GAC-16C瀝青混凝土路面施工實例探討

姚杰義

（宜春市公路事業(yè)發(fā)展中心奉新分中心,江西 奉新 330700）

0 引言

改進的密級配GAC-16C瀝青混凝土具備較好的高溫穩(wěn)定性和抗滑性，密實度高，便于施工，在我國南方地區(qū)公路建設中得到一定程度的應用。但是在新建公路施工初期卻表現(xiàn)出混合料流動性、黏結性差，狀態(tài)干澀，攤鋪不均勻、離析等問題。為保證瀝青路面施工質量和運行效果，必須加強施工過程控制。

1 工程背景

該公路起訖樁號K46+300～K150+800，線路全長104.5 km，位于我國南方高溫多雨地區(qū)；全線六車道設計，行車速度120 km/h；路面結構自上而下依次為4.5 cm厚GAC-16C瀝青混凝土、5.5 cm厚GAC-20C瀝青混凝土、7 cm厚GAC-25瀝青混凝土、18 cm厚5%水穩(wěn)級配碎石上基層、18 cm厚4%水穩(wěn)碎石級配下基層、20 cm厚4%水穩(wěn)級配碎石底基層。為準確確定出影響施工質量的原因，并提出切實可行的防治措施，以K46+300～K47+200為試驗段，對GAC-16C瀝青混凝土原材料、配合比、施工要點等展開全過程分析。

2 原材料及配合比設計

2.1 原材料

該公路段瀝青混凝土路面施工選用殼牌新粵瀝青有限公司產SBS I-D型改性瀝青，并以70#A級道路石油瀝青為基質瀝青。該瀝青性能檢測結果見表1，完全滿足《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG_F40—2017）中相關技術規(guī)定。

為保證GAC-16C瀝青混凝土路用性能及施工質量，必須加強粗集料的選擇，該工程選用工程所在地F石料場所產粒徑3～6 mm、6～11 mm、11～18 mm玄武巖碎石料。該石料壓碎值低、抗壓性優(yōu)良、抗腐蝕性好、黏附性強。此外，還在該石料場采購粒徑0～3 mm的機制砂集料，各項性能也均符合規(guī)范要求。集料及礦粉填料性能檢測結果見表2。

表2 集料及礦粉填料性能檢測結果

2.2 配合比

該公路所在地區(qū)夏季高溫多雨，故對瀝青路面高溫穩(wěn)定性、抗車轍性能及抗滑性能要求較高，應采用偏粗骨架型的瀝青混合料級配[1]。

2.2.1 目標級配

根據(jù)施工技術規(guī)范，GAC-16C瀝青混凝土2.36 mm篩孔通過率應不大于38%。為保證路面具備較好的高溫穩(wěn)定性和抗車轍性能，應盡量減少最大公稱粒徑附近的粗集料數(shù)量，并嚴格控制0.6 mm以下細粉摻量，增大中等粒徑集料數(shù)量，得到S形級配曲線；同時提高設計空隙率。礦料配合比根據(jù)工程所用材料確定，計算出不同材料用量比后結合馬歇爾試驗確定最佳瀝青用量。相應的GAC-16C瀝青混合料目標配比為：0～3 mm碎石∶3～6 mm碎石∶6～11 mm碎石∶11～18 mm碎石∶礦粉=26∶6∶16∶48∶4%。

結合以上對目標級配的分析，混合料會因粗集料占比較大而形成一種粗骨架結構，高溫穩(wěn)定性得到有效增強。待確定出目標級配后，應合理控制油石比，在確?；旌狭厦軐嵍鹊耐瑫r避免高溫車轍的產生。結合馬歇爾試驗結果，應將最佳油石比確定為4.6%，GAC-16C瀝青混合料目標配比試驗結果顯示，混合料密度及理論密度為2.518 g/cm3和2.643 g/cm3，穩(wěn)定度11.1 kN，流值為32.1（0.1 mm），空隙率為4.6%，礦料間隙率14.3%，飽和度為68.7%。

2.2.2 生產級配

該路面工程主要使用間歇式拌和機生產瀝青混合料，將二次篩分處理后的混合料投進熱料倉，同時按照相應試驗規(guī)程取樣篩分，明確其具體配合比；以此為依據(jù)調整冷料倉的進料比，以保證各類原材料完全按比例投入。在最佳油石比的基礎上調增0.3%和調減0.3%，對于所得到的三個油石比依次進行馬歇爾試驗，最佳油石比并未改變。GAC-16C瀝青混合料生產配比為：0～3 mm碎石∶3～6 mm碎石∶6～11 mm碎石∶11～18 mm碎石∶礦粉=25∶8∶28∶35∶4%。瀝青混合料馬歇爾試驗結果顯示，混合料密度、理論密度、穩(wěn)定度、流值、空隙率、礦料間隙率、飽和度等參數(shù)值依次為2.511 g/cm3、2.632 g/cm3、13.43 kN、31.2（0.1 mm）、42%、13.2%、68.6%。說明將其中粒徑6～11 mm碎石料占比提高后，混合料穩(wěn)定度相應提升。

3 試驗段攤鋪及碾壓施工要點

使用1臺DT1800型多功能攤鋪機全斷面攤鋪，該設備熨平板振動器和振搗梁參數(shù)設置及工作性能是影響瀝青路面初始壓實度的關鍵[2]。通過這兩個機構參數(shù)的合理設定，能在提升初始壓實度的同時減少后續(xù)壓實遍數(shù)，提升瀝青路面平整度。

3.1 攤鋪

在展開試驗段攤鋪施工時，按照試驗規(guī)程在各樁號橫斷面均布置5個測點，并借助Troxler2701-B無核密度儀在每個頻率檢測2個橫斷面并取均值。攤鋪機設計行進速度為2.5 m/min，振搗梁依次按照5 Hz、10 Hz、15 Hz、20 Hz的頻率變化，熨平板振動器則按照10 Hz、15 Hz、20 Hz、25 Hz、30 Hz的頻率調整，振搗器頻率和壓實度之間的關系見圖1。由此可知，在振搗梁頻率基本一致的情況下，隨著攤鋪機熨平板振動頻率的增大，混合料初始壓實度持續(xù)增加；但是在振動器頻率＞25 Hz后增速放緩；當振搗梁頻率超出20 Hz后，攤鋪機會表現(xiàn)出十分劇烈的振動，無法保證長時間攤鋪施工。

圖1 不同振動參數(shù)下瀝青混合料初始壓實度

綜合以上分析，應將正常攤鋪施工過程中DT1800型多功能攤鋪機振搗梁、振動器頻率分別控制在15～20 Hz和25～30 Hz之間，在確保瀝青混合料初始壓實度的基礎上，保證攤鋪機穩(wěn)定可靠運行。

該公路工程所使用的DT-1800型多功能攤鋪機，振搗梁設計寬度位于20～40 mm范圍內，該型號攤鋪機振搗梁寬度較小，振頻低。如果采用較快的振動速度，那么振搗梁按照設計要求所對應的作用次數(shù)也會減少，熨平板振動器對混合料的碾壓作用時間會相應縮短，無法取得較好的壓實效果。在攤鋪機熨平板振動器和振搗梁變頻分別為25 Hz和20 Hz時，使攤鋪機分別按照1.5 m/min、2.5 m/min、3.5 m/min、4.5 m/min的運行速度施工，并通過無核密度儀檢測初始壓實度，結果見圖2。由圖2可知，在攤鋪機振動參數(shù)既定的情況下，隨著攤鋪速度的加快，混合料初始壓實度呈下降趨勢，且降幅持續(xù)增大。這說明在較快的攤鋪速度下，攤鋪機熨平板和振搗梁已經無法較好發(fā)揮壓實作用，只能依靠后續(xù)壓路機提升壓實度[3]。綜合以上分析，應將該試驗段GAC-16C瀝青混凝土路面攤鋪施工速度控制在2.5～3.5 m/min之間。

圖2 攤鋪速度與初始壓實度

3.2 碾壓

GAC-16C瀝青混凝土路面碾壓分初壓、復壓和終壓三個階段展開，在整個碾壓施工過程中均應遵循緊跟、慢壓、高頻、低幅的操作原則。碾壓應緊跟混合料攤鋪進行，主要采用3臺13 t雙鋼輪壓路機、1臺26 t和2臺30 t膠輪壓路機的機械組合。初壓階段由2臺13 t雙鋼輪壓路機按照3.0 km/h的速度緊跟攤鋪機靜壓1遍、振壓1遍，該階段混合料溫度應不低于150 ℃。復壓階段由1臺26 t膠輪壓路機靜壓1遍、2臺30 t膠輪壓路機靜壓2遍，以提升壓實度，且復壓開始時混合料溫度應在140 ℃及以上。終壓階段主要由1臺雙鋼輪壓路機按5 km/h的速度靜壓2遍，對于局部不平整區(qū)域增壓1遍，直至消除輪痕。

4 應用效果檢測

4.1 壓實度與厚度

結合相關規(guī)范及施工圖設計，GAC-16C瀝青混凝土路面壓實度和理論密度壓實度應不低于97%和93%。該公路段瀝青路面竣工后開放交通的次日，展開了路面鉆芯試驗，實測結果見表3，上面層最小厚度為4.4 cm，滿足規(guī)范中至少為4.05 cm的規(guī)定；根據(jù)理論最大密度所計算的最小壓實度為94%，根據(jù)室內馬歇爾密度所計算的最小壓實度為98%，均符合規(guī)范。部分路段存在明顯的超壓，芯樣表面密實性良好，已經形成一定骨架結構；空隙率在4.7%～6.0%之間，滿足施工技術規(guī)范；碾壓遍數(shù)為7遍時壓實效果即能達到規(guī)范要求。

表3 瀝青路面壓實度與厚度檢測結果

4.2 平整度及路面彎沉

應用連續(xù)式平整度儀檢測瀝青路面平整度，檢測儀器以5.0 km/h的速度于路面采集數(shù)據(jù)。檢測結果顯示，K46+300～K47+200段硬路肩平整度在0.84～0.93 mm之間，主車道平整度在0.80～0.81 mm之間。平整度是決定瀝青路面行車舒適性的關鍵性指標，該路段施工過程中，因注重對基層等結構層的重點控制，平整度合格率達到了100%。

路面彎沉檢測采用后輪重10 t卡車及貝克曼梁彎沉儀檢測，百分表讀數(shù)，檢測結果見表4。施工路段瀝青路面彎沉均值為5.8（0.01 mm），標準差為3.6（0.01 mm），代表彎沉為11.5（0.01 mm），比20.1（0.01 mm）的設計彎沉值小，故路面彎沉評定合格。

表4 瀝青路面彎沉值檢測結果

4.3 構造深度及滲水系數(shù)

按照《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG3450—2019），構造深度其中V為砂體積，D為砂直徑，所得到的路面構造深度檢測結果見表5。由表中結果看出，該施工路段路面構造深度最大和最小值分別為1.2 mm和0.7 mm，均滿足規(guī)范中至少為0.7 mm的規(guī)定，故構造深度測試合格。

表5 瀝青路面構造深度測試結果

于施工路段不同橫距處選擇測點展開滲水性能檢測。檢測結果顯示，瀝青上面層結構具有較好的密實度，12個測點中僅1處滲水系數(shù)為310 mL/min，其余測點滲水系數(shù)均位于80 mL/min以下，滲水合格率為83.33%。

5 結論

綜上所述，該公路試驗段GAC-16C瀝青混凝土路面施工后高溫穩(wěn)定性、抗車轍性、防滲性能均明顯提升，相關施工參數(shù)及施工工藝也在其他路段得到推廣應用。瀝青路面竣工運行至今已歷經2個完整的自然年，跟蹤檢測結果顯示，瀝青路面路用性能穩(wěn)定，平整度、厚度、壓實度、路面彎沉、構造深度及滲水系數(shù)等性能參數(shù)均無明顯降低趨勢，為公路良好運行提供了保證。