大溫差高寒地區(qū)瀝青混合料設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘 要：論述大溫差背景下高寒地區(qū)的特殊氣候中，論述改性瀝青混合料配比的設(shè)計(jì)，分析瀝青混凝土路面的應(yīng)用情況，進(jìn)一步研究出瀝青路面出現(xiàn)開(kāi)裂的主要因素，分析施工過(guò)程中的工法特點(diǎn)，列舉瀝青混合料在設(shè)計(jì)過(guò)程中的主要原則。在研究路面配合比設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)改性瀝青混凝土路面的攤鋪技術(shù)、夯實(shí)技術(shù)以及橫向接縫處理技術(shù)等技術(shù)的要點(diǎn)進(jìn)行分析，并對(duì)改性瀝青混合料開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn)，對(duì)路面路用的性能進(jìn)行充分探究，進(jìn)而最大程度上為瀝青路面的設(shè)計(jì)以及施工方面提供出科學(xué)有效的參考。

關(guān)鍵詞：大溫差高寒地區(qū)；混合料設(shè)計(jì)；性能檢測(cè)

中圖分類號(hào)：U414" " " " " " " " " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號(hào)：2096-6903（2025）02-0117-03

0 引言

在高速公路中，瀝青材料能夠促進(jìn)瀝青路面發(fā)揮出黏結(jié)作用。因此，在瀝青路面面層施工過(guò)程中，需要科學(xué)合理對(duì)瀝青混合料實(shí)施有效的配合比設(shè)計(jì)。瀝青路面較為平整，能讓行車更舒適，而且后期養(yǎng)護(hù)成本較低，因此國(guó)內(nèi)高速公路路面大都使用瀝青路面。但瀝青路面在大溫差高寒地區(qū)就會(huì)出現(xiàn)縱向裂縫，甚至出現(xiàn)龜裂等問(wèn)題。基于此，本文對(duì)當(dāng)前大溫差高寒地區(qū)天氣特點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)瀝青路面具有的路用性能進(jìn)行探究，對(duì)瀝青混合料的方面的設(shè)計(jì)進(jìn)行重點(diǎn)探究，進(jìn)一步保證大溫差高寒地區(qū)的公路的全面發(fā)展

1 瀝青路面開(kāi)裂的原因

瀝青路面出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象出現(xiàn)的主要因素除了混合料出現(xiàn)溫縮以外，還有以下原因：一是瀝青面層較薄，從而出現(xiàn)疲勞開(kāi)裂現(xiàn)象。二是基層開(kāi)裂，致使面層出現(xiàn)反射裂縫。基層一般會(huì)使用6%的水泥對(duì)砂礫進(jìn)行穩(wěn)定，如果水泥用量較多就會(huì)出現(xiàn)較大的基層溫縮系數(shù)[1]。

因此，瀝青路面應(yīng)該分析瀝青混合料的穩(wěn)定性指標(biāo)。瀝青用量較高時(shí)，在低溫環(huán)境中，要加強(qiáng)混合料的抗裂性能。層面較薄的結(jié)構(gòu)孔隙率并不是很高，通過(guò)加強(qiáng)瀝青使用量，從而增強(qiáng)抗疲勞性。如果面層的混合料孔隙較小，也能有效阻止降水以及雪水的浸入。在設(shè)計(jì)瀝青混合料級(jí)配時(shí)，要結(jié)合原材料自身的級(jí)配情況，保證合成的級(jí)配能夠符合范圍，還能夠形成一條S形曲線，該曲線特點(diǎn)表現(xiàn)為：4.75 mm以上含量要比中值線多，VCA值相對(duì)較大，粗料極易出現(xiàn)嵌鎖作用。設(shè)計(jì)瀝青混合料級(jí)配時(shí)，還要保證高溫穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上瀝青用量要盡量高一些。

2 施工過(guò)程中的工法特點(diǎn)和瀝青混合料設(shè)計(jì)的主要原則分析

2.1 施工過(guò)程中的工法特點(diǎn)分析

本文瀝青路面主要處于高溫差地區(qū)，高溫差地區(qū)地質(zhì)條件存在著不穩(wěn)定特點(diǎn)，日溫差和年溫差都較大，從而給瀝青路面施工的正常穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的影響[2]。由于施工時(shí)會(huì)跨越不同季節(jié)，施工計(jì)劃要根據(jù)季節(jié)變化進(jìn)行相應(yīng)的改變，從而降低路面的熱脹冷縮現(xiàn)象對(duì)道路使用的影響。在夏季施工的過(guò)程中，應(yīng)該保證水溫基層在寒冷的冬季也不會(huì)出現(xiàn)冷縮現(xiàn)象，從而導(dǎo)致水文基層開(kāi)裂。冬季施工時(shí)，也要特別注意不能讓路面由于水溫基層的熱脹現(xiàn)象產(chǎn)生拱起問(wèn)題。

2.2 設(shè)計(jì)原則

根據(jù)高寒地區(qū)的氣候特點(diǎn)，科學(xué)合理地分析瀝青路面被破壞的原因，通過(guò)分析瀝青以及瀝青混合料之間的特性，對(duì)瀝青和礦料進(jìn)行有效的運(yùn)用，對(duì)混合料進(jìn)行科學(xué)的拌合，滿足路面施工時(shí)的質(zhì)量需要。高寒地區(qū)在開(kāi)展瀝青混合料設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要滿足以下內(nèi)容。

2.2.1 合理抵抗低溫開(kāi)裂

在高寒地區(qū)，瀝青路面常出現(xiàn)的問(wèn)題就是裂縫，常見(jiàn)的裂縫有收縮裂縫、疲勞裂縫和反射裂縫3種。裂縫出現(xiàn)的主要因素和高寒地區(qū)長(zhǎng)時(shí)間的低溫以及較大的溫差存在著密切聯(lián)系。因此，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要高度重視低溫導(dǎo)致的路面開(kāi)裂問(wèn)題，同時(shí)要明確高寒地區(qū)和一般地區(qū)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)[3]，可以通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)加強(qiáng)以及保證施工質(zhì)量等措施，提高路面自身的抗裂性能。

2.2.2 抗老化性能

高寒地區(qū)的瀝青路面老化現(xiàn)象十分嚴(yán)重，由于惡劣的氣候條件會(huì)導(dǎo)致瀝青自身的粘附性以及柔性變得很差，從而出現(xiàn)低溫裂縫現(xiàn)象，以及水損害問(wèn)題。各地施工水平大致上都是相同的，高寒地區(qū)瀝青路面出現(xiàn)的短期老化問(wèn)題和一般地區(qū)幾乎都保持在同一水平，但是長(zhǎng)期老化這一問(wèn)題要比其他地區(qū)劇烈得多。為了防止瀝青路面過(guò)早出現(xiàn)老化現(xiàn)象，要高度重視高寒地區(qū)的瀝青混合料設(shè)計(jì)。

2.2.3 水穩(wěn)定性以及抗凍性

瀝青路面出現(xiàn)空隙或裂縫時(shí)，降雨或者融雪就會(huì)滲入路面，路面在雨水和低溫長(zhǎng)期的影響下，會(huì)導(dǎo)致瀝青里面出現(xiàn)不同程度的病害，例如松散及坑槽等問(wèn)題。因此，高寒地區(qū)要重視混合料的抗凍性，還要關(guān)注水穩(wěn)定性，從而為路面的正常使用提供保障。

2.2.4 瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性

高寒地區(qū)的混合料設(shè)計(jì)中，其高溫特性不僅不是高寒地區(qū)混合料所設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，同時(shí)也不是其控制性指標(biāo)。由于瀝青混合料的溫度具有敏感性，要想獲得良好的高溫穩(wěn)定性和良好的低溫抗裂性能的瀝青混合料是十分困難的，這也是現(xiàn)階段研究中的重點(diǎn)內(nèi)容。

3 瀝青路面的配合比設(shè)計(jì)

大溫差高寒地區(qū)需要考慮天氣的特殊性，通常需要在瀝青混合料中適當(dāng)?shù)脑黾覵BS的改性劑，采用玄武巖作為其粗集料，而中砂則為細(xì)集料。瀝青和改性瀝青的試驗(yàn)指標(biāo)對(duì)比如表1所示。

在室內(nèi)需要根據(jù)調(diào)整型級(jí)配進(jìn)行瀝青混合料的馬歇爾試驗(yàn)，對(duì)馬歇爾試件進(jìn)行制作，試驗(yàn)的過(guò)程中，需要對(duì)材料的各項(xiàng)性能進(jìn)行測(cè)試，從而得出合理的油石比。并根據(jù)級(jí)配和理想油石比進(jìn)行混合料的混合處理，通常將拌合溫度控制在175℃[4]。改性瀝青混合料的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

4 大溫差高寒地區(qū)瀝青混合料的路面施工應(yīng)用

對(duì)基質(zhì)瀝青采用170℃的高溫加熱處理后，進(jìn)行有效地拌合，采取瀝青泵及定制流量表形成改性瀝青。在攪拌罐中對(duì)改進(jìn)劑進(jìn)行攪拌后，在瀝青泵的影響下進(jìn)入拌鍋，對(duì)瀝青和改性劑進(jìn)行混合，不斷加強(qiáng)瀝青質(zhì)量，保證路面在施工過(guò)程中的速度。

4.1 分析改性瀝青混合料拌合機(jī)運(yùn)輸、攤鋪

改性瀝青混合料在拌合中要嚴(yán)格控制溫度，通常在195℃下烘干集料，在175℃左右對(duì)混合料進(jìn)行相應(yīng)的拌合，但成品的溫度需要控制在195℃以下，如果超過(guò)該溫度，就會(huì)導(dǎo)致成品報(bào)廢。改性瀝青在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中通常選擇使用15 t的自卸汽車，為保證卸車更加方便，需要將油水混合物均勻涂抹在車廂底部。在運(yùn)輸中可以使用加蓋篷布的方式保證車廂溫度。而采取雪橇式的方式進(jìn)行攤鋪，能夠保證攤鋪的平整度。施工工作人員根據(jù)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行連續(xù)攤鋪，嚴(yán)格控制攤鋪速度，保證攤鋪路面更加平整[5]。在進(jìn)行攤鋪的過(guò)程中，只有保證運(yùn)料車供應(yīng)速度滿足施工需求，才能保證攤鋪速度。

4.2 分析改性瀝青壓實(shí)

在壓實(shí)的過(guò)程中，對(duì)改性瀝青的要求相對(duì)較為嚴(yán)格，通常采用三臺(tái)振動(dòng)壓力機(jī)進(jìn)行處理，但是由于地處于大溫差高寒地區(qū)，因此導(dǎo)致改性瀝青混凝土的混合料溫度不能得到很好地控制，所以要做好混合料保暖處理。其中溫度需要控制在160～170℃，根據(jù)振動(dòng)靜壓方式，完成靜壓后使用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行處理，通常需要碾壓3次，最后使用鋼輪壓路機(jī)壓進(jìn)行實(shí)處理。在開(kāi)展最后一次碾壓時(shí)，需要將溫度控制在130℃左右，并且做到均衡以及持續(xù)的碾壓處理，如果改變前進(jìn)方向，必須要對(duì)碾壓位置進(jìn)行改變。

4.3 分析接縫及養(yǎng)護(hù)措施

在路面工程建設(shè)施工中，所應(yīng)用到的材料通常為改性瀝青混凝土，其中存在的裂縫一般為橫向及縱向裂縫，在路面的最表層，通常會(huì)出現(xiàn)橫向裂縫。路面施工過(guò)程中的平整度是接縫平整度的重要基礎(chǔ)前提。因此完成攤鋪后要鋪設(shè)一層砂，再碾壓處理后進(jìn)行路面測(cè)量，使其路面平整度不會(huì)超過(guò)3 m。如果在測(cè)量中發(fā)現(xiàn)不合格的情況，要及時(shí)切除，完成清掃處理后涂抹一層油，再使用熨平板熨平。在熨平的過(guò)程中要保證其放置的合理性，使前后距離適中。

橫向接縫碾壓的過(guò)程中，可以采取垂直車道的方式對(duì)接縫問(wèn)題進(jìn)行處理，或?qū)⑵淠景蹇v向放到里面，這樣能夠起到預(yù)防作用。如果在施工中受到場(chǎng)地限制，可通過(guò)旁邊縱向車道碾壓方式進(jìn)行處理，但要注意不可以讓接縫轉(zhuǎn)移，避免影響其他位置的質(zhì)量。改性瀝青混凝土路面施工完成后，需要及時(shí)灑水處理，并且做到間隔一段時(shí)間進(jìn)行人工養(yǎng)護(hù)處理，等到路面合格后才能開(kāi)通[5]。

5 改性瀝青混合料路用性能檢測(cè)

實(shí)際施工建設(shè)中，需要對(duì)施工中的重點(diǎn)內(nèi)容嚴(yán)格控制，將技術(shù)措施落實(shí)到實(shí)際中。路面鋪筑完成后，需要等待其成型。并做好鉆芯取樣的工作，所得到的試件對(duì)其進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)其性能進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測(cè)，其最終試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

結(jié)合表3得出：改性瀝青混合料的所有路用性能以及相關(guān)指標(biāo)等都能夠滿足當(dāng)前的規(guī)范需求。因此在實(shí)際施工中，需要對(duì)各項(xiàng)施工技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證改性瀝青混凝土可以在大溫差和高寒情況下施工性能，滿足路用需要。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文以大溫差高寒氣候作為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)實(shí)際工程結(jié)合，開(kāi)展瀝青混合料室內(nèi)試驗(yàn)工作，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)于改性瀝青混凝土和基質(zhì)瀝青混凝土而言，比較適合在大溫差高寒地區(qū)應(yīng)用，改性瀝青混凝土自身的路用性能要好于基質(zhì)瀝青混凝土。但是對(duì)于改性瀝青混凝土路面施工中，需要保證其攤鋪時(shí)的溫度，保證其性能可以滿足實(shí)際的需要，對(duì)日后的維護(hù)成本進(jìn)行合理的控制。

路面鋪筑的攤鋪系數(shù)及溫度與基質(zhì)瀝青存在很大的不同，因?yàn)楦男詾r青的降溫速度比較快，在冷卻的情況下施工性能更加良好。所以完成改性瀝青路面攤鋪工作后，必須要及時(shí)的進(jìn)行夯實(shí)處理，而夯實(shí)過(guò)程中要嚴(yán)格控制溫度，路面形成后需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣，對(duì)取樣試件進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，了解其性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在嚴(yán)格控制各項(xiàng)技術(shù)基礎(chǔ)上，改性瀝青混凝土路面在大溫差高寒冷情況下，各項(xiàng)路用性能均可以達(dá)到要求。

參考文獻(xiàn)

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