高性能瀝青混凝土路面施工技術及路用性能

屈紅霞

(山西遠方路橋(集團)有限責任公司，山西 大同 037006)

0 引 言

瀝青混凝土路面相較于混凝土板路面最大優勢在于連續性和無縫性，瀝青混凝土路面借助瀝青混合料攤鋪機械一次性成型，中間布設施工縫，其結構整體性、密封性均高于其他形式的路面結構；隨著省內高等級公路施工建設水平的不斷提升，高性能瀝青混凝土路面的推廣應用普及程度逐步提升，高性能瀝青混凝土路面和一般的瀝青混凝土路面相比，其在混合料級配優化設計、外加劑使用等方面進行了升級，在承載能力、抗變形剛度、密封性及密實度等指標方面均有明顯提升。目前，省內既有高等級公路建設項目中，已經有超過90%的路面采用了高性能瀝青混凝土結構，經過工程實踐檢驗，高性能混凝土路面的行車平順性、車噪水平及工程實用性均有了明顯提升。

1 高性能瀝青混合料路用性能分析

1.1 高性能瀝青混凝土路面高溫抗車轍性

瀝青混凝土路面的高溫穩定性習慣上被稱為是瀝青混凝土路面在荷載作用下條件下的抗塑性變形能力，由于瀝青混合料屬于典型的粘彈塑性材料，在高溫環境下，瀝青混合料逐步從塑性向流塑性方向轉變，因此，在高溫與車輛荷載的耦合作用下，瀝青混凝土路面容易出現嚴重的車轍、沉陷、鼓包及開裂等病害，嚴重影響瀝青混凝土路面的服役性能。在省內高等級公路瀝青路面設計及施工實踐中，多采用半剛性基層結構，一般選用車轍深度作為瀝青混凝土路面的高溫穩定性判定標準，瀝青路面車轍試驗主要是借助經標定后的軸載重量的車輪，在規定的環境溫度條件下對試驗用瀝青混凝土面板進行反復壓實，檢測對應位置的車轍深度和動穩定性兩個指標，以評價瀝青混凝土路面的高溫穩定性。本次試驗依托省內某一級公路改擴建工程，選定試驗標段，鋪裝高性能瀝青混凝土路面層，本次設計使用的高性能瀝青混合料為纖維改性AC-160型瀝青混合料，通過添加一定比例的纖維材料以提升AC-160型瀝青混合料的抗裂性。如表1為纖維改性AC-160型瀝青混合料穩定度試驗結果。

通過添加纖維材料進行改性，AC-160型瀝青混合料的動穩定指標提高了約4倍，動穩定性指標改善性能顯著，在傳統的瀝青混合料中添加纖維材料，能夠發揮纖維對集料的“橋接”作用，提高瀝青混合料的粘附性和集料之間的粘聚力，從而提高纖維改性AC-160型瀝青混合料的動穩定性，改善了瀝青混合料在高溫條件下的抗車轍性能。

表1 纖維改性AC-160型瀝青混合料穩定度試驗結果

1.2 高性能瀝青混凝土路面低溫抗裂性

除了高溫抗車轍性外，低溫條件下的抗裂性也是重要的路用性能指標之一，在低溫環境下，在車輛荷載的耦合作用下，瀝青路面偏向于脆性材料，一旦車輛荷載大于瀝青混合料集料之間的抗拉極限強度，將誘導瀝青路面出現開裂病害，損壞瀝青路面的整體性和密封性。考慮到省內絕大多數的高等級公路瀝青路面形式均為半剛性基層結構，由半剛性基層反射至瀝青路面表明的開裂一般表現為橫向開裂，橫向開裂的形成機理主要是由于瀝青面層結構開裂和瀝青混合料自身的材料特性決定，此外，瀝青混合料的使用量、礦粉等外加材料的種類和級配類型等因素對低溫開裂性影響也較為明顯。工程試驗研究表明，瀝青混合料的低溫抗裂性主要受到瀝青混合料的承載強度和抗變形能力兩方面因素影響，具備較高抗裂性的瀝青混凝土材料對應的承載強度和抗變形剛度指標也較高；所以，在評定瀝青混凝土路面的低溫抗裂性方面，應考慮荷載應力及抗變形兩方面的影響。本次低溫抗裂性試驗仍然依托省內某一級公路改擴建工程，選定試驗標段，鋪裝高性能瀝青混凝土路面層，本次設計使用的高性能瀝青混合料為纖維改性AC-160型瀝青混合料，通過添加一定比例的纖維材料以提升AC-160型瀝青混合料的低溫抗裂性。如表2為采用相同級配條件下的摻入不同比例纖維材料對應的低溫抗壓應變能指標。

表2 摻入不同比例纖維材料對應的瀝青混合料低溫抗壓應變能指標

分析如表2數據可知，對傳統的AC-160型進行改性，添加了一定比例的纖維材料，由于纖維材料的能量吸收及釋放作用，提升了瀝青混凝土的抗拉壓性能，保證高性能混凝土材料兼具高溫抗車轍性和低溫抗裂性，并最大程度發揮纖維改性材料的改性效果，纖維材料在瀝青混合料中的作用可以類比為纖維材料的加筋效應，以拓展高性能混凝土材料在低溫條件下的抗裂空間。

2 高性能瀝青混凝土路面施工關鍵技術

為了明確高性能瀝青混凝土的施工關鍵環節，提升高性能瀝青混凝土路面的施工能力和效率，保證瀝青混凝土施工質量。應著重從高性能瀝青混合料的拌和、攤鋪及壓實三個方面切入。

以本次試驗路段使用的纖維改性AC-160型瀝青混凝土材料為例，在混合料拌和過程中，應控制纖維改性材料的加入時機，確保纖維材料的拌和均勻性，改性瀝青混合料采用熱拌施工技術，先對AC-160型瀝青混合料拌和，保證混合料均勻基礎上，應沿相同方向勻速添加改性纖維材料，并繼續拌和至均勻，干拌和時間應不小于10 s濕拌和時間應控制在40 s～50 s范圍內，拌和過程中應安排專人檢查混合料盤的溫度范圍，保證拌和溫度滿足設計要求，拌和完成的纖維改性AC-160型高性能瀝青混合料應進行外觀質量檢測，一旦出現“焦料”、“離析料”等問題，應及時廢棄，重新拌和。高性能瀝青混合料攤鋪與傳統的瀝青混合料攤鋪流程基本一致，攤鋪施工過程中應選用單側材料投喂設備，保證攤鋪機攤鋪料的均勻輸送，攤鋪過程中應委派專人專門檢查瀝青混合料攤鋪過程中是否出現改性纖維材料離析病害，一旦出現改線纖維離析，應立刻停止施工，部分攤鋪繼續設備無法靠近的位置應結合人工攤鋪作業，保證邊角位置的攤鋪質量。壓實施工是決定瀝青混凝土路面最終施工質量的關鍵環節，壓實施工主要受壓實次數、壓實溫度控制范圍等因素影響，高性能瀝青混凝土路面壓實應采用鋼輪和膠輪壓實機械聯合推進的方式，并根據壓實環節設計初壓、復壓及終壓三個環節，壓實節段應保證初壓溫度不小于80 ℃，終壓溫度應不小于60 ℃，大型壓實機械設備無法到達位置，應配合人工壓實施工，保證瀝青路面的整體壓實施工質量。

3 總 結

本文以省內某高等級公路瀝青路面施工標段為研究對象，本標段使用纖維改性AC-160型高性能瀝青混凝土材料，通過試驗研究，論證了纖維改性AC-160型高性能瀝青混凝土材料的高溫抗車轍性和低溫抗裂性，并針對性提出了高性能瀝青混凝土路面的施工關鍵技術，經項目實踐檢驗，具備推廣應用條件。