新型生態(tài)瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)與施工技術(shù)分析

常輝

（衡水龍翔公路工程勘察設(shè)計(jì)咨詢有限公司，河北衡水 053000）

0 引言

從當(dāng)前公路建設(shè)的實(shí)際情況來看，道路工程的路面設(shè)計(jì)和施工作業(yè)水平還有所不足，材料耗量大和環(huán)境污染問題比較嚴(yán)重。我國公路運(yùn)輸吞吐量巨大，高等級公路路面要求和標(biāo)準(zhǔn)也在逐步提高，材料、結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)、相應(yīng)的施工作業(yè)方案都會(huì)對路面整體性能產(chǎn)生直接影響，如相應(yīng)的設(shè)計(jì)工作存在缺陷或施工技術(shù)不能達(dá)到較高水平，都可能導(dǎo)致路面性能下降，縮短路面使用周期，在使用過程中也將面臨較多問題，需要頻繁進(jìn)行修補(bǔ)工作，對我國交通運(yùn)輸發(fā)展產(chǎn)生不利影響。因此，在道路路面工程設(shè)計(jì)和施工中積極引用新型生態(tài)瀝青混凝土路面符合發(fā)展的需要。

1 新型生態(tài)瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)研究

1.1 瀝青機(jī)理方面的研究

某工程在設(shè)計(jì)研究過程中，分別針對當(dāng)前路面改性材料中比較常見的SBS材料以及橡膠粉材料進(jìn)行研究，使用熒光顯微鏡實(shí)驗(yàn)方案對其改性機(jī)理進(jìn)行了分析。相關(guān)實(shí)驗(yàn)主要研究內(nèi)容為SBS改性瀝青以及橡膠粉改性瀝青在路面施工中的最佳摻量，實(shí)驗(yàn)過程中，采用紅外光譜技術(shù)分析不同摻量下瀝青改性情況，重點(diǎn)針對各種不同摻料對路面的改性情況進(jìn)行研究。橡膠改性瀝青主要是通過各種廢舊橡膠制品所制成的橡膠粉末加入瀝青基質(zhì)當(dāng)中，以提升路面建成后的減震降噪效果，同時(shí)能夠降低長時(shí)間使用過程中路面容易出現(xiàn)的開裂等問題[1]。而SBS改性瀝青則通過苯乙烯類熱塑性彈性體，有效提升瀝青在較高溫度下的整體性能，增強(qiáng)其彈性和耐老化特性。根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，SBS最佳摻量為3%～5%，而橡膠粉最佳摻量則為15%～20%。

1.2 瀝青混凝土鋪裝材料性能研究

瀝青混凝土鋪裝材料性能對于整個(gè)路面及橋面的整體使用性能產(chǎn)生直接影響，針對相應(yīng)的鋪裝材料性能的研究應(yīng)以高溫狀態(tài)下性能研究為主[2]，主要對高溫狀態(tài)下的材料穩(wěn)定性進(jìn)行分析。同時(shí)，考慮到路面冬季低溫環(huán)境特性，還應(yīng)對其低溫狀態(tài)下的抗裂性能及抗滑性能、防滲性能等進(jìn)行研究。在材料選擇方面，對多種不同類型的瀝青及瀝青混凝土材料進(jìn)行研究，其中包括各類改性瀝青以及多孔隙類高性能瀝青混凝土等相應(yīng)的鋪裝材料。其中，高溫狀態(tài)性能研究將實(shí)驗(yàn)溫度控制在160℃，而低溫狀態(tài)性能研究則將溫度控制在-30℃，高溫實(shí)驗(yàn)溫度選取鋪裝過程中的合適鋪裝溫度，低溫性能研究溫度選取當(dāng)?shù)囟咀畹蜌鉁?，通過相應(yīng)實(shí)驗(yàn)明確不同鋪裝材料在不同溫度下的整體性能[3]。

1.3 生態(tài)透水瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)

本工程在路面設(shè)計(jì)方面采取生態(tài)型透水瀝青路面的形式，而此類型路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)對其整體性的影響較大，應(yīng)對其路面結(jié)構(gòu)組合情況進(jìn)行分析。在該部分內(nèi)容設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員采用載荷應(yīng)力計(jì)算模型的方式對最佳組合形式進(jìn)行分析。在模型建立過程中，根據(jù)既往相同類型高速公路車輛載荷參數(shù)作為本次實(shí)驗(yàn)的測量載荷參數(shù)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)、抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)以及抗彎拉強(qiáng)度試驗(yàn)[4]。其中，抗剪強(qiáng)度采用摩爾庫侖強(qiáng)度理論，進(jìn)行三軸抗剪試驗(yàn)，并對模型進(jìn)行直接抗剪參數(shù)分析，抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)包括無側(cè)線和有側(cè)線兩種類型。其余試驗(yàn)參數(shù)均基于本工程所在地區(qū)同類型工程相應(yīng)試驗(yàn)參數(shù)。根據(jù)所得結(jié)果，透水路面厚度、下面層厚度以及基層厚度的最佳值分別為3cm、10～12cm以及30cm。

1.4 瀝青混凝土抗老化設(shè)計(jì)

進(jìn)行瀝青混凝土抗老化設(shè)計(jì)的過程中，重點(diǎn)考慮抗紫外線老化以及溫度對于路面老化情況的影響。實(shí)驗(yàn)過程中，主要通過定量自然光照射，并控制相應(yīng)的高低溫度，對不同類型級配抗老化性能進(jìn)行研究。本工程設(shè)計(jì)過程中所選級別類型包括135S5型、13S1型、16S2型以及16S4型。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，如環(huán)境中紫外線相對較強(qiáng)，在高溫情況下，其上面層應(yīng)選擇13S5級配，而對于紫外線相對較強(qiáng)、低溫抗裂性要求較高的地區(qū)，則推薦使用13S1以及16S2級配[5]。

2 新型生態(tài)瀝青混凝土路面施工技術(shù)

本路面工程道路長約47km，樁號為KM337+960—KM384+900，路面分上面層和下面層兩層，下面層為9cm厚AC-20瀝青混凝土，上面層為6cm厚SMA瀝青混凝土，總拌和量約16.8萬t，基層為20cm厚的級配碎石柔性基層，新型生態(tài)瀝青混凝土路面配合比要求見表1，在此重點(diǎn)介紹瀝青混凝土路面攤鋪施工的過程。

表1 新型生態(tài)瀝青混凝土路面配合比要求

2.1 PAC排水瀝青路面施工技術(shù)

部分路段使用PAC排水瀝青路面，重點(diǎn)對其混合料拌制混合料攤鋪壓實(shí)技術(shù)進(jìn)行研究。在混合料拌制過程中，通過機(jī)械投放裝置控制投放量，其整體投放誤差控制在2%以內(nèi)。在拌和過程中需注意投放TPS增黏劑。本工程在投料拌和過程中選擇的拌和鍋每次投料量為13.9kg。溫度控制方面，基質(zhì)瀝青加熱溫度、礦料溫度以及混合料出料溫度分別為163℃、195℃和180℃。在攤鋪過程中其攤鋪機(jī)間距距離為9m，平均攤鋪速度為2m/min，溫度控制為160℃。在壓實(shí)過程中根據(jù)路寬選擇三臺12t鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行初壓和復(fù)壓，最終采取膠輪壓路機(jī)進(jìn)行最終壓實(shí)，壓實(shí)施工過程中的溫度控制為165℃。根據(jù)本工程壓實(shí)要求以及壓實(shí)設(shè)備的具體參數(shù)，復(fù)壓操作需進(jìn)行4次。

2.2 PVA水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)

基層施工選擇PVA水泥穩(wěn)定碎石基層。此基層在施工過程中注意選擇集中場拌方式來進(jìn)行混合料處理，同時(shí)注意控制纖維束的分散質(zhì)量。該基層施工過程中留出225m試驗(yàn)路段。在拌和過程中PVA和集料應(yīng)注意控制配比，通過預(yù)拌和、加入水泥和水以集中拌和的方式完成整個(gè)拌和過程。在預(yù)拌和過程中注意控制拌和時(shí)間，根據(jù)相關(guān)工程的實(shí)際情況，本次預(yù)拌時(shí)間為5s。另外，在濕拌過程中，其時(shí)間控制為35s。攤鋪和碾壓過程根據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/TF20—2015）標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，攤鋪過程中注意消除結(jié)團(tuán)的部分[6]。

2.3 SMA瀝青瑪蹄脂碎石施工技術(shù)

主要分析SMA瀝青瑪蹄脂碎石施工技術(shù)拌和技術(shù)以及攤鋪壓實(shí)技術(shù)。在拌和過程中注意改性瀝青混合料的不同階段溫度控制，集料加熱階段應(yīng)注意將溫度控制在180～200℃之間，而出廠溫度則應(yīng)該控制在170～185℃之間。拌和過程中對于成料應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的模擬攤鋪實(shí)驗(yàn)，保障其整體性能達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。在抽檢過程中，主要抽檢內(nèi)容包括級配以及孔隙率。SMA混合料在實(shí)際使用過程中需注意拌和完畢后盡快使用，如不能及時(shí)使用很可能因放置而發(fā)生變形。通常情況下，放置時(shí)間不應(yīng)超過4h。攤鋪壓實(shí)過程中必須保障基礎(chǔ)面整潔，同時(shí)注意遵照相應(yīng)的攤鋪壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)施工作業(yè)。

3 結(jié)語

本文針對某工程新型生態(tài)瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)及施工過程中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了分析，根據(jù)我國當(dāng)前道路交通建設(shè)發(fā)展情況來看，采取新型生態(tài)瀝青混凝土路面建設(shè)高質(zhì)量高級別公路是我國公路建設(shè)發(fā)展的重要方向。希望本文所研究的相關(guān)內(nèi)容能夠?qū)ξ磥砦覈方ㄔO(shè)起到一定的助推作用。