稻殼炭半柔性瀝青復合料路面施工工藝研究

收稿日期：2023-10-31

作者簡介：周密（1982—），男，本科，工程師，研究方向：公路橋梁建設管理。

摘要 以某公路路面維修工程為例，介紹所應用的稻殼炭半柔性瀝青復合料路面施工工藝。所介紹的稻殼炭半柔性瀝青復合料路面維修路段結構方案、工前準備、澆注型稻殼炭半柔性瀝青復合料路面基體施工、稻殼炭水泥漿液澆注、養護條件、交通管制與開放控制條件以及工后質量檢測相關技術項，可為同類型路面施工提供技術參考。案例工程檢測結果表明，稻殼炭半柔性瀝青復合料路面的面層厚度、構造深度、注漿飽滿度、抗滲系數和馬歇爾穩定度等數據均符合規范要求。

關鍵詞 稻殼炭復合料；半柔性瀝青路面；施工工藝；應用研究

中圖分類號 U414文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）01-0137-03

0 引言

稻米加工通常會產生約占總重量20%的稻殼，開發利用稻殼資源，對自然資源綜合利用和環境保護有重要意義。利用廢棄稻殼生產稻殼炭，將稻殼炭用作半柔性瀝青路面建設材料，是廢棄稻殼開發應用的一項有益嘗試，所形成的材料被稱為半柔性稻殼炭瀝青路面材料，具有輕質、導熱系數低、吸附性好、高低溫穩定性能優、耐車轍等特點。某公路路面維修工程中，應用該技術將稻殼炭分別應用于注漿料和瀝青復合料基體中，澆注形成水泥基稻殼炭半柔性瀝青復合料路面，增強路面結構性能的同時，也實現了再生利用、有效固碳、節能減排的工程效果。該文結合案例工程應用，介紹稻殼炭半柔性瀝青復合料路面施工工藝，可為稻殼炭半柔性瀝青復合料路面施工提供技術參考。

1 案例簡介

1.1 路面結構與原路面毀壞情況

某公路雙向四車道，機動車道單幅寬7.5 m。原路面由3個結構層組成，上面層是SMA-13改性瀝青復合料層，厚度4 cm；中面層是AC-20瀝青混凝土層，厚度6 cm；下面層是AC-25瀝青復合料層，厚度8 cm。基層是雙層水泥穩定碎石層，厚度20 cm。

巡查發現，臨近十字路口，50 m范圍內，路面毀壞嚴重，最大車轍深度達8 cm，同時多處存在松散脫粒、坑槽和裂縫等現象。經過檢測，基層頂面比較平整，較深車轍處并沒有明顯凹陷形變。基層并沒有發生嚴重毀壞，瀝青面層存在側向流動是導致病害的重要原因。

根據原路面毀壞和路面結構情況分析，在慢速重載交通狀況下，瀝青混凝土上面層無法長時期保持穩定，進而發生流動形變，造成路面毀壞，夏季高溫環境下毀壞情況更加嚴重。針對該路段的病害狀態，管養單位在調研基礎上，決定采取半柔性瀝青路面技術進行維修。

1.2 維修路段結構方案

實地考察結果顯示，該地區的道路交通量大，車輛重型化趨勢明顯，行車速度緩慢，頻繁發生剎車，半柔性瀝青路面性能可適應這種路況。維修方案涉及路段長度、工區位置以及路面結構形式。因為維修區段的原有瀝青混凝土路面層和半剛性基層狀況良好，因此只需將原瀝青路面做適當深度的刨銑即可。考慮原路面高程和各結構層厚度限制，結合路面毀壞深度和程度，最終確定路面結構為：半柔性瀝青材料上面層10 cm、AC-25瀝青材料下面層8 cm，層間灑布乳化瀝青黏層油。

結合場地情況和病害狀態，確定施工寬度為8 m，十字路口破損嚴重的地方為起點，施工總長度50 m，總施工面積在400 m2。要求作業人員必須嚴格按設計方案進行施工，并在設計工期內完成作業，盡可能地降低交通影響[1]。

2 稻殼炭半柔性瀝青復合料路面施工流程

澆注式半柔性瀝青路面的特點是剛柔并濟，通過將特定注漿料充填在大間隙瀝青復合料母體基座中形成路面結構。施工流程包括：銑刨和清理原路面、鋪置大間隙瀝青復合料、制作和澆注漿體材料、路表處理。

2.1 制漿

稻殼炭半柔性瀝青復合料制漿由模塊化專業制漿工程車進行。模塊化制漿工程車是由平板貨車與制漿部分組合制成。制漿工程車主要分為3個部分：添加改性劑與高速拌和功能部分、水泥材料填料功能部分、儲液池存儲漿功能部分。操作過程為，首先由電子水泵將車內存儲水定量抽入拌和缸內，加進改性劑、砂、染色劑等進行拌和。然后將噸袋水泥從上部加進拌缸內并高速拌和。隨后加進稻殼炭并再次高速拌和。完成拌和后，注漿料流入儲液池等待路面澆注操作。該型制漿車具有模塊化組合設備利用效率高、一體化騰挪運輸更便利、智能化控制使計量控制更精準、上部噸袋供料操作更便捷快速等優勢。為保證施工效率和材料性能，模塊化制漿車需要具備效率效能的同時，作業人員熟練操作制漿裝備，熟悉工作流程也比較重要。為確保制漿過程標準化，要求認真參考拌和時間，如表1所示[2]。

2.2 施工過程

施工包括基體瀝青復合料鋪攤和稻殼炭注漿料澆注兩項業務內容。施工前已經通過實驗對路面材料進行了測試研究，確定了材料最佳配合比。該部分主要介紹施工階段的內容，施工主要設備如表2所示。

2.2.1 瀝青復合料基體施工

瀝青復合料基體施工，工序內容主要包括三個部分：

（1）原路面刨銑處理。刨銑過程中需要控制好刨銑深度，設計刨銑深度為10 cm。刨銑后，應仔細清理路面，不留任何剝落松散粉粒料。刨銑后路面與原路的鄰接面須做成垂直堅實的平接縫。

（2）灑布乳化瀝青。灑布乳化瀝青是為了改善層位間的黏結性，強化層間結合，增強結構整體持久性。在經過清理的路面上灑布乳化瀝青黏層油，灑布量為0.4～

0.7 kg/m2，道牙石以及其他有鄰接界面的區域時，需適當增加灑布量，一般灑布量為0.7～1 kg/m2。

（3）瀝青復合料基體施工。主要分為復合料的拌和生產、運輸、鋪攤、碾壓4個步驟。該次基體瀝青復合料生產時，稻殼炭采取人工投放方式。

施工現場溫度偏低，為了防止熱量散失，在運輸瀝青復合料時必須覆蓋棉被或氈布。攤鋪過程中，應控制大間隙瀝青復合料的松鋪系數在1.1～1.2之間，并確保攤鋪處為平直區段，攤鋪速度控制在2～4 m/min之間。采取13 t雙鋼輪壓路機碾壓，新鋪面與原路面以及道牙石搭接區域，須給予振動碾壓3遍。對于其他新鋪路面，采取13 t雙鋼輪壓路機進行靜壓法碾壓，一般碾壓6遍，重疊碾壓維持在1/3～1/2輪寬，應緩慢勻速碾壓，一般碾壓行進速度控制在1.5～2.5 km/h。當瀝青復合料溫度降低至70～80 ℃時，可進行終壓，終壓行進速度控制在3.5～

6 km/h，該速度利于消除終壓輪跡[3]。

2.2.2 澆注稻殼炭水泥漿液

半柔性稻殼炭瀝青路面注漿施工是整個施工過程中至關重要的環節。選擇適合的拌制裝備、封邊技術、注漿工藝、抹面工具等，可以顯著提升施工質量和效率。

（1）注漿施工封邊。封邊是半柔性路面注漿施工前必不可少的作業過程。封邊能夠避免注漿料流失，同時也利于保證路面平整度與美觀度。經常使用的封邊技術包括水泥砂漿封邊、瀝青封邊和膠帶封邊等。合適的封邊措施，可以有效提升路面的施工質量。在澆注漿液前，作業人員會提前封堵注漿區段的路緣石縫隙、出水口和窨井蓋等可能漏漿的地方。為避免漿液向臨近原路面溢出，導致原路面表面污染，作業人員會在新舊路面的交界處用三角鐵覆蓋，并在原路面側對三角鐵打發泡膠，以避免漏漿。路邊的道牙石則會用塑料薄膜覆蓋，防止在注漿和表面處理時濺漿污染，影響道路美觀。

（2）注漿料澆注施工。包括制漿、澆注和表面澆注處理。制漿過程中需要控制好時間，防止漿液停留儲液池時間過長。澆注時應控制好注漿料的速度和流量，保證注漿料充分充填基體瀝青復合料間隙。表面處理需要選擇合適抹面工具，以利于保證構造深度和路面平整度。案例采取現場制漿，水泥材料由吊車從上部添加，拌和車內部對水泥、砂、改性劑及稻殼炭進行高速拌和，完成拌和后進入儲液池，經長管將注漿料流送至路面。注漿料流入儲液池，需要檢測漿液流動度，滿足要求，如表3所示。

當大間隙母體瀝青復合料低于50 ℃時，組織作業人員開始制漿和澆注作業。注漿料性能和澆注操作質量對半柔性瀝青路面質量具有決定性影響，因此即使前期準備充分，也需要時刻關注制漿和澆注作業過程中的漿液性能狀態和操作質量，發現異常須及時進行調整。

澆注區段如在縱向存在較大高低落差，應選擇從地勢比較低處開始澆注，以避免漿液流動引起灌漿不飽滿。高速拌和完畢后的注漿料，20 min內應進行澆注，以防止等待時間過長，導致流動性能過低。漿液到達大間隙瀝青復合料表面時，因為本身重力作用發生自流平，澆注至不再自流為止。在漿液澆注過程中，采用刮漿裝備與人工毛刷相結合方式，去除多余表面漿液，加快注漿效率。完成注漿區域，表面做刮漿處理，處理后表面應呈現出構造紋理，粗集料應大于漿液面3～6 mm。

2.2.3 養護與交通管制

注漿料凝固后，淋水養護。養護期間路段封閉交通，嚴格禁止人員和車輛通行。當同條件養生的注漿料試塊滿足10 MPa強度時，可交叉開放。注漿料抗壓強度檢測要求如表4所示。

2.2.4 工后質量檢測

案例稻殼炭半柔性瀝青路面工程，澆注施工和灑水養護后，以鉆芯取樣等方法進行了功能和質量檢測[4]，如表5～7所示。

依據《耐車轍半柔性路面應用技術規范》評定標準進行工程質量檢測驗收。經過測試，面層厚度、構造深度、注漿飽滿度、抗滲系數和馬歇爾穩定度等數據均符合規范要求。

半柔性稻殼炭瀝青路面完工后觀察表面，如圖1所示，可見漿體澆注飽滿，路面平整堅實，石紋理清晰可見，無浮漿，表觀符合規范要求。

3 結語

結合工程案例，進行了稻殼炭半柔性瀝青復合料路面施工工藝研究。內容要點包括：

（1）介紹了案例工程應用稻殼炭半柔性瀝青復合料進行路面維修改造所應用的路面結構方案。

（2）介紹了專業制漿設備以及獲得高質量漿液所需要的拌和時間，稻殼炭半柔性瀝青復合料采取模塊化制漿車制漿，拌和時間90 s。

（3）介紹了稻殼炭注漿料工前測試需求、測試方法。

（4）介紹了瀝青復合料基體施工、稻殼炭水泥漿液澆注相關技術要點，包括原路面刨銑處理、灑布乳化瀝青、瀝青復合料基體施工等。

（5）介紹了稻殼炭半柔性瀝青復合料路面養護需求，注漿料凝固后淋水養護；養護期間路段封閉交通，嚴格禁止人員和車輛通行，當同條件養生的注漿料試塊滿足10 MPa強度時，可開放交通。

（6）介紹了稻殼炭半柔性瀝青復合料路面工后質量檢測內容、方法，以及案例路面檢測結果，進行注漿料抗壓強度檢測、復合料路面芯樣檢測、構造深度檢測以及抗滲系數檢測；經過測試，案例路的面層厚度、構造深度、注漿飽滿度、抗滲系數和馬歇爾穩定度等數據均符合規范要求；完工路面表面漿體飽滿，石紋理清晰可見，路面平整堅實，表觀符合規范要求。

參考文獻

[1]陳一凡. SBS-稻殼炭復合改性瀝青及混合料性能研究[D]. 南京：南京林業大學， 2023.

[2]呂大春， 謝澤華， 呂大華， 等. 稻殼灰復合深度降解橡膠瀝青流變特性[J]. 材料科學與工程學報， 2022（6）： 1055-1061+1072.

[3]賈亞琪， 王震洪， 李赫， 等. 垃圾炭混凝土性能及生態效益研究[J]. 功能材料， 2021（5）： 5083-5090.

[4]鄭曉光， 吳立報， 水亮亮. 高性能灌注式半柔性路面材料的路用性能[J]. 建筑材料學報， 2023（6）： 638-643+652.