大溫差高寒地區瀝青混合料設計與應用

摘 要：論述大溫差背景下高寒地區的特殊氣候中，論述改性瀝青混合料配比的設計，分析瀝青混凝土路面的應用情況，進一步研究出瀝青路面出現開裂的主要因素，分析施工過程中的工法特點，列舉瀝青混合料在設計過程中的主要原則。在研究路面配合比設計的基礎上，對改性瀝青混凝土路面的攤鋪技術、夯實技術以及橫向接縫處理技術等技術的要點進行分析，并對改性瀝青混合料開展相關試驗，對路面路用的性能進行充分探究，進而最大程度上為瀝青路面的設計以及施工方面提供出科學有效的參考。

關鍵詞：大溫差高寒地區；混合料設計；性能檢測

中圖分類號：U414" " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號：2096-6903（2025）02-0117-03

0 引言

在高速公路中，瀝青材料能夠促進瀝青路面發揮出黏結作用。因此，在瀝青路面面層施工過程中，需要科學合理對瀝青混合料實施有效的配合比設計。瀝青路面較為平整，能讓行車更舒適，而且后期養護成本較低，因此國內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就會出現縱向裂縫，甚至出現龜裂等問題。基于此，本文對當前大溫差高寒地區天氣特點進行分析，對瀝青路面具有的路用性能進行探究，對瀝青混合料的方面的設計進行重點探究，進一步保證大溫差高寒地區的公路的全面發展

1 瀝青路面開裂的原因

瀝青路面出現裂縫現象出現的主要因素除了混合料出現溫縮以外，還有以下原因：一是瀝青面層較薄，從而出現疲勞開裂現象。二是基層開裂，致使面層出現反射裂縫。基層一般會使用6%的水泥對砂礫進行穩定，如果水泥用量較多就會出現較大的基層溫縮系數[1]。

因此，瀝青路面應該分析瀝青混合料的穩定性指標。瀝青用量較高時，在低溫環境中，要加強混合料的抗裂性能。層面較薄的結構孔隙率并不是很高，通過加強瀝青使用量，從而增強抗疲勞性。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。在設計瀝青混合料級配時，要結合原材料自身的級配情況，保證合成的級配能夠符合范圍，還能夠形成一條S形曲線，該曲線特點表現為：4.75 mm以上含量要比中值線多，VCA值相對較大，粗料極易出現嵌鎖作用。設計瀝青混合料級配時，還要保證高溫穩定性的基礎上瀝青用量要盡量高一些。

2 施工過程中的工法特點和瀝青混合料設計的主要原則分析

2.1 施工過程中的工法特點分析

本文瀝青路面主要處于高溫差地區，高溫差地區地質條件存在著不穩定特點，日溫差和年溫差都較大，從而給瀝青路面施工的正常穩定運行帶來嚴重的影響[2]。由于施工時會跨越不同季節，施工計劃要根據季節變化進行相應的改變，從而降低路面的熱脹冷縮現象對道路使用的影響。在夏季施工的過程中，應該保證水溫基層在寒冷的冬季也不會出現冷縮現象，從而導致水文基層開裂。冬季施工時，也要特別注意不能讓路面由于水溫基層的熱脹現象產生拱起問題。

2.2 設計原則

根據高寒地區的氣候特點，科學合理地分析瀝青路面被破壞的原因，通過分析瀝青以及瀝青混合料之間的特性，對瀝青和礦料進行有效的運用，對混合料進行科學的拌合，滿足路面施工時的質量需要。高寒地區在開展瀝青混合料設計的過程中，需要滿足以下內容。

2.2.1 合理抵抗低溫開裂

在高寒地區，瀝青路面常出現的問題就是裂縫，常見的裂縫有收縮裂縫、疲勞裂縫和反射裂縫3種。裂縫出現的主要因素和高寒地區長時間的低溫以及較大的溫差存在著密切聯系。因此，在設計的過程中，要高度重視低溫導致的路面開裂問題，同時要明確高寒地區和一般地區的設計重點[3]，可以通過科學設計、結構加強以及保證施工質量等措施，提高路面自身的抗裂性能。

2.2.2 抗老化性能

高寒地區的瀝青路面老化現象十分嚴重，由于惡劣的氣候條件會導致瀝青自身的粘附性以及柔性變得很差，從而出現低溫裂縫現象，以及水損害問題。各地施工水平大致上都是相同的，高寒地區瀝青路面出現的短期老化問題和一般地區幾乎都保持在同一水平，但是長期老化這一問題要比其他地區劇烈得多。為了防止瀝青路面過早出現老化現象，要高度重視高寒地區的瀝青混合料設計。

2.2.3 水穩定性以及抗凍性

瀝青路面出現空隙或裂縫時，降雨或者融雪就會滲入路面，路面在雨水和低溫長期的影響下，會導致瀝青里面出現不同程度的病害，例如松散及坑槽等問題。因此，高寒地區要重視混合料的抗凍性，還要關注水穩定性，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定性

高寒地區的混合料設計中，其高溫特性不僅不是高寒地區混合料所設計的重點，同時也不是其控制性指標。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，這也是現階段研究中的重點內容。

3 瀝青路面的配合比設計

大溫差高寒地區需要考慮天氣的特殊性，通常需要在瀝青混合料中適當的增加SBS的改性劑，采用玄武巖作為其粗集料，而中砂則為細集料。瀝青和改性瀝青的試驗指標對比如表1所示。

在室內需要根據調整型級配進行瀝青混合料的馬歇爾試驗，對馬歇爾試件進行制作，試驗的過程中，需要對材料的各項性能進行測試，從而得出合理的油石比。并根據級配和理想油石比進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結果如表2所示。

4 大溫差高寒地區瀝青混合料的路面施工應用

對基質瀝青采用170℃的高溫加熱處理后，進行有效地拌合，采取瀝青泵及定制流量表形成改性瀝青。在攪拌罐中對改進劑進行攪拌后，在瀝青泵的影響下進入拌鍋，對瀝青和改性劑進行混合，不斷加強瀝青質量，保證路面在施工過程中的速度。

4.1 分析改性瀝青混合料拌合機運輸、攤鋪

改性瀝青混合料在拌合中要嚴格控制溫度，通常在195℃下烘干集料，在175℃左右對混合料進行相應的拌合，但成品的溫度需要控制在195℃以下，如果超過該溫度，就會導致成品報廢。改性瀝青在運輸的過程中通常選擇使用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行攤鋪，能夠保證攤鋪的平整度。施工工作人員根據技術規范進行連續攤鋪，嚴格控制攤鋪速度，保證攤鋪路面更加平整[5]。在進行攤鋪的過程中，只有保證運料車供應速度滿足施工需求，才能保證攤鋪速度。

4.2 分析改性瀝青壓實

在壓實的過程中，對改性瀝青的要求相對較為嚴格，通常采用三臺振動壓力機進行處理，但是由于地處于大溫差高寒地區，因此導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℃，根據振動靜壓方式，完成靜壓后使用振動壓路機進行處理，通常需要碾壓3次，最后使用鋼輪壓路機壓進行實處理。在開展最后一次碾壓時，需要將溫度控制在130℃左右，并且做到均衡以及持續的碾壓處理，如果改變前進方向，必須要對碾壓位置進行改變。

4.3 分析接縫及養護措施

在路面工程建設施工中，所應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，通常會出現橫向裂縫。路面施工過程中的平整度是接縫平整度的重要基礎前提。因此完成攤鋪后要鋪設一層砂，再碾壓處理后進行路面測量，使其路面平整度不會超過3 m。如果在測量中發現不合格的情況，要及時切除，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。

橫向接縫碾壓的過程中，可以采取垂直車道的方式對接縫問題進行處理，或將其木板縱向放到里面，這樣能夠起到預防作用。如果在施工中受到場地限制，可通過旁邊縱向車道碾壓方式進行處理，但要注意不可以讓接縫轉移，避免影響其他位置的質量。改性瀝青混凝土路面施工完成后，需要及時灑水處理，并且做到間隔一段時間進行人工養護處理，等到路面合格后才能開通[5]。

5 改性瀝青混合料路用性能檢測

實際施工建設中，需要對施工中的重點內容嚴格控制，將技術措施落實到實際中。路面鋪筑完成后，需要等待其成型。并做好鉆芯取樣的工作，所得到的試件對其進行室內試驗，對其性能進行嚴格監測，其最終試驗結果如表3所示。

結合表3得出：改性瀝青混合料的所有路用性能以及相關指標等都能夠滿足當前的規范需求。因此在實際施工中，需要對各項施工技術進行嚴格控制，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 結束語

本文以大溫差高寒氣候作為基礎，通過對實際工程結合，開展瀝青混合料室內試驗工作，結果發現對于改性瀝青混凝土和基質瀝青混凝土而言，比較適合在大溫差高寒地區應用，改性瀝青混凝土自身的路用性能要好于基質瀝青混凝土。但是對于改性瀝青混凝土路面施工中，需要保證其攤鋪時的溫度，保證其性能可以滿足實際的需要，對日后的維護成本進行合理的控制。

路面鋪筑的攤鋪系數及溫度與基質瀝青存在很大的不同，因為改性瀝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，必須要及時的進行夯實處理，而夯實過程中要嚴格控制溫度，路面形成后需要進行現場取樣，對取樣試件進行室內試驗，了解其性能。結果發現，在嚴格控制各項技術基礎上，改性瀝青混凝土路面在大溫差高寒冷情況下，各項路用性能均可以達到要求。

參考文獻

[1] 王雨.高寒地區瀝青混凝土路面施工質量控制措施分析：以烏蘭巴托新國際機場高速公路項目為例[J].工程技術研究， 2023，8（6）：208-210.

[2] 曹海波，汪雙杰，朱洪洲.高寒大溫差對瀝青及瀝青混合料性能的影響[J].重慶交通大學學報（自然科學版），2022， 41（9）：117-122.

[3] 曹海波，李智，丁彪.高寒大溫差條件下瀝青混合料低溫性能研究[J].公路，2021，66（7）：234-239.

[4] 劉占良，張琛，許金良.高寒地區成品橡膠瀝青混合料的低溫性能及評價方法[J].長安大學學報（自然科學版）， 2019，39 （6）：31-38.

[5] 郭博，高妮.大溫差地區瀝青混合料材料組成因素對路用性能的影響[J].筑路機械與施工機械化，2017，34（11）：81-85.