高模量瀝青路面施工技術研究

鮑居德

(朔州路橋建設有限責任公司)

0 引 言

隨著我國公路交通運輸事業的迅速發展，公路交通量與交通荷載持續增長，超載以及重載問題日益突出，公路路面結構損壞問題已經十分嚴重。尤其是瀝青路面的車轍問題，幾乎已經成為瀝青路面最為常見的早期病害問題。為了控制瀝青路面的車轍問題，高模量瀝青混合料在公路施工中的應用越發普及，由于具有模量高、承載能力強、抗車轍性能優異的特點，因而技術優勢明顯，應用前景較好。但是高模量瀝青混合料的施工質量影響因素較多，在施工過程中必須采取專門的技術措施進行施工管理，以提高高模量瀝青路面施工質量，充分發揮高模量在抗車轍方面的作用。

1 高模量瀝青混合料作用機理分析

高模量瀝青混合料主要是通過改性劑對瀝青膠結料進行改性，改善其性能，作用機理主要有以下幾方面。

(1)膠結作用。高模量瀝青混合料中改性劑在濕拌以及運輸過程中，部分溶解或者是溶脹于瀝青之中，能夠有效的強化膠結料的膠結作用，進而起到降低熱敏以及改善感溫性的作用。

(2)加筋作用。由于改性劑大多為高分子聚合物，在高溫條件作用下會形成具有足夠勁度的纖維，進而可以在瀝青內部形成新的網狀結構，同時在瀝青混合料內部起到加筋作用。

(3)填充作用。高模量瀝青改性劑在高溫條件下熔化，能夠填充到瀝青混合料集料骨架的間隙之中，在冷卻后強度較高，因而能夠改善瀝青混合料的骨架結構。

(4)變形恢復。高模量瀝青混合料最大的特點在于模量高、強度大，而且改性劑中的彈性成分還可以在夏季高溫條件下在路面中發揮彈性恢復作用，有助于解決瀝青路面的永久變形問題。

2 原材料的選擇

2.1 瀝青

對于高模量瀝青混合料中瀝青的選擇，應當根據公路工程施工所在區域的氣候條件、交通量信息以及交通荷載情況，分析確定路面設計溫度，進而按照PG 分級中的相關要求確定瀝青的性能等級。由于高模量瀝青混合料一般用于夏季高溫持續時間長、交通荷載大的路段，因此一般選擇使用70#基質瀝青。為了確保后期高模量瀝青路面施工質量，還應當對瀝青的針入度、軟化點、粘度、延度等技術指標進行試驗檢測。

2.2 集料

(1)粗集料的選擇。粗集料是瀝青混合料的骨架，也是承受荷載的主要支撐，因此對于粗集料，首先要求必須使用強度高、堅硬、抗磨耗的粗集料。對于粗集料的技術指標主要是針對壓碎值、磨耗值、堅固性、針片狀含量、軟石含量、表觀相對密度以及毛體積相對密度等技術指標進行試驗檢測，確保滿足使用要求。

(2)細集料的選擇。細集料主要是作為瀝青混合料骨架的填充，應選擇使用潔凈、干燥、無風化、無雜質的天然砂、機制砂以及石屑等材料，質量控制的試驗檢測指標主要有含泥量、棱角性、砂當量以及表觀相對密度、毛體積相對密度等。

2.3 礦粉

對于高模量瀝青混合料而言，礦粉必須采用具有憎水性的石灰巖、巖漿巖等強基性巖石磨制而成的礦粉，并確保礦粉干燥、潔凈、無團粒，細度模數等指標滿足要求。

2.4 改性劑

高模量瀝青混合料中的改性劑本身是高分子聚合物，通過在瀝青中發揮溶脹作用在瀝青中形成新的網狀結構，改善瀝青材料的性能。改性劑種類比較多，有橡膠塑料類、橡膠類、樹脂類等，其中較為常用的主要是PE 和EVA 樹脂類改性劑。

3 高模量瀝青混合料的配比設計

(1)礦料級配設計。在高模量瀝青路面的設計中，對于礦料級配組成應該根據所處設計層位，按照《公路瀝青路面施工技術規范》中的相關要求進行確定。

(2)最佳油石比的確定。對于高模量瀝青混合料的最佳油石比，一般也是采用馬歇爾配比設計方法進行確定，在確定混合料的級配以后，間隔0.5%分別選取五組不同油石比，成型馬歇爾試件，按照如下公式確定最佳油石比QAC，QAC=(OAC1+OAC2);公式中OAC1為對應密度、穩定度最大值以及空隙率、飽和度中值瀝青用量的平均值;OAC2為各項技術指標均在技術規范標準范圍內的瀝青用量范圍中值;

(3)高模量瀝青混合料力學性能分析。為了準確的評價高模瀝青混合料中改性劑的用量是否合理，并對力學性能進行評價，在瀝青混合料配比設計中，還應該再添加改性劑以后，對瀝青混合料采取單軸壓縮試驗、劈裂試驗、彎曲試驗以及剪切試驗等，分別對抗壓回彈模量、劈裂強度、彎曲破壞應變以及剪切強度等技術指標進行分析。

(4)路用性能的分析研究。對于高模量瀝青混合料的路用性能，主要是對高溫性能、低溫性能、疲勞性能以及水溫性能進行評價分析。通常情況下，高模量瀝青混合料的高溫性能尤其是抗車轍能力非常好，但是低溫抗裂性有所降低，因此必須將低溫抗裂性能作為重點控制的技術指標，以免路面施工結束后期出現大范圍的裂縫問題。

(5)生產配比的確定。在完成了目標配比的設計以后，應該在熱料倉取料進行篩分試驗，并以目標配比試驗數據作為依據，調整確定生產配合比，指導現場拌和生產。

4 高模量瀝青路面現場施工

(1)高模量瀝青混合料的拌和生產。現階段在高模量瀝青混合料施工中，拌和生產大多采用間歇式拌和設備，按照干拌法工藝進行拌和生產。為了確保高模量改性劑投放的準確性，應該盡可能的采用具有自動控制以及計量功能自動投放機進行改性劑的投放，一般情況下改性劑的用量在0.5%左右。在拌和生產過程中，在加入集料、投入高模量改性劑以后，應當干拌15 s 左右，濕拌時間控制在45 s 左右，總拌和時間應該控制在60 s 以后。重點確保高模量瀝青混合料拌和之后沒有花白料或者是團結成塊的問題，如有花白料或者是離析問題應當及時調整拌和時間。在拌和溫度的控制上，瀝青加熱溫度控制在170 ～180 ℃左右，礦料溫度控制在180 ～190 ℃左右，出料溫度在170 ～180 ℃之間，運抵施工現場的瀝青混合料溫度不得低于160 ℃。

(2)高模量瀝青混合料的現場攤鋪。在進行高模量瀝青混合料攤鋪施工作業之前，首先應該對現場工作面進行檢查，重點確保工作面清掃干凈、透層或者是粘層噴灑質量合格。如果采用雙機連鋪的作業方式，必須確保攤鋪機之間前后間距10 ～20 m 左右，搭接長度30 ～50 mm。一般情況下，高模量瀝青混合料的松鋪系數在1.15 ～1.25 之間，具體應該根據試驗段施工情況確定。在施工前必須將熨平板預熱至100 ℃以上，在整個高模量瀝青路面的攤鋪施工作業過程中，應該重點確保攤鋪機自動料位器工作良好、鏈板與送料器即料門開度之間協調有序。由于高模量瀝青混合料料溫高，降溫快，為了確保壓實質量，行走速度應適當放慢，一般控制在2 m/min 以內。

(3)高模量瀝青混合料的碾壓施工。對于高模量瀝青混合料的壓實，應該遵循“緊跟慢壓、高頻低幅”的原則，重點確保碾壓溫度滿足要求，一般控制初壓溫度不低于160 ℃，終壓溫度不低于100 ℃。在壓實機械的組合選擇上，可以配置鋼輪壓路機、振動壓路機以及膠輪壓路機。采用雙鋼輪壓路機分別靜壓、振動碾壓1 遍作為初壓，之后采用膠輪或者是震動壓路機進行7 ～8 遍左右的復壓，最后采用雙鋼輪壓路機靜壓1 遍收光。在碾壓結束后應該及時對路面高程、壓實度、平整度等技術指標進行試驗檢測，確保施工質量滿足技術規范要求。

5 結 語

高模量瀝青混合料無論是在原材料，還是混合料的配比設計以及現場施工階段，對路面施工工藝都有著更高的要求，因此，在高模量瀝青混合料的施工過程中，技術人員應當結合高模量瀝青混合料的特點，強化質量控制管理，確保高模量瀝青路面路用性能的優越，延長瀝青路面的使用壽命。

［1］袁唆，賈璐，孫立軍.瀝青混合料抗永久變形特性試驗方法評價［J］.重慶交通大學學報(自然科學版)，2006，34(6):761－765.

［2］周慶華，沙愛民，楊琴.高模量瀝青混凝土力學性能試驗研究［J］.鄭州大學學報(工學版)，2008，(3):44－48.

［3］邱志雄，李晉峰，盧輝，等.高模量改性瀝青在長陡坡瀝青路面中的應用［J］.中外公路，2006，26(3):105－107.

［4］胡霞光，李德超，田莉.瀝青混合料動態模量研究進展［J］.中外公路，2007，27(1):132，136.