改性瀝青混凝土路面施工技術在市政道路工程中的應用

羅巧峰

(中鐵二十二局集團第二工程有限公司，北京 100043)

1 工程概況

某市政道路路面改造工程，全長約10.23 km，原路面為水泥混凝土路面，但在使用期間顯現(xiàn)出裂縫、坑槽等病害，不利于車輛的安全通行，因此對其加以改造，形成改性瀝青混凝土路面。路基面層的下層為粗粒式瀝青混凝土，表層為中粒式瀝青混凝土。

2 改性瀝青混凝土的應用優(yōu)勢

(1)抗裂縫。相比于普通砂粒式改性瀝青等常規(guī)材料，改性瀝青混凝土的原材料組成更為優(yōu)越，包含高彈聚合物改性瀝青和級配良好的集料，通過對多類材料的混合，得到密實性較好、黏結能力較強的混合料，能夠與基層穩(wěn)定結合，兩者協(xié)調變形，抵抗裂縫的發(fā)生，且自愈能力較強，抑制了裂縫的發(fā)展。

(2)密實性好。通過改性瀝青混凝土的應用，成型結構的密實性較好，可阻止路表水的下滲，減少水對路面結構的損害。

3 改性瀝青混凝土路面的施工技術分析

3.1 原材料的選取

3.1.1 粗集料

以碎石或碎礫石為宜，要求其具有潔凈、干燥、強度及硬度均較高的特點。除此之外，粗集料的顆粒形態(tài)需良好，為滿足形態(tài)層面的要求，可利用反擊式破碎機處理。而對于上面層的施工，考慮采用玄武巖集料，原因在于此類材料具有堅硬、耐磨的特性。

3.1.2 細集料

細集料包含人工砂和天然砂。具體至瀝青路面面層施工中，細集料常采用的是人工砂，其具有潔凈、無風化、干燥的特點，在與改性瀝青接觸后，有較強的黏附性，可在一定程度上保障成型結構的完整性與穩(wěn)定性。但需注意的是，天然砂的質量變化較大，形狀偏圓滑，與瀝青的黏附性相對有限，因此在高速公路、一級公路中，其適用性相對較差。

瀝青混合料中的砂石料選擇使用機制砂，機制砂保證潔凈、干燥，骨料中不參雜其他蕪雜，機制砂直接使用專業(yè)制砂設備進行加工生產，加工出來的機制砂應該具備一定的級配要求，具體的規(guī)格可以參照表1。機制砂與瀝青之間具備良好的黏結效果，若未能及時進行運用，需對機制砂作覆蓋處理。

表1 瀝青混合料用機制砂規(guī)格

3.1.3 配合比設計

(1)瀝青混合料的配合比設計需要經歷以下三個發(fā)展階段：①確定出配合方案；②按照預先設計的配合比進行生產；③對配合比的合理性進行驗證。對瀝青混合料的配合比進行設計主要是為了確定出混合料中各種原材料的比例。馬歇爾實驗應該貫穿于配合比設計的整個過程。結合該道路施工項目而言，在對路面原材料的配合比進行設計，上面層設計使用的SMA-16瀝青混合料，厚度設計為5 cm，混合料中最大的骨料粒徑控制為16 mm，因此在篩選粗細集料時的確定標準應該是4.75 mm。

(2)在設計目標配合比時，明確對瀝青混合料的配合比進行設計優(yōu)化的目的是：①嚴格的按照現(xiàn)行的管理規(guī)范保證粗細集料的粒徑保持在合理范圍以內，對實際生產時原材料的使用量進行精準的計算，保證瀝青混合料的配合比滿足實際需求；②利用馬歇爾試驗來確定出最佳配合比。

3.1.4 填充料

潔凈和干燥是改性瀝青混凝土施工中對填充料所提出的基本要求，可行的是以強基性巖石為基礎材料經磨細處理后得到礦粉，或是可以選擇石灰?guī)r等憎水性石料，依然經過磨細處理后制得[1-2]。

礦粉作為瀝青混合料中的重要原材料之一，會對瀝青混合料的質量性能造成顯著的影響。瀝青是通過依附于礦粉表面與粗集料、細集料黏結在一起。施工技術參數(shù)：礦粉使用石灰石研磨處理，研磨以后獲取的礦粉中不得含有其他雜質。礦粉應保持潔凈、干燥。

3.1.5 改性瀝青

為保證改性瀝青的質量，施工期間每車改性瀝青材料均要得到檢驗，具體采用取樣抽檢的方法，所選取的樣品需具有代表性，否則易對所在批次改性瀝青的性能做出誤判，不利于正常施工。對試樣做加熱處理，隨后一次澆滿試模，全過程中遵循連續(xù)性原則，不可重復加熱。對改性瀝青組織軟化點試驗時，也需對試樣做加熱處理，待其加熱至可充分流動后，用于澆筑試樣環(huán)，從而對其使用情況做出判斷，期間不可采取其他方法填滿試樣環(huán)，否則實測結果的誤差較大。SBS改性瀝青生產流程如圖1所示。

圖1 SBS改性瀝青生產流程圖

3.1.6 纖維穩(wěn)定劑

瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)骨料結構的瀝青路面通常都是使用纖維作為穩(wěn)定劑的。纖維穩(wěn)定劑是瀝青混合料中必不可少的重要組成原料，穩(wěn)定劑的作用主要體現(xiàn)為吸附混合料中的瀝青、穩(wěn)定骨料結構、分散骨料這3個方面。

3.2 混合料的拌制

(1)為順利進行大面積施工，提前組織生產配合比調試，確定各熱料倉的配合比例，判斷其是否滿足要求，同時確保熱料倉具有良好的供料狀態(tài)，即供料均衡，使用全過程中無溢料、等料現(xiàn)象。在得到目標配合比的最佳用量后，在該基礎上組織馬歇爾試驗，此環(huán)節(jié)的主要目的在于明確生產配合比的最佳瀝青用量。經過前述操作后，按照生產配合比試拌，檢驗此時瀝青混合料的性能，判斷其是否滿足要求，若不達標則予以調整，且此過程中還需檢驗拌和機計量系統(tǒng)的精準程度。

(2)相較之常規(guī)性的瀝青而言，改性瀝青混凝土攪拌的時間可以適當?shù)匮娱L5 s左右，將集料投入攪拌設備內干拌5 s，然后摻加礦粉，均勻攪拌。當拌和完成以后，對混合料進行抽檢，若發(fā)現(xiàn)瀝青混合料的實際配合比與設計配合比之間存在一定的差異，則應該立即進行調整。

(3)安排專員檢查瀝青混合料的表觀質量，著重判斷是否有花白料、結團、粗細集料離析問題，任何存在問題的材料均須視為廢料處理，不可投入使用。此外，有必要查明出現(xiàn)表觀質量問題的具體成因，做合適的調整，直至生產出質量達標的材料為止[3-5]。

(4)瀝青混合料拌制完成后，不可隨即用于鋪筑施工，妥當?shù)姆椒ㄊ菍⑵渲萌氡氐某善穬α蟼}儲存，但要避免儲存時間過長的情況(通常不大于24 h)，全程加強溫度控制，溫降不大于10 ℃。

(5)瀝青混合料使用間歇式拌和設備統(tǒng)一進行拌和，拌和設備的生產能力不得低于230 t/h，結合前期試驗確定出來的最佳配合比來確定各原材料的具體用量，利用電腦自動控制完成投料作業(yè)。經過篩分以后的混合料級配必須要滿足設計要求，礦料與粗細集料的摻加比例不得隨意更變，整個拌和操作活動嚴禁出現(xiàn)手動攪拌。

(6)存儲倉中必須要存儲足夠的混合料，運輸混合料時，必須要保證運輸車處于滿載狀態(tài)，不得出現(xiàn)隨拌隨裝現(xiàn)象。存儲倉內設自動保護裝置，確保存儲倉內保持恒溫，為保證混合料拌和完成以后溫度損失降低至最小，在條件允許的情況下，盡可能地配備附帶自動保溫功能的貯存?zhèn)}，以保證加工完成的混合料保存在恒溫環(huán)境中[6-7]。

3.3 混合料的運輸

自卸車裝載改性瀝青混合料，沿著既定的路線運輸至現(xiàn)場。合理控制運輸車的數(shù)量，要求其與現(xiàn)場攤鋪能力相適應，以免出現(xiàn)現(xiàn)場停機等料的情況。具體而言，運輸車輛為15 t紅巖自卸車，裝料前清理車廂的雜物，均勻噴灑油水混合液，起到“隔離”的作用，以免混合料黏附在車廂底部。裝料時，為避免粗細集料離析，按照一車至少3次的方式裝載。

3.4 攤鋪施工

(1)攤鋪溫度為170～180 ℃，不可超出該范圍。攤鋪前，先檢查攤鋪機的姿態(tài)并對其做適當?shù)恼{整，使其達到最佳狀態(tài)；調試自動料位器，檢測料門開關、鏈板送料器的轉速，使兩項參數(shù)相匹配。以螺旋布料器的中心為基準，要求存在于螺旋布料器內的料量適當高于該中心的位置，以保證材料供應充足；均勻攤鋪，避免離析，在此過程中加強對粗細集料均勻程度的檢查，同時準確判斷松鋪厚度，若不滿足要求則做出調整。

(2)通過平衡梁的應用，控制上鋪層攤鋪質量(具體包含厚度和平整度兩項關鍵指標)；密切觀察平衡梁的運行情況，避免粘料，若有則清理干凈，否則會由于粘料清理不及時而形成拉痕；攤鋪機行走前，用模板將熨平板墊好，使起始攤鋪厚度具有合理性，如圖2所示。

圖2 瀝青攤鋪示意圖

(3)遵循連續(xù)攤鋪的原則，由此提高路面的平整度。攤鋪機運行過程中，保持勻速的狀態(tài)，具體根據(jù)混凝土生產能力、機械設備配套情況而定，約為2.5 m/min。

3.5 碾壓施工

離析是影響瀝青混凝土施工質量的關鍵因素之一，其具體包含集料離析和溫度離析兩種形式。施工中，需要明確混合料溫度下降的具體規(guī)律，根據(jù)該規(guī)律得到合適的壓實時間，從而采取有效的控制措施，確保路面的壓實度可滿足要求[8，9]。對于改性瀝青混凝土，壓實施工中壓路機的型號、組合方式、運行速度以及碾壓遍數(shù)等均是重點考慮對象，根據(jù)混合料溫度、施工現(xiàn)場的環(huán)境溫度等因素而定，形成相均衡的施工關系，以便施工進程的順利推進。初壓和復壓施工中，所用壓路機類型一致，呈梯隊運行模式，如圖3所示。嚴格控制各階段各類壓路機的運行速度，具體見表1。

圖3 瀝青路面隆起標準圖(單位：mm)

表1 各類壓路機在各階段的碾壓速度(單位：km/h)

壓實的基本原則為“緊跟、慢壓、高頻、低幅”，全過程中壓路機速度不可發(fā)生大幅度的變更。鋼輪壓路機施工緊跟攤鋪機，驅動輪向前錯輪1/3，重疊寬度至少為20 cm，并予以2遍碾壓；經過靜壓施工后，轉為鋼輪振動碾壓的施工模式，返回時微振，錯輪1/3且不大于20 cm；此后，啟用雙鋼輪壓路機，利用該設備做振動碾壓。

溫度也是碾壓施工中的重點控制對象，要求終壓溫度為120 ℃±5 ℃。此外，壓路機雖然具有較高的運行效率，但在局部邊角區(qū)域的適用性不足，該部分宜轉為人工夯實的作業(yè)方法，全面保證各處的碾壓效果。

3.6 接縫施工處理

(1)縱向縫：兩臺攤鋪機呈并列梯隊式運行時，縱向接縫為熱接縫；單臺攤鋪機施工時，采用冷接縫的形式，具體又可設置為平接縫或是自然接縫。

(2)橫向縫：由于某些原因而中斷施工時，中、下面層設置為平接縫或斜接縫，上面層以平接縫為宜。橫向縫接續(xù)施工前，在該處均勻刷涂黏層油；橫向接縫碾壓時，按垂直車道方向沿接縫碾壓。

4 結 語

綜上所述，隨著施工技術的逐步發(fā)展，現(xiàn)階段改性瀝青混凝土在公路路面施工中得到廣泛的應用，作為工程人員，應按照規(guī)范將改性瀝青混凝土拌和、攤鋪、壓實等各階段的各項細分工作落實到位，逐層把控施工質量，充分發(fā)揮出改性瀝青混凝土的應用優(yōu)勢，建造高品質的路面結構。