預(yù)拌環(huán)保型瀝青在公路施工中的應(yīng)用

杜敏芳

（元氏縣公路管理站，河北 石家莊 051130）

1 工程概況

某公路工程中的第七標(biāo)段，路線全長(zhǎng)9.864km，按照高等級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，路基凈寬為25.5m，采用雙向四車道，行車時(shí)速為80km/h。為進(jìn)一步提高該路段瀝青路面的路用性能，采用預(yù)拌增強(qiáng)技術(shù)，制備環(huán)保型瀝青混合料。本文重點(diǎn)對(duì)該公路施工中預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型瀝青的應(yīng)用展開(kāi)分析。

2 公路施工中預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型瀝青的應(yīng)用

2.1 路用性能

瀝青路面的耐久性與瀝青混合料的性能密切相關(guān)，所以在應(yīng)用預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型瀝青混合料前，要評(píng)價(jià)其路用性能，具體方法及過(guò)程如下。

2.1.1 試驗(yàn)方案

本次試驗(yàn)選用四種復(fù)合型膠結(jié)料，測(cè)試普通型、環(huán)保型和改性瀝青三種級(jí)配下混合料的路用性能，據(jù)此評(píng)價(jià)混合料在公路施工中的適用性?；旌狭系母邷匦阅茉u(píng)價(jià)采用馬歇爾和車轍試驗(yàn)；低溫抗裂性能評(píng)價(jià)采用小梁彎曲施壓；抗水損壞性能評(píng)價(jià)采用浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗(yàn)；抗疲勞性能評(píng)價(jià)采用疲勞試驗(yàn)。

2.1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)中使用的材料主要有集料（粗集料和細(xì)集料）、填料、纖維以及瀝青等。各種材料的技術(shù)指標(biāo)如下：

（1）集料。包括粗集料和細(xì)集料，前者選用的是玄武巖礦料，要求表面粗糙、無(wú)風(fēng)化現(xiàn)象、干燥、無(wú)雜物。主要技術(shù)指標(biāo)如下：高等級(jí)公路中，用于表面層的粗集料，壓碎值不大于26%、磨耗損失不大于28%、表觀相對(duì)密度不小于2.6t/m3、吸水率不大于2.0%、針片狀合理含量不大于15%；后者選用玄武巖，要保證干凈、無(wú)雜、無(wú)風(fēng)化，技術(shù)指標(biāo)如下：用于高等級(jí)公路的細(xì)集料，堅(jiān)固性不小于12%、含泥量不大于3.0%、砂當(dāng)量不小于60%、表觀相對(duì)密度不小于2.5t/m3。

（2）填料。本次試驗(yàn)中，填料選用的是巖漿巖礦粉，要求干燥、潔凈、無(wú)雜質(zhì)且具有良好的憎水性。主要的技術(shù)指標(biāo)如下：用于高等級(jí)公路中的礦粉，含水量不大于1%、外觀無(wú)團(tuán)粒結(jié)塊現(xiàn)象、親水系數(shù)小于1、塑性指數(shù)小于4、加熱安定性以實(shí)測(cè)為準(zhǔn)、表觀相對(duì)密度不小于2.5t/m3。

（3）纖維。本次試驗(yàn)中，選用的是木質(zhì)素纖維，生產(chǎn)廠家為國(guó)內(nèi)某科技公司，主要技術(shù)指標(biāo)如下：0.85mm篩孔的通過(guò)率為85%±10%、0.106mm篩孔的通過(guò)率為30%±10%、灰分含量為18%±5%、pH值為7.5±1.0、含水率以質(zhì)量計(jì)小于5%。

（4）瀝青。本次試驗(yàn)共選用三種瀝青，分別為70#、110#和改性瀝青。其中70#瀝青的技術(shù)指標(biāo)如下：針入度實(shí)測(cè)值為70.2mm、軟化點(diǎn)為52℃、延度為7.3cm、質(zhì)量損失0.2%；110#瀝青的技術(shù)指標(biāo)如下：針入度實(shí)測(cè)值為110mm、軟化點(diǎn)43.5℃、延度不小于150cm、開(kāi)口閃點(diǎn)為258℃、60℃的動(dòng)力黏度為183Pa·s、質(zhì)量損失為-0.2%；改性瀝青的技術(shù)指標(biāo)如下：針入度實(shí)測(cè)值為68.5mm、軟化點(diǎn)為72.5℃、延度33.3cm、質(zhì)量損失為0.889%。

2.1.3 試驗(yàn)中的拌和工藝

以巖瀝青作為改性劑，對(duì)軟質(zhì)瀝青改性，制備復(fù)合膠結(jié)料，經(jīng)研究后發(fā)現(xiàn)，這種膠結(jié)料可以使軟質(zhì)瀝青的性能得到顯著改善，其高溫抗車轍性能要優(yōu)于熱拌瀝青混合料，抗老化，能延長(zhǎng)使用壽命。瀝青與礦料常用的拌和方式有兩種，一種是干拌，另一種是濕拌。分別采用干拌和濕拌拌制混合料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩種拌和方式對(duì)混合料的強(qiáng)度影響差距非常小，基本可以忽略不計(jì)，所以選擇干拌和濕拌中的任意一種方法都可以滿足混合料拌制質(zhì)量要求。因干拌的操作過(guò)程更加簡(jiǎn)單，故此試驗(yàn)中采用該方法拌制混合料。

2.1.4 油石比

根據(jù)工程試驗(yàn)，對(duì)混合料的最佳油石比加以確定，具體做法如下：選取5種油石比，制作馬歇爾試件，分別測(cè)試試件的物理力學(xué)指標(biāo)，由測(cè)試結(jié)果可知，最大密度對(duì)應(yīng)的油石比為5.0%，最大穩(wěn)定度對(duì)應(yīng)的油石比為4.7%，瀝青飽和度中值對(duì)應(yīng)的油石比為4.35%，最終選取4.6%作為油石比。

2.1.5 性能試驗(yàn)

由抗車轍試驗(yàn)結(jié)果可知，預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型瀝青混合料具有良好的穩(wěn)定性，可以顯著提升抗車轍變形能力；由抗水損試驗(yàn)結(jié)果可知，預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度達(dá)到95%以上，抗剝落性能非常顯著，遠(yuǎn)超基質(zhì)瀝青；混合料中纖維的加入，使其低溫抗裂性能大幅度增強(qiáng)，當(dāng)摻量為0.2%時(shí)，混合料的低溫抗裂性最佳。

2.2 優(yōu)選原材料

在預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型瀝青混合料制備中，原材料的選擇是非常重要的環(huán)節(jié)之一，對(duì)混合料的路用性能具有直接影響，為此，必須優(yōu)選瀝青、集料、填料等材料。

2.2.1 瀝青

瀝青在混合料中其交膠結(jié)的作用，其質(zhì)量對(duì)混合料的路用性能影響較大，故此必須在混合料的制備中，對(duì)天然瀝青的質(zhì)量嚴(yán)格控制?；|(zhì)瀝青技術(shù)要求如下：軟化點(diǎn)不低于43℃；針入度為100～120（0.1mm）；開(kāi)口閃點(diǎn)不低于230℃；60℃的動(dòng)力黏度不低于120Pa?s[1]。

2.2.2 集料

混合料制備中，需要使用粗集料和細(xì)集料，其中粗集料要選用質(zhì)地堅(jiān)硬、表面潔凈、除草、不含風(fēng)化的顆粒。用于表面層的粗集料技術(shù)指標(biāo)如下：壓碎值不大于26%；表觀相對(duì)密度不小于2.6t/m3；吸水率不大于2.0%；堅(jiān)固性不大于12%；粒徑超過(guò)9.5mm的針片狀顆粒含量不大于12%。細(xì)集料要有恰當(dāng)?shù)念w粒級(jí)配，并且各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足規(guī)定要求。具體如下：含泥量不大于3%；砂當(dāng)量不小于60%；表觀相對(duì)密度不小于2.5t/m3[2]。

2.2.3 填料

預(yù)拌增強(qiáng)混合料中的填料選用礦粉，可以通過(guò)石灰?guī)r磨細(xì)獲得，礦粉的主要技術(shù)指標(biāo)如下：含水量不大于1%；親水系數(shù)小于1；塑性指數(shù)小于4；外觀無(wú)團(tuán)粒結(jié)塊。

2.3 配合比設(shè)計(jì)

2.3.1 目標(biāo)配合比

按照工程所在地的氣候特點(diǎn)、交通特征，對(duì)預(yù)拌增強(qiáng)型混合料的級(jí)配范圍合理確定。當(dāng)目標(biāo)配合比確定后，采用馬歇爾試驗(yàn)，計(jì)算出制備混合料時(shí)最佳的瀝青用量，制成試件后開(kāi)展高低溫試驗(yàn)和水穩(wěn)定性試驗(yàn)，驗(yàn)證目標(biāo)配合比的合理性。

2.3.2 生產(chǎn)配合比

從熱料倉(cāng)內(nèi)隨機(jī)抽取礦料做篩分試驗(yàn)，依據(jù)試驗(yàn)所得的結(jié)果，調(diào)整各種原材料的使用比例，確保調(diào)整后的礦料級(jí)配與目標(biāo)配合比的設(shè)計(jì)要求相符。同時(shí)要使冷料倉(cāng)和熱料倉(cāng)的供料保持平衡，避免待料的情況發(fā)生。當(dāng)生產(chǎn)配合比確定之后，可以通過(guò)集料篩分和馬歇爾試驗(yàn)的方法，檢驗(yàn)生產(chǎn)配合比，看是否滿足施工要求。檢驗(yàn)合格后，按照生產(chǎn)配合比，拌制預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型混合料，檢測(cè)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，確認(rèn)與要求相符后，便可對(duì)試驗(yàn)路段進(jìn)行鋪筑。

2.4 預(yù)拌增強(qiáng)混合料制備

預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型混合料的制備是重點(diǎn)環(huán)節(jié)，在這一過(guò)程中，要明確影響混合料性能的主要因素，在拌制時(shí)加以控制，確?；旌狭系馁|(zhì)量達(dá)標(biāo)。在混合料拌制中，拌和溫度對(duì)強(qiáng)度的影響較大，復(fù)拌時(shí)間也會(huì)影響強(qiáng)度，根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，將混合料的拌和溫度控制在135℃，復(fù)拌時(shí)間控制在60s，能夠使混合料的強(qiáng)度達(dá)到施工要求[3]；與拌和溫度及復(fù)拌時(shí)間相比，混合料的養(yǎng)護(hù)時(shí)間對(duì)強(qiáng)度的影響比較輕微，由于本工程中使用的是預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型混合料，要求其具備良好的黏結(jié)性，所以在制備混合料時(shí)，要充分考慮養(yǎng)護(hù)時(shí)間的影響，攤鋪碾壓完畢后，要按照規(guī)范要求養(yǎng)護(hù)，時(shí)間不少于3d，待混合料強(qiáng)度達(dá)到一定后，便可開(kāi)放交通；拌和工藝對(duì)混合料強(qiáng)度的影響基本可以忽略不計(jì)，但是拌和工藝與混合料的整體質(zhì)量密切相關(guān)，故此必須嚴(yán)格按照工藝對(duì)混合料進(jìn)行拌制，確保質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

2.5 預(yù)拌增強(qiáng)混合料施工要點(diǎn)

2.5.1 運(yùn)輸

（1）與普通的瀝青混合料相比，預(yù)拌增強(qiáng)混合料對(duì)溫度的要求更高，為確保運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)的混合料能夠保持足夠的溫度，可選用噸位相對(duì)較大的自卸式車輛運(yùn)輸混合料。當(dāng)攤鋪機(jī)前有4輛以上的運(yùn)料車等待卸料時(shí)，便可開(kāi)始攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，由此能夠確保攤鋪的連續(xù)性，避免停工待料的情況發(fā)生。

（2）預(yù)拌增強(qiáng)混合料裝車的過(guò)程中，要控制好裝料順序，即先裝運(yùn)料車的前部和后部，然后再裝中間，不斷調(diào)整運(yùn)料車的位置，保證裝料的均衡性，避免離析現(xiàn)象的產(chǎn)生?；旌狭线\(yùn)輸時(shí)，要在運(yùn)料車上覆蓋帆布，達(dá)到保溫的效果，以免混合料的溫度散失過(guò)快，影響施工質(zhì)量。

（3）為達(dá)到控溫要求，可在運(yùn)料車的側(cè)面布設(shè)檢測(cè)孔，對(duì)混合料的溫度隨時(shí)監(jiān)測(cè)，確保到場(chǎng)的混合料溫度達(dá)標(biāo)，若是到場(chǎng)后的混合料溫度過(guò)低，則必須廢棄處理。運(yùn)料車出廠時(shí)，混合料的溫度要高于125℃，到場(chǎng)后的溫度不得低于115℃[4]。

2.5.2 攤鋪

（1）當(dāng)預(yù)拌增強(qiáng)混合料運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，并確認(rèn)滿足攤鋪?zhàn)鳂I(yè)要求后，便可開(kāi)始攤鋪。由兩臺(tái)攤鋪機(jī)以梯隊(duì)的形式攤鋪，前面的攤鋪機(jī)與后面攤鋪機(jī)之間的距離控制在10～15m左右，采用全幅攤鋪。

（2）攤鋪?zhàn)鳂I(yè)正式開(kāi)始前，要先對(duì)攤鋪機(jī)的熨平板預(yù)熱，使其溫度達(dá)到120℃以上?；旌狭蠑備侂A段，要使攤鋪機(jī)保持較高的振動(dòng)頻率，將混合料初步壓實(shí)，為后續(xù)的碾壓施工創(chuàng)造有利條件。

（3）預(yù)拌增強(qiáng)混合料以攤鋪機(jī)作業(yè)時(shí)，松鋪系數(shù)控制在1.15～1.25，可結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整；采用人工的方式攤鋪邊角等位置處時(shí)，松鋪系數(shù)控制在1.25～1.35[5]。

2.5.3 碾壓

（1）預(yù)拌增強(qiáng)混合料攤鋪完畢后，要及時(shí)碾壓密實(shí)。為達(dá)到預(yù)期中的壓實(shí)效果，并確保壓實(shí)度滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，碾壓過(guò)程中應(yīng)遵循緊、慢、高、低的原則，分三個(gè)階段碾壓，即初壓、復(fù)壓和終壓，確保壓實(shí)度達(dá)標(biāo)。按照施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，結(jié)合試驗(yàn)段得到的施工參數(shù)，對(duì)碾壓方式、遍數(shù)進(jìn)行確定，并控制好混合料的溫度。

（2）初壓時(shí)，可選用雙鋼輪壓路機(jī)，碾壓速度控制在2.0～3.0km/h，碾壓遍數(shù)以2～3遍為宜，其中第一遍為靜壓，第二遍和第三遍為振動(dòng)壓實(shí)。初壓階段，預(yù)拌增強(qiáng)混合料的溫度不低于120℃；復(fù)壓緊跟初壓，碾壓機(jī)械與初壓相同，碾壓速度控制在4.0～5.0km/h，碾壓遍數(shù)為2～3遍，以振動(dòng)壓實(shí)為主[6]。復(fù)壓階段，混合料的溫度不低于110℃；終壓在復(fù)壓完畢后及時(shí)開(kāi)展，碾壓機(jī)械可以選用膠輪壓路機(jī)，以消除輪跡為主，碾壓速度控制在2.0～3.0km/h，碾壓遍數(shù)為2～3遍，采用靜壓的方式。該階段，混合料的溫度不低于100℃[7]。

2.5.4 接縫處理及養(yǎng)護(hù)

（1）為防止接縫部位的預(yù)拌增強(qiáng)混合料發(fā)生離析問(wèn)題，要做好接縫處理工作。處理接縫時(shí)，要確保銜接平順，橫向接縫錯(cuò)開(kāi)距離不小于150mm，縱向接縫的錯(cuò)開(kāi)距離不小于400mm。接縫處理完畢后，以目測(cè)的方法檢查混合料的質(zhì)量，看有無(wú)明顯的花白料現(xiàn)象。

（2）當(dāng)混合料施工完畢后，可待其自然冷卻至40℃以下時(shí)，開(kāi)放交通[8]。要求開(kāi)放交通后的72h之內(nèi)，禁止重載車輛通行，以免影響壓實(shí)效果，造成路面平整度下降[9]。

3 結(jié)語(yǔ)

瀝青路面的耐久性與瀝青混合料的性能密切相關(guān)，所以在應(yīng)用預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型瀝青混合料前，要評(píng)價(jià)其路用性能。本次試驗(yàn)選用四種復(fù)合型膠結(jié)料，據(jù)此評(píng)價(jià)混合料在公路施工中的適用性。試驗(yàn)使用的材料主要有集料（粗集料和細(xì)集料）、填料、纖維以及瀝青等。在預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型瀝青混合料制備中，原材料的選擇是非常重要的環(huán)節(jié)之一，對(duì)混合料的路用性能具有直接影響，為此，必須優(yōu)選瀝青、集料、填料等材料。按照工程所在地的氣候特點(diǎn)、交通特征，對(duì)預(yù)拌增強(qiáng)型混合料的級(jí)配范圍合理確定。預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型混合料的制備是重點(diǎn)環(huán)節(jié)，在這一過(guò)程中，要明確影響混合料性能的主要因素，在拌制時(shí)加以控制，確?；旌狭系馁|(zhì)量達(dá)標(biāo)。拌和工藝與混合料的整體質(zhì)量密切相關(guān)，故此必須嚴(yán)格按照工藝對(duì)混合料進(jìn)行拌制，確保質(zhì)量達(dá)標(biāo)。預(yù)拌增強(qiáng)混合料在施工中關(guān)注“運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、接縫處理及養(yǎng)護(hù)”等施工要點(diǎn)。預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型瀝青混合料能夠提升路面的整體性能，隨著耐久性的增強(qiáng)，路面的使用壽命得到進(jìn)一步延長(zhǎng)，養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用隨之顯著降低。由此可見(jiàn)，預(yù)拌增強(qiáng)環(huán)保型瀝青混合料在高等級(jí)公路工程項(xiàng)目中具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。