市政道路瀝青混凝土路面施工技術研究

摘要 為了保證市政道路瀝青路面施工質量，以某市政道路為研究對象，分析了瀝青混合料原材質量控制和施工配合比設計方法，對瀝青路面施工中的瀝青混合料拌和、運輸、攤鋪、碾壓等工藝要點進行探討，并用壓實度、平整度標準差評價了多個路段的路面施工質量，旨在為城市道路瀝青路面施工提供一定的理論指導。

關鍵詞 市政道路；瀝青路面；原材料；配合比；施工工藝；施工質量

中圖分類號 U416.2 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）07-0118-03

0 引言

隨著城市經濟的快速發展，道路工程建設規模不斷擴大，對施工質量的要求越來越高。同水泥混凝土路面相比，瀝青路面具有平整度好、舒適度高、噪聲低、施工周期短等優點，在城市道路中取得了廣泛應用。但是對瀝青路面施工質量控制不當，可能在運營前期就出現裂縫、坑槽、車轍等病害，會大幅度降低瀝青路面的服務水平，影響行車安全性和舒適度，甚至造成嚴重的交通安全事故。如何全方位、多層次地控制瀝青路面施工質量，已成為施工單位需要解決的重要問題[1]。因此，研究城市道路瀝青路面的施工原材料和配合比、施工工藝、施工檢測等技術，對于提高瀝青路面建設水平具有重要的工程價值。

1 原材料選擇及質量控制

1.1 工程概況

該文以某市政道路為研究對象，對上面層的施工技術要點進行了探討。該道路建設標準為雙向六車道，瀝青路面設計厚度70 cm，路面結構組合為“4 cm細粒式瀝青混合料AC-13C上面層+5 cm中粒式瀝青混合料AC-20C中面層+7 cm粗粒式瀝青混合料AC-25C下面層+36 cm水泥穩定碎石基層+18 cm低劑量水泥穩定碎石底基層”。項目所處區域夏季高溫多雨，冬季低溫少雨，年溫差大，多年平均降水量大，約1 082 mm，降雨主要集中在6—9月份。

1.2 瀝青路面原材料

1.2.1 瀝青

瀝青路面標號應根據城市道路等級、氣候條件、交通量等選擇，對夏季溫度高、高溫持續時間長，或交通量大、重載交通多的道路，宜選用稠度大、黏度大的瀝青；對冬季寒冷或交通量小的道路宜選用稠度小、低溫延度大的瀝青；對日溫差、年溫差大的地區宜選用針入度指數大的瀝青。需注意，當高溫要求與低溫要求沖突時，優先滿足高溫性能[2]。該項目所處區域高溫持續時間長、年溫差大，故基質瀝青選用殼牌70號石油瀝青。

1.2.2 集料

集料在瀝青混合料中起到骨架支撐作用，與瀝青路面承載能力密切相關。集料一般以粒徑4.75 mm為臨界點分為粗集料與細集料，前者包括碎石、破碎礫石、篩選礫石等，應該潔凈、干燥、表面粗糙；后者包括天然砂、機制砂、石屑等，應潔凈、干燥、無風化、無雜質，并有適當的顆粒級配。該項目粗集料中、下面層集料為石灰巖，上面層為玄武巖。

1.2.3 填料

采用石灰巖磨細得到的礦粉作為瀝青混合料的填料，同時保證填料的干燥和潔凈，能自由地從礦粉倉流出。

1.3 原材料質量控制

原材料是城市道路瀝青路面施工的物質基礎，其性能直接影響瀝青路面的路用性能和服務水平。在施工過程對原材料質量控制不嚴格，可能導致瀝青路面運營期間初期就產生裂縫、坑槽、車轍等病害。因此，瀝青路面應建立嚴格的原材料采購制度，嚴禁選用無生產日期、無生產合格證和無生產廠家的三無材料。原材料進場之后，需對材料開展多指標、多層次的質量試驗，不能以供應商提供的出廠證明和生產合格證作為材料進場驗收的依據。同時，原材料要有良好的儲存條件，比如基質瀝青宜存在具有預熱設施的貯存罐內，盡量避免瀝青老化；集料不能隨意堆放，要做好防水、防潮等措施[3]。

2 市政道路瀝青路面施工配合比確定

2.1 礦料級配

為了提高上面層的構造深度及摩擦系數，在進行配合比設計時適當增加了粗集料用量，級配曲線基本呈“S”形。最終的礦料級配結果見表1。

2.2 最佳油石比

城市道路瀝青路面的最佳油石比確定是采用馬歇爾試驗法。在確定油石比之前，應結合類似項目的施工參數，按式（1）預估最佳瀝青用量Pb：

（1）

式中，Pa——預估的最佳油石比（%）；γsb——集料的合成毛體積相對密度，無量綱。

隨后以預估的最佳油石比為中值，按0.5%的間隔制作5個不同油石比的馬歇爾試件（選擇的瀝青用量范圍必須涵蓋設計空隙率的全部范圍，并使密度及穩定度曲線達到峰值，否則應擴大瀝青用量范圍），并分別測定混合料的流值、穩定度、瀝青飽和度、礦料間隙率、空隙率、理論最大相對密度、毛體積相對密度等指標。試驗結束后，以油石比為橫坐標，以上述各項指標為縱坐標，繪制曲線圖表。讀取圖表上的相關參數，按式（2）計算出瀝青路面的最佳油石比OAC[4]：

（2）

式中，OAC1——毛體積相對密度最大值、穩定度最大值、空隙率中值、瀝青飽和度中值對應的瀝青用量平均值（%）；OAC2——各項指標均滿足規范時的瀝青用量的上限和下限平均值為OAC2（%）。

該項目預估的最佳油石比為5.0%，需制作油石比為4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%的馬歇爾試件，將試驗結果代入上式，得到AC-13C的最佳油石比為4.9%。

2.3 路用性能驗證

基于上述礦料級配和油石比，該文采用車轍試驗、彎曲應變試驗、浸水馬歇爾試驗對城市瀝青路面的路用性能進行驗證。試驗過程依據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20—2011），試驗結果表2所示。

由表2試驗結果可知，該城市道路的瀝青路面各項瀝青路面性能指標均滿足規范要求，說明配合比設計是合理可行的。

3 市政道路瀝青路面施工工藝

3.1 瀝青混合料拌和運輸

3.1.1 拌和

城市道路瀝青混合料拌和宜采用間歇式拌和機，其質量控制體現在兩個方面：①拌和時間。瀝青混合料拌和時間應通過試拌確定，以瀝青均勻裹覆集料為標準。間歇式拌和機每盤的生產周期宜≥45 s，其中干拌時間≥5～10 s。②拌和溫度。瀝青混合料的拌和溫度不宜過高或過低。拌和溫度過高容易造成瀝青老化、混合料離析等現象。反之，瀝青黏性下降，集料難以均勻地黏附在瀝青表面[5]。

3.1.2 運輸

城市道路瀝青混合料運輸宜采用大噸位運料車，比如自卸汽車。運料車在每次使用前應清掃干凈，保證車廂底部和側板無雜質或油污。如果拌和站距離路面施工現場距離較遠，運輸過程中可覆蓋苫布來保溫、防雨和防污染。同時，技術人員也要提前做好路線規劃，以免長時間堵車導致混合料溫度不滿足施工要求。為了保證施工連續性，攤鋪機前的運料車應有一定量的存量，但不宜過多，尤其是低溫季節。

3.2 瀝青混合料攤鋪

在平曲線半徑過小、加寬路段等可用人工攤鋪瀝青混合料，其他路段應使用瀝青攤鋪機。瀝青攤鋪機在開展路面攤鋪前，需進行預熱，將熨平板溫度提高至于100 ℃以上。為了提高瀝青路面的攤鋪效率，可采用兩臺或多臺攤鋪機前后錯開10～20 m梯隊同步攤鋪，且兩幅之間應有30～60 cm的搭接寬度（搭接錯臺輪跡帶）。瀝青路面攤鋪時，上面層宜采用平衡梁法自動找平，攤鋪機應緩慢、勻速行駛（速度宜在2～6 m/min），中途不得隨意變換攤鋪速度或停頓。如果在攤鋪過程中發現混合料有離析、拖痕等現象，應立即停機查明原因[6]。

3.3 瀝青混合料碾壓

城市道路瀝青路面壓實包括初壓、復壓和終壓三個階段，合理的碾壓機械組合及碾壓遍數是保證城市道路瀝青路面壓實質量的前提。

3.3.1 碾壓機械組合

初壓是瀝青路面碾壓第一步，緊跟在攤鋪機后碾壓，一般使用鋼輪壓路機碾壓1～2遍。復壓在初壓后，膠輪或振動壓路機均可使用。終壓緊接在復壓后進行，可使用鋼筒式壓路機或關閉振動的振動壓路機碾壓至少2遍，直到路面無明顯輪跡。

3.3.2 碾壓遍數

以瀝青路面復壓期間的振動壓路機為例，筆者統計了瀝青路面試驗段在不同碾壓遍數下的壓實度，如圖1所示。

從圖1可知：隨著振動壓路機碾壓次數的增加，路面壓實度不斷提高，但壓實度增長速率并不固定。當碾壓遍數≤4遍，壓實度增長速率快，兩者之間基本呈線性正相關關系。當碾壓遍數超過4遍，路面壓實度增長不明顯。壓實遍數從4遍增長至8遍，路面壓實度僅提高了1%。上述現象說明振動壓路機前4遍的壓實效益高，盲目提高壓實遍數是不可取的。

4 市政道路瀝青路面施工質量檢驗

4.1 瀝青路面施工質量評價方法

該文以A路段、B路段和C路段的三段瀝青路面為研究對象，用壓實度、平整度標準差和厚度作為指標來評價其施工質量。

4.1.1 壓實度

傳統鉆芯取樣法測定道路材料壓實度費時費力，準確性和可靠性難以保證。為了快速、準確地測定瀝青路面壓實度，采用無核電磁密度儀（Pavement Quality Indicator，簡稱PQI）。PQI由發射器、隔離環和接收器組成，是利用發射的電磁波測量某個測點瀝青混合料的介電常數（材料密實度不同，介電常數不同），并通過特定算法將介電常數轉換為壓實度。在A路段、B路段和C路段上每隔2 m取1個測點，共100個測點，則各個路段的平均壓實度K可按式（3）計算：

（3）

式中，n——各個路段的測點個數；Ki——第i個測點的壓實度，i=1%～100%。

4.1.2 平整度

根據《公路路基路面現場測試規程》（JTG 3450—2019），選擇連續式平整度儀測量瀝青路面平整度。在A路段、B路段和C路段上各取100 m作為測量單元，主要流程為檢查記錄計、傳感器線路→檢查傳感器→固定平整度儀→勻速前進→自動測量記錄數據。

4.1.3 厚度

一般采用鉆芯取樣法確定瀝青面層的厚度。取樣時需沿著圓周十字交叉方向取4個點，這4個點厚度平均值就是瀝青面層厚度。瀝青路面實測厚度與設計厚度的差值反映了瀝青路面施工的綜合能力。

4.2 瀝青路面施工質量評價結果

不同評價路段壓實度和平整度標準差測量結果見圖2。

由圖2可知：A路段、B路段和C路段的壓實度分別為96.5%、96.8%和96.3%，均大于95%；平整度標準差分別為0.58 mm、0.62 mm和0.43 mm，均小于1.2 mm。此外，瀝青路面實測厚度與設計厚度的最大差值為0.13 mm。這說明該項目瀝青路面的施工質量滿足規范要求，施工質量控制較好，但路面整體質量均勻性仍有提升空間。

5 結語

該文分析了市政道路瀝青路面施工配合比確定方法、施工工藝注意事項等，并對其施工質量進行了檢驗，主要得到以下幾個方面結論：①原材料是保證瀝青路面施工質量的基礎，應嚴格控制瀝青、集料、填料等材料性能。②瀝青路面施工前應利用馬歇爾試驗確定其最佳油石比和礦料級配，并對混合料路用性能進行驗證。③瀝青路面施工期間應控制好瀝青混合料的拌和時間、拌和溫度、攤鋪方法、碾壓機械組合及壓實遍數等。④城市道路瀝青路面施工質量檢驗采用壓實度、平整度標準差、厚度等指標。試驗結果表明該項目瀝青路面的施工質量控制較好。

參考文獻

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[3]伏修， 曹峰. 市政道路瀝青混凝土路面施工技術的應用分析[J]. 工程技術研究， 2022（13）： 51-53.

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