直投式高模量改性瀝青混合料的應用與適應性分析

劉志清

保利長大工程有限公司，廣東 廣州 511430

1 工程概況

某項目起于梅州市城北鎮上村，與長深高速公路銜接后，開始向西布線，至育豪設大坪互通立交連接G206、X020，沿途設長田互通連接G206、X039，再經長田徑、超南至平遠縣城南，在興田村附近設田興互通，與濟廣高速公路相接。

2 直投式高模量瀝青混合料配合比設計

按照目標配合比、生產配合比、試拌試鋪驗證3個階段有序操作，得到具體的混合料配合比，包含最佳瀝青用量、礦料級配等關鍵的參數，作為正式施工的材料取用依據。室內試驗部分只針對目標配合比階段進行研究。根據高模量瀝青混合料的性能要求，在設計時其級配采用的是密集配，具體級配類型及范圍按照設計文件和相關材料技術要求進行。

2.1 組織馬歇爾試驗

在工程設計級配范圍內取3組配比，基于所掌握的信息生成各自的設計級配曲線，3處曲線分別在該級配范圍的上方、中值及下方。為了保證級配的合理性，要求設計合成級配具有平順性，即不可出現過多的鋸齒形交錯現象，且需重點關注0.3～0.6mm，該區間內不可形成“駝峰”。經過多次細微的調整后，若仍無法滿足要求，則更換材料設計，再組織分析，直至得到滿足要求的結果為止[1]。

在初擬的3組礦料級配的基礎上，挑選5組不同的瀝青用量予以拌和，分別制得各自的馬歇爾試件，經過測定后得到關鍵的力學性能指標（馬歇爾穩定度、流值等）以及體積指標（VV、VMA等），與馬歇爾設計標準比較，通過技術經濟分析，確定適合各層位、不同瀝青、不同石料的最優配合比以及最佳瀝青用量。高模量瀝青混合料目標配合比設計流程如圖1所示。

圖1 高模量瀝青混合料目標配合比設計流程圖

2.2 GTM設計方法

以GTM設計方法的基本思路為引導，初擬3組不同的礦料級配，選定5組瀝青用量，按照各自的要求拌和混合料，通過旋轉壓實計算VV、VMA和VFA等體積指標，以及GSI、GSF等力學指標，與GTM設計標準比較，通過技術經濟分析，確定適合各層位不同瀝青、不同石料的最優配合比及和最佳瀝青用量。

在經過馬歇爾設計和GTM設計后，對比分析各瀝青混合料的性能，除此之外，對各配合比設計進行校驗，目的在于確定最具可行性的配合比，再進一步得到各類材料的類型、礦料級配、標準配合比及瀝青用量。

3 直投式高模量改性瀝青混凝土施工工藝

3.1 生產配合比

以目標配合比設計結果為參考，組織生產配合比設計，并安排試拌試鋪檢驗，驗證高模量瀝青混合料的工程性能。在確定生產配合比時，小于0.075mm的細粉含量需用水洗法測定，參照目標配合比的設計流程，按照相同的流程完成配合比設計工作。為了減少試驗工作量，礦料級配與瀝青用量應與目標配合比設計相近。結合梅平高速鋪設5km試驗路段，確定具體的施工依據，包含混合料生產方法、攤鋪及碾壓施工工藝、各道工序的質量控制標準以及具體方法。

3.2 施工溫度

在較高的溫度下施工高模量瀝青混凝土路面，且需具體至各節點中，分別對具體的溫度予以控制，形成相應的溫度約束規定，便于指導直投式高模量改性技術在其他工程中的應用[2]。瀝青混合料的溫度測定是一項重要的工作，可根據測溫數據對混合料的狀態做出判斷。在測定時，可采用插入式數顯溫度計。不同場景的測溫方法有所不同，若測定運料車內混合料的溫度，則需在車廂板側板的下方開設小孔，測量時插入深度至少達到15cm，以保證測量結果的可靠性；在碾壓階段測定溫度時，則將路面輔助溫度計測針插入攤鋪層內部，得到具體的溫度數據。

3.3 混合料的拌制

合理規劃拌和場的位置以及范圍，完善基礎設施配套；根據混合料生產要求，設定冷倉、熱料倉的數量；明確混合料生產的關鍵參數，包含拌和時間、溫度控制要求等。對于直投式高模量改性瀝青混合料，需經過試驗后確定具體的拌和時間，基本要求是瀝青和外摻劑可均勻裹覆集料，否則該拌和時間不滿足要求。

3.4 混合料的攤鋪

參照實際情況確定合適的攤鋪速度。根據混合料的工程性能組織試鋪，確定合適的松鋪系數。

3.5 混合料的碾壓

（1）通過試鋪試拌，確定直投式高模量改性瀝青混凝土的壓實層最大厚度。（2）適配合適規格的壓路機，明確壓路機的組合方式以及各碾壓階段（初壓、復壓、終壓）的作業流程，保證碾壓效果。遇氣溫偏低、風力等級較高等特殊天氣時，適當增加壓路機的數量。（3）明確壓路機的運行參數，包含碾壓遍數、運行速度、重疊輪輻等。（4）明確初壓、復壓后路面應滿足的平整度、壓實度等技術要求，確定終壓的方式及時間等。（5）確定路面接縫施工和開放交通的時間。

4 直投式高模量改性瀝青混凝土路面性能監測方案

4.1 路面破損狀況檢測

為了直觀地評價直投式高模量改性瀝青混凝土的應用效果，對梅平高速試驗路段及其對比路段進行路面破損狀況長期跟蹤觀測，明確路面病害的具體類型、分布位置、程度以及不良影響等[3]。采用多功能道路檢測車對梅平高速直投式高模量改性瀝青混凝土路段的路面破損狀況進行檢測，并分車道進行病害統計和評價。

4.2 路面平整度、車轍檢測

為了評價直投式高模量改性瀝青混凝土路面的行車舒適性，考慮平整度和車轍指標兩個方面，圍繞梅平高速試驗路段及其對比路段做跟蹤觀測，掌握其隨時間和交通量的衰減情況，評價直投式高模量改性瀝青混凝土的長期使用效果。采用多功能道路檢測車對梅平高速試驗路段進行全線路面平整度、車轍狀況檢測，并分車道進行數據統計和評價。

4.3 路面抗滑性能檢測

（1）適配SCRIM橫向力系數測試車，由其參與檢測工作，該裝置有序運行，每20m生成一個SFC值。分車道進行數據統計和評價。（2）采用鋪砂儀對路面構造深度進行檢測，每200m測試一處。

4.4 路面滲水狀況檢測

（1）采用標準滲水儀對試驗路段及對比路段的慢車道進行路面滲水系數測試，每200m測試一處（每處3點）。（2）在路面有水的情況下（雨后），采用自主研發的路面滲水快速檢測系統（紅外熱成像快速測試車）對道路全斷面的滲水均勻性進行跟蹤觀測。綜合標準滲水儀和滲水快速檢測系統的測試結果，確定路面滲水狀況及均勻性狀況。

4.5 路面壓實度檢測

壓實度可表征路面的密實狀況，該值越高，則表明路面的密實狀態越好。對梅平高速直投式高模量改性瀝青混凝土路段及其對比路段壓實度狀況進行跟蹤觀測，評價直投式高模量改性瀝青路面的壓實度變化情況。

4.6 路面結構溫濕度狀況

（1）采用紅外熱成像快速測試車和手持式紅外熱像儀相結合的方法，對路表全斷面的溫度進行檢測，確定路表實際溫度及路表溫度的均勻性。（2）在路面鉆取瀝青層芯樣，打孔并植入溫度傳感器，后放回鉆芯位置并用乳化瀝青灌實；雨量、風速、氣溫等測試裝置安裝于中分帶位置。

5 結束語

此次直投式高模量瀝青混凝土試驗檢查了生產配合比適用性、碾壓工藝合理性，驗證了混合料、實體工程質量技術指標與設計要求的符合性，表明微調后的生產配合比能較好地滿足施工要求，碾壓工藝滿足路面壓實要求。