改性瀝青混凝土路面施工技術(shù)在市政道路工程中的應(yīng)用

羅巧峰

(中鐵二十二局集團第二工程有限公司，北京 100043)

1 工程概況

某市政道路路面改造工程，全長約10.23 km，原路面為水泥混凝土路面，但在使用期間顯現(xiàn)出裂縫、坑槽等病害，不利于車輛的安全通行，因此對其加以改造，形成改性瀝青混凝土路面。路基面層的下層為粗粒式瀝青混凝土，表層為中粒式瀝青混凝土。

2 改性瀝青混凝土的應(yīng)用優(yōu)勢

(1)抗裂縫。相比于普通砂粒式改性瀝青等常規(guī)材料，改性瀝青混凝土的原材料組成更為優(yōu)越，包含高彈聚合物改性瀝青和級配良好的集料，通過對多類材料的混合，得到密實性較好、黏結(jié)能力較強的混合料，能夠與基層穩(wěn)定結(jié)合，兩者協(xié)調(diào)變形，抵抗裂縫的發(fā)生，且自愈能力較強，抑制了裂縫的發(fā)展。

(2)密實性好。通過改性瀝青混凝土的應(yīng)用，成型結(jié)構(gòu)的密實性較好，可阻止路表水的下滲，減少水對路面結(jié)構(gòu)的損害。

3 改性瀝青混凝土路面的施工技術(shù)分析

3.1 原材料的選取

3.1.1 粗集料

以碎石或碎礫石為宜，要求其具有潔凈、干燥、強度及硬度均較高的特點。除此之外，粗集料的顆粒形態(tài)需良好，為滿足形態(tài)層面的要求，可利用反擊式破碎機處理。而對于上面層的施工，考慮采用玄武巖集料，原因在于此類材料具有堅硬、耐磨的特性。

3.1.2 細(xì)集料

細(xì)集料包含人工砂和天然砂。具體至瀝青路面面層施工中，細(xì)集料常采用的是人工砂，其具有潔凈、無風(fēng)化、干燥的特點，在與改性瀝青接觸后，有較強的黏附性，可在一定程度上保障成型結(jié)構(gòu)的完整性與穩(wěn)定性。但需注意的是，天然砂的質(zhì)量變化較大，形狀偏圓滑，與瀝青的黏附性相對有限，因此在高速公路、一級公路中，其適用性相對較差。

瀝青混合料中的砂石料選擇使用機制砂，機制砂保證潔凈、干燥，骨料中不參雜其他蕪雜，機制砂直接使用專業(yè)制砂設(shè)備進行加工生產(chǎn)，加工出來的機制砂應(yīng)該具備一定的級配要求，具體的規(guī)格可以參照表1。機制砂與瀝青之間具備良好的黏結(jié)效果，若未能及時進行運用，需對機制砂作覆蓋處理。

表1 瀝青混合料用機制砂規(guī)格

3.1.3 配合比設(shè)計

(1)瀝青混合料的配合比設(shè)計需要經(jīng)歷以下三個發(fā)展階段：①確定出配合方案；②按照預(yù)先設(shè)計的配合比進行生產(chǎn)；③對配合比的合理性進行驗證。對瀝青混合料的配合比進行設(shè)計主要是為了確定出混合料中各種原材料的比例。馬歇爾實驗應(yīng)該貫穿于配合比設(shè)計的整個過程。結(jié)合該道路施工項目而言，在對路面原材料的配合比進行設(shè)計，上面層設(shè)計使用的SMA-16瀝青混合料，厚度設(shè)計為5 cm，混合料中最大的骨料粒徑控制為16 mm，因此在篩選粗細(xì)集料時的確定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是4.75 mm。

(2)在設(shè)計目標(biāo)配合比時，明確對瀝青混合料的配合比進行設(shè)計優(yōu)化的目的是：①嚴(yán)格的按照現(xiàn)行的管理規(guī)范保證粗細(xì)集料的粒徑保持在合理范圍以內(nèi)，對實際生產(chǎn)時原材料的使用量進行精準(zhǔn)的計算，保證瀝青混合料的配合比滿足實際需求；②利用馬歇爾試驗來確定出最佳配合比。

3.1.4 填充料

潔凈和干燥是改性瀝青混凝土施工中對填充料所提出的基本要求，可行的是以強基性巖石為基礎(chǔ)材料經(jīng)磨細(xì)處理后得到礦粉，或是可以選擇石灰?guī)r等憎水性石料，依然經(jīng)過磨細(xì)處理后制得[1-2]。

礦粉作為瀝青混合料中的重要原材料之一，會對瀝青混合料的質(zhì)量性能造成顯著的影響。瀝青是通過依附于礦粉表面與粗集料、細(xì)集料黏結(jié)在一起。施工技術(shù)參數(shù)：礦粉使用石灰石研磨處理，研磨以后獲取的礦粉中不得含有其他雜質(zhì)。礦粉應(yīng)保持潔凈、干燥。

3.1.5 改性瀝青

為保證改性瀝青的質(zhì)量，施工期間每車改性瀝青材料均要得到檢驗，具體采用取樣抽檢的方法，所選取的樣品需具有代表性，否則易對所在批次改性瀝青的性能做出誤判，不利于正常施工。對試樣做加熱處理，隨后一次澆滿試模，全過程中遵循連續(xù)性原則，不可重復(fù)加熱。對改性瀝青組織軟化點試驗時，也需對試樣做加熱處理，待其加熱至可充分流動后，用于澆筑試樣環(huán)，從而對其使用情況做出判斷，期間不可采取其他方法填滿試樣環(huán)，否則實測結(jié)果的誤差較大。SBS改性瀝青生產(chǎn)流程如圖1所示。

圖1 SBS改性瀝青生產(chǎn)流程圖

3.1.6 纖維穩(wěn)定劑

瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)骨料結(jié)構(gòu)的瀝青路面通常都是使用纖維作為穩(wěn)定劑的。纖維穩(wěn)定劑是瀝青混合料中必不可少的重要組成原料，穩(wěn)定劑的作用主要體現(xiàn)為吸附混合料中的瀝青、穩(wěn)定骨料結(jié)構(gòu)、分散骨料這3個方面。

3.2 混合料的拌制

(1)為順利進行大面積施工，提前組織生產(chǎn)配合比調(diào)試，確定各熱料倉的配合比例，判斷其是否滿足要求，同時確保熱料倉具有良好的供料狀態(tài)，即供料均衡，使用全過程中無溢料、等料現(xiàn)象。在得到目標(biāo)配合比的最佳用量后，在該基礎(chǔ)上組織馬歇爾試驗，此環(huán)節(jié)的主要目的在于明確生產(chǎn)配合比的最佳瀝青用量。經(jīng)過前述操作后，按照生產(chǎn)配合比試拌，檢驗此時瀝青混合料的性能，判斷其是否滿足要求，若不達(dá)標(biāo)則予以調(diào)整，且此過程中還需檢驗拌和機計量系統(tǒng)的精準(zhǔn)程度。

(2)相較之常規(guī)性的瀝青而言，改性瀝青混凝土攪拌的時間可以適當(dāng)?shù)匮娱L5 s左右，將集料投入攪拌設(shè)備內(nèi)干拌5 s，然后摻加礦粉，均勻攪拌。當(dāng)拌和完成以后，對混合料進行抽檢，若發(fā)現(xiàn)瀝青混合料的實際配合比與設(shè)計配合比之間存在一定的差異，則應(yīng)該立即進行調(diào)整。

(3)安排專員檢查瀝青混合料的表觀質(zhì)量，著重判斷是否有花白料、結(jié)團、粗細(xì)集料離析問題，任何存在問題的材料均須視為廢料處理，不可投入使用。此外，有必要查明出現(xiàn)表觀質(zhì)量問題的具體成因，做合適的調(diào)整，直至生產(chǎn)出質(zhì)量達(dá)標(biāo)的材料為止[3-5]。

(4)瀝青混合料拌制完成后，不可隨即用于鋪筑施工，妥當(dāng)?shù)姆椒ㄊ菍⑵渲萌氡氐某善穬α蟼}儲存，但要避免儲存時間過長的情況(通常不大于24 h)，全程加強溫度控制，溫降不大于10 ℃。

(5)瀝青混合料使用間歇式拌和設(shè)備統(tǒng)一進行拌和，拌和設(shè)備的生產(chǎn)能力不得低于230 t/h，結(jié)合前期試驗確定出來的最佳配合比來確定各原材料的具體用量，利用電腦自動控制完成投料作業(yè)。經(jīng)過篩分以后的混合料級配必須要滿足設(shè)計要求，礦料與粗細(xì)集料的摻加比例不得隨意更變，整個拌和操作活動嚴(yán)禁出現(xiàn)手動攪拌。

(6)存儲倉中必須要存儲足夠的混合料，運輸混合料時，必須要保證運輸車處于滿載狀態(tài)，不得出現(xiàn)隨拌隨裝現(xiàn)象。存儲倉內(nèi)設(shè)自動保護裝置，確保存儲倉內(nèi)保持恒溫，為保證混合料拌和完成以后溫度損失降低至最小，在條件允許的情況下，盡可能地配備附帶自動保溫功能的貯存?zhèn)}，以保證加工完成的混合料保存在恒溫環(huán)境中[6-7]。

3.3 混合料的運輸

自卸車裝載改性瀝青混合料，沿著既定的路線運輸至現(xiàn)場。合理控制運輸車的數(shù)量，要求其與現(xiàn)場攤鋪能力相適應(yīng)，以免出現(xiàn)現(xiàn)場停機等料的情況。具體而言，運輸車輛為15 t紅巖自卸車，裝料前清理車廂的雜物，均勻噴灑油水混合液，起到“隔離”的作用，以免混合料黏附在車廂底部。裝料時，為避免粗細(xì)集料離析，按照一車至少3次的方式裝載。

3.4 攤鋪施工

(1)攤鋪溫度為170～180 ℃，不可超出該范圍。攤鋪前，先檢查攤鋪機的姿態(tài)并對其做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使其達(dá)到最佳狀態(tài)；調(diào)試自動料位器，檢測料門開關(guān)、鏈板送料器的轉(zhuǎn)速，使兩項參數(shù)相匹配。以螺旋布料器的中心為基準(zhǔn)，要求存在于螺旋布料器內(nèi)的料量適當(dāng)高于該中心的位置，以保證材料供應(yīng)充足；均勻攤鋪，避免離析，在此過程中加強對粗細(xì)集料均勻程度的檢查，同時準(zhǔn)確判斷松鋪厚度，若不滿足要求則做出調(diào)整。

(2)通過平衡梁的應(yīng)用，控制上鋪層攤鋪質(zhì)量(具體包含厚度和平整度兩項關(guān)鍵指標(biāo))；密切觀察平衡梁的運行情況，避免粘料，若有則清理干凈，否則會由于粘料清理不及時而形成拉痕；攤鋪機行走前，用模板將熨平板墊好，使起始攤鋪厚度具有合理性，如圖2所示。

圖2 瀝青攤鋪示意圖

(3)遵循連續(xù)攤鋪的原則，由此提高路面的平整度。攤鋪機運行過程中，保持勻速的狀態(tài)，具體根據(jù)混凝土生產(chǎn)能力、機械設(shè)備配套情況而定，約為2.5 m/min。

3.5 碾壓施工

離析是影響瀝青混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，其具體包含集料離析和溫度離析兩種形式。施工中，需要明確混合料溫度下降的具體規(guī)律，根據(jù)該規(guī)律得到合適的壓實時間，從而采取有效的控制措施，確保路面的壓實度可滿足要求[8，9]。對于改性瀝青混凝土，壓實施工中壓路機的型號、組合方式、運行速度以及碾壓遍數(shù)等均是重點考慮對象，根據(jù)混合料溫度、施工現(xiàn)場的環(huán)境溫度等因素而定，形成相均衡的施工關(guān)系，以便施工進程的順利推進。初壓和復(fù)壓施工中，所用壓路機類型一致，呈梯隊運行模式，如圖3所示。嚴(yán)格控制各階段各類壓路機的運行速度，具體見表1。

圖3 瀝青路面隆起標(biāo)準(zhǔn)圖(單位：mm)

表1 各類壓路機在各階段的碾壓速度(單位：km/h)

壓實的基本原則為“緊跟、慢壓、高頻、低幅”，全過程中壓路機速度不可發(fā)生大幅度的變更。鋼輪壓路機施工緊跟攤鋪機，驅(qū)動輪向前錯輪1/3，重疊寬度至少為20 cm，并予以2遍碾壓；經(jīng)過靜壓施工后，轉(zhuǎn)為鋼輪振動碾壓的施工模式，返回時微振，錯輪1/3且不大于20 cm；此后，啟用雙鋼輪壓路機，利用該設(shè)備做振動碾壓。

溫度也是碾壓施工中的重點控制對象，要求終壓溫度為120 ℃±5 ℃。此外，壓路機雖然具有較高的運行效率，但在局部邊角區(qū)域的適用性不足，該部分宜轉(zhuǎn)為人工夯實的作業(yè)方法，全面保證各處的碾壓效果。

3.6 接縫施工處理

(1)縱向縫：兩臺攤鋪機呈并列梯隊式運行時，縱向接縫為熱接縫；單臺攤鋪機施工時，采用冷接縫的形式，具體又可設(shè)置為平接縫或是自然接縫。

(2)橫向縫：由于某些原因而中斷施工時，中、下面層設(shè)置為平接縫或斜接縫，上面層以平接縫為宜。橫向縫接續(xù)施工前，在該處均勻刷涂黏層油；橫向接縫碾壓時，按垂直車道方向沿接縫碾壓。

4 結(jié) 語

綜上所述，隨著施工技術(shù)的逐步發(fā)展，現(xiàn)階段改性瀝青混凝土在公路路面施工中得到廣泛的應(yīng)用，作為工程人員，應(yīng)按照規(guī)范將改性瀝青混凝土拌和、攤鋪、壓實等各階段的各項細(xì)分工作落實到位，逐層把控施工質(zhì)量，充分發(fā)揮出改性瀝青混凝土的應(yīng)用優(yōu)勢，建造高品質(zhì)的路面結(jié)構(gòu)。