湖瀝青改性瀝青路面施工質(zhì)量控制探析

摘要 為探索瀝青路面施工中湖瀝青改性瀝青應(yīng)用要點(diǎn)及施工控制思路，以某公路工程為例，分別對(duì)原材料質(zhì)量控制及配合比設(shè)計(jì)展開(kāi)分析，在此基礎(chǔ)上，從混合料拌和及運(yùn)輸、攤鋪及碾壓等方面對(duì)施工過(guò)程控制要點(diǎn)進(jìn)行分析研究。結(jié)果表明：湖瀝青改性瀝青路面在材料性能、配合比、混合料拌和、攤碾施工方面均與聚合物改性瀝青存在差異；通過(guò)施工控制措施的應(yīng)用，可使湖瀝青改性瀝青路用性能得到較好發(fā)揮，所得出的施工工藝及參數(shù)取值可作為應(yīng)用參考。

關(guān)鍵詞 湖瀝青；改性瀝青；路面施工；質(zhì)量控制

中圖分類(lèi)號(hào) U414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）19-0139-03

0 引言

隨著當(dāng)前公路運(yùn)行中重型重載交通的日益增多，普通瀝青材料已經(jīng)無(wú)法滿足公路運(yùn)載要求。在瀝青材料中添加聚合物改性劑能較好改進(jìn)瀝青力學(xué)性能，但聚合物改性劑和瀝青的相溶性并不理想，對(duì)剪切設(shè)備性能及運(yùn)輸、儲(chǔ)存均有較高要求，對(duì)改性瀝青的應(yīng)用形成一定限制。湖瀝青作為天然瀝青，物化特性與普通瀝青材料完全一致，作為改性劑使用后能與普通瀝青較好混溶，使改性后瀝青材料使用性能顯著提升。湖瀝青改性瀝青制備過(guò)程在攪拌缸內(nèi)即可完成，過(guò)程簡(jiǎn)便，成本低，性能優(yōu)異，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益?；诖?，該文對(duì)湖瀝青改性瀝青在路面施工中的應(yīng)用過(guò)程及施工控制要點(diǎn)展開(kāi)分析研究，以期為此類(lèi)改性瀝青的推廣應(yīng)用提供借鑒參考。

1 工程概況

某公路按照雙向四車(chē)道等級(jí)建造，路面寬23.5 m，路基寬28.0 m，瀝青混凝土路面，路面結(jié)構(gòu)為5 cm厚AC-13C改性瀝青上面層、6 cm厚AC-20C中面層、7 cm厚AC-25C下面層、36 cm厚水穩(wěn)碎石基層、20 cm厚水穩(wěn)碎石底基層?？紤]所在公路段交通量日益增大，對(duì)瀝青路面造成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，必須探索一種性能優(yōu)良、成本節(jié)省的瀝青材料。

2 湖瀝青改性瀝青原材料質(zhì)量控制

2.1 瀝青質(zhì)量控制

（1）基質(zhì)瀝青?；|(zhì)瀝青是制備湖瀝青改性瀝青的基礎(chǔ)材料。該公路試驗(yàn)段主要采用AH-70#道路石油瀝青，其25℃針入度為70（0.1 mm），10℃和15℃延度為40.1 cm和140 cm，軟化點(diǎn)47.5℃，密度1.014 g/cm3。各項(xiàng)性能滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）要求且相對(duì)穩(wěn)定。

（2）湖瀝青。湖瀝青天然瀝青25℃針入度為3.4（0.1 mm），密度1.404 g/cm3，軟化點(diǎn)112℃，灰分含量35.4%?；拘阅芡耆弦?guī)范要求且十分穩(wěn)定。

（3）湖瀝青改性瀝青。為獲得最適宜的湖瀝青摻量，擬定出25%、30%、35%、40%等摻加比例，展開(kāi)瀝青老化試驗(yàn)及黏度試驗(yàn)。結(jié)果見(jiàn)表1。綜合試驗(yàn)結(jié)果，將湖瀝青摻加比例控制在20%～35%之間，以較好改善基質(zhì)瀝青高溫性能和抗老化性能。

2.2 集料質(zhì)量控制

粗集料選用粒徑在2.36 mm以上的石灰?guī)r碎石料，顆粒形狀好，耐磨，干燥潔凈，質(zhì)硬，無(wú)雜質(zhì)，無(wú)風(fēng)化。細(xì)集料為粒徑0～3 mm的石灰?guī)r機(jī)制砂。礦粉為石灰?guī)r堿性石料磨細(xì)而成。各規(guī)格集料質(zhì)量性能符合規(guī)范及技術(shù)要求。

3 湖瀝青改性瀝青配合比控制

3.1 目標(biāo)配合比

按照設(shè)計(jì)礦料比配料后制備不同油石比試件并展開(kāi)馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)。結(jié)果見(jiàn)表2。在試驗(yàn)結(jié)果中找出理論相對(duì)密度峰值、穩(wěn)定度峰值、瀝青飽和度峰值及孔隙率中值以及范圍中值對(duì)應(yīng)的油石比，其均值即為最佳油石比初始值。在此基礎(chǔ)上計(jì)算滿足湖瀝青改性瀝青混合料性能的油石比范圍，求取其油石比中值[1]。根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50—2004）及工程實(shí)際計(jì)算最佳油石比。

根據(jù)分析結(jié)果，AC-20C級(jí)配湖瀝青改性瀝青混合料配合比應(yīng)為1#（10～20 mm）∶2#（5～10 mm）∶3#（3

～5 mm）∶4#（0～3 mm）∶礦粉=37%∶27%∶9%∶

25%∶2%；最佳油石比為5.0%。

3.2 湖瀝青改性瀝青混合料檢驗(yàn)

為檢測(cè)AC-20C級(jí)配湖瀝青改性瀝青混合料水穩(wěn)性、高低溫穩(wěn)定性，按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011）要求開(kāi)展馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)及車(chē)轍試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在最佳油石比下此類(lèi)混合料馬歇爾穩(wěn)定度、浸水馬歇爾穩(wěn)定度取19.95 kN和17.78 kN，殘留穩(wěn)定度為90.1%；劈裂強(qiáng)度為2.018 9 MPa，凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比取88.7%；動(dòng)穩(wěn)定度均值為5 715次/mm；跨中撓度取0.538 mm，抗彎拉強(qiáng)度為9.64 MPa，勁度模量取3 408.1 MPa，破壞應(yīng)變達(dá)到3 839.4 με。各項(xiàng)性能均滿足規(guī)范要求，湖瀝青改性瀝青混合料路用性能優(yōu)良。

4 瀝青路面施工過(guò)程控制

4.1 湖瀝青改性瀝青混合料拌和過(guò)程控制

湖瀝青改性瀝青混合料含灰分，故拌和時(shí)間應(yīng)控制在45 s左右，干拌和時(shí)間和濕拌和時(shí)間分別為5 s和40 s，防止因拌和時(shí)間的延長(zhǎng)而引起材料老化。通常在運(yùn)料車(chē)上使用溫度計(jì)測(cè)量混合料溫度，測(cè)量深度應(yīng)達(dá)到15 mm。若采用槍式溫度器，則在卸料時(shí)展開(kāi)料溫測(cè)量。

對(duì)于制備好的湖瀝青改性瀝青混合料必須取樣送至工地試驗(yàn)室，檢驗(yàn)各項(xiàng)性能、級(jí)配及油石比[2]。具體要求見(jiàn)表3。

湖瀝青改性瀝青中灰分成分易沉淀，故暫停攪拌、靜置必然影響瀝青性能質(zhì)量。此類(lèi)混合料運(yùn)輸必須采用帶攪拌裝置的保溫運(yùn)輸車(chē)，運(yùn)輸途中不間斷攪拌，避免灰分沉淀，同時(shí)保證湖瀝青改性瀝青混合料均勻性。

4.2 混合料運(yùn)輸控制

湖瀝青改性瀝青混合料運(yùn)輸車(chē)的配置數(shù)量應(yīng)根據(jù)運(yùn)輸距離、行車(chē)速度、攤鋪機(jī)工作性能等綜合確定，保證攤鋪機(jī)前待卸料車(chē)輛始終達(dá)到4～5輛。隨著攤鋪過(guò)程的持續(xù)推進(jìn)，混合料運(yùn)輸距離必將發(fā)生改變，應(yīng)相應(yīng)調(diào)整運(yùn)輸車(chē)數(shù)量和攤鋪機(jī)施工能力。

逐車(chē)檢測(cè)混合料出廠和到場(chǎng)溫度，并保證溫差不超出5℃。為方便測(cè)溫，每輛運(yùn)輸車(chē)中部均應(yīng)預(yù)留測(cè)溫孔。裝料前全面清理車(chē)廂內(nèi)部，確保干凈整潔，并在車(chē)廂內(nèi)壁均勻涂抹一層油水混合液，防止黏料。為避免集料離析，在裝料時(shí)運(yùn)輸車(chē)應(yīng)前后移動(dòng)。裝料后應(yīng)立即覆蓋雙層篷布，防塵保溫。

4.3 攤鋪質(zhì)量控制

在攤鋪開(kāi)始前通過(guò)高壓風(fēng)槍徹底清理待攤鋪底層，防止雜物、塵土、松散集料影響攤鋪質(zhì)量。對(duì)于攤鋪底層存在的漏洞、坑槽，必須使用適宜材料修補(bǔ)。

湖瀝青改性瀝青混合料攤鋪溫度應(yīng)不超出170～180℃。調(diào)整料位器并確保料門(mén)開(kāi)度和連接板送料器轉(zhuǎn)速的匹配性。湖瀝青改性瀝青松鋪系數(shù)應(yīng)按1.15～1.25控制，并根據(jù)施工進(jìn)度相應(yīng)調(diào)整，邊角區(qū)域松鋪系數(shù)可適當(dāng)放松至1.25～1.35之間。

攤鋪機(jī)熨平板溫度應(yīng)始終保持在85℃以上，按照中強(qiáng)級(jí)設(shè)置機(jī)械夯實(shí)等級(jí)；熨平板必須緊密拼接，避免縫隙中卡入集料而在攤鋪面層上留下劃痕。借助平衡梁而非鋼絲控制上面層厚度和平整度。

為避免2輛攤鋪機(jī)并排聯(lián)合作業(yè)而留下縱向接縫，影響路面平整度，該公路段湖瀝青改性瀝青路面攤鋪采用DT1600型全幅攤鋪機(jī)。此機(jī)械攤鋪寬度、攤鋪厚度、攤鋪速度峰值為16 m、50 cm和14.3 m/min，同時(shí)具有二次攪拌功能，單機(jī)寬幅及抗集料離析性能優(yōu)異，攤鋪密實(shí)度可達(dá)到88%及以上[3]。

攤鋪后在K53+251樁號(hào)處左幅、中幅、右幅隨機(jī)取樣并展開(kāi)混合料篩分試驗(yàn)，以檢測(cè)湖瀝青改性瀝青混合料均勻性和離析控制效果。結(jié)果見(jiàn)表4。據(jù)此得知，左幅、中幅、右幅4.75 mm、9.5 mm及13.2 mm篩孔通過(guò)的質(zhì)量百分率差異較大，但最大差值并未突破級(jí)配范圍，充分說(shuō)明試驗(yàn)段湖瀝青改性瀝青路面通過(guò)攤鋪機(jī)械選用，螺旋布料埋深、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速等參數(shù)的優(yōu)化設(shè)置，取得了較好的集料離析控制效果[4]。

4.4 碾壓過(guò)程控制

在壓實(shí)機(jī)械配置方面，應(yīng)配備2臺(tái)16 t膠輪壓路機(jī)和6臺(tái)鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，碾壓速度按照3.0 m/min控制。碾壓施工按初壓、復(fù)壓和終壓等階段展開(kāi)。初壓階段，由鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)碾壓2遍，靜壓前進(jìn)，振壓返回，以較高穩(wěn)固混合料；復(fù)壓階段，由鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)振壓2遍后，再由膠輪壓路機(jī)靜壓3遍，以使湖瀝青改性瀝青路面充分密實(shí)成形；終壓階段，由鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)靜壓1遍收光，以消除輪跡，提升壓實(shí)面平整度。

為取得較好的壓實(shí)效果，鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)振幅和振頻必須與攤鋪厚度相匹配[5]。試驗(yàn)段上面層主要展開(kāi)高頻、低幅碾壓，壓路機(jī)振頻和振幅分別按45 Hz和3.5 cm控制。

5 試驗(yàn)段施工質(zhì)量檢測(cè)

5.1 平整度檢測(cè)Mru63xPY64d7ced0gSl8EQ==

試驗(yàn)段湖瀝青改性瀝青路面平整度通過(guò)平整度儀施測(cè)，儀器主要掛設(shè)于牽引車(chē)后部，釋放測(cè)定輪并啟動(dòng)牽引車(chē)，待測(cè)路面平整度值通過(guò)記錄儀顯示。牽引車(chē)前進(jìn)速度應(yīng)控制在5.0～12.0 km/h范圍內(nèi)；對(duì)于路線較短區(qū)域，應(yīng)改用人力牽引平整度儀的施測(cè)方式。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，試驗(yàn)段行車(chē)道平整度值位于0.47～0.52 mm之間；超車(chē)道平整度在0.44～0.50 mm之間。均不超出0.7 mm的設(shè)計(jì)上限?？梢?jiàn)，試驗(yàn)段碾壓工藝選用及碾壓參數(shù)取值均符合技術(shù)要求，取得了較好施工效果。

5.2 抗滑性能檢測(cè)

采用手工鋪砂法展開(kāi)試驗(yàn)段瀝青表面抗滑穩(wěn)定性檢測(cè)。施測(cè)開(kāi)始后，將既定體積砂料平鋪于路表測(cè)試點(diǎn)處，測(cè)量覆蓋面積；通過(guò)砂體積與覆蓋面積之比推算瀝青路面構(gòu)造深度。根據(jù)取值情況看出，試驗(yàn)段湖瀝青改性瀝青路面構(gòu)造深度均值為0.810 mm，超出0.55 mm的設(shè)計(jì)要求，瀝青路面抗滑性能優(yōu)良。

5.3 滲水性能檢測(cè)

通過(guò)路面滲水儀進(jìn)行試驗(yàn)段瀝青路面滲水性能檢測(cè)。根據(jù)測(cè)值，60 s、120 s及180 s后K53+250～K54+000試

試驗(yàn)段各斷面路表滲水量平均達(dá)到100 ml、138.3 ml和124.67 ml，對(duì)應(yīng)的滲水系數(shù)依次取0.0 ml/min、18.4 ml/min和11.7 ml/min，遠(yuǎn)小于50 ml/min的規(guī)范限值。試驗(yàn)段湖瀝青改性瀝青混合料配合比及施工工藝均合理適用，路面滲水性能優(yōu)異。

6 結(jié)論

綜上所述，湖瀝青改性瀝青路面施工質(zhì)量控制主要包括原材料質(zhì)量控制、湖瀝青改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)、施工過(guò)程控制等方面。就原材料質(zhì)量控制而言，湖瀝青摻量應(yīng)控制在瀝青質(zhì)量的20%～35%，因材料中含灰分，易沉淀，故應(yīng)加強(qiáng)攪拌，不宜長(zhǎng)時(shí)間擱置。就混合料配合比設(shè)計(jì)而言，在5.0%的最佳油石比下，湖瀝青改性瀝青馬歇爾穩(wěn)定度、劈裂強(qiáng)度、動(dòng)穩(wěn)定度取值均較高；就施工過(guò)程而言，使用DT1600型全幅攤鋪機(jī)，較好避免了縱向接縫的出現(xiàn)；膠輪壓路機(jī)在碾壓過(guò)程中的引入使湖瀝青改性瀝青路面壓實(shí)效果較好提升，集料破碎程度降低，工效提高?？傊陨峡刂拼胧┰谠囼?yàn)段的應(yīng)用取得了較好的路面施工效果，總結(jié)出的湖瀝青改性瀝青施工工藝在公路全線得到應(yīng)用，為此類(lèi)瀝青路面在當(dāng)?shù)氐耐茝V積累了成功經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]潘華良，易強(qiáng)，許湛成，等.TLA改性瀝青AC-25C型混合料路用性能研究[J].西部交通科技，2023（5）：56-58.

[2]張超.直投湖瀝青基SBS復(fù)合改性劑性能分析[J].福建交通科技，2022（2）：5-8.

[3]王亞，王顯光，張立文.特立尼達(dá)湖瀝青/熱塑性丁苯嵌段共聚物復(fù)合改性瀝青混合料改性機(jī)理及性能[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2021（33）：14387-14392.

[4]李寧.TLA改性瀝青及其混合料路用性能研究[J].公路與汽運(yùn)，2021（6）：65-68+73.

[5]張韶華，張麗娟.湖瀝青改性瀝青路用性能研究[J].建筑，2021（8）：70-73.

收稿日期：2024-07-05

作者簡(jiǎn)介：王振（1985—），男，本科，工程師，從事于公路橋梁建設(shè)管理。