Superpave高性能瀝青路面施工技術(shù)研究

陳亞紅

徐州市路興公路工程有限公司

1 前言

隨著中國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，瀝青具有優(yōu)良的路用性能和良好的駕駛舒適性，在我國高等級公路中得到廣泛應(yīng)用。但現(xiàn)在交通網(wǎng)絡(luò)越來越密集，公路也呈現(xiàn)出多種發(fā)展趨勢，特別是重載車輛和超載車輛的增多，導(dǎo)致普通瀝青路面在通車年限內(nèi)出現(xiàn)早期病害，如車轍、坑槽、路面開裂等，通過對瀝青路面高溫穩(wěn)定性差、總分不合理、施工不規(guī)范等原因，發(fā)現(xiàn)瀝青層的質(zhì)量不能滿足交通荷載的要求。所以，高性能瀝青路面設(shè)計方法具有良好的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和耐熱性，更適合實際情況。自20世紀(jì)60年代以來，國內(nèi)外許多學(xué)者對瀝青路面進行了大量的研究。但由于瀝青混合料在不同的氣候條件下使用性能不同，需要做大量的工作。本文對瀝青路面施工技術(shù)進行了綜述，結(jié)合工程實踐，對原材料質(zhì)量和施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)進行了研究，并對實際應(yīng)用效果進行了檢驗。

2 高性能瀝青路面施工技術(shù)

高性能瀝青路面的施工技術(shù)包括三個主要組成部分：瀝青優(yōu)化系統(tǒng)；全瀝青實驗室分析系統(tǒng)；瀝青混凝土性能預(yù)測系統(tǒng)?？梢源_定瀝青系統(tǒng)。目前的路用性能預(yù)測系統(tǒng)由實驗室試驗平臺、計算機模擬軟件和包括氣候條件、自然環(huán)境和現(xiàn)有道路性能數(shù)據(jù)在內(nèi)的數(shù)據(jù)庫組成。到目前為止，瀝青結(jié)合料規(guī)范及配合比設(shè)計系統(tǒng)取得了滿意的效果，混合分析方法、性能模型和計算機軟件系統(tǒng)仍有待進一步研究和完善。傳統(tǒng)的瀝青混凝土按馬歇爾法設(shè)計，馬歇爾法主要用于粘性、滲透性、延伸率和滲透性的黏附指數(shù)。這些指標(biāo)不能確定水泥的彈性，不能很好地預(yù)測水泥的性能。瀝青水泥的選擇是根據(jù)實際的能源需求，即瀝青結(jié)合料必須在公路所處的最高和最低設(shè)計溫度下達(dá)到規(guī)定的性能指標(biāo)。詳細(xì)介紹了瀝青混凝土材料的選擇，包括瀝青和集料的試驗方法和指標(biāo)，混合料的設(shè)計指標(biāo)和試驗方法。

3 高性能瀝青混合料性能

（1）瀝青混合料的高性能瀝青路面為“s”型。復(fù)合骨料含量越高，復(fù)合骨料的內(nèi)摩擦角越大。粗集料和細(xì)集料比傳統(tǒng)的aci非晶態(tài)高，且混合料更容易在聚合之間形成層間結(jié)構(gòu)。壓路機的大部分軋制功是用來克服內(nèi)摩擦阻力，只有小部分的附著力被用來克服黏結(jié)劑。同時，由于粗集料冷卻快，碾壓時間不夠，難以稠化。瀝青混合料的出料溫度、碾壓溫度和有效壓實度是必須提高的，達(dá)到理想密度。

（2）粗粒瀝青混合料的特點是設(shè)計級配中間集料較大，這顯然是由于混合料的摻和和擠出性能優(yōu)于相同粒徑的AC-i結(jié)構(gòu)，其高溫穩(wěn)定性也優(yōu)于ac-i結(jié)構(gòu)。

4 黏合劑和聚合物規(guī)范

4.1 膠凝材料

與現(xiàn)行的瀝青粒徑和黏度規(guī)范相比，膠凝材料規(guī)范具有以下重要特點：施工和使用過程中瀝青的老化是綜合考慮的。黏彈性瀝青指數(shù)變?yōu)閯討B(tài)測量。測試性能標(biāo)準(zhǔn)，確定指標(biāo)而試驗溫度是可變的，它適用于未改性瀝青和改性瀝青。目前，我國許多地區(qū)在進口瀝青指標(biāo)中加入了瀝青黏度指標(biāo)，保證了瀝青路面具有良好的高溫性能。

4.2 超細(xì)骨料

混合料的設(shè)計方法主要從兩個方面考慮骨料特性：共同特性和料源特性。材料的共同特性包括粗集料角、細(xì)集料角、細(xì)顆粒質(zhì)量和黏土質(zhì)量；材料來源包括總強度、集料穩(wěn)定性、集料穩(wěn)定性、污染物含量等。

4.3 骨料級配

混合料體積組成的骨料級配選擇是通過控制點完成的。設(shè)為總篩分的控制點，不應(yīng)超過規(guī)定的間隔，控制點應(yīng)為標(biāo)稱最大篩分，平均篩分（2.36mm）與最大篩分（0.75mm）不同。限制區(qū)的目的是限制砂量，位于中間篩網(wǎng)的最大密度臺階和0.3mm 篩布上。因此將駝峰分選是一種混砂類型或?qū)?yīng)的砂總量。細(xì)砂顆粒太多，級配類型在施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)壓實問題，在使用過程中存在耐久性不足的變形性。中國幅員遼闊，氣候和交通條件各不相同。如何根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚝偷缆返燃夁M行調(diào)整，特別是工程批次調(diào)整。

5 高性能瀝青路面施工工藝

5.1 施工前

施工前對進場材料進行分批抽檢，確保質(zhì)量符合要求，并對施工機械進行全面檢查和維護，特別是拌和室等重要工具，攤鋪機和壓路機。施工前使用高性能瀝青混合料時，應(yīng)清理路面下部的持力層，清除表面雜草、碎石等雜物。上、中、下三層應(yīng)妥善處理。施工前應(yīng)噴透水層。中間應(yīng)黏附油擴散層。注意底層灑酒均勻，防止灑布時漏灑或溢出。

5.2 拌和

高質(zhì)量瀝青混合料的混合料不同于普通瀝青混合料，混合料溫度和壓縮溫度由瀝青混合料的粘溫曲線決定。瀝青混合料通常為間歇式和連續(xù)式。連續(xù)攪拌系統(tǒng)還包括長滾筒和雙滾筒，無論采用何種類型的攪拌設(shè)備，都具有收集干燥、礦粉和瀝青加藥、攪拌和粉塵處理等功能。如果攪拌機運轉(zhuǎn)，工作人員必須隨時打印并記錄料倉的數(shù)量，以確保集料和瀝青混合料的拌和溫度與標(biāo)準(zhǔn)值不發(fā)生變化。此外，最終產(chǎn)品混合均勻，無白料、無離析、無涂層。

5.3 運輸

高性能材料和普通瀝青混合料的材料基本上是相同。為了瀝青混合料在運輸過程中的保溫、防水板也不宜使用。車內(nèi)應(yīng)涂上油水混合料，使橡膠混合料向負(fù)荷方向移動，以避免骨料過多堆積。如果塌方過大，說明混合料級配或瀝青含量有問題，應(yīng)及時檢查。車輛連續(xù)正常運行，不得出現(xiàn)因車輛不足而停車等重大現(xiàn)象。運輸前，瀝青混合料的溫度過高。到達(dá)現(xiàn)場后需要等到瀝青混合料溫度降低。

運輸控制需要做以下工作：（1）盡量使用大噸位車輛，因為大噸位車輛運輸方便，所以運輸至少需要15輛車。特別是長途運輸時，小噸位車輛不允許在低溫下使用。運輸車貨艙內(nèi)的混合料必須覆蓋保溫層，運至現(xiàn)場冷卻，溫度不超過5攝氏度；（2）翻斗車的數(shù)量應(yīng)滿足連續(xù)補料的要求，且不得在攪拌站停留。根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和距離，一般需要20～40 輛車。（3）攪拌車不得將污染的車廂挪作他用。底板及兩側(cè)應(yīng)嚴(yán)密、干凈、光滑。地面和周圍墻壁上的車廂前應(yīng)使用日常運輸材料土/水混合物（柴油：水=1:3）。防止混合物粘在底板上。（4）施工前對所有司機進行培訓(xùn)，加強對車輛的維護保養(yǎng)，防止車輛在運輸過程中發(fā)生故障。（5）裝車順序應(yīng)按車廂前、中、后的順序進行，避免混合料離析；避免制動力使混合料分離；車輛運輸后應(yīng)在攤鋪機前10-30 厘米處停車，應(yīng)將其懸掛在中間位置，并從攤鋪機上向前推進，以確保人行道的穩(wěn)定性。

5.4 攤鋪

攤鋪前應(yīng)定期檢查攤鋪機，確保路面是光滑的。路面施工前，先準(zhǔn)備2～3 塊10cm～20cm 寬的矩形優(yōu)質(zhì)木板。板材的長度稍長，以車間所有人員停止鋪料時的松散度系數(shù)為準(zhǔn)，板材放在上面，并正確測量和緩沖木材的厚度。攤鋪機配備專用加熱設(shè)備，對水平縫和板進行預(yù)熱，確保接縫處于良好狀態(tài)。

高性能瀝青混合料的路用溫度是以瀝青強度等級為基礎(chǔ)的，通過試驗分析確定了溫度和路面厚度等條件。攤鋪前應(yīng)先清理路面，表面清理干凈后，即可進行高性能瀝青混合料的攤鋪工作。施工時對鋪路材料進行預(yù)熱，并均勻地涂上鐵板，以避免黏附到顆粒材料油水混合物上。根據(jù)瀝青混合料的種類、攤鋪厚度、攤鋪速度等參數(shù)調(diào)整熱板振幅和振動頻率，保證攤鋪質(zhì)量。攤鋪機攤鋪速度必須調(diào)整在2m/min～3m/min，攤鋪速度不得改變或停止。瀝青混合料中粗、細(xì)集料含量相對較小，易分離。因此，應(yīng)保證攤鋪層高度大于2/3 的螺桿，以保證輸送給料機的旋轉(zhuǎn)，減少攤鋪機全寬的離析現(xiàn)象。

攤鋪控制應(yīng)注意以下幾個方面：（1）混合料的攤鋪速度應(yīng)與攪拌機的進料速度一致，攤鋪應(yīng)保持恒定速度，不宜過快，控制在2m/min以上，中途不得停車。（2）路面厚度為設(shè)計厚度，乘以壓力試驗確定的路面系數(shù)，瀝青混合料的自由系數(shù)一般為1.15～1.30，取細(xì)粒排水系數(shù)的上限和自由系數(shù)的下限。（3）瀝青混合料的鋪貼溫度應(yīng)根據(jù)瀝青和黏結(jié)工藝選擇，并應(yīng)選擇鋪筑石料的涂層、溫度和厚度。如果溫度低于10 攝氏度，則不得混合熱瀝青。（4）攤鋪機器必須配備全自動控制板。一個或兩個走道必須配備傳感器，通過外部參考線的縱向距離接觸整個板，并能自動傳輸信號，傾斜控制器應(yīng)能夠?qū)⒄麄€平臺的坡度保持在0.1%以內(nèi)。（5）攤鋪機器應(yīng)配備兩個長度大于16m 的自動找平裝置，該裝置必須牢固地安裝攤鋪機兩側(cè)。全板控制的傳感器組合，在貼片檢查水平面后，必須使用傳感器組合控制路面的厚度和水平，及時調(diào)整。

5.5 壓實

（1）高性能瀝青混合料攤鋪后應(yīng)立即壓實。

（2）混合物必須集中在三個階段：起始壓力、組合壓力和最終壓力。應(yīng)遵循以下5 km/h 的步進輥均勻速度。第一個10t 鋼輪壓路機后應(yīng)立即進行初壓，組合壓后應(yīng)立即進行初壓，并對16-25噸的壓路機進行碾壓，最終壓力由更寬的鋼輥軋制。根據(jù)試驗段的不同，確定了壓路機的運行次數(shù)和組合方式。

（3）現(xiàn)場混合料的壓實度不得小于實測最大理論密度的93%，且不得超過97%，孔隙率應(yīng)在3%～7%之間。密度通過鉆孔和巖芯密度測量獲得?；谲堉茰囟群蛙堉乒に?，軋制結(jié)束溫度不低于90℃。

（4）為了防止混合料粘在車輪上，可以均勻地給鋼輪表面澆水，以保持車輪濕潤。與少量洗滌劑或其他絕緣劑混合的水不得添加柴油或機油。

（5）為了避免過量使用，混合物的溫度突然下降。靜液壓壓路機的應(yīng)用是相鄰帶的重疊輪寬15cm，在振動的情況下，相鄰帶的重疊寬度為15cm～20cm，正常的輪寬不超過20cm。攤鋪機上驅(qū)動攪拌裝置，它必須減速才能緩慢前進。

5.6 接縫

（1）縱向連接的兩塊鋪路應(yīng)采用熱接縫，即建筑物不得使用寬度為10cm～20cm 的混合部分進行碾壓，必須將其作為縱向平面，然后對整個接縫進行碾壓，為便于追蹤接頭，上下縱向接頭應(yīng)錯開1cm以上。

（2）切割時間必須在混合物冷卻和定型之前完成。原始補片必須切割成垂直焊接面，必須使用熱瀝青，然后壓路機和壓路機應(yīng)水平放置在壓實的表面上，然后將15cm～20cm 轉(zhuǎn)移到新層的每層上，改變縱向滾動。如采用碾壓方法，橫縫應(yīng)光滑、牢固。

（3）特別要注意橫縫的平整度，用3mm尺測量確認(rèn)橫縫的平整度。施工縫和結(jié)構(gòu)兩端的接縫必須小心操作并保持緊密。

7 結(jié)束語

隨著道路的不斷完善，對瀝青涂料的質(zhì)量提出了更高的要求。技術(shù)使材料具有較好的抗車轍變形、疲勞性能和抗水損害能力，能夠達(dá)到預(yù)期的高性能瀝青路面效果。采用上述施工工藝鋪筑的高性能瀝青涂料位于瀝青層以下。與傳統(tǒng)瀝青混凝土相比，瀝青混合料的均勻性更好，瀝青混合料更容易混合和擠出，骨架結(jié)構(gòu)良好。。