低溫季節(jié)瀝青路面施工關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用分析

摘要 文章首先對溫拌瀝青混合料進(jìn)行配合比設(shè)計，確定最佳油石比為5.8%。其次，開展室內(nèi)試驗驗證其路用性能，最后，依托實(shí)體工程進(jìn)行應(yīng)用，深入研究溫拌瀝青混合料低溫施工工藝并進(jìn)行工后質(zhì)量檢測。研究結(jié)果顯示：Sasobit溫拌劑的加入能夠改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性；壓實(shí)度、滲水系數(shù)、平整度等各項指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求，工程應(yīng)用效果良好。

關(guān)鍵詞 低溫；溫拌瀝青；施工技術(shù)；工程應(yīng)用

中圖分類號 U416.217 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）04-0070-03

0 引言

隨著全球氣候的復(fù)雜性變化和道路建設(shè)需求的日益增長，低溫季節(jié)的施工難題愈發(fā)凸顯，尤其是在北方地區(qū)及高海拔區(qū)域，傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料因需高溫加熱導(dǎo)致能耗大、排放高，且在低溫條件下易產(chǎn)生施工質(zhì)量控制難題。在此背景下，溫拌瀝青技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。相較于傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料施工，溫拌瀝青混合料的施工溫度降低約30～60℃，且具有節(jié)能環(huán)保、延緩瀝青老化、延長道路使用壽命等技術(shù)優(yōu)勢。

1 低溫季節(jié)瀝青路面施工新技術(shù)

已有大量研究結(jié)果及工程實(shí)踐表明，溫拌瀝青技術(shù)可用于低溫季節(jié)瀝青路面施工，且應(yīng)用效果良好。瀝青混合料溫拌劑，作為一種高效表面活性劑體系，主要由親油基與親水基組成，其作用原理為：在溫拌瀝青混合料拌和作業(yè)中，需將溫拌劑與瀝青同步投放，表面活性劑分子周圍的微量水分子因劇烈剪切力而迅速蒸發(fā)。在此過程中，部分親油基與瀝青分子緊密接觸，形成穩(wěn)固的相互作用界面。而未能及時蒸發(fā)的水分子則與親水基結(jié)合，在瀝青裹覆集料的界面上形成一層動態(tài)的結(jié)構(gòu)性水膜，該層水膜作為高效的潤滑劑，可以顯著提升混合料的拌和和易性，還能夠有效抑制瀝青膠漿的結(jié)團(tuán)現(xiàn)象[1]。在后續(xù)的混合料攤鋪與壓實(shí)階段，結(jié)構(gòu)性水膜可以減少摩擦阻力，提升混合料的壓實(shí)效果，即便在低溫環(huán)境條件下施工，也可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的攤鋪、碾壓作業(yè)。最終，在壓實(shí)作業(yè)完成后，結(jié)構(gòu)性水膜逐漸耗散，殘留的表面活性物質(zhì)轉(zhuǎn)移至瀝青與集料的界面交匯處，轉(zhuǎn)化為抗剝落劑，增強(qiáng)分子間的相互作用力，提升瀝青與集料之間的黏結(jié)強(qiáng)度。

2 溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計

2.1 原材料選擇

（1）瀝青

瀝青選用SBS改性瀝青，經(jīng)檢測其各項技術(shù)指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求。

（2）集料

該項目選用的粗集料為玄武巖，細(xì)集料為機(jī)制砂。集料的各項性能指標(biāo)能夠滿足規(guī)范要求。

（3）填料

填料采用石灰?guī)r堿性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉，礦粉必須保證干燥、潔凈。礦粉各項檢測指標(biāo)均符合要求，其中pH值為7.4。

（4）溫拌劑

該項目選用Sasobit溫拌劑，外觀呈白色顆粒狀，采用干拌法的施工工藝，摻量為瀝青用量的2.6%。

2.2 配合比設(shè)計

溫拌瀝青混合料級配選擇SMA-13進(jìn)行配合比設(shè)計，最終確定的礦料合成級配如表1所示。

按照表1所示的級配成型試件進(jìn)行各項馬歇爾性能試驗，最終確定SMA-13瀝青混合料的最佳油石比為5.8%。

2.3 施工溫度的確定

已有相關(guān)研究表明，等黏溫度定理并不適用于溫拌瀝青混合料施工溫度的確定。因此，該文以4%空隙率作為控制指標(biāo)，采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法按照上述配合比成型試件，然后測定其各項體積參數(shù)，從而確定混合料的最佳施工溫度。如表2結(jié)果所示，相較于普通熱拌瀝青混合料，溫拌瀝青混合料的施工溫度降低約20℃。

3 路用性能驗證

3.1 高溫穩(wěn)定性

該項目選用車轍試驗，分別對熱拌SMA-13混合料、Sasobit摻量為2.6%的溫拌SMA-13混合料進(jìn)行高溫性能測試，測試結(jié)果如表3所示。

由表3的結(jié)果可以看出，摻加Sasobit溫拌劑的SMA-13混合料的動穩(wěn)定度相較于普通熱拌SMA-13混合料的動穩(wěn)定度提升約5.3%。究其原因，主要是溫拌劑的熔點(diǎn)高于瀝青軟化點(diǎn)，在車轍試驗溫度下，溫拌劑分子在高溫條件下發(fā)生相互作用，形成穩(wěn)固的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效提升混合料的整體模量，進(jìn)而在宏觀層面表現(xiàn)為高溫抗車轍性能增強(qiáng)。由于Sasobit溫拌劑的摻量較低，導(dǎo)致混合料的動穩(wěn)定度提升幅度不明顯。綜上，摻加Sasobit溫拌劑能夠改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。

3.2 抗水損害性能

考慮到浸水馬歇爾試驗容易出現(xiàn)殘留穩(wěn)定度超百現(xiàn)象，因此該項目采用凍融劈裂試驗進(jìn)行普通熱拌瀝青混合料與溫拌瀝青混合料的抗水損害性能對比分析[4]。具體試驗結(jié)果如表4所示。

觀察表4結(jié)果可得，成型溫度降低20℃的條件下，Sasobit溫拌劑的摻入會在一定程度上削弱瀝青混合料的抗水損害性能，但凍融劈裂比的降低幅度較小，仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)范要求（≥80%）。

3.3 低溫性能

該項目選用低溫小梁彎曲試驗來評價兩種瀝青混合料的低溫抗裂性能，以最大彎拉應(yīng)變作為主要評價指標(biāo)，試驗結(jié)果如表5所示。

表5測試結(jié)果顯示，Sasobit溫拌劑的加入會降低瀝青混合料的低溫抗裂性能，但總體下降幅度較小，與上述凍融劈裂試驗結(jié)果基本一致。

4 溫拌瀝青混合料低溫施工工藝研究

4.1 工程概況

某高速公路工程全長為32 km，設(shè)計為雙向四車道。由于上面層施工時間為秋末冬初，氣溫較低，若選用常規(guī)的普通熱拌瀝青混合料進(jìn)行施工，混合料施工溫度難以達(dá)到規(guī)范要求，路面施工難度較大。因此，為在規(guī)定工期內(nèi)保質(zhì)保量地完成施工任務(wù)，早日實(shí)現(xiàn)通車，該項目決定采用溫拌瀝青施工技術(shù)進(jìn)行SMA-13上面層施工。

4.2 施工工藝

（1）拌和與生產(chǎn)

Sasobit溫拌劑采用干拌法的施工工藝，按瀝青用量的2.6%將其直接投入瀝青罐中攪拌均勻。人工投放溫拌劑時，為避免拌缸內(nèi)木質(zhì)纖維飄散，利用自制活動蓋板漏斗投料，礦粉應(yīng)在最后加入。總拌和時間控制在45～55 s左右，以拌至均勻無花白料為宜。該項目采用AMP5000C型間歇式瀝青拌和設(shè)備，拌和樓分為五大系統(tǒng)：冷料輸送系統(tǒng)、加熱除塵系統(tǒng)、拌和倉系統(tǒng)、瀝青加熱保溫系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)有五個冷料倉，安排4臺裝載機(jī)進(jìn)行供料[4]。

（2）運(yùn)輸

采用大噸位的自卸車進(jìn)行混合料運(yùn)輸，根據(jù)拌和站的生產(chǎn)能力合理配置運(yùn)輸車數(shù)量。溫拌瀝青混合料在運(yùn)輸過程中，須加強(qiáng)運(yùn)輸車輛的保溫管理，在所有運(yùn)輸車輛的車廂兩側(cè)安裝保溫板，并對所有車輛進(jìn)行逐一檢查，保溫板未裝或安裝不滿足要求的車輛一律予以清退處理。車廂內(nèi)部應(yīng)均勻涂抹隔離劑，避免與混合料發(fā)生黏連，保證內(nèi)部無雜物、積液。嚴(yán)格按照“油布+棉被+油布”的兩布一棉三層覆蓋標(biāo)準(zhǔn)對混合料頂部進(jìn)行嚴(yán)密覆蓋，油布大小應(yīng)以包裹車廂四周50 cm左右為宜。運(yùn)輸車速度應(yīng)控制在50～70 km/h，整個運(yùn)輸過程應(yīng)勻速、平穩(wěn)，不得急停、急剎，以防發(fā)生混合料離析。運(yùn)輸車進(jìn)入施工場地前，需清理車輛輪胎部位的泥土以及其他污染物。到場后，應(yīng)立即檢測混合料溫度，若未達(dá)施工要求，則該車混合料予以廢棄處理。

（3）攤鋪

攤鋪前須對下承層進(jìn)行質(zhì)量檢測，檢測合格后方能開始攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，松鋪系數(shù)設(shè)為1.20。若是雨后作業(yè)，必須確保鋪面完全干燥后再開始攤鋪施工，對于局部潮濕部位采用工業(yè)級暖風(fēng)機(jī)進(jìn)行加熱干燥處理。開始攤鋪?zhàn)鳂I(yè)前，須對攤鋪機(jī)械的各個部件進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好、無故障，以免耽誤施工進(jìn)度。攤鋪機(jī)料斗兩側(cè)應(yīng)設(shè)置保溫板，螺旋布料器頂部安裝透明保溫罩。應(yīng)清理攤鋪機(jī)熨平板并提前加熱至130℃以上，起步50m范圍內(nèi)熨平板保持繼續(xù)加熱狀態(tài)。采用2臺攤鋪機(jī)梯隊作業(yè)的方式，合理控制攤鋪機(jī)之間的縱向距離，以縮短兩臺攤鋪機(jī)鋪面的溫差。低溫施工期間，應(yīng)將攤鋪速度減慢至1～3 m/min，提高攤鋪機(jī)的夯錘等級，保證初始壓實(shí)度以封住鋪面溫度。攤鋪機(jī)速度為2 m/min時，夯錘等級設(shè)置為40%。速度為2.5 m/min時，夯錘等級則相應(yīng)提高至45%。根據(jù)施工現(xiàn)場環(huán)境，在計劃施工路段的中分帶或路肩側(cè)安裝擋風(fēng)墻，長度宜為60～80 m，大于一個攤鋪碾壓區(qū)段長度。攤鋪過程中，不得多次進(jìn)行收料斗動作。低溫施工期間，攤鋪機(jī)應(yīng)保持不攏料，料斗和螺旋布料器內(nèi)不脫料，現(xiàn)場指揮倒車人員應(yīng)嚴(yán)格控制好前后料車之間銜接工序，確保現(xiàn)場不停機(jī)連續(xù)勻速攤鋪[5]。

（4）碾壓

單組壓路機(jī)的實(shí)際配備數(shù)量需≥5臺，應(yīng)確保能在較高溫度下完成碾壓，碾壓采用“潮汐式”同進(jìn)同退的碾壓組合方案，縮短碾壓區(qū)段。采用間隙式霧化噴水，減少碾壓過程中瀝青表面溫度的散失。相鄰壓路機(jī)的碾壓帶應(yīng)有1/2后輪寬度的重疊。整個碾壓過程應(yīng)保持勻速，不得出現(xiàn)急停或者突然轉(zhuǎn)向的情況。振動壓路機(jī)的振幅應(yīng)先大后小，為防止混合料堆積，作業(yè)時應(yīng)將碾壓輪朝向攤鋪機(jī)[6]。該項目采用的具體碾壓方案如表6所示。

5 工后質(zhì)量檢測

5.1 壓實(shí)度

按照規(guī)范規(guī)定的檢測頻率，采用鉆芯法對路面壓實(shí)度進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如圖1所示。

檢測結(jié)果顯示，各點(diǎn)壓實(shí)度均＞98%，滿足規(guī)范要求。

5.2 滲水系數(shù)

采用路面滲水儀對路面滲水系數(shù)進(jìn)行檢測，各測點(diǎn)的滲水變異系數(shù)為4.68，平均滲水系數(shù)為32 mL/min，各點(diǎn)的滲水系數(shù)均滿足規(guī)范要求（≤200 mL/min）。

5.3 平整度

該項目采用連續(xù)式平整度儀進(jìn)行路面平整度檢測，以IRI值作為評價指標(biāo)。檢測結(jié)果顯示，平整度標(biāo)準(zhǔn)差為0.21 mm，滿足規(guī)范要求，路面平整度良好。

6 結(jié)語

（1）溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計結(jié)果顯示：SMA-13瀝青混合料的最佳油石比為5.8%；相較于普通熱拌瀝青混合料，溫拌瀝青混合料的施工溫度降低約20℃。

（2）摻加Sasobit溫拌劑的SMA-13混合料的動穩(wěn)定度相較于普通熱拌SMA-13混合料的動穩(wěn)定度提升約5.3%。

（3）工后質(zhì)量檢測結(jié)果表明，SMA-13上面層的壓實(shí)度、滲水系數(shù)、平整度等各項指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求，工程應(yīng)用效果良好。

參考文獻(xiàn)

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[3]陳慶碧，李仕銘.溫拌劑在瀝青路面低溫季節(jié)施工中的應(yīng)用[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版）， 2019（12）：26-28.

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[6]朱小東.公路瀝青路面施工中現(xiàn)場試驗檢測技術(shù)應(yīng)用研究[J].交通科技與管理， 2023（3）：123-125.

收稿日期：2024-08-05

作者簡介：劉柳（1988—），女，本科，高級工程師，研究方向：市政施工技術(shù)。