高模量瀝青混合料在公路工程中的應用

楊勇

摘 要：本文通過對高模量瀝青混合料的特點和使用范圍進行簡單的闡述，分析了配合比設計，希望可以為公路工程施工提供理論方面的幫助。

關鍵詞：公路工程;高模量瀝青混合料;配合比設計

1 高模量瀝青混合料在公路工程中的應用背景

我國在高等級公路施工建設中，超過70%的公路都采用瀝青混合料作為路面攤鋪材料，這是因為瀝青混合料具有粘結力大、強度高、穩定性好等優秀的路面材料特點，極大的提高了公路通行的質量。可是隨著人們生活水平的提高，出行基本都會選擇乘坐交通工具，這導致我國的交通量急劇增加，并且由于對公路維護工程不夠重視，各地都在搞建設，超載和重載的情況頻繁發生，再加上我國幅員遼闊，某些地區的氣候十分惡劣，導致公路過早就出現裂隙、坑槽等嚴重損害公路質量的病害，公路的路面性能急劇下降，影響了人們的安全出行，公路使用壽命減少。瀝青混合料是十分常見的粘性材料，它的性能嚴重受到溫度等外界性能的影響，在高溫度情況下十分容易發生形變，并且形變后不可逆轉，在低溫環境中，容易發生開裂和沉降。

為了進一步的提高公路路面的質量，解決上述的問題，人們進行了大量的研究，針對性的采取了各種措施，常見的措施有改善瀝青混合料中的礦料級配，使用質量更佳的粗細集料，可是取得的效果并不理想，付出和收入不成正比。因此在科學技術進一步發展的社會背景下，人們將目光投向了研究新型路面材料的方向，公路工程領域的眾多專家學者紛紛開始研究，不斷的提出新的材料，由此高模量瀝青混合料應運而生，成為了高等級公路工程建設的常用材料。高模量瀝青混合料作為新型的路面材料，相較于一般的瀝青混合料，它具有耐疲勞、抗低溫開裂、高模量等更為優秀的路面材料特點，極大的提高了路面的抗車撤能力。

2 高模量瀝青混合料的結構特點和適用范圍

2.1 結構特點

通過對改性瀝青的使用，極大了提高了瀝青混合料的模量，路面的車輛荷載得到有效增加，在高溫環境下，穩定性更好，不容易發生不可逆轉的形變，在低溫情況下，具有力了強抗裂性能，有效的增加了路面的使用壽命，降低了路面維護施工的難度，節約了維護成本。同時因為它強大的抗疲勞性和高荷載能力，可以在路面設計時，在保證路面強度的前提下，合理的降低路面的厚度。高模量瀝青混合料的模量還要高于改性瀝青，在15℃、10 Hz的實驗環境中，動態模量超過了14 000 MPa。使用高模量瀝青混合料作為路面攤鋪的材料，瀝青混合料的拌和、攤鋪和碾壓施工環節中，溫度要求都比一般的瀝青混合料要高，在拌和過程中，還需要加入外滲劑，防止瀝青混合料出現外滲的情況，所以在進行配合比設計時，需要考慮到添加外滲劑后對配合比的影響。

2.2 適用范圍

高模量瀝青混合料的性能十分的優越，可以用于各個等級的公路施工建設當中，作為各面層主要材料，考慮到公路工程的建設成本，高模量瀝青混合料最適合用于各種特殊環境的公路建設當中，下面總結幾類常使用高模量瀝青混合料的場景。（1）高輪壓荷載道路。這類公路的通行的基本上屬于大型車輛，對路面施加的輪壓較高，例如在港口通行的路面。（2）重載交通道路。這類公路的通行的基本上屬于重載貨車，需要要求路面具有更強的承載力，例如工程建設頻繁的地區。（3）慢速交通道路。這類公路通常具有非常長的陡坡，或者經常發生堵車，例如市內高橋公路。

3 高模量瀝青混合料在公路工程中的應用分析

3.1 工程概況

在進行配合比設計的過程中，實驗所參考的對象為某實際的公路工程建設。在某公路工程當中，公路所處的位置氣候惡劣，晝夜溫差較大，并且降水量主要集中在夏季，公路等級設計為二級公路，路基和路面的寬度分別設計為8.5 m和7 m，平均縱坡 5%，為了保證公路質量，決定采用高模量瀝青混合料作為施工的主要材料，根據此公路工程的特點和需求，進行配合比的設計。對于不用類型的瀝青混合料，配合比都有著明確的規范標準，有關的專業技術人員需要做好配合比設計，根據實際的公路工程施工情況，在各個方面優化配合比，保證高模量瀝青混合料的質量，在對配合比進行優化的過程中，必須要保證其科學合理性，所以需要進行大量的馬歇爾試驗，最終得到配合比設計結果。在對瀝青混合料拌和時，施工人員需要根據要求控制拌和時瀝青混合料的溫度，做好有關防治措施。若發現所用的瀝青材料達不到指標要求，則需要禁止將材料運到混合料生產的現場，因為瀝青材料均具有極高的相似度，用肉眼根本難以分辨，很可能將會導致材料用錯的情況發生，進而導致所生產的高模量瀝青混合料不符合要求。

3.2 高模量瀝青混合料的配合比設計

在使用高模量瀝青混合料作為公路工程施工的主要材料的時候，集料級配的科學合理性，將會直接影響公路工程施工的質量。所謂的高模量瀝青混合料的集料級配，從字面上的意思就能看出，它是指高模量瀝青混合料所用料集料的粒徑顆粒的分配。考慮到公路工程路面強度和穩定性的需求，進行計算后進行集料級配，最終所得的級配結果如下圖。

在進行干拌的過程中，隨著干拌時間的增加，各種添加劑均勻的分散到瀝青混合料當中，制成標準馬歇爾試件進行馬歇爾試驗，可以發現高模量瀝青混合料的空隙率在減少，干拌時間達到20 s后漸漸趨于穩定。至于馬歇爾模數，則是同空隙率相反，它是隨著干拌時間在增加，不過同樣在20 s后漸漸的穩定。從這次馬歇爾試驗當中，綜合下來干拌時間最好控制在20 s，并且當添加劑加入拌和后，需要及時進行拌合，這樣可以避免添加劑和集料結合成粘稠團狀物，這樣添加劑就不能充分的發揮出該有的功效，嚴重影響高模量瀝青混合料的質量，導致路面質量受到影響。

在高模量瀝青混合料拌和的過程中，對拌和溫度的控制也十分重要。因為高模量瀝青混合料所用材料的因素，它的拌和溫度要較高于一般的瀝青混合料，如果拌和溫度過低，那么所得到的瀝青混合料的性能就會出現問題，在用于公路工程施工建設中，會發現瀝青混合料難以壓實，嚴重的影響路面的質量，可是溫度也不能過高，溫度過高會導致瀝青老化，粘結力大大降低。在進行最佳拌合溫度確定的過程中，從165℃開始進行，發現瀝青混合料的空隙率在拌和溫度增加后，它也慢慢的減少，當溫度達到175℃，空隙率來到最小值，隨后又慢慢的增加，而馬歇爾模數和穩定度是隨著溫度的升高先是增加，然后慢慢的減少，也是大致在175℃出現最大值，因此在綜合多項因素的考慮后，確定高模量瀝青混合料最佳拌和的穩定為175℃，這跟設計時的預期大體相似，拌和溫度的確比一般的瀝青混合料要高，大約高10℃～15℃。

在采用馬歇爾試驗方法確定最佳油石比后，得到的高模量瀝青混合料的目標配合比設計結果檢測如下表所示。

3.3 高模量瀝青混合料的運用

當高模量瀝青混合料生產完成后，將其運輸到施工現場，這個過程也十分的講究。根據對施工經驗的總結，在運輸混合料之前，需要提前對路況進行了解，甚至需要考慮到當天的天氣情況，并且為保證攤鋪的效率，運料車的數量也要保證，一般來說需要5輛左右的運料車才能滿足攤鋪時的需求。除此之外，在運輸的過程中，因為高模量瀝青混合料的攤鋪和碾壓溫度要比一般的瀝青混合料較高，為了保證瀝青混凝土的溫度達到攤鋪時的溫度要求，一般會在車頂覆蓋篷布，同時在進行連續攤鋪施工時，控制好攤鋪機之間的距離，卸料時運料車掛空擋，依靠攤鋪機施加的動能前進，配合攤鋪機完成卸料。

在攤鋪時要做好路基的處理工作，需要控制攤鋪時的溫度，攤鋪溫度是影響攤鋪質量的關鍵，在攤鋪過程中需要由專門的施工人員檢查記錄攤鋪溫度，嚴格控制好上下限溫度，不能超過上限，也不能低于下限。

當攤鋪施工完成后，就要開始進行碾壓施工，這個環節也非常重要根據碾壓標準的不同，可以將分為三個環節初壓、復壓和終壓，每個環節都存在相互影響，施工順序要十分明確。初壓時在攤鋪完成后就開始，對環境具有較高大的要求，初壓完成后的復壓需要進行兩三次，碾壓速度相對初壓時需要有一定程度的提升，通過復雜消除在初壓過程中所導致痕跡，最后的終壓環節是為了進一步的提高路面的平整性，碾壓過程中保持勻速，對復壓過后平整度依然存在問題的路面進行處理。在進行碾壓的過程中，施工人員需要控制碾壓的溫度，當最后一次的碾壓完成后，需要專業人員對路面的平整度進行檢測，如果發現存在問題，需要及時進行處理。

4 總結

為了延長環境惡劣的公路路段的使用壽命，保證路段的通行質量，對施工技術和材料質量的要求極高，使用高模量瀝青混合料可以提高路面各方面的性能，因此在公路工程建設過程中，需要考慮實際需求，注重對高模量瀝青混合料的運用，確保我國公路工程施工的質量，為我國的經濟建設打下堅實的基礎。

參考文獻：

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