高原寒冷地區瀝青路面施工技術研究

張樹奎

摘要： 結合火燒橋—額爾賓山公路項目高原高寒地區瀝青路面的施工，本文將詳細介紹其高寒瀝青施工的組織、人員機械配合、施工工藝方法等，總結施工經驗，不斷提高低溫環境下瀝青的施工質量和施工的管理水平。

Abstract： Based on the asphalt pavement construction in the plateau alpine region of Huoshao Bridge-Eerbin Mountain highway project， this paper introduces the organization， man-machine cooperation， construction technology of the asphalt pavement construction in the alpine region in detail to summarize the construction experience， and constantly improve the construction quality and construction management level of asphalt in low temperature environment.

關鍵詞： 公路；高寒地區；溫拌瀝青；瀝青面層施工

Key words： highway；alpine region；warm mixed asphalt；asphalt pavement construction

中圖分類號：U416.217 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）10-0138-02

0 引言

通過分析、研究、論證能夠滿足在高原寒冷低溫環境下進行瀝青路面施工，實現溫拌，同時又能提高抗水損害和抗車轍能力，并具有增強瀝青對石料的裹覆的抗剝落效果。通過該成果的實際應用，達到確保施工安全、保證施工質量及加快施工進度的目的，積累施工經驗，提高技術人員水平。為公司在高原高寒地區公路施工行業打下堅實的基礎。

1 工程概況

火燒橋—額爾賓山二級公路合同段是是新疆維吾爾自治區重點建設項目，是旅游金三角的重要通道。線路全長54.06公里。地處3500m高山之上，屬高原高寒地區，日溫差較大，常年降雪。歷年平均氣溫：10-12月，1-4月均在0℃以下。

2 高寒瀝青技術的難點和關鍵技術

關鍵技術：①溫拌瀝青混合料技術。②增加瀝青混合料的施工操作性，并不對路面使用性能構成負面影響。③高原寒冷地區瀝青路面施工工藝控制。難點：1）在低溫環境下如何保證瀝青路面的質量，是施工中的一個難點。

3 施工工藝

本標段面層為5cmAC-16C瀝青混凝土，瀝青混凝土混合料的溫度、油石比、馬歇爾穩定度等試驗技術指標均合格。

3.1 機械配制情況（見表1）

3.2 瀝青混合料的拌和

①溫拌瀝青制備：將計算好的生產用瀝青泵送至一單獨的瀝青罐中，加熱溫度不低于140℃，隨后按照0.6～0.7%的添加劑量計算溫拌添加劑的用量，準確稱量后，將溫拌劑緩慢倒入瀝青罐中，隨后開啟攪拌裝置，攪拌約5小時，完成溫拌瀝青制備過程。②拌和設備的運行：啟動前拉動信號，使各崗位人員相互聯系，確認準備工作就緒后進行開機運轉。待設備各部位空轉正常，確認工作良好后進行負荷運轉。③上料：采用裝載機將不同規格的集料投入相應的料倉，在拌和設備運行中經常檢查砂石料倉儲料情況。④拌和：根據試驗室提供的生產配合比、設計瀝青用量進行試拌，取樣進行馬歇爾試驗，將結果進行比較，驗證設計瀝青用量的合理性。確定適宜的拌和時間和攪拌缸的充盈率，該合同段瀝青拌和設備是間歇式的，每盤拌和時間采用45-60s，以瀝青均勻裹覆集料為度。拌缸容量按攪拌設備的設計參數設定每批的混合料容量，以保證瀝青混合料拌和均勻為準。確定適宜的拌和與出廠溫度：瀝青的加熱溫度控制在140-160℃，礦料加熱溫度控制在105-130℃，瀝青混合料出廠溫度控制在105-130℃，不利施工環境下（低于10℃）可適當提高集料及出廠溫度10-30℃。每天最開始的幾盤集料應干拌幾鍋集料廢棄，并提高加熱溫度，之后再正式加瀝青拌和混合料。要求拌合后的瀝青混合料均勻一致、無離析和結團成塊、無花白等現象。做好各項檢查記錄。

3.3 溫拌作用機理及技術特點

拌和過程中在機械拌和力的作用下，溫拌劑的親水基團俘獲大量毛細孔隙水，在瀝青內部形成大量結構性水膜潤滑結構。在拌和過程中該水膜結構能夠有效避免瀝青膠結料的團聚效應，大大增加瀝青混合料在較低溫度時的拌和工作性。在壓實過程中，潤滑作用的優勢還將繼續發揮，可有效促進瀝青混合料壓實。壓實終了時，在機械撕扯力以及環境因素的作用下，水膜結構逐漸散失，其中的表面活性類化學物質發生界面轉移，轉移至瀝青與集料交界面上，形成化學錨固結構，發揮與瀝青抗剝落劑類似的作用，加強集料與瀝青膠結料的粘結性能。其技術特點和應用結合點如下：首先，其降溫幅度大，有效壓實的時間延長。圖1給出的是溫拌瀝青混合料和熱拌混合料相同情況下的溫度下降曲線對比情況。觀察圖1發現，在較低的溫度下溫拌瀝青混合料也能夠實現充分壓實，若現場孔隙率的控制要求在3-5%之間，要滿足該要求只需將溫拌瀝青混合料保持在100℃以上即可，由于在140℃以下熱拌瀝青混合料就很難滿足空隙率控制要求，這說明從壓實的溫度范圍角度出發，溫拌瀝青混合料要比熱拌瀝青混合料寬得多，這也從側面說明了溫拌瀝青混合料更有利于壓實工作。另一方面，由于溫拌瀝青混合料自身溫度較低，使得其與環境溫度的差異減小，這就使得其溫度下降速率要比熱拌瀝青混合料低得多，從而更進一步贏得了有效施工時間。

3.4 瀝青混合料的運輸

①運輸時最好采用大噸位卡車（30～40噸）。②考慮到低溫施工，所以在運輸溫拌料的過程中必須做好保溫措施，具體措施包括：在運輸車頂部蓋油布，最好另加蓋2層棉被，確保覆蓋嚴實，杜絕覆蓋敷衍、夾層通風等現象。③篷布不能在前車倒料完成前撤離。④瀝青混合料運輸車的運量應較拌和能力和攤鋪速度有所富余，攤鋪機前方應有足夠的運料車等候卸料，并且應做好施工組織工作，最好保證瀝青混合料出料至攤鋪至路面之間的等待時間不超過五小時。⑤拌和機向運料車放料時，汽車應前后移動，分幾堆裝料，以減少粗集料的分離。⑥采用數字顯示插入式熱電偶溫度計檢測瀝青混合料的出廠溫度和運到現場溫度。采用溫拌技術，允許瀝青混合料在出料后經歷更長的運輸時間，這樣就可以減少拌和樓站場布置，集中資金建設大型站場，集中供料，保證施工質量。

3.5 瀝青混合料的攤鋪

①面層攤鋪前將已經交驗過的水泥穩定基層表面上的浮土、雜物全部清除干凈。對透層油缺損的地方進行人工補灑，以保證基層與面層的聯結。②根據設計頂面寬度10.5m及設計橫坡將攤鋪機熨平板調整為全幅寬度，橫坡符合設計要求，并調整好自動找平裝置。攤鋪機開工前應提前0.5-1h將熨平板加熱，加熱溫度不低于100℃。根據供料能力確定的攤鋪速度進行平行攤鋪。③攤鋪方式：采用LTU120型攤鋪機全幅攤鋪的方式進行攤鋪。面層采用浮動平衡粱控制攤鋪厚度和平整度。攤鋪機兩側各安裝一臺基準裝置，每副裝置的前端基梁上裝有可上下伸縮的“雪橇板”，滑行在基層的表面上。后端基梁也裝有“雪橇板”，滑行在以攤鋪的瀝青混合料表面上。由于基梁裝置的雪橇板能上下自由伸縮，因而可消除基層和攤鋪層表面的局部不平整，使攤鋪層即達到了設計標高和厚度，又提高了平整度。攤鋪時攤鋪機的行走速度應和拌和站產量相匹配，以確保攤鋪路面的均勻和不間斷。④攤鋪機必須緩慢、均勻、連續不斷地進行攤鋪，攤鋪過程中不能隨便變換速度或中途停頓，以提高平整度，減少混合料的離析。攤鋪速度以2-6m/min為宜。⑤瀝青混合料攤鋪過程中隨時檢查其寬度、厚度、平整度、橫破及濕度，使其滿足規范要求；對運至現場的瀝青混合料采用數字顯示插入式熱電偶溫度計檢測瀝青混合料的出廠溫度和運到現場溫度；攤鋪平整度設專人用6m鋁合金尺及時連續檢測控制，平整度應小于5mm，對不合格的地方及時進行調整處理。

3.6 瀝青混合料的碾壓

①碾壓機械組合：根據本段的攤鋪厚度、攤鋪機的生產率及混合料的特性，確定碾壓遍數為：雙光輪壓路機靜壓1遍，接著振動碾壓1遍；兩臺膠輪壓路機再各碾壓2遍。②瀝青混合料完成攤鋪后，立即進行壓實作業。壓實分為初壓、復壓、終壓三個階段進行，壓路機應以慢而均勻的速度碾壓，碾壓速度初壓2-3km/h，復壓（振動）3-5km/h，終壓（靜壓）3-6km/h。③初壓應緊跟攤鋪機后碾壓，并保持較短的初壓區長度（10-20m），以盡快使表面壓實，減少熱量損失。碾壓時先輕后重，在超高路段由低向高碾壓。膠輪壓路機每次重疊后輪1/3輪寬，雙光輪壓路機每次重疊后輪1/2輪寬。復壓應緊跟在初壓后開始，且不得隨意停頓。壓路機碾壓段的總長度應盡量縮短，通常不超過60-80m。④禁止壓路機在未碾壓成型或未冷卻的路段上轉向、調頭、加水或停留。在當天成型的路面上不得停放各種機械設備或車倆，不得散落礦料、油料等雜物。⑤壓實成型的路面要平整，無泛油、松散、裂縫、啃邊、積水現象。⑥待攤鋪層完全自然冷卻，混合料表面溫度低于50℃后，方可開放交通。⑦當遇雨或下層潮濕時，不能攤鋪混合料，對未經壓實即遭雨淋的瀝青混合料，應全部清除，更換新料。

4 質量要求的各項指標

面層完工后主要對縱斷高程、橫坡度、壓實度、寬度、平整度、厚度、彎沉進行自檢。跟熱拌瀝青混合料一樣，溫拌瀝青混合料采用目前國內應用最為普遍的馬歇爾設計方法。設計指標方面，馬歇爾試驗的穩定度和流值，僅作為配合比設計的參考性指標，而凍融劈裂強度比、車轍動穩定度等性能指標作為裁決性指標。溫拌瀝青混合料操作溫度明顯下降后，瀝青老化會明顯減輕。同樣配比的情況下，溫拌瀝青混合料抽提物的針入度分級可能比熱拌高1-2個等級。因此，溫拌瀝青混合料的馬氏穩定度一般較熱拌低10%左右，抗水損害指標、車轍指標、抗疲勞性能、低溫抗開裂性能等均符合規范要求。

5 溫伴技術使用對環境的意義

項目處于新疆重要的旅游風景保護區，其環境保護訴求強烈，溫拌瀝青混合料生產時其瀝青溫度只需要確保其流動性，而石料加熱溫度降低明顯，出料溫度顯著下降，低于瀝青膠結料中輕組分燃燒的臨界溫度，其污染物排放大幅度減少，這樣有利于保護當地自然環境。因此從上述分析可以看出，溫拌技術以其獨特的技術特點，與高海拔高寒地區特殊的氣候條件和施工條件有著很好的契合點，具有良好的適用性。

6 結束語

本項目通過研究低溫瀝青路面施工新技術、新材料、新工藝等，對施工數據歸納、總結、整理出一整套施工技術，為該單位以后高寒地區施工打下堅實的技術基礎。

參考文獻：

[1]交通部公路科學院研究所.公路工程質量檢驗評定標準[S].2005.

[2]中華人民共和國交通部.公路路面施工技術規范[S].2006.

[3]中華人民共和國交通部.公路瀝青路面施工技術規范[S].2005.

[4]青海省地方標準.寒區溫拌瀝青混合料路面技術規范[S].2009.