（I-B）改性瀝青，經(jīng)參與各方見證，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員取樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，獲得瀝青樣品的技術(shù)指標(biāo)為：針入度（25℃，100 g，5 s）92（0.1 mm）、延度（5℃，5 cm/min）50 cm、軟化點(diǎn)53.5℃、彈性恢復(fù)（25℃）84%、貯存穩(wěn)定性48 h 軟化點(diǎn)差2.0℃、RTFOT 后殘留物（質(zhì)量變化-0.08%、25℃針入度比59%、5℃延度32 cm）。從以上數(shù)據(jù)可知，該瀝青樣品所檢測(cè)的指標(biāo)均符合JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》及設(shè)計(jì)文件中相關(guān)要求。

1.2 瀝青與粗集料粘附性

圖1 集料浸煮后照片

該養(yǎng)護(hù)維修工程中使用的粗細(xì)集料都是白銀當(dāng)?shù)厥a(chǎn)的一種結(jié)構(gòu)致密、壓縮強(qiáng)度很大、耐久性甚高的玄武巖，屬于基性火山巖，在當(dāng)?shù)睾芏喙こ添?xiàng)目上廣泛使用。檢測(cè)人員在拌合站料場(chǎng)選取不同規(guī)格且具有代表性的碎石材料樣品，進(jìn)行粘附性試驗(yàn)，一般粒徑大于13.2 mm 的集料應(yīng)用水煮法進(jìn)行試驗(yàn)，而粒徑小于13.2 mm 的集料則采用水浸法試驗(yàn)。取浸煮后集料進(jìn)行評(píng)估，集料表面瀝青膜少許被水所移動(dòng)，厚度不均勻，剝離面積百分率小于10%。經(jīng)綜合評(píng)定瀝青與粗集料粘附性等級(jí)為4級(jí)（如圖1），符合JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》及設(shè)計(jì)文件中有關(guān)要求。

1.3 集料的壓碎值

將具有代表性樣品的碎石材料過篩，選取粒徑在9.5mm～13.2mm 的碎石樣品進(jìn)行壓碎值試驗(yàn)，3 次平行試驗(yàn)壓碎值指標(biāo)分別為11.2%、10.6%、12.9%。以上檢測(cè)數(shù)據(jù)與甘肅省公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究院檢測(cè)所得數(shù)值一致，同時(shí)也與施工單位的自檢記錄類似。因此，本工程中所使用的粗集料壓碎值指標(biāo)是符合JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》及設(shè)計(jì)文件中有關(guān)要求的。

2 混合料配合比分析

2.1 混合料配合比設(shè)計(jì)

現(xiàn)行瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法，是通過室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)得到毛體積密度、空隙率、瀝青飽和度、間隙率、穩(wěn)定度及流值等指標(biāo)，以瀝青用量為橫坐標(biāo)，以毛體積密度、空隙率、飽和度、穩(wěn)定度、流值，礦料間隙率為縱坐標(biāo)繪制成瀝青用量與各項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)系曲線綜合確定的。本工程中根據(jù)ATB-25 型的礦料級(jí)配范圍，采用碎石（10-15）mm、碎石（5-10）mm、機(jī)制砂（石屑）、填料（礦粉）4 種規(guī)格的集料，按照現(xiàn)行JTG E42-2005《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定的方法進(jìn)行檢驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)合格。

在原材料和配合比一定的情況下，瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度與試件的密實(shí)度成正比例關(guān)系，也與空隙率密切相關(guān)，室內(nèi)成型馬歇爾試件密度大小，很大程度上取決于擊實(shí)次數(shù)（擊實(shí)功）的多少和擊實(shí)溫度的高低，當(dāng)室內(nèi)試驗(yàn)擊實(shí)次數(shù)越多，擊實(shí)功越大，試件越容易被壓密。而實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)施工中的壓實(shí)功則取決于壓路機(jī)的噸位、碾壓遍數(shù)和壓實(shí)機(jī)械的組合情況，近年來，隨著壓實(shí)機(jī)械的更新發(fā)展，大噸位的壓路機(jī)被應(yīng)用于施工中，加上嫻熟的施工工藝，路面壓實(shí)功遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于室內(nèi)擊實(shí)功。

另外，由于瀝青材料自身特點(diǎn)，通常情況下，溫度越高，其粘滯力越低，抗塑性變形的能力越差，在外力的作用下，試件越容易被壓密。而實(shí)際施工中，碾壓溫度也很難和室內(nèi)試驗(yàn)溫度取得一致，尤其是邊角等地方攤鋪需人工填補(bǔ)，會(huì)很大程度影響壓實(shí)溫度。壓實(shí)功和壓實(shí)溫度與室內(nèi)擊實(shí)功和擊實(shí)溫度不能做到相一致，現(xiàn)場(chǎng)施工可能形成超碾壓。

2.2 混合料性能指標(biāo)

從施工現(xiàn)場(chǎng)攤鋪機(jī)布料器處和拌和站出料口分別取出代表性混合料試樣①、試樣②進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）中操作步驟，擊實(shí)成型做馬歇爾試驗(yàn)的方法進(jìn)行試驗(yàn)。其各項(xiàng)指標(biāo)為：試樣①（試樣②）馬歇爾試件空隙率5.1%（5.5%）、瀝青飽和度65.2%（64.7%）、礦料間隙率13.3% （13.5%）、穩(wěn)定度16.2KN（15.8KN）流值3.3mm（3.1mm）。通過分析以上指標(biāo)，不難看出試樣②的性能比試樣①略有下降，但相差不是很大，各項(xiàng)性能指標(biāo)符合JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》及設(shè)計(jì)文件中有關(guān)要求。

3 混合料鋪筑質(zhì)量分析

3.1 混合料攤鋪溫度

由于本工程項(xiàng)目拌和站距離攤鋪現(xiàn)場(chǎng)較近，平均運(yùn)距3 km，運(yùn)料車覆蓋棚布保溫，基本不存在混合料運(yùn)輸過程中溫度損失過大問題，通常混合料運(yùn)抵?jǐn)備伂F(xiàn)場(chǎng)溫度在140～160℃之間，攤鋪前由技術(shù)人員和監(jiān)理員共同檢查混合料溫度，滿足溫度120～150℃的要求時(shí)，才可以進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。所以，在混合料的攤鋪過程中溫度控制是符合有關(guān)要求的。

3.2 混合料離析控制

混合料拌和機(jī)向運(yùn)料車上裝料時(shí)，指揮駕駛?cè)藛T多次挪動(dòng)汽車位置，平衡裝料，以減少混合料離析。攤鋪機(jī)在作業(yè)中始終緩慢、勻速、連續(xù)不間斷地?cái)備仯瑹o隨意變換速度或中途停頓現(xiàn)象，攤鋪速度基本控制在1～3 m/min 的范圍內(nèi)。攤鋪機(jī)布料槽中的混合料保持不少于螺旋布料器2／3 高度進(jìn)行作業(yè)，配備專人隨時(shí)檢查攤鋪質(zhì)量，出現(xiàn)離析現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)采取人工補(bǔ)撒適量的混合料予以補(bǔ)救。

3.3 混合料碾壓溫度及遍數(shù)

攤鋪現(xiàn)場(chǎng)配備了3 臺(tái)雙輪雙振壓路機(jī)和3 臺(tái)膠輪壓路機(jī)，碾壓組合方式為先由膠輪壓路機(jī)碾壓，再由雙輪雙振壓路機(jī)進(jìn)行碾壓?；旌狭铣鯄簻囟然究刂圃?20℃～140℃之間，碾壓遍數(shù)為1～2 遍；復(fù)壓溫度一般控制在100℃～120℃之間，碾壓遍數(shù)為，4～6 遍；終壓溫度始終控制在80℃以上，碾壓遍數(shù)為1～2遍。綜合分析，碾壓溫度及遍數(shù)的控制能滿足JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》及設(shè)計(jì)文件中有關(guān)要求。

4 鉆芯取樣分析

瀝青路面下面層碾壓完畢后，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員在下面層嚴(yán)重的部位標(biāo)記位置，選擇出5 處以上具有代表性泛黃的部位，待上面層鋪筑完畢（24 小時(shí)后）對(duì)標(biāo)記位置進(jìn)行鉆芯取樣分析。

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)標(biāo)記的5 處位置進(jìn)行鉆芯取樣，上、下面層芯樣，5 個(gè)芯樣上面層與下面層銜接處連接緊密，且無明顯縫跡，芯樣表面平整密實(shí)，粗細(xì)集料分布均勻。將取出的芯樣進(jìn)行檢測(cè)，其壓實(shí)度、空隙率、瀝青飽和度、間隙率、穩(wěn)定度及流值均符合JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》及設(shè)計(jì)文件中有關(guān)要求。

5 研究結(jié)論

G6 京藏高速公路養(yǎng)護(hù)維修工程新鋪瀝青路面下面層碾壓完畢后泛黃問題，只要在攤鋪上面層前，粘層油撒布均勻，不漏灑，上面層達(dá)到規(guī)定的碾壓遍數(shù)，不影響上下面層的黏結(jié)。造成下面層路面部分泛黃的可能性原因有：

（1）原材料自身沒有問題，在拌和過程中，由于瀝青混合料溫度過高，油料往下滲透，集料沒有被瀝青包裹完全，碾壓完畢后出現(xiàn)泛黃現(xiàn)象。

（2）膠輪壓路機(jī)在碾壓過程中輪胎帶走（粘走）了一部分集料表面瀝青，而涂在膠輪壓路機(jī)輪胎上的植物油黏在了瀝青路面表面集料上，以至于出現(xiàn)泛黃現(xiàn)象。

（3）壓路機(jī)碾壓時(shí)局部混合料溫度偏低，為達(dá)到壓實(shí)效果而進(jìn)行超碾壓，造成局部瀝青路面下面層泛黃。