澆注式瀝青混合料精細化施工及質量控制

李德錦，王 滔，田 超，胡德勇

（1. 上海建工集團股份有限公司，上海市 200080；2. 重慶市智翔鋪道技術工程有限公司，重慶市 400067）

0 引言

澆注式瀝青混合料（Gussasphalt，簡稱GA）具有瀝青含量高（7%～10%）、礦粉含量高（20%～30%）、拌和溫度高（220～240℃）、無需碾壓（攤鋪整平即可）等特點[1-3]。該材料具有良好的隨從變形能力和抗疲勞開裂性能，較好的適應了正交異性橋面板的結構特性[4-6]。同時，其空隙率接近零、密水性好，可起到防水、保護橋梁結構的作用[7、8]。在國外應用歷史超過100 a，使用壽命高達35 a，也是國內橋面鋪裝工程中應用最為廣泛和成功的一種鋪裝材料[1]。

與常規瀝青混合料施工工藝相比，澆注式瀝青混合料在生產、運輸、攤鋪等方面均存在較大差異。目前，部分橋梁在澆注式瀝青混合料施工1～2 a 后即出現早期病害，探究病害形成原因，往往與施工過程中質量控制不到位密切相關。因此，如何通過工藝控制，提高澆注式瀝青混合料精細化施工質量、避免施工缺陷引發早期病害，是當前行業關注的重點之一。

1 工程概況

兩港大道（新四平公路—S2）快速化工程位于中國（上海）自由貿易試驗區臨港新片區內。項目全長約13.1 km，其中高架快速路全長約8.1 km，道路等級為城市快速路，雙向六車道，行車道標準寬度為2×12.25 m，橋面橫坡2%，設計速度80 km/h。該項目主線標準段高架上部結構采用先簡支后連續預應力混凝土小箱梁，橋面澆注90 cm 厚C50 鋼筋混凝土，然后鋪筑GA+SMA，具體鋪裝結構參數見表1。

表1 橋面鋪裝設計方案

2 澆注式瀝青混合料施工質量精細化控制

2.1 原材料質量控制

相對于集料而言，瀝青和礦粉的質量往往對GA的質量起關鍵性作用。

（1）瀝青質量控制

綜合國內應用情況來看，GA 用聚合物改性瀝青應用比例最高、應用效果最好。與天然瀝青相比，聚合物改性瀝青高低溫綜合性能更優，抗熱氧老化性能則略有欠缺。因此，聚合物改性瀝青宜在混合料施工前1～2 d 生產，以減少保溫存儲期間的老化。此外，聚合物改性瀝青外加劑摻量高達20%左右，在保溫存儲期間易離析；因此，在GA 生產前，宜增加循環次數，將存儲罐里的瀝青混合均勻。

若瀝青膠結料存在離析或老化，往往拌制出來的GA 流動性較差，攤鋪整平后上表面呈“麻面”狀態，如圖1 所示，下表面呈蜂窩狀，如圖2 所示，從而導致保護層與防水黏結層之間的黏結強度大幅度降低，在行車荷載的作用下易誘發脫層等早期病害，如圖3所示。

圖1 澆注式瀝青混合料攤鋪整平后（左：正常，右：麻面）

圖2 蜂窩狀

圖3 脫層、推移

（2）礦粉質量控制

現行《公路鋼橋面鋪裝設計與施工技術規范》（JTG/T 3364-02—2019） 規定GA 用礦粉0.075 mm篩孔通過率不低于80%，對上限未作要求。實際生產過程中，若0.075 mm 篩孔通過率越高，則礦粉總比表面積越大，所需的結構瀝青就越多，在相同油石比的情況下，混合料的施工和易性則越差，進而不利于施工現場攤鋪作業。因此，礦粉0.075 mm 篩孔通過率宜控制在80%～95%之間。

此外，礦粉里黏性土含量過高，同樣會導致混合料施工和易性差。因此，在礦粉加工過程中應杜絕黏性土混入石料中，并嚴格控制塑性指數指標（＜4%）。在施工過程中可采用“烘干法”快速評定黏性土含量的高低，即取50 g 礦粉放于套篩底盤中，加入30 g水并混合均勻，然后放入60℃烘箱中烘干，如圖4 所示，若礦粉表面出現大量裂紋，則表明礦粉里黏性土含量偏高，不應用于GA 生產。

圖4 礦粉黏性土快速測定（左，正常；右，偏高）

2.2 澆注式瀝青混合料生產

目前，國內生產GA 時，通常未對礦粉進行加熱，集料加熱溫度往往高達290～320℃。在礦料干拌的過程中，一方面使礦料混合均勻，另一方面通過高溫集料對冷卻的礦粉進行加熱，若干拌時間不夠，高溫集料降溫不充分，在噴入瀝青濕拌的過程中，易導致瀝青超熱老化，如圖5 所示。因此，可適當延長干拌時間至30 s 左右；為了保障拌和效率，可適當降低濕拌時間至60 s 左右。

圖5 澆注式瀝青混合料生產（試拌）

2.3 澆注式瀝青混合料運輸

在點火生產的初期，GA 的出料溫度（和易性）存在一定的波動，為避免KOOKER 攪拌過程中過載，可采用2 輛KOOKER 輪流裝料，每次裝2～3 盤料。為提高裝料效率，可采用車尾對車尾的形式在卸料口下輪流裝料。如圖6 所示，在裝料和攪拌運輸過程中，應安排專人定期觀察KOOKER 壓力表，當壓力過大（正常情況下為15～20 MPa）時，應停止裝料，或將COOKER 中的混合料卸掉。

圖6 澆注式瀝青混合料裝料及壓力監測

2.4 澆注式瀝青混合料攤鋪

GA 攤鋪機寬度通常為3.5～11.0 m，由若干個模塊拼接而成，在拼接過程中應對接縫進行清理。如圖7 所示，攤鋪機之間的熨平板應采用聯結螺栓緊固，每次施工完成后應將熨平板拆卸清理后重新拼裝上，并用調平線檢測拼接的順直性，避免攤鋪后出現縱向刮痕，如圖8 所示。在橋面橫坡高的一側，熨平板的高度宜比攤鋪厚度高2～3 mm；在橋面橫坡低的一側，熨平板的高度宜比攤鋪厚度低2 mm 左右。

圖7 澆注式瀝青混合料攤鋪

圖8 熨平板加熱拼接不當出現刮痕

如圖9 所示，在施工前，應對GA 攤鋪機的熨平板進行加熱，溫度應達到200℃以上，以保證攤鋪起步的平順性。此外，宜采用液化氣噴火槍對攤鋪起步區域的基面進行預熱，溫度宜達到50℃。

圖9 熨平板加熱

GA 攤鋪機履帶前方和后方宜設置縱向接縫加熱裝置，以提升接縫聯結效果。縱向接縫處的熨平板宜覆蓋一部分在原鋪裝層上，在熨平板壓力作用下以提升縱向施工縫的接縫效果，如圖10 所示。

圖10 接縫效果

在德國、瑞士等歐洲國家，主要通過COOKER溫度與壓力來評價混合料施工和易性。在日本和我國，主要通過劉埃爾流動性試驗來評定混合料的施工和易性。在取樣進行劉埃爾流動性和成型貫入度、低溫小梁、車轍試件測試時，應用鐵鍬在卸料的過程中取樣，不得取卸在地面上的混合料。

攤鋪過程中若出現設備故障、長時間無法行走，則應及時提機并清理卸載在橋面的混合料，在鋪裝層塑性變形不明顯時，及時切橫縫，對損傷的防水層黏結層應進行補涂。

2.5 預拌瀝青碎石撒布及碾壓

預拌瀝青碎石瀝青用量通常為0.3%～0.5%，最佳瀝青用量以石料之間不相互粘黏為準。采用黏度較低的道路石油瀝青，碎石裹覆瀝青更均勻。為提高碎石的瀝青裹覆效果，拌和時間宜控制在60 s 左右。預拌瀝青碎石宜施工前一天內拌和，在撒布時宜殘留一定溫度。

在施工前后，應對碎石撒布機齒狀鋼針分布的均勻性進行檢測，如圖11 所示，放料看碎石起伏狀態（起伏越大，表明撒布越不均勻），對變形的齒狀鋼針進行校正。

圖11 碎石撒布機調試

GA 用預拌瀝青碎石粒徑的規格通常為5～10 mm或10～15 mm。5～10 mm 預拌瀝青碎石通常采用人工滾輪進行碾壓，10～15 mm 預拌瀝青碎石通常采用2～3 t 小型雙鋼輪壓路機進行碾壓。

預拌瀝青碎石撒布寬度應盡量靠近縱向接縫，避免接縫處預拌瀝青碎石欠缺的情況。如圖12 （a）所示，碎石撒布時，混合料表面溫度宜≥180℃，碎石撒布機宜緊跟攤鋪機。如圖12（b）所示，當采用人工滾輪進行碾壓時，應在攤鋪的兩側各安排一個工人，緊跟預拌瀝青碎石撒布機碾壓碎石，滾輪用隔離劑宜用抹布涂抹。如圖12（c）所示，當采用小型雙鋼輪壓路機進行碾壓時，鋪裝表面溫度宜控制在110～135℃，鋼輪噴水量不宜過多，以鋼輪不黏瀝青為宜。

如圖12（d）所示，碎石碾壓后應形成平整、均勻的表面。澆注式瀝青混合料表面撒布預拌瀝青碎石，主要是提高組合結構抗車轍變形能力。因此，碎石碾壓深度宜不低于碎石粒徑的1/2，待碾壓完畢，應清除松動或未嵌入穩固的預拌瀝青碎石。

圖12 預拌瀝青碎石撒布及碾壓

3 結語

澆注式瀝青混合料作為一種密水性好、隨從變形能力和抗疲勞開裂性能優的材料，在國內外橋面鋪裝工程中得到了廣泛應用。通過工藝控制、精細化施工，可有效提高澆注式瀝青混合料的施工質量和橋面鋪裝服役耐久性。

本文結合上海兩港大道橋面鋪裝工程GA 的施工工藝特點，在現行《公路鋼橋面鋪裝設計與施工技術規范》（JTG/T 3364-02—2019） 共性要求的基礎上，提出了聚合物改性瀝青防離析措施、礦粉黏性土快速評定方法、生產初期GA 輪流裝料方法、熨平板高度設置要求、預拌瀝青碎石均勻撒布控制等精細化施工質量控制措施，可為類似工程施工提供參考。