高模量瀝青混凝土在阿爾及利亞東西高速公路的應用

摘 要：阿爾及利亞東西高速公路是一條建設標準較高的工程，該工程路面根據法國成功應用高模量瀝青混凝土路面的經驗，基層及聯結層按照法國規范采用高模量瀝青混凝土施工，該文重點介紹高模量瀝青混凝土主要技術指標、配合比設計及施工控制方法。

關鍵詞：高模量瀝青混凝土 配合比 施工控制

中圖分類號：U414 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（b）-0-03

高模量瀝青混凝土是采用低標號硬質瀝青（也可用改性瀝青或高模量外加劑）和連續級配的集料組成的瀝青混合料，其主要特點是模量高和抗疲勞性能好，因而可以減少路面結構層厚度。高模量瀝青混凝土技術起源于法國，以其優越的高溫穩定性、良好的抗疲勞性能，特別是較高的性價比，在法國得到廣泛、成功的應用，近年來在世界各地得到推廣使用。

阿爾及利亞東西高速公路是阿爾及利亞沿地中海岸人口稠密區橫貫東西的一條重要通道。我單位負責W8標段54 km路段的施工，該路面結構采用新型設計：基層（EME2）厚度11 cm；聯結層（BBME）厚度5 cm；磨耗層（BBMA）厚度3.5 cm。這種路面結構形式有助于提高面層總體抗車轍能力，同時增強基層的抗疲勞

性能。

1 高模量瀝青混凝土材料組成及技術特征

1.1 材料組成

拌制高模量瀝青混凝土的硬質瀝青通常指針入度低于25（0.1 mm）的道路瀝青[1]。而在東西高速公路施工中，由于硬質瀝青資源有限，無法保證供給，因而采用35/50號基質瀝青，在混合料拌合時加入江蘇寶麗集團生產的ZQ-1型高強度結構瀝青料，以使混合料達到高模量瀝青混凝土的力學性能指標。集料方面，用于瀝青混凝土的集料必須符合法國標準NF P18-540的要求，W8標段在TELMCEN省MAAZIZ鎮自建采石場生產各規格碎石和礦粉以滿足工程建設需求?；鶎硬捎?/14 mm粒徑連續級配集料，聯結層采用0/10 mm粒徑連續級配集料，磨耗層采用0/10 mm粒徑間斷級配集料。

1.2 技術特征

法國規范NF P98-140對高模量瀝青混凝土的瀝青含量、孔隙率、力學性能的要求見表1。

2 高模量瀝青混凝土配合比設計

2.1 目標配合比設計

2.1.1 級配選擇及油石比計算

在一定的級配范圍內選擇2個以上的級配曲線方案，對不同級配方案進行旋轉壓實，設計旋轉壓實次數根據表1選取。對成型后的試件進行體積指標計算，選取合適的級配曲線。在級配選擇確定后，可根據實際情況在原有的油石比基礎上確定2個以上的油石比方案，再進行混合料旋轉壓實成型，根據經驗選用能夠保證路用性能同時兼具經濟性的混合料方案。W8標路面基層高模量瀝青混凝土最終選用的混合料級配見表2。油石比5.5%，ZQ-1型高強度結構瀝青料0.65%（外摻），最大理論密度MVR=2464 kg/m3，旋轉壓實成型試件孔隙率為3.1%。

2.1.2 抗水損害（DURIEZ）試驗

依據法國規范NF P98-251-1，高模量瀝青混凝土的抗水損害性能為浸水后強度r和無浸水強度R的強度比。在滿足表1中的要求后，方可進行下一級的試驗。

2.1.3 車轍試驗

高模量瀝青混凝土車轍試驗試件厚度為10 cm，試件孔隙率要求在3%～6%。車轍試驗的步驟與國內規范要求基本相同。如試驗結果達不到表1要求，則停止后續試驗，重新進行配合比設計。

2.1.4 復合模量試驗

法國規范對混合料的復合模量試驗有兩種方法：兩點彎曲試驗和單軸壓縮試驗，經過法國多年的實踐證明，兩種方法是等效的，可以根據條件選用其中的一種方法。

阿爾及利亞東西高速公路項目高模量瀝青混凝土配合比設計時進行的復合模量試驗選擇了梯形試件兩點彎曲試驗方法。其檢測原理是對試樣頂部施加正弦力：F=F0×sin（ω+t），或正弦撓度：Z=Z0×sin（ω+t）?在受力最大處和在線性范圍內，F0或Z0產生變形ε≤50×10-6，根據復合模量荷載F0、位移Z0和相位角Φ時的不同溫度和不同頻率計算?

2.1.5 疲勞試驗

疲勞試驗是借助一套能提供固定頻率的加載力，能使試塊產生以正弦曲線形式變化的形變系統試驗。給等腰梯形形狀的試塊頂部施加正弦力，使其產生幅度固定的，以正弦曲線形式變化的形變，根據試塊的反作用力，記錄下在頂部作用下幅度變化的值，當達到斷裂標準時，計算試塊的疲勞壽命。通過對同一種混合料的多次實驗，根據得到的不同的形變幅度，繪出疲勞直線。疲勞直線在雙對數系統中被認為是相對于幅度而言材料疲勞壽命的線性回歸。

2.2 生產配合比驗證

在瀝青混合料拌合站調試正常的狀態下進行，首先對拌合站熱料倉取樣進行篩分，盡量使生產配合比級配曲線接近目標配合比。再用調整好的配合比進行混合料試拌，取樣進行旋轉壓實試驗及油石比、級配、孔隙率分析。生產配合比的允許調整范圍按表3

控制。

3 高模量瀝青混凝土現場施工控制

3.1 混合料拌制

混合料拌合過程重點控制其油石比、礦料級配和物理力學性質。每1000 t混合料應檢測一次，若試驗數據不符合要求，應停止生產查明原因使生產處于受控狀態。同時，嚴格控制瀝青和集料的加熱溫度以及混合料的出廠溫度。集料加熱溫度應比瀝青高10～15 ℃，應當注意高模量瀝青混凝土由于瀝青用量相對較高，在貯料倉保存過程中混合料有可能發生析漏，盡可能在混合料生產后迅速運送至攤鋪現場。施工溫度控制范圍見表4。

3.2 混合料運輸

自卸車運輸時，應在車廂側板和底板均勻涂一層油水混合液（柴油：水=1∶3）。車輛應配備苫布，防止混合料在運輸途中表面熱量散失，避免污染。從成品料倉向運料車上放料時，為減少混合料離析，正確的裝車方法是：先裝車箱前部（小堆），再裝車箱后部（小堆），最后裝車箱中部（大堆）。運料車至前場后，必須在攤鋪機料斗滾輪前30 cm處停車并掛空檔、輕微制動，不得撞擊攤鋪機，而是靠攤鋪機推動自卸車后輪胎前進卸料進行攤鋪。卸料時應快速舉升油缸起斗卸料，以減少離析。

3.3 混合料攤鋪

（1）阿爾及利亞東西高速公路W8標段采用配有自動找平裝置的2臺F141型攤鋪機前后相距5 m梯隊聯合攤鋪，前一臺攤鋪機兩側傳感器搭在基準線上“走鋼絲”；后一臺攤鋪機靠外側的傳感器搭在基準線上，靠內側的采用滑靴控制，將滑靴搭在前一臺攤鋪機虛鋪厚度層的基準面上，按照試驗路段所確定的松鋪系數進行攤鋪。如下臥層平整度較好，則可采用平衡梁控制進行攤鋪。

（2）攤鋪前根據試驗段確定的松鋪系數、路面的縱橫坡度調整好攤鋪機的初始狀態，并在熨平板下墊與虛鋪厚度相一致的木板。攤鋪前將熨平板預熱0.5～1 h，溫度達100 ℃以上；同時在料斗內應噴灑隔離劑，以防第一車混合料粘料斗影響攤鋪工作。調整攤鋪機螺旋布料器的高度與材料類型、鋪層厚度相適應。調好螺旋布料器兩端的自動料位器，并使料門開度、鏈板送料器的速度與螺旋布料器的轉速相匹配。螺旋布料器內混合料的料位，以略高于螺旋布料器2/3為宜，從而使熨平板夯錘前混合料的高度在全寬范圍內保持一致，避免攤鋪層出現離析現象。

（3）連續穩定地攤鋪，是提高路面平整度最主要的措施之一。攤鋪機的攤鋪速度應根據拌合站的產量、施工機械配套情況及攤鋪厚度、攤鋪寬度，按2～5 m/min予以調整選擇，做到緩慢、均勻、連續不間斷地攤鋪。

（4）混合料未壓實前，施工人員不得進入踩踏。一般不用人工不斷地整修，只有在特殊情況下，如局部離析，需在現場負責人指導下，允許用人工找補或更換混合料，缺陷較嚴重時應予鏟除，并調整攤鋪機或改進攤鋪工藝，屬機械原因引起嚴重缺陷時，應立即停止攤鋪。

（5）攤鋪過程中，加強松鋪厚度、攤鋪溫度、橫坡和寬度的檢測，若不符合規定及時調整。攤鋪層溫度使用數字顯示插入式熱電偶溫度計測量。表觀檢查有無撕裂、水波浪、骨料離析、拉溝等現象，現場負責人采取相應措施及時處理。

（6）當施工氣溫低于10 ℃時，不宜攤鋪熱拌瀝青混合料。下雨或下臥層潮濕時禁止施工，攤鋪遇雨時，立即停止施工，并清除未壓成型的混合料。遭受雨淋的混合料應廢棄，不得卸入攤鋪機料斗內攤鋪。

3.4 混合料碾壓

瀝青混合料的壓實是保證面層質量的重要環節，應科學選擇碾壓組合方式。碾壓應遵循“先輕后重，先慢后快，先靜后振、由低到高”的原則，對于振動壓路機還要遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則。碾壓可劃分為三個階段：初壓、復壓和終壓。初壓應在混合料攤鋪后較高溫度下進行，碾壓速度1.5～2.0 km/h。一般用8～13 t的雙鋼輪壓路機靜壓1～2遍，目的是使路面不發生推移和裂紋。復壓的目的是提高密實度并達到規定值，采用重型輪胎壓路機或雙鋼輪振動壓路機進行組合碾壓，碾壓遍數經試壓確定，一般不少于4遍，溫度不低于130 ℃，達到要求的壓實度后并無明顯輪跡，碾壓速度為4.0 km/h。采用振動壓路機時，振動頻率宜為45～60 Hz，振幅0.3～0.8 mm。終壓是為了消除瀝青混凝土的內應力和壓路機輪跡，進一步提高路面平整度，一般用雙鋼輪壓路機靜壓完成。終壓應緊跟復壓后進行，碾壓速度為2.0～5 km/h，碾壓遍數不宜小于兩遍并無輪跡，碾壓終了溫度不低于100 ℃。

3.5 施工接縫處理

橫向接縫全部采用平接縫，用6 m靠尺檢查平整度，趁尚未冷卻時垂直刨除端部層厚不足的部分，接縫處涂粘層油。下次攤鋪時攤鋪機從接縫處起步攤鋪，碾壓應先用雙鋼輪壓路機橫向碾壓，伸入新鋪層的寬度為15 cm，然后每壓一遍向新鋪混合料移動15～20 cm，直至壓路機全壓在新鋪層上為止，再改為縱向碾壓。施工時應避免縱向冷接縫。多臺攤鋪機梯隊聯鋪的縱向接縫采用熱接縫。在前行已攤鋪混合料部分留下10～20 cm寬暫不碾壓作為后面高程基準面，并有5～10 cm左右的攤鋪重疊，以熱接縫形式在最后做跨接縫碾壓以消跡。

3.6 施工質量控制

施工質量控制包括原材料檢查、混合料拌合控制及現場施工質量控制。原材料檢查按第一節要求內容進行，混合料拌合控制項目參見表4，現場施工質量控制內容及頻率見表5。

4 結語

高模量瀝青混凝土近年來在全世界范圍內得到廣泛的推廣應用，在歐洲已經形成了一套成熟的設計與施工控制規范。我國也進行了高模量瀝青混凝土的研究與施工，但相對處于應用的初級階段，隨著高模量瀝青混合料添加劑產品的開發，硬質瀝青短缺的狀況得到了有效的改善，高模量瀝青混凝土在我國的應用范圍也將會逐漸擴大。高模量瀝青混凝土具有的較優的抗車轍和抗疲勞性能，將為中下面層模量控制提供了一個良好的技術解決方案，在高速公路路面施工中將會發揮更大的作用。

參考文獻

[1]馬峰，傅珍.硬質瀝青和高模量瀝青混凝土在法國的應用[J].中外公路，2008（28）：6.

[2] 法國規范NF P98-140高模量瀝青混凝土.