低溫季節(jié)瀝青路面施工關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用分析

摘要 文章首先對(duì)溫拌瀝青混合料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，確定最佳油石比為5.8%。其次，開(kāi)展室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證其路用性能，最后，依托實(shí)體工程進(jìn)行應(yīng)用，深入研究溫拌瀝青混合料低溫施工工藝并進(jìn)行工后質(zhì)量檢測(cè)。研究結(jié)果顯示：Sasobit溫拌劑的加入能夠改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性；壓實(shí)度、滲水系數(shù)、平整度等各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求，工程應(yīng)用效果良好。

關(guān)鍵詞 低溫；溫拌瀝青；施工技術(shù)；工程應(yīng)用

中圖分類號(hào) U416.217 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2025）04-0070-03

0 引言

隨著全球氣候的復(fù)雜性變化和道路建設(shè)需求的日益增長(zhǎng)，低溫季節(jié)的施工難題愈發(fā)凸顯，尤其是在北方地區(qū)及高海拔區(qū)域，傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料因需高溫加熱導(dǎo)致能耗大、排放高，且在低溫條件下易產(chǎn)生施工質(zhì)量控制難題。在此背景下，溫拌瀝青技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。相較于傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料施工，溫拌瀝青混合料的施工溫度降低約30～60℃，且具有節(jié)能環(huán)保、延緩瀝青老化、延長(zhǎng)道路使用壽命等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

1 低溫季節(jié)瀝青路面施工新技術(shù)

已有大量研究結(jié)果及工程實(shí)踐表明，溫拌瀝青技術(shù)可用于低溫季節(jié)瀝青路面施工，且應(yīng)用效果良好。瀝青混合料溫拌劑，作為一種高效表面活性劑體系，主要由親油基與親水基組成，其作用原理為：在溫拌瀝青混合料拌和作業(yè)中，需將溫拌劑與瀝青同步投放，表面活性劑分子周圍的微量水分子因劇烈剪切力而迅速蒸發(fā)。在此過(guò)程中，部分親油基與瀝青分子緊密接觸，形成穩(wěn)固的相互作用界面。而未能及時(shí)蒸發(fā)的水分子則與親水基結(jié)合，在瀝青裹覆集料的界面上形成一層動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu)性水膜，該層水膜作為高效的潤(rùn)滑劑，可以顯著提升混合料的拌和和易性，還能夠有效抑制瀝青膠漿的結(jié)團(tuán)現(xiàn)象[1]。在后續(xù)的混合料攤鋪與壓實(shí)階段，結(jié)構(gòu)性水膜可以減少摩擦阻力，提升混合料的壓實(shí)效果，即便在低溫環(huán)境條件下施工，也可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的攤鋪、碾壓作業(yè)。最終，在壓實(shí)作業(yè)完成后，結(jié)構(gòu)性水膜逐漸耗散，殘留的表面活性物質(zhì)轉(zhuǎn)移至瀝青與集料的界面交匯處，轉(zhuǎn)化為抗剝落劑，增強(qiáng)分子間的相互作用力，提升瀝青與集料之間的黏結(jié)強(qiáng)度。

2 溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

2.1 原材料選擇

（1）瀝青

瀝青選用SBS改性瀝青，經(jīng)檢測(cè)其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求。

（2）集料

該項(xiàng)目選用的粗集料為玄武巖，細(xì)集料為機(jī)制砂。集料的各項(xiàng)性能指標(biāo)能夠滿足規(guī)范要求。

（3）填料

填料采用石灰?guī)r堿性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉，礦粉必須保證干燥、潔凈。礦粉各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均符合要求，其中pH值為7.4。

（4）溫拌劑

該項(xiàng)目選用Sasobit溫拌劑，外觀呈白色顆粒狀，采用干拌法的施工工藝，摻量為瀝青用量的2.6%。

2.2 配合比設(shè)計(jì)

溫拌瀝青混合料級(jí)配選擇SMA-13進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，最終確定的礦料合成級(jí)配如表1所示。

按照表1所示的級(jí)配成型試件進(jìn)行各項(xiàng)馬歇爾性能試驗(yàn)，最終確定SMA-13瀝青混合料的最佳油石比為5.8%。

2.3 施工溫度的確定

已有相關(guān)研究表明，等黏溫度定理并不適用于溫拌瀝青混合料施工溫度的確定。因此，該文以4%空隙率作為控制指標(biāo)，采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法按照上述配合比成型試件，然后測(cè)定其各項(xiàng)體積參數(shù)，從而確定混合料的最佳施工溫度。如表2結(jié)果所示，相較于普通熱拌瀝青混合料，溫拌瀝青混合料的施工溫度降低約20℃。

3 路用性能驗(yàn)證

3.1 高溫穩(wěn)定性

該項(xiàng)目選用車轍試驗(yàn)，分別對(duì)熱拌SMA-13混合料、Sasobit摻量為2.6%的溫拌SMA-13混合料進(jìn)行高溫性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表3所示。

由表3的結(jié)果可以看出，摻加Sasobit溫拌劑的SMA-13混合料的動(dòng)穩(wěn)定度相較于普通熱拌SMA-13混合料的動(dòng)穩(wěn)定度提升約5.3%。究其原因，主要是溫拌劑的熔點(diǎn)高于瀝青軟化點(diǎn)，在車轍試驗(yàn)溫度下，溫拌劑分子在高溫條件下發(fā)生相互作用，形成穩(wěn)固的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效提升混合料的整體模量，進(jìn)而在宏觀層面表現(xiàn)為高溫抗車轍性能增強(qiáng)。由于Sasobit溫拌劑的摻量較低，導(dǎo)致混合料的動(dòng)穩(wěn)定度提升幅度不明顯。綜上，摻加Sasobit溫拌劑能夠改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。

3.2 抗水損害性能

考慮到浸水馬歇爾試驗(yàn)容易出現(xiàn)殘留穩(wěn)定度超百現(xiàn)象，因此該項(xiàng)目采用凍融劈裂試驗(yàn)進(jìn)行普通熱拌瀝青混合料與溫拌瀝青混合料的抗水損害性能對(duì)比分析[4]。具體試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

觀察表4結(jié)果可得，成型溫度降低20℃的條件下，Sasobit溫拌劑的摻入會(huì)在一定程度上削弱瀝青混合料的抗水損害性能，但凍融劈裂比的降低幅度較小，仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)規(guī)范要求（≥80%）。

3.3 低溫性能

該項(xiàng)目選用低溫小梁彎曲試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)兩種瀝青混合料的低溫抗裂性能，以最大彎拉應(yīng)變作為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5測(cè)試結(jié)果顯示，Sasobit溫拌劑的加入會(huì)降低瀝青混合料的低溫抗裂性能，但總體下降幅度較小，與上述凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

4 溫拌瀝青混合料低溫施工工藝研究

4.1 工程概況

某高速公路工程全長(zhǎng)為32 km，設(shè)計(jì)為雙向四車道。由于上面層施工時(shí)間為秋末冬初，氣溫較低，若選用常規(guī)的普通熱拌瀝青混合料進(jìn)行施工，混合料施工溫度難以達(dá)到規(guī)范要求，路面施工難度較大。因此，為在規(guī)定工期內(nèi)保質(zhì)保量地完成施工任務(wù)，早日實(shí)現(xiàn)通車，該項(xiàng)目決定采用溫拌瀝青施工技術(shù)進(jìn)行SMA-13上面層施工。

4.2 施工工藝

（1）拌和與生產(chǎn)

Sasobit溫拌劑采用干拌法的施工工藝，按瀝青用量的2.6%將其直接投入瀝青罐中攪拌均勻。人工投放溫拌劑時(shí)，為避免拌缸內(nèi)木質(zhì)纖維飄散，利用自制活動(dòng)蓋板漏斗投料，礦粉應(yīng)在最后加入?？偘韬蜁r(shí)間控制在45～55 s左右，以拌至均勻無(wú)花白料為宜。該項(xiàng)目采用AMP5000C型間歇式瀝青拌和設(shè)備，拌和樓分為五大系統(tǒng)：冷料輸送系統(tǒng)、加熱除塵系統(tǒng)、拌和倉(cāng)系統(tǒng)、瀝青加熱保溫系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)有五個(gè)冷料倉(cāng)，安排4臺(tái)裝載機(jī)進(jìn)行供料[4]。

（2）運(yùn)輸

采用大噸位的自卸車進(jìn)行混合料運(yùn)輸，根據(jù)拌和站的生產(chǎn)能力合理配置運(yùn)輸車數(shù)量。溫拌瀝青混合料在運(yùn)輸過(guò)程中，須加強(qiáng)運(yùn)輸車輛的保溫管理，在所有運(yùn)輸車輛的車廂兩側(cè)安裝保溫板，并對(duì)所有車輛進(jìn)行逐一檢查，保溫板未裝或安裝不滿足要求的車輛一律予以清退處理。車廂內(nèi)部應(yīng)均勻涂抹隔離劑，避免與混合料發(fā)生黏連，保證內(nèi)部無(wú)雜物、積液。嚴(yán)格按照“油布+棉被+油布”的兩布一棉三層覆蓋標(biāo)準(zhǔn)對(duì)混合料頂部進(jìn)行嚴(yán)密覆蓋，油布大小應(yīng)以包裹車廂四周50 cm左右為宜。運(yùn)輸車速度應(yīng)控制在50～70 km/h，整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程應(yīng)勻速、平穩(wěn)，不得急停、急剎，以防發(fā)生混合料離析。運(yùn)輸車進(jìn)入施工場(chǎng)地前，需清理車輛輪胎部位的泥土以及其他污染物。到場(chǎng)后，應(yīng)立即檢測(cè)混合料溫度，若未達(dá)施工要求，則該車混合料予以廢棄處理。

（3）攤鋪

攤鋪前須對(duì)下承層進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)合格后方能開(kāi)始攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，松鋪系數(shù)設(shè)為1.20。若是雨后作業(yè)，必須確保鋪面完全干燥后再開(kāi)始攤鋪施工，對(duì)于局部潮濕部位采用工業(yè)級(jí)暖風(fēng)機(jī)進(jìn)行加熱干燥處理。開(kāi)始攤鋪?zhàn)鳂I(yè)前，須對(duì)攤鋪機(jī)械的各個(gè)部件進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好、無(wú)故障，以免耽誤施工進(jìn)度。攤鋪機(jī)料斗兩側(cè)應(yīng)設(shè)置保溫板，螺旋布料器頂部安裝透明保溫罩。應(yīng)清理攤鋪機(jī)熨平板并提前加熱至130℃以上，起步50m范圍內(nèi)熨平板保持繼續(xù)加熱狀態(tài)。采用2臺(tái)攤鋪機(jī)梯隊(duì)作業(yè)的方式，合理控制攤鋪機(jī)之間的縱向距離，以縮短兩臺(tái)攤鋪機(jī)鋪面的溫差。低溫施工期間，應(yīng)將攤鋪速度減慢至1～3 m/min，提高攤鋪機(jī)的夯錘等級(jí)，保證初始?jí)簩?shí)度以封住鋪面溫度。攤鋪機(jī)速度為2 m/min時(shí)，夯錘等級(jí)設(shè)置為40%。速度為2.5 m/min時(shí)，夯錘等級(jí)則相應(yīng)提高至45%。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，在計(jì)劃施工路段的中分帶或路肩側(cè)安裝擋風(fēng)墻，長(zhǎng)度宜為60～80 m，大于一個(gè)攤鋪碾壓區(qū)段長(zhǎng)度。攤鋪過(guò)程中，不得多次進(jìn)行收料斗動(dòng)作。低溫施工期間，攤鋪機(jī)應(yīng)保持不攏料，料斗和螺旋布料器內(nèi)不脫料，現(xiàn)場(chǎng)指揮倒車人員應(yīng)嚴(yán)格控制好前后料車之間銜接工序，確?，F(xiàn)場(chǎng)不停機(jī)連續(xù)勻速攤鋪[5]。

（4）碾壓

單組壓路機(jī)的實(shí)際配備數(shù)量需≥5臺(tái)，應(yīng)確保能在較高溫度下完成碾壓，碾壓采用“潮汐式”同進(jìn)同退的碾壓組合方案，縮短碾壓區(qū)段。采用間隙式霧化噴水，減少碾壓過(guò)程中瀝青表面溫度的散失。相鄰壓路機(jī)的碾壓帶應(yīng)有1/2后輪寬度的重疊。整個(gè)碾壓過(guò)程應(yīng)保持勻速，不得出現(xiàn)急停或者突然轉(zhuǎn)向的情況。振動(dòng)壓路機(jī)的振幅應(yīng)先大后小，為防止混合料堆積，作業(yè)時(shí)應(yīng)將碾壓輪朝向攤鋪機(jī)[6]。該項(xiàng)目采用的具體碾壓方案如表6所示。

5 工后質(zhì)量檢測(cè)

5.1 壓實(shí)度

按照規(guī)范規(guī)定的檢測(cè)頻率，采用鉆芯法對(duì)路面壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如圖1所示。

檢測(cè)結(jié)果顯示，各點(diǎn)壓實(shí)度均＞98%，滿足規(guī)范要求。

5.2 滲水系數(shù)

采用路面滲水儀對(duì)路面滲水系數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，各測(cè)點(diǎn)的滲水變異系數(shù)為4.68，平均滲水系數(shù)為32 mL/min，各點(diǎn)的滲水系數(shù)均滿足規(guī)范要求（≤200 mL/min）。

5.3 平整度

該項(xiàng)目采用連續(xù)式平整度儀進(jìn)行路面平整度檢測(cè)，以IRI值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。檢測(cè)結(jié)果顯示，平整度標(biāo)準(zhǔn)差為0.21 mm，滿足規(guī)范要求，路面平整度良好。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)結(jié)果顯示：SMA-13瀝青混合料的最佳油石比為5.8%；相較于普通熱拌瀝青混合料，溫拌瀝青混合料的施工溫度降低約20℃。

（2）摻加Sasobit溫拌劑的SMA-13混合料的動(dòng)穩(wěn)定度相較于普通熱拌SMA-13混合料的動(dòng)穩(wěn)定度提升約5.3%。

（3）工后質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果表明，SMA-13上面層的壓實(shí)度、滲水系數(shù)、平整度等各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求，工程應(yīng)用效果良好。

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收稿日期：2024-08-05

作者簡(jiǎn)介：劉柳（1988—），女，本科，高級(jí)工程師，研究方向：市政施工技術(shù)。