高性能改性瀝青混凝土superpave在雷西高速公路上的應(yīng)用

張國亮(甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院，甘肅 蘭州 730030)

瀝青上面層是位于公路面層上最重要的路面結(jié)構(gòu)層，它直接承受車輪荷載和大氣自然因素的作用，應(yīng)具有平整、堅實、耐久及抗車轍、抗裂、抗滑、抗水害等多方面的綜和性能。雷西高速公路位于甘肅西峰市，夏季高溫，冬季嚴(yán)寒，晝夜溫差大，降雨量多，造成路面病害多發(fā)，上面層采用4cm高性能改性瀝青混凝土superpave-13有效解決此類問題。高性能改性瀝青混凝土superpave-13上面層施工工藝復(fù)雜，技術(shù)難度大，混合料的溫度控制要求高。筆者結(jié)合雷西高速公路LXLM5標(biāo)的施工做法和體會，介紹高性能改性瀝青混凝土在上面層施工中取得的經(jīng)驗和成果。

1 原材料要求

1.1 改性瀝青

雷西高速公路上面層所采用的改性瀝青是由陜西國林集中加工，集中供應(yīng)的，基質(zhì)瀝青為SK牌A級90#瀝青，經(jīng)加入改性劑加工而成的。新加工的改性瀝青到達(dá)施工現(xiàn)場后要盡快使用，未能使用的要存貯在瀝青罐中，存貯改性瀝青的罐應(yīng)加設(shè)攪拌設(shè)備進(jìn)行攪拌，改性瀝青儲存溫度一般應(yīng)控制在150℃～160℃，使用前必須攪拌均勻。在施工過程中應(yīng)定期取樣檢驗產(chǎn)品質(zhì)量，除按規(guī)定要求檢測外，還應(yīng)對每輛瀝青運輸車進(jìn)行留樣檢驗，對產(chǎn)生離析或質(zhì)量不符合要求的改性瀝青不得使用。通過檢測改性瀝青各項技術(shù)指標(biāo)均符合要求，具體檢測結(jié)果見表1。

表1 SBS改性瀝青技術(shù)要求及實測結(jié)果

1.2 粗集料

粗集料必須采用石質(zhì)堅硬、清潔、無風(fēng)化、中性或堿性石料，由反擊式破碎機軋制而成。在總結(jié)以往工程實踐的基礎(chǔ)上，經(jīng)實地調(diào)查采用平?jīng)龃笊绞蠄龅氖規(guī)r石料，石料呈堿性且瀝青粘附性達(dá)到Ⅳ級，符合規(guī)范要求。

1.3 細(xì)集料要求采用堅硬、潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)的機制砂。

此外，對填料、抗剝落劑也提出了嚴(yán)格的要求，如填料應(yīng)采用石灰?guī)r石料，經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉，而不得使用拌和機回收的礦粉；各種材料在進(jìn)場前均需經(jīng)過一定頻率嚴(yán)格檢測，合格后方可使用。

2 目標(biāo)配合比的確定和生產(chǎn)調(diào)試

表2 礦料級配

表3 瀝青混合料技術(shù)指標(biāo)

2.1 目標(biāo)配合比的確定

依據(jù)superpave設(shè)計方法，在選擇混合料結(jié)構(gòu)時，混合料級配必須在控制點以內(nèi)，級配曲線不允許通過限制區(qū)，首先調(diào)試出粗、中、細(xì)三個級配，根據(jù)集料的性質(zhì)計算出三個級配的初始瀝青用量，用旋轉(zhuǎn)壓實儀成型試件，根據(jù)試驗結(jié)果計算出各級配在空隙率為4.0%時所需的瀝青用量，初選三個級配中至少有2個其瀝青混合料的體積性質(zhì)指標(biāo)滿足成型旋轉(zhuǎn)壓實儀次數(shù)與混合料體積性質(zhì)設(shè)計要求，根據(jù)經(jīng)驗從上述2個級配中選擇一個為目標(biāo)配合比。按計算瀝青用量、計算瀝青用量±0.5%、計算瀝青用量+1%分別成型四組試件，求出最佳瀝青用量，用superpave方法設(shè)計出瀝青混合料應(yīng)用馬歇爾試驗方法檢驗，瀝青混合料體積性質(zhì)及殘留穩(wěn)定度應(yīng)滿足相應(yīng)馬歇爾技術(shù)指標(biāo)。通過試驗上面層superpave-13礦料比例為： 9.5～19mm：4.75～ 9.5mm：2.36～ 4.75mm：0 ～ 2.36mm：礦 粉=27.5：30：11：28.5：3，瀝青 混合料最佳油石比為5%。

2.2 生產(chǎn)配合比的調(diào)試

1）確定各熱料倉礦料和礦粉及瀝青用量，必須從二次篩分后進(jìn)入各熱料倉的礦料取樣進(jìn)行篩分，根據(jù)篩分結(jié)果，通過計算，使混合料級配接近目標(biāo)配合比，以確定各熱料倉礦料和礦粉用料比例，供拌和機控制使用，同時反復(fù)調(diào)整冷料倉進(jìn)料比例，以達(dá)到供料均衡。用目標(biāo)配合比設(shè)計的最佳瀝青用量OAC和OAC±0.3%，取接近目標(biāo)配合比調(diào)整后的混合料，用試驗室小型拌和機拌制瀝青混合料進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓試驗，檢驗瀝青混合料體積性質(zhì)，確定最佳瀝青用量，生產(chǎn)配合比確定最佳瀝青用量與目標(biāo)配合比確定的最佳瀝青用量之差不超過0.2%。調(diào)試后的生產(chǎn)配合比瀝青混合料應(yīng)用馬歇爾試驗方法檢驗，瀝青混合料體積性質(zhì)及殘留穩(wěn)定度應(yīng)滿足相應(yīng)馬歇爾技術(shù)指標(biāo)。其礦料比例為： 9.5～13.2mm：4.75～ 9.5mm：2.36 ～ 4.75mm：0 ～ 2.36mm：礦粉 =28：31：10：27：4，瀝 青 混 合 料 最 佳 油 石 比 為5.1%。

2）礦料級配見表2。

3）瀝青混合料技術(shù)指標(biāo)見表3。

2.3 生產(chǎn)配合比驗證

用生產(chǎn)配合比進(jìn)行驗證，瀝青混合料技術(shù)指標(biāo)合格后鋪筑試鋪段，取試鋪用的瀝青混合料進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓實檢驗，馬歇爾試驗檢驗和瀝青含量檢驗，檢驗配合比礦料合成級配中，至少應(yīng)包括0.075 mm、2.36 mm、4.75mm及公稱最大粒徑篩孔的通過率接近目標(biāo)配合比級配值，并避免在0.3～0. 6 mm處出現(xiàn)駝峰，由此確定正常生產(chǎn)配合比。

3 施工工藝

3.1 瀝青混合料的拌和

1)拌和機采用4000型間歇式拌和樓，其自動化程度較高、計量準(zhǔn)確穩(wěn)定、從送料、烘干、計量、拌和均能自動控制。嚴(yán)格掌握改性瀝青和集料的加熱溫度以及改性瀝青混合料的出料溫度，改性瀝青的加熱溫度為160℃～170℃、集料的加熱溫度應(yīng)比瀝青的加熱溫度高20℃～30℃、控制在185℃～195℃、瀝青混合料的出廠溫度為180℃～190℃、超過195℃或低于165℃的瀝青混合料應(yīng)廢棄。

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2)拌和時間由試驗確定。改性瀝青混合料一般不少于50 s，必須使所有集料顆粒全部裹附瀝青，并以瀝青拌和均勻為度。

3)要注意目測檢查混合料的均勻性，及時分析異常現(xiàn)象、如混合料有無花白、冒煙、離析等現(xiàn)象，如確認(rèn)是質(zhì)量問題，應(yīng)作廢料處理并及時予以糾正。

4)拌和機控制室要逐盤打印瀝青及各種礦料的用量。每天應(yīng)用拌和總量檢驗礦料的配合比和瀝青混合料油石比的誤差。

5)要嚴(yán)格控制油石比和礦料級配，避免油石比控制不當(dāng)而產(chǎn)生泛油或松散現(xiàn)象，每天上午、下午各取一組混合料試驗做抽提篩分試驗或馬歇爾試驗，檢查油石比、礦料級配和瀝青混凝土的物理力學(xué)性能。

油石比與設(shè)計值的允許誤差±0.2%，采用高溫燃燒爐法檢測瀝青用量應(yīng)與每天的瀝青用量及混合料產(chǎn)量進(jìn)行校核。

6)平時重視拌和機的保養(yǎng)工作，每天拌和前進(jìn)行檢查，使儀表處于正常工作狀態(tài)，定期對計量裝置進(jìn)行校核。

3.2 瀝青混合料的運輸

1)采用數(shù)字顯示或插入溫度計檢測瀝青混合料的出廠溫度和運到現(xiàn)場的溫度，插入深度大于150mm。

3)拌和機向運料車放料時，每裝一斗料，料車應(yīng)前后移動，分三堆裝料，以減少粗集料的分離現(xiàn)象。

4)瀝青混合料運輸車的運量應(yīng)較拌和能力和攤鋪速度有所富余，攤鋪機前進(jìn)方向應(yīng)至少有五輛以上運料車等候卸料。

5)運料車運輸混合料時宜用雙層蓬布覆蓋，以便保溫防雨或避免環(huán)境污染。

6)連續(xù)攤鋪過程中，運料車在攤鋪機前10cm～30cm處停住，不得撞擊攤鋪機。卸料過程中運料車輛應(yīng)掛空檔，靠攤鋪機推動前進(jìn)。

3.3 瀝青混合料的攤鋪

1)改性瀝青混合料采用福格勒攤鋪機進(jìn)行全幅攤鋪，在攤鋪前必須進(jìn)行預(yù)熱45分鐘以上，保證熨平板的溫度至少達(dá)到85℃。

2)改性瀝青混合料的攤鋪與普通瀝青相比，關(guān)鍵在溫度的控制，一般情況下應(yīng)控制在165～180℃之間，攤鋪時熨平板應(yīng)采用中強夯實等級，以提高初始密實度改善平整度。

3)連續(xù)穩(wěn)定攤鋪是提高路面平整度的主要措施，攤鋪機的攤鋪速度應(yīng)根據(jù)拌和機的產(chǎn)量、施工機械的配套情況及攤鋪厚度按2.5m/min左右選擇，做到緩慢、均勻不間斷攤鋪。

4)攤鋪的混合料未壓實前，施工人員不得進(jìn)入踩踏。一般不用人工整修，只有在特殊情況下、需在現(xiàn)場技術(shù)人員指導(dǎo)下，允許用人工找補或更換混合料，缺陷較嚴(yán)重時予以鏟除，并調(diào)整攤鋪機或改進(jìn)攤鋪工藝。

5)嚴(yán)禁雨天、夜間攤鋪。攤鋪遇雨時，應(yīng)立即停止施工，并清除未壓實成型的混合料，遭雨淋的混合料應(yīng)廢棄，不得卸入攤鋪機攤鋪。

3.4 改性瀝青混合料壓實成型

1)改性瀝青混合料的壓實是保證上面層質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，壓實必須在攤鋪后緊接著進(jìn)行，不得等混合料稍冷以后碾壓。

2)壓路機應(yīng)以均勻的速度碾壓，應(yīng)采用高頻低幅操作，終壓時不得開振。初壓采用2臺13t的酒井SW900雙鋼輪壓路機前靜后振半幅(小循環(huán))碾壓2遍，溫度不得低于150℃，復(fù)壓先采用2臺XP302膠輪壓路機由低處往高處半幅(小循環(huán))各碾壓3遍，接著再采用2臺XP302膠輪壓路機由低處往高處半幅(小循環(huán))各碾壓2遍，終壓采用1臺 13t酒井SW900雙鋼輪壓路機錯1/2輪有底往高靜壓2遍，以消除輪跡。

3)在當(dāng)天碾壓的尚未冷卻的瀝青混凝土面層上，不得停放壓路機或其他車輛，并防止礦料、油料和雜物散落在瀝青面層上。

3.5 施工接縫的處理

橫向施工縫全部采用平接縫。碾壓結(jié)束后，用切縫機切割整齊，繼續(xù)攤鋪時將切縫留下的灰漿沖洗干凈，并涂少量的粘層瀝青，攤鋪機熨平板從接縫處起步攤鋪，碾壓時用鋼輪式壓路機橫向進(jìn)行碾壓，每次推進(jìn)10cm～20cm，待攤鋪層壓實長度超過壓路機2/3輪寬時，再掉頭縱向碾壓。

4 結(jié) 語

高性能改性瀝青混凝土superpave在高速公路的使用愈來愈廣泛，實踐證明，改性瀝青混凝土superpave與傳統(tǒng)的瀝青混凝土路面相比具有明顯優(yōu)點，尤其在高溫穩(wěn)定和低溫抗裂方面表現(xiàn)較為突出。為此要保證改性瀝青的路面質(zhì)量，要從投入的機械設(shè)備、施工工藝、改性瀝青混合料的溫度控制、合理有序的工序組織、嚴(yán)密的質(zhì)保體系入手，只有對混合料的拌和、運輸、攤鋪、碾壓等幾方面進(jìn)行有效控制，才能鋪筑出高水平的路面。

[1]JTGF-40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范

[2]ISBN7-114-05568-4，高性能瀝青路面(superpave)基礎(chǔ)參考手冊