高速公路瀝青路面低溫季節(jié)施工技術探析

杜國強

（張家口路橋建設集團有限公司，河北 張家口 075000）

0 引言

傳統(tǒng)熱拌瀝青路面對材料及施工溫度都有很高要求，在正常的溫度條件下尚可滿足要求，但在低溫條件下，將很難達到溫度要求，從而給路面施工質量造成影響。為適應當前高速公路工程建設與發(fā)展需要，有必要針對低溫條件提出一套合理有效的瀝青路面施工技術。以下以某高速公路路段為例，對其低溫條件下的瀝青路面施工技術進行分析。

1 路面結構調整及混合料配合比優(yōu)化

1.1 路面結構調整

為填補表面的空隙，避免水分滲入，通常在基層施工完成后在其表面鋪筑下封層，為了使面層和基層充分結合，還會在基層表面均勻噴灑一層透層油。在低溫季節(jié)，乳化瀝青需要較長的時間才能完成破乳與蒸發(fā)，這雖然對透層油滲入有利，但在施工結束后需很長時間才能破乳，對養(yǎng)護與交通管制都造成影響，因此需對封層材料予以適當調整。在低溫季節(jié)施工中，為便于路面施工，可將下封層材料更換為熱瀝青與粒徑在4.75～13mm范圍內的碎石，其中，瀝青灑布量按1.8～2.2kg/m2控制，碎石撒布量按覆蓋率達到80%以上控制。采用這種結構，施工完成后即可開始面層攤鋪，從根本上解決破乳時間較長造成的問題。此外，熱瀝青溫度可以達到180℃，灑布后可提升下臥層溫度，并與透層形成一個完整的隔熱層，防止熱量向下層結構傳遞，在必要的情況下可對碎石做預熱處理，保證面層溫度，為之后的攤鋪創(chuàng)造良好條件[1]。

1.2 配合比優(yōu)化

在配合比設計過程中，確定礦料級配為重要環(huán)節(jié)之一，對于密集配混合料，其粗集料在混合料中處于懸浮狀態(tài)，未能形成嵌擠，而細集料的數量與瀝青含量則對混合料的孔隙率及粗集料之間的位置關系產生直接影響；對于間斷式級配，其粗集料組分相對較多，可形成嵌擠，加之瀝青的填充和碾壓，使粗集料分布重組，形成整體骨架，對壓實功的要求較低。根據上述分析對AC-20C混合料級配進行調整，根據相關規(guī)范，4.75mm篩孔實際通過率應保持在26%～45%范圍內，孔隙率、礦料間隙率需分別保持在4%～6%和11%～15%范圍內。通過調整，使粗集料含量適當增加，將0.15mm篩孔實際通過率嚴格控制在7%～10%范圍內，0.075mm篩孔實際通過率嚴格控制在5%～7%范圍內，完成調整后，礦料間隙率需保持在14%～18%以內[2]。

此外，采用馬歇爾法進行配合比設計的過程中，還應增加瀝青的用量，以避免由于礦料間隙率較大使孔隙率顯著增加，對混合料的水穩(wěn)定性造成影響，并增加瀝青膜的厚度，進而在壓實中起到良好潤滑作用，降低粗集料阻力，確保路面得以良好壓實。以AC-20C混合料為例，對其配合比進行優(yōu)化，優(yōu)化前后混合料技術性能對比如表1所示。

表1 AC-20C混合料配合比優(yōu)化前后技術性能對比

經調整，粗集料與礦粉用量均增加，4.75mm篩孔實際通過率控制在40%以下，但0.15mm篩孔與0.075mm篩孔實際通過率明顯增加，使混合料的最佳油石比從4.1%提高至4.5%，確?；旌狭峡紫堵蕽M足規(guī)范要求。

從路用性能角度講，因調整后混合料礦料間隙率及瀝青用量均明顯增加，所以混合料在高溫條件下的穩(wěn)定性與馬歇爾穩(wěn)定度均有所下降，但依然可以滿足相關規(guī)范要求。另外，因混合料中瀝青與礦粉的用量增加，所以瀝青膜厚度及相鄰結構層之間的黏結強度均增加，使混合料抵抗水損壞能力增強[3]。

2 溫拌技術及溫度控制

2.1 溫拌技術

溫拌技術是指在混合料中適量摻加溫拌劑來降低各施工環(huán)節(jié)的溫度要求，以此改善現場施工條件，節(jié)省能源消耗、減少環(huán)境污染，為攤鋪施工創(chuàng)造更多的時間。一般情況下，采用溫拌技術后，施工溫度可降低30℃左右，使混合料在低溫條件下的壓實性能得以顯著改善。就目前來看，這項技術已經在很多實踐過程中得到應用。常用溫拌劑包括沸石類、泡沫瀝青、降黏型改性劑等[4]。

在低溫條件下進行瀝青路面施工時引入溫拌技術可以有效保證路面的壓實質量。然而，經市場調研發(fā)現，應用溫拌技術后會使路面施工成本增加20～30元/m2。我國相關學者針對沸石類溫拌劑作用機理進行分析及相關試驗，發(fā)現含水量為20%的沸石粉經高溫作用釋放和噴出后，可形成使瀝青發(fā)生膨脹的泡沫，以此對混合料自身流動性予以改善，實現預期的溫拌目標。針對這項技術，以4A沸石粉為例，對其進行相關試驗，結果見表2。

表2 沸石粉試驗結果

試驗采用的是AC-13C混合料，沸石粉摻入量為6%，在標準擊實溫度條件下，將目標孔隙率選擇為4.4%，以此開展路用性能試驗與分析。當礦料級配及瀝青用量完全相同時，摻入沸石粉后，在140℃的擊實溫度條件下，孔隙比為4.6%；在150℃的擊實溫度條件下，孔隙比為4.3%，由此可得出最佳擊實溫度為145℃。由此可見，在添加適量沸石粉后，可降低施工溫度15℃左右，起到了良好的改性作用。此外，在摻入沸石粉進行改性后，混合料低溫條件下的性能可能受到一定程度的影響，表現為凍融劈裂強度比及-10℃彎曲應變均不同程度降低，但總體混合料性能依然滿足要求，并且瀝青黏度會因為沸石粉的摻加而變大，混合料的高溫穩(wěn)定性將得到顯著提升[5]。

2.2 溫度控制

如前所述，通過沸石粉的摻加能降低15℃左右的施工溫度，相較于其他產品，改性效果并不顯著，但其不會增加太多施工成本，可作為低溫條件下的改性方案。不同溫度條件下的下面層施工溫度控制方案如表3所示。

表3 （續(xù)）

表3 溫度控制方案

按照不同技術方案施工后，路面的壓實度都能達到98%以上，滿足相關規(guī)范要求。通過摻加沸石粉，當地表溫度為2～4℃時，實測壓實度并未降低，反而有一定程度的增加，說明其改性作用顯著。

3 現場施工

3.1 攤鋪施工

低溫條件下的瀝青路面施工方法和常規(guī)條件并沒有太大差別，均借助兩臺攤鋪機一前一后成梯隊形式同步運行，兩者之間的距離不能超過20m，防止溫度差異過大使接縫處的黏結強度降低，此外還應配備一臺備用的攤鋪機。施工開始前應先做好熨平板的預熱，此時的溫度要達到120℃以上，并在施工中適當提高其振動頻率、降低振動幅度，以確保初始壓實效果。在低溫條件下進行混合料運輸時，與運輸車箱體接觸和靠近的混合料，其溫度比中心處混合料低30～40℃，若攤鋪時未能充分攪拌，將導致混合料離析，對之后的攤鋪、碾壓造成很大影響。基于此，在低溫條件下進行混合料攤鋪時，需將攤鋪速度減慢到1～3m/min，并全程保持連續(xù)和均勻，為混合料熱量傳遞過程預留足夠的時間，以確?；旌狭线_到均勻和穩(wěn)定[6]。

3.2 碾壓施工

根據以往施工經驗，在正常溫度條件下熱拌混合料需要有不短于30min的有效壓實時間，無論哪個碾壓階段，其混合料溫度都必須達到規(guī)范要求，以保證最終的壓實質量，而在低溫條件下，熱交換作用明顯加強，混合料熱量快速流失，溫度下降速度快，有效壓實時間被大幅壓縮，雖然提升料溫與引入溫拌技術可以起到一定彌補作用，但依然需要加強施工控制來保證最終的成型質量[7]。

在壓實機具方面，單組壓路機的實際配備數量需達到5臺以上，任何一個碾壓環(huán)節(jié)都采用單臺壓路機或多臺組合形式進行，不同碾壓階段所用壓實機具及主要技術參數為：初壓由2臺12t雙鋼輪壓路機完成，靜壓與振壓分別進行1遍，碾壓速度按2～3km/h控制；復壓由2臺28t膠輪壓路機完成，碾壓遍數不少于2遍，碾壓速度按3～5km/h控制；終壓由1臺12t雙鋼輪壓路機完成，碾壓遍數不少于2遍，碾壓速度按3～6km/h控制。

在不同碾壓階段中，應注意以下操作要點：初壓緊跟在混合料的攤鋪之后，將預留長度減小至30m左右，由2臺雙鋼輪壓路機以土路肩側為起點不斷向道路中心進行靜壓，以此形成路拱，在靜壓結束后，通過振動碾壓返回到邊緣處，然后采用相同的方法對下一段進行初壓；復壓要在初壓結束后盡快進行，由2臺膠輪壓路機以邊部為起點向中心處碾壓，再返回到邊部，待第一遍碾壓完成后，根據現場實際情況實施后續(xù)碾壓，保證路面的壓實度不低于98%；終壓需在復壓結束后盡快進行，由雙鋼輪壓路機連續(xù)靜壓至少2遍，以消除路面上的所有輪跡，保證路面的平整度。

3.3 交通及運輸組織

除了做好混合料攤鋪與碾壓控制，在交通及運輸組織方面還應采取如下施工控制措施。

（1）在低溫季節(jié)施工時，應對混合料運輸車做好保溫，如采用棉被進行覆蓋等，并在出場前與運輸到現場后進行嚴格的溫度檢測，如果實測溫度值不滿足施工要求，則禁止在施工中使用。

（2）選擇適宜的運輸通道，并對混合料運輸路徑予以多次模擬，針對容易發(fā)生事故的段落以及縱坡相對較大和路況很差的段落，都要做好標記，并選擇備用路線，以免由于發(fā)生交通事故或擁堵導致施工中斷。

（3）加強運輸車司機的技術培訓，提高他們的安全意識，禁止超載、超速與疲勞駕駛，并且還應安排副駕人員，以加強對實際路況的觀察。

（4）做好運輸車保養(yǎng)，及時發(fā)現和消除隱患。

（5）加強與當地交管和路政部門之間的溝通，做好交通擁堵疏導工作，盡快排除事故和故障車輛，使道路始終保持通暢。

（6）配備專門的巡查車輛及人員，對運輸路段尤其是重點位置進行巡查，及時發(fā)現和解決問題，必要時可對運輸方案進行調整，以免影響路面正常施工。

4 結語

綜上所述，在低溫條件下進行高速公路瀝青路面施工時，一方面要做好路面結構調整與混合料配合比優(yōu)化，并引入當前先進的溫拌技術，編制合理有效的溫度控制方案，另一方面則要在施工中加以嚴格控制，同時做好交通及運輸組織工作，保證低溫條件下的瀝青路面施工得以順利完成，并達到預期的質量目標。