公路工程耐久性瀝青路面施工關(guān)鍵技術(shù)

梁偉民

（中建路橋集團有限公司，河北 石家莊 050000）

1 工程概況

某高速公路全長82.3km，采用雙向6車道設(shè)計，路基寬32m。為提高路面抗水損害能力，減少路面裂縫，增強路面抗車轍能力，本工程采用耐久性瀝青路面施工技術(shù)方案，路面結(jié)構(gòu)為SMA-13上面層（4cm）+AC-20C中面層（5cm）+ATB-30下面層（9cm）+水穩(wěn)碎石基層（34cm）+水穩(wěn)砂礫底基層（18cm）+級配砂礫墊層（15cm）。本文結(jié)合路面結(jié)構(gòu)設(shè)計，對面層施工關(guān)鍵技術(shù)進行分析，在施工后通過質(zhì)量檢測評價路面的耐久性。

2 公路工程耐久性瀝青路面施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 耐久性瀝青混合料技術(shù)要求

2.1.1 SMA-13混合料

本工程SMA-13改性瀝青混合料中加入改性礦物纖維，提高路面高溫性能、低溫性能。

（1）瀝青。上面層瀝青選用SBS（I-C）改性瀝青，實測瀝青技術(shù)指標(biāo)如下：針入度（25℃，5s，100g）實測值為69（0.1mm），規(guī)范值為60～80（0.1mm）；針入度指數(shù)實測值為0.37，規(guī)范值為-1.5～1.0；軟化點實測值為61.7℃，規(guī)范值不小于45℃；5℃延度實測值為33.6cm，規(guī)范值不小于30cm；RTFOT后的質(zhì)量損失實測值為0.063%，規(guī)范值不大于0.8%。5℃殘留延度實測值為22cm，規(guī)范值分別為不小于20cm。上述實測值均符合規(guī)范值要求。

（2）集料。下面層粗集料、細集料選用玄武巖，實測集料技術(shù)指標(biāo)如下：粗集料壓碎值實測12.4%，規(guī)范值不大于26%。洛杉磯磨耗值實測16.5%，規(guī)范值不大于28%。針片狀含量實測值14.5%，規(guī)范值不大于15%；細集料含泥量實測值0.54%，規(guī)范值不大于1.0%。磨光值實測44%，規(guī)范值不小于40%。瀝青黏附性為5級，規(guī)范值不小于4級。上述實測值均符合規(guī)范值要求。

（3）纖維。選用改性礦物纖維，由巖棉纖維、改性劑組成，比例為8∶2[1]。其中，巖棉纖維平均直徑為7～8μm，pH值7.0，比表面積為120dm2/g，抗拉強度實測值為160MPa；改性劑的主要成為硅藻土提純物，比表面積210dm2/g，pH值7.0。

2.1.2 AC-20C混合料

本工程AC-20C瀝青混合料以提高中面層高溫性能為主，重點研究高溫性能與級配的關(guān)系。

（1）瀝青。選用SBS（I-C）改性瀝青，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)與SAM-13中的瀝青材料相同。

（2）礦料。粗集料、細集料均選用石灰?guī)r，實測集料技術(shù)指標(biāo)如下：粗集料毛體積密度為2.762～2.811g/cm3，表觀密度為2.836～2.841g/cm3；細集料視密度為2.794～2.847cm3。

（3）路用性能。按照最佳油石比4.3%制作混凝土試件，檢驗路用性能，試驗檢測結(jié)果如下：動穩(wěn)定度實測值4 170次/mm，規(guī)范值不小于2 400次/mm；殘留穩(wěn)定度實測值91.6%，規(guī)范值不小于85%；殘留強度比實測值91.6%，規(guī)范值不小于80%；低溫破壞應(yīng)變的實測值2 800με，規(guī)范值不小于2 500με；滲水系數(shù)實測值13.1mL/min，規(guī)范值不大于120mL/min。

2.1.3 ATB-30瀝青混合料

本工程下面層以提高抗疲勞性和耐高溫性為主，瀝青混合料技術(shù)指標(biāo)要求如下：

（1）瀝青。下面層瀝青選用70#A級瀝青，實測瀝青技術(shù)指標(biāo)如下：針入度（25℃，5s，100g）實測值為73（0.1mm），規(guī)范值為60～80（0.1mm）；針入度指數(shù)實測值為0.6，規(guī)范值為-1.5～1.0；軟化點實測值為47℃，規(guī)范值不小于45℃；15℃延度實測值為94cm，規(guī)范值不小于30cm；RTFOT后的質(zhì)量損失實測值為0.22%，規(guī)范值不大于0.8%。15℃、10℃殘留延度實測值為135cm、11.8cm，規(guī)范值分別為不小于15cm、不小于6cm。上述實測值均符合規(guī)范值要求。

（2）集料。下面層粗集料、細集料、礦粉都選用石灰?guī)r，實測集料技術(shù)指標(biāo)如下：粗集料壓碎值實測17.6%，規(guī)范值不大于28%。洛杉磯磨耗值實測20.96%，規(guī)范值不大于30%。針片狀含量實測值7.4%，規(guī)范值不大于15%。不大于0.075mm顆粒含量實測值0.9%，規(guī)范值不大于1.0%；細集料含泥量實測值2.1%，規(guī)范值不大于3%；礦粉親水系數(shù)實測值0.81，規(guī)范值小于1.0。上述實測值均符合規(guī)范值要求。

2.2 施工準備

2.2.1 下承層準備

在施工前清理基層表面上的浮料、雜質(zhì)，用壓力水沖刷泥土。檢查下承層施工質(zhì)量，及時修補局部混合料或封層脫落部位[2]。

2.2.2 機械準備

本工程的施工機械配置如下：1套生產(chǎn)能力不小于250t/h的瀝青拌和樓；2臺ABG423攤鋪機；2臺12t雙鋼輪振動壓路機；2臺輪胎壓路機；1臺8t鋼輪壓路機；8臺自卸式汽車；2臺10t灑水車；1套自動找平基準裝置；1輛瀝青灑布車。

2.3 混合料拌和

2.3.1 調(diào)試拌和樓

（1）在瀝青混合料制備過程中，需要將試驗室給出的目標(biāo)配合比轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)配合比，主要是測試拌和與計量設(shè)備，具體包括以下環(huán)節(jié)：進料、烘干、提升、篩分、稱重、瀝青貯存、保溫、噴灑、拌和、卸料等[3]。

（2）當(dāng)調(diào)試好拌和設(shè)備后，可依據(jù)目標(biāo)配合比，對料的流量比例加以設(shè)定，并在不添加瀝青的情況下干拌，對經(jīng)過二次篩分之后進入熱料倉的材料取樣篩分，控制時可按照篩分結(jié)果，對冷料倉的進料比例反復(fù)調(diào)整，以此來達到供料均衡的目標(biāo)。按目標(biāo)配合比給出的瀝青用量，制作馬歇爾試件，通過馬歇爾試驗，確定出瀝青混合料生產(chǎn)配合比的最佳瀝青用量。

（3）按照前期試驗結(jié)果，確定瀝青用量及各種礦料的比例，并輸入拌和站的控制系統(tǒng)，由系統(tǒng)自動執(zhí)行。經(jīng)過篩分的混合料達到級配要求后，礦料的摻配比例不得隨意更改，拌和全過程中，不得手動操作，以免影響瀝青混合料的拌和質(zhì)量，導(dǎo)致瀝青路面的耐久性降低。

2.3.2 拌和

（1）瀝青混合料每天開始拌和前，要先對拌和設(shè)備例行檢查，可將檢查的重點放在如下方面：儀表顯示數(shù)據(jù)、溫度控制、集料配比、計量器、瀝青泵等。在每天開盤時，應(yīng)提高集料的加熱溫度并干拌2～3鍋料，廢棄后正式開拌。混合料拌和過程中，要逐盤采集材料的用量、拌和量、拌和溫度等參數(shù)并打印出來，作為控制混合料拌和質(zhì)量的依據(jù)。

（2）瀝青混合料的拌和時間與耐久性密切相關(guān)，為達到耐久性的要求，應(yīng)確保拌和時間與規(guī)定相符，即普通瀝青混合料干拌時間不少于5s，濕拌時間以40～45s為宜，改性瀝青混合料的拌和時間應(yīng)比普通瀝青混合料長5s。

（3）瀝青混合料在不同的施工階段溫度要達標(biāo)，拌和時，應(yīng)觀察出料的冒煙情況，白煙為正常，若冒出濃濃的青煙，說明溫度超標(biāo)，應(yīng)停機查明原因，解決處理后恢復(fù)拌和。拌和過程中，要對混合料中的瀝青含量、礦料級配進行抽查，根據(jù)結(jié)果調(diào)整配合比，確保礦料的級配和瀝青用量為最佳值，這是提高瀝青路面耐久性的有效途徑之一。

2.4 混合料運輸

瀝青混合料運輸時間過長，容易引起離析現(xiàn)象，由此會導(dǎo)致耐久性降低，為避免這一問題的發(fā)生，應(yīng)維護好施工便道并采取有效的措施，縮短運輸時間，使到場的瀝青混合料保持穩(wěn)定[4]。

（1）運輸瀝青混合料時，應(yīng)選用載重為15t以上的自卸式汽車，裝料前要檢查車廂，看是否潔凈，油污、雜物應(yīng)及時清除，并在車廂壁和底板上涂抹油水混合物，避免混合料與車廂黏結(jié)。

（2）為降低混合料離析的發(fā)生概率，自卸式汽車裝車時，應(yīng)前后移動，裝好后加蓋彩條布，避免混合料淋雨?；旌狭线\輸車出廠時，要檢測出廠溫度，并將結(jié)果如實填寫在運料單上。運輸車到達攤鋪現(xiàn)場后，憑運料單驗收，同時由相關(guān)人員對混合料的到場溫度和外觀質(zhì)量等檢查確認，若是混合料離析或是結(jié)塊，則應(yīng)作廢棄處理，不得在攤鋪中使用。

（3）檢查合格的混合料運輸車應(yīng)?？吭诰嚯x攤鋪機30cm左右的位置處，掛好空擋，由攤鋪機推動運輸車完成卸料。為確保瀝青路面施工的連續(xù)性，混合料的運輸能力應(yīng)與拌和及攤鋪機的作業(yè)能力相匹配，避免停機待料的現(xiàn)象發(fā)生[5]。

2.5 混合料攤鋪

2.5.1 攤鋪準備

瀝青混合料攤鋪前，要做好相應(yīng)的準備工作，為后續(xù)施工提供有利條件，保證攤鋪質(zhì)量達到規(guī)定要求，以此來提高路面的耐久性。

（1）攤鋪下面層時，采用掛設(shè)鋼絲的方法，對高程加以控制，以使混合料的攤鋪厚度達標(biāo)；攤鋪中面層和上面層時，采用非接觸式平衡梁控制標(biāo)高，按規(guī)程要求安裝自動找平裝置，誤差不得超限；兩臺攤鋪機之間用鋁合金條控制高程和攤鋪厚度。

（2）對攤鋪機的熨平板寬度、底面平整度、初始工作角和拱度全面調(diào)整，使螺旋布料器與熨平板前緣的距離達到最佳程度；螺旋布料器的調(diào)整到低位，攤鋪時混合料應(yīng)始終處于布料器直徑2/3的位置處。

（3）安裝縱坡傳感器，要確保牢固可靠，攤鋪時不得掉線。對上面層攤鋪時，應(yīng)采用靈敏度低的刻度值，攤鋪中下面層時，采用靈敏度高的刻度值，以此來滿足平整度的要求。

2.5.2 攤鋪要點

（1）兩臺攤鋪機呈梯隊作業(yè)，保持10m左右的距離，同步攤鋪，兩幅間的搭接寬度控制在50cm左右，上下層的搭接部位要錯開20cm以上。攤鋪前，要有3臺運料車等候卸料，調(diào)整好熨平板的高度后，開始預(yù)熱，當(dāng)熨平板表面達到130℃以上時，便可攤鋪[6]。

（2）攤鋪過程中，經(jīng)常調(diào)整布料器的速度，確保運轉(zhuǎn)連續(xù)，能夠緩慢出料，兩側(cè)混合料的高度不低于布料器2/3的高度，以降低攤鋪離析的產(chǎn)生概率。攤鋪機要緩慢、勻速行進，控制好攤鋪速度，不宜過快或過慢，以免影響攤鋪效果。

2.6 混合料碾壓

碾壓是瀝青路面施工的最后一個環(huán)節(jié)，碾壓質(zhì)量與路面的耐久性密切相關(guān)。為此，應(yīng)掌握碾壓要點，以此來確保質(zhì)量達標(biāo)。

（1）碾壓段不宜過長，以免混合料溫度下降，當(dāng)環(huán)境溫度較高且風(fēng)力小時，可適當(dāng)加長碾壓段的長度。壓路機采取并列梯隊的方式開展碾壓作業(yè)，一退一進為一遍，碾壓遍數(shù)可以通過試驗段加以確定[7]。

（2）壓路機不得在碾壓過程中急轉(zhuǎn)彎、急剎車，振動壓路機不可以在碾壓完畢的路段上開啟振動功能，以免造成下面層損壞。第一遍碾壓完畢后，要檢查平整度，局部不合格的位置以人工的方式修補。

2.7 路面施工效果

2.7.1 壓實度和厚度

路面施工后，采用取芯法對上面層、中面層和下面層各取6個檢測點的芯樣，試驗檢測芯樣壓實度和厚度，實測技術(shù)指標(biāo)如下：

（1）上面層平均壓實度實測值為98.5%，厚度實測值為93.2mm，符合壓實度規(guī)范值不小于97%、厚度規(guī)范值85～95mm的要求。

（2）中面層平均壓實度實測值為98.7%，厚度實測值為51.4mm，符合壓實度規(guī)范值不小于97%、厚度規(guī)范值45～55mm的要求。

（3）下面層平均壓實度實測值為98.4%，厚度實測值為41.3mm，符合壓實度規(guī)范值不小于97%、厚度規(guī)范值37～43mm的要求。

2.7.2 構(gòu)造深度和滲水系數(shù)

路面施工后，采用鋪砂法選取SMA-13面層3個檢測點檢測構(gòu)造深度，同時進行滲水試驗檢測，實測技術(shù)指標(biāo)如下：滲水系數(shù)實測值分別為60mL/min、62mL/min、58mL/min，符合規(guī)范值不大于120mL/min的要求；構(gòu)造深度實測值分別為1.0mm、0.9mm、1.0mm，符合規(guī)范值不小于0.8mm的要求。

2.7.3 跟蹤觀測

在公路工程竣工通車2年內(nèi)，對路面路況進行跟蹤觀測，觀測結(jié)果如下：

（1）在通車1年時，全路段僅有2處裂縫，分別為與道路方向斜交裂縫、沿道路縱向分布裂縫，產(chǎn)生裂縫的原因為路基沉降。

（2）在通車2年時，全路段共有110條裂縫，分別為115條橋涵臺搭板處裂縫，5條半填半挖路段裂縫。

（3）全路段無反射裂縫，由此表明路面耐久性良好，能夠有效避免基層收縮開裂產(chǎn)生的裂縫[8]；路面局部有坑槽，產(chǎn)生坑槽原因為油污染，與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計無關(guān)。

3 結(jié)語

公路工程施工中，采用耐久性瀝青路面結(jié)構(gòu)能夠提高路用性能，減少路面早期病害發(fā)生，延長公路使用壽命。應(yīng)用耐久性瀝青路面需重視改性瀝青材料的性能控制，控制上面層、中面層和下面層混合料的質(zhì)量，確?；旌狭暇邆淞己玫目沽研院涂棺冃涡阅埽瑫r還要加強施工關(guān)鍵技術(shù)管理，保證路面工程的路用性能達到耐久性設(shè)計要求。