山區(qū)公路自融雪纖維瀝青路面施工及質(zhì)量控制

朱春陽

（新疆路橋北疆工程建設(shè)有限公司，新疆 昌吉 831100）

一、引言

路面積雪及結(jié)冰是冬季公路運(yùn)行過程中所面臨的安全隱患之一，傳統(tǒng)的機(jī)械除雪除冰技術(shù)效率低下、除雪降滑效果差，且人工機(jī)械成本相當(dāng)高，降雪后撒布氯鹽融雪劑的方法會(huì)造成環(huán)境污染，而自融雪纖維瀝青混凝土路面能夠解決上述問題。

二、工程概況

該工程路基路面寬分別為8m和6m，隨著交通運(yùn)行規(guī)模的不斷增大，該路段于1998年按照一級(jí)公路線形和標(biāo)準(zhǔn)形實(shí)施了改擴(kuò)建，路基寬度增大至26m，瀝青混凝土路面寬度增大至18m；部分穿村鎮(zhèn)路段路基寬23m，瀝青混凝土路面寬度為21m。改擴(kuò)建后的路面按照“厚度45cm的石灰土基層+6cm的碎石瀝青灌入底面層+2cm細(xì)粒式瀝青混凝土表面層”設(shè)計(jì)。運(yùn)行過程中，因超載超限車輛不斷增多，造成路面先后出現(xiàn)各類沉降、破損、網(wǎng)裂、橫縱向裂縫及坑槽等病害，為此，公路管理部門又開展了幾次針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)維修，使路用性能基本恢復(fù)。

三、自融雪纖維瀝青混凝土配合比

（一）原材料選擇

為取得較好的融雪除冰效果，該工程主要以氯化鈣為融雪劑中的冰點(diǎn)下降劑，并以聚酯纖維為導(dǎo)電介質(zhì)聯(lián)接物，選擇公路施工段所在地一家協(xié)議供貨公司所生產(chǎn)的70#A級(jí)道路石油瀝青，以及公路沿線HY礦粉廠的礦粉和石料。該路段所使用的各類主要原材料性能參數(shù)，如表1和表2所示。

表1 70#A級(jí)道路石油瀝青性能參數(shù)及取值

表2 氯化鈣融雪劑性能參數(shù)及取值

（二）配合比設(shè)計(jì)

結(jié)合現(xiàn)有研究成果及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，隨著瀝青混合料孔隙率的增大，鹽分析出液的電導(dǎo)率隨之提高，但是這種過快的鹽分析出速率會(huì)造成路面污染及路面結(jié)構(gòu)的腐蝕，最佳孔隙率應(yīng)控制在4%左右，以保障融雪效果，纖維摻量則應(yīng)按照0.3%確定。應(yīng)用遞增試配法，將氯化鈣融雪劑摻量控制在0%～4%之間，開展瀝青混凝土路用性能試驗(yàn)[2]，并按照1%的遞增率操作。所得出的試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 氯化鈣融雪劑摻量為0%～4%時(shí)瀝青混凝土路用性能

根據(jù)以上試驗(yàn)及結(jié)果的分析可以看出，當(dāng)氯化鈣融雪劑摻量為1%～3%時(shí)，融雪劑對(duì)路面性能影響較小，當(dāng)融雪劑摻量超出3%后，便會(huì)對(duì)瀝青路面造成較大損害，甚至使路面失去水穩(wěn)性。為此，綜合考慮瀝青路面路用性能及冬季運(yùn)行期間融雪除冰要求，應(yīng)將該山區(qū)公路自融雪瀝青混合料中氯化鈣融雪劑摻量嚴(yán)格控制在2%，且氯化鈣融雪劑和礦粉總摻加量不得超出4%。

結(jié)合篩分結(jié)果及級(jí)配試驗(yàn)，可以得出該公路自融雪瀝青混凝土礦料級(jí)配曲線，根據(jù)相應(yīng)的級(jí)配要求，以及不同油石比的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果，最終可確定公路瀝青混凝土中礦粉、氯化鈣融雪劑摻加比分別為2%，最佳油石比4.8%，且最佳油石比所對(duì)應(yīng)的馬氏試件毛體積相對(duì)密度值取為2.42[3]。

四、施工及質(zhì)量控制

（一）混合料生產(chǎn)

在制備自融雪瀝青混合料時(shí)，必須嚴(yán)格控制溫度，將瀝青油溫、礦料加熱溫度分別控制在165℃～175℃及180℃～190℃范圍內(nèi)。冷集料實(shí)際含水量也是需要重點(diǎn)控制的指標(biāo)，并根據(jù)冷集料實(shí)際含水量確定集料進(jìn)料量和加熱烘干時(shí)間，以保證干燥后的集料符合級(jí)配方面的要求，且集料含水量殘余值不超出0.2%。

將稱量好的聚酯纖維和氯化鈣融雪劑分裝在干燥、清潔的袋中，在自融雪纖維瀝青混合料拌制的過程中以人工方式分次投入。將混合料干拌和、濕拌和時(shí)間分別控制在8s～12s和40s～45s，總拌和時(shí)間不得少于50s。如果在制備過程中發(fā)生溢料的情況，必須立即暫停拌和并及時(shí)查明原因、改變和優(yōu)化材料配合比，此后重新生產(chǎn)。

（二）攤鋪、碾壓施工

運(yùn)輸自融雪纖維瀝青混凝土過程中，必須覆蓋雙層塑料篷布保溫、防塵，保證其到達(dá)施工現(xiàn)場時(shí)溫度在170℃以上，攤鋪時(shí)的溫度在165℃以上。按照設(shè)計(jì)要求，該工程應(yīng)采用單機(jī)全幅攤鋪，但施工期間為追趕工期，改用兩臺(tái)同型號(hào)攤鋪機(jī)以梯隊(duì)形式攤鋪，兩機(jī)前后距離嚴(yán)格控制在10m～20m以內(nèi)，左右半幅搭接寬度控制在3cm～6cm范圍內(nèi)，攤鋪速度控制在1m/min～2m/min以內(nèi)，并保證機(jī)械勻速連續(xù)施工。

碾壓施工則采用鋼輪壓路機(jī)，按照0.85m/s～1.1m/s的速度靜壓。將初壓溫度在160℃以下，為防止出現(xiàn)混凝土材料推移及裂縫等病害，要保證機(jī)械碾壓時(shí)勻速行駛且方向不變。復(fù)壓2遍～3遍后，在路面溫度不低于90℃的情況下實(shí)施終壓，確保壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)壓實(shí)度的98%及以上，其余性能參數(shù)取值均應(yīng)符合《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1-2017）要求。

五、應(yīng)用效果

JY公路薊北山區(qū)段于2019年開始使用摻加氯化鈣融雪劑的自融雪纖維瀝青混凝土材料開展路面維修養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)后的路面經(jīng)過2020年及2021年兩個(gè)冬季冰雪期的觀測和檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，厚度1cm～2cm的路面積雪在2h以內(nèi)完全融化，厚度更大的積雪經(jīng)車輪碾壓并與自融雪纖維瀝青路面密切接觸后1h內(nèi)隨即融化，不會(huì)形成長大頑固型冰溜，且瀝青路面及路邊植被污染發(fā)生率幾乎為零；自融雪纖維瀝青混凝土路面在該山區(qū)路段應(yīng)用后，因公路積雪結(jié)冰而發(fā)生的交通事故數(shù)降至零，山區(qū)公路在冬季降雪結(jié)冰環(huán)境下運(yùn)行的安全性顯著提升。

六、結(jié)語

該工程實(shí)踐結(jié)果表明，氯化鈣融雪劑摻加量控制在2%時(shí)，自融雪纖維瀝青混凝土水穩(wěn)性和路用性能最佳，能保證環(huán)境零污染的情況下迅速融雪除冰，且該技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)械除雪除冰技術(shù)和降雪后撒布氯鹽融雪劑做法相比成本更低，除融雪效率顯著提升，具有長期的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。