李舒棟

（廈門(mén)合誠(chéng)工程檢測(cè)有限公司，福建 廈門(mén) 361027）

0 引言

在大容量的運(yùn)輸條件下，交通壓力主要來(lái)自各類道路病害，例如嚴(yán)重的車轍、裂縫、水損等病害，使得公路的使用壽命大大縮減，導(dǎo)致大中修事故的頻頻發(fā)生。因此，如何有效地延長(zhǎng)瀝青路面的使用周期，改善其服務(wù)質(zhì)量，是廣大從業(yè)人員迫切需要解決的問(wèn)題。橡膠粉改性瀝青是一種以橡膠粉和其他化學(xué)助劑混合而成的瀝青路面材料，加入橡膠粉后瀝青具有高溫穩(wěn)定性、低溫柔韌性、抗老化性、抗疲勞性、抗水損壞性等性能，是較為理想的環(huán)保型路面材料。以下將基于公路瀝青路面建設(shè)特點(diǎn)對(duì)其配比設(shè)計(jì)以及施工技術(shù)進(jìn)行分析。

1 公路瀝青路面的特點(diǎn)

瀝青是一種能抵抗負(fù)載和天然作用的礦物物質(zhì)，能平滑路面、減少塵埃、防水，并且使用壽命長(zhǎng)，還可改善輪胎與路面的摩擦。但目前瀝青路面仍有許多共性問(wèn)題，若路面材料不合格、路面承載力較大、路面發(fā)生塌陷等，極易發(fā)生裂縫，造成壓縮、油袋、水淹、開(kāi)裂等，嚴(yán)重影響路面的正常使用。高速公路瀝青路面水損傷是指在高溫環(huán)境下，因降雨、道路荷載等原因引起的水損傷，地表水分滲入瀝青路面，造成滲流壓力增大，嚴(yán)重影響了骨料與瀝青路面的黏合。另外，由于車輛的反復(fù)碾壓，瀝青路面材料會(huì)產(chǎn)生車轍，車轍是一種累積的永久變形，其深度與道路建設(shè)、瀝青混合料自身、氣候、交通量等因素有關(guān)[1]。

2 公路瀝青面層配合比設(shè)計(jì)及對(duì)質(zhì)量的掌控

2.1 公路瀝青面層配合比設(shè)計(jì)

以海南省S314 天新線改建工程路面面層SMA-13 配合比為例，礦料組成設(shè)計(jì)一般按照設(shè)計(jì)圖紙的級(jí)配范圍以及《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）中的級(jí)配范圍從優(yōu)選擇進(jìn)行設(shè)計(jì)?！豆窞r青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）的附錄C中詳細(xì)介紹了SMA 混合料配合比設(shè)計(jì)方法，主要有以下幾個(gè)方面：

一是選擇符合施工技術(shù)規(guī)范和指標(biāo)要求的材料。

二是設(shè)計(jì)級(jí)配的確定，首先通過(guò)試驗(yàn)計(jì)算混合料體積特征參數(shù)，然后通過(guò)成型馬歇爾試件計(jì)算相應(yīng)的體積特征參數(shù)（海南省S314 天新線改建工程采用的是橡膠瀝青，在高溫狀態(tài)下有較大的彈性和彈性恢復(fù)率，因此采用雙面75 次成型馬歇爾試件），最終使得計(jì)算的粗集料骨架間隙率小于粗集料松裝間隙率，且混合料的礦料間隙率大于16.5%。

設(shè)計(jì)瀝青用量應(yīng)根據(jù)不同油石比成型的馬歇爾試件的測(cè)得的穩(wěn)定度、流值、空隙率、礦料間隙率、飽和度是否符合設(shè)計(jì)要求，根據(jù)期望的空隙率確定油石比。

三是配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)，SMA 混合料最后還必須進(jìn)行謝倫堡析漏及肯特堡飛散試驗(yàn)。當(dāng)兩項(xiàng)檢驗(yàn)不符合規(guī)范要求時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)配合比[2]。

2.2 橡膠瀝青原材料的選擇

2.2.1 基質(zhì)瀝青

以基質(zhì)瀝青為主要原料，加入一定數(shù)量的橡膠粉，與其他類型的改性瀝青一樣，基質(zhì)瀝青的特性對(duì)其性能有較大的影響，不同地區(qū)的氣候條件對(duì)基質(zhì)瀝青的選用有一定的影響。根據(jù)我國(guó)有關(guān)資料和技術(shù)規(guī)程，氣候炎熱及重交通地區(qū)宜選用高黏度、低標(biāo)號(hào)瀝青，氣候寒冷、降溫快則選用低黏度、高標(biāo)號(hào)瀝青，晝夜溫差大選用針入度指數(shù)大，感溫性小的瀝青，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 瀝青基本性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果（70 號(hào)A 級(jí)石油瀝青）

2.2.2 膠粉摻量

隨著膠粉用量的增加，其路用性能與黏度也隨之增加，如果黏性太高，很容易造成橡膠瀝青設(shè)備的管路阻塞，從而影響工程的進(jìn)度，提高工程造價(jià)。所以，在基礎(chǔ)瀝青中應(yīng)加入適量的橡膠粉，通常情況下，在15%～25% 之間。美國(guó)材料與測(cè)試學(xué)會(huì)（ASTM）要求，橡膠瀝青中的膠粉含量不得低于15%（含），約占外部摻量17.6%。根據(jù)國(guó)家交通運(yùn)輸部的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，橡膠瀝青中的橡膠粉含量通常為17.6%～30%。由于膠粉與基質(zhì)瀝青質(zhì)量的差別，膠粉的用量也不相同，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)很大的差別，設(shè)計(jì)圖紙給定的橡膠瀝青配比為：膠粉∶界面料∶基質(zhì)瀝青＝18%∶2%∶80%，參照上述比例生產(chǎn)的橡膠瀝青技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。

通過(guò)表1和表2的試驗(yàn)結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)，加入橡膠后，瀝青的針入度明顯降低，軟化點(diǎn)升高，延度顯著降低，密度略微升高，黏度增大。說(shuō)明通過(guò)橡膠改性后的瀝青高溫穩(wěn)定性提高，對(duì)路面車轍、擁包現(xiàn)象有所改善。溫度敏感性降低，溫度較低時(shí)，瀝青變脆使路面發(fā)生應(yīng)力開(kāi)裂；在溫度較高時(shí)，路面變軟，受承載車輛作用而變形，而用膠粉改性后，瀝青的感溫性得到改善，抗流動(dòng)性提高。與集料的黏附性增強(qiáng)，瀝青膜后增加，提高抗水侵害能力，延長(zhǎng)道路使用壽命[3]。

表2 現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)橡膠瀝青技術(shù)指標(biāo)

2.2.3 界面劑

橡膠粉和瀝青是一種不活潑的材料，為了加速二者的作用，經(jīng)常在橡膠瀝青中添加適量的外加劑，以加強(qiáng)橡膠粉與瀝青的反應(yīng)，從而達(dá)到充分均勻分散于瀝青中的目的。黏結(jié)劑是外摻劑，是一種聚合物，是乳白色的透明球形和絮狀物，按照一定的比例添加到高溫基質(zhì)瀝青中，一方面可以縮短生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)量，達(dá)到攪拌設(shè)備的生產(chǎn)需要；另一方面，能有效地降低橡膠瀝青的黏度，不會(huì)造成管路堵塞，也不會(huì)對(duì)橡膠瀝青生產(chǎn)設(shè)備造成損害，并且能降低油石比，節(jié)省施工費(fèi)用。

2.3 攪拌溫度

在不同的條件下，混合料的拌和溫度對(duì)橡膠和瀝青的反應(yīng)性能有很大的影響。在橡膠瀝青加工中，攪拌溫度對(duì)橡膠瀝青產(chǎn)品的力學(xué)性能有很大的影響。一般情況下，隨著瀝青溫度的提高，其黏度降低，輪胎膠粉更容易分散、膨脹，輕油含量降低，黏度增加。而隨著攪拌溫度的升高，瀝青的老化程度也會(huì)加劇，而在較高的溫度下，橡膠的硫化作用會(huì)加劇，從而導(dǎo)致其黏度下降。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，確定了最佳的混合溫度為175～185℃。

2.4 攪拌時(shí)間

根據(jù)國(guó)內(nèi)外的研究數(shù)據(jù)，不同的攪拌時(shí)間對(duì)橡膠瀝青的各種性能指標(biāo)都有較大的影響，而且其性能指標(biāo)并非只隨時(shí)間的推移而呈線性變化，有時(shí)增加，有時(shí)減少，有時(shí)反復(fù)。橡膠瀝青的延度隨攪拌時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，但黏度卻先增大后降低。造成這種現(xiàn)象的主要原因是橡膠粉末在接觸到瀝青后立即產(chǎn)生膨脹，如果反應(yīng)時(shí)間太短，膠粉溶脹太小，導(dǎo)致橡膠改性瀝青只是膠粉和瀝青的一種簡(jiǎn)單的混合；反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，膠粉的反應(yīng)過(guò)多，不但會(huì)使橡膠瀝青失去物理和機(jī)械性能，還會(huì)降低生產(chǎn)效率，提高燃料成本。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，得出了45～60min 的混合最優(yōu)混合工藝[4]。

3 公路工程瀝青路面施工技術(shù)

3.1 施工前準(zhǔn)備工作

3.1.1 原材料質(zhì)量控制

進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的瀝青必須有生產(chǎn)廠家的質(zhì)量檢驗(yàn)證書(shū)，貯存、運(yùn)輸和使用過(guò)程中應(yīng)采取防水措施。硬度、耐磨性和沖擊強(qiáng)度好的礫石不得過(guò)篩或軟化。骨料應(yīng)為玄武巖、安山巖或粉狀花崗巖。要求壓碎值、洛杉磯磨耗值、對(duì)集料與瀝青的黏附性、針含量、磨光值、吸水率、顆粒成分等指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。天然砂和機(jī)制砂應(yīng)清潔、干燥、無(wú)大氣介質(zhì)和污染物，其容重、硬度、分級(jí)、細(xì)度模數(shù)等指標(biāo)應(yīng)符合規(guī)范要求。為增加集料與瀝青的附著力，可采取措施摻入石灰、水泥或抗撕裂保護(hù)劑。

3.1.2 攤鋪機(jī)的準(zhǔn)備

攤鋪機(jī)的性能和各種參數(shù)的設(shè)置對(duì)攤鋪機(jī)的質(zhì)量有重大影響。因此，安裝前應(yīng)正確安裝各種工作設(shè)備，并根據(jù)工況調(diào)整寬度、弧度、工作入射角、螺旋分配器的長(zhǎng)度和位置、振動(dòng)頻率、振子等參數(shù)。

3.2 瀝青混合料路面攤鋪

在攤鋪混合料時(shí)，控制要點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：

一是依據(jù)公路等級(jí)、路面寬度合理選擇混合料攤鋪機(jī)組合。攤鋪高速公路、一級(jí)公路的瀝青混合料時(shí)，其攤鋪寬度不應(yīng)超過(guò)6～7.5m。作業(yè)單位在攤鋪之前需對(duì)攤鋪機(jī)進(jìn)行全面檢修，確保攤鋪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)良好，避免實(shí)際施工過(guò)程中因機(jī)械故障從而影響到正常的施工作業(yè)。此外，為確保操作攤鋪機(jī)的規(guī)范性，攤鋪機(jī)操作人員應(yīng)具有較為豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，能夠熟悉該品牌攤鋪機(jī)，以便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)攤鋪機(jī)的潛在問(wèn)題及攤鋪機(jī)的故障原因。

二是合理調(diào)整攤鋪機(jī)各項(xiàng)參數(shù)。在實(shí)際施工過(guò)程中，需要依據(jù)公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)攤鋪機(jī)寬度、速度和熨平板初始仰角等核心參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，確保攤鋪機(jī)在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中能夠保持恒定的運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)均勻不間斷攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，以免混合料出現(xiàn)溫度離析。

三是選擇合適的碾壓方式，不同等級(jí)公路應(yīng)當(dāng)使用規(guī)范內(nèi)相應(yīng)的碾壓方式。

四是混合料卸載。在卸料過(guò)程中，為防止卸料操作對(duì)攤鋪機(jī)的正常行進(jìn)速度造成影響，運(yùn)料車需要與攤鋪機(jī)之間保持100～300mm 的距離，且運(yùn)料車不得突然制動(dòng)，必須空擋等候，由攤鋪機(jī)推動(dòng)前進(jìn)，開(kāi)始緩緩卸料。

五是在面對(duì)變幅、變坡等特殊路段時(shí)，攤鋪機(jī)需要平穩(wěn)漸變、避免大幅度轉(zhuǎn)向。找平基準(zhǔn)的設(shè)置可采用一側(cè)移動(dòng)式均衡梁基準(zhǔn)加橫坡控制手段。應(yīng)用預(yù)測(cè)表格控制法，不僅可以使操作人員逐步輸入橫坡控制值，也可對(duì)橫坡度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。對(duì)于公路的變幅路段，可選用伸縮式熨平板，攤鋪時(shí)應(yīng)使每幅工作面均與攤鋪機(jī)中心線重合。

3.3 瀝青路面壓實(shí)技術(shù)和接縫施工技術(shù)

為了提高瀝青混凝土路面的耐久性，混合料的攤鋪和壓實(shí)是兩個(gè)重要的步驟。如果混合料的攤鋪工序不夠緊湊，攤鋪工作就會(huì)減少。壓實(shí)的目的是減少混合料中的空隙，提高路面的壓實(shí)度，提高瀝青路面的耐久性。

在攤鋪過(guò)程中，攤鋪的混合料應(yīng)預(yù)留30～60cm 寬的位置，該部分不應(yīng)壓實(shí)，此時(shí)，約5～10cm 的路面層以接縫的形式相互重疊，最后進(jìn)行黏結(jié)和碾壓，以消除接縫痕跡。水平施工縫均采用平面縫，由3m 直尺從縱向延伸處鋪設(shè)的道路的最后部分，該位置是懸臂裂縫處理的一部分，用鋸切割后，繼續(xù)攤鋪時(shí)，必須清理接縫處的灰塵。碾壓時(shí)采用鋼壓路機(jī)進(jìn)行橫向碾壓，從第一道攤鋪的橫向裂縫逐漸移動(dòng)到新的攤鋪層。對(duì)接縫問(wèn)題進(jìn)行處理時(shí)需要引進(jìn)科學(xué)的接縫以及壓實(shí)技術(shù)，進(jìn)而提升瀝青路面的平整性，同時(shí)也能降低施工縫不斷擴(kuò)大而導(dǎo)致的路面坑洼現(xiàn)象。針對(duì)瀝青路面出現(xiàn)裂縫病害的情況，常采用表面封閉法、開(kāi)槽灌縫法等方式進(jìn)行修補(bǔ)，用于降低裂縫面積不斷擴(kuò)大的風(fēng)險(xiǎn)，確保路面面層行車的安全性與舒適性。表面封閉法適用于裂縫寬度2mm 以下的裂縫，夏季采用沿裂縫涂低稠度瀝青，冬季采用沿裂縫涂陽(yáng)離子乳化瀝青。開(kāi)槽灌縫法適用于裂縫寬度2mm 以上的裂縫，根據(jù)裂縫的形狀確定開(kāi)槽尺寸，按照確定尺寸開(kāi)槽，用吹風(fēng)機(jī)將槽內(nèi)的碎塊、粉塵清理干凈，用灌縫機(jī)上帶有壓平器的壓力噴頭將密封膠均勻的灌入槽內(nèi)并在裂縫兩側(cè)拖成一定寬度和厚度的封層。對(duì)瀝青混凝土路面面層縫修補(bǔ)時(shí)常采用具有較好彈性的灌漿材料如聚氨酯進(jìn)行黏合，進(jìn)而更好地提高裂縫缺陷修補(bǔ)的整體效果。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，為了更好地優(yōu)化公路瀝青路面建設(shè)的質(zhì)量，需要做好相應(yīng)的指標(biāo)配比設(shè)計(jì)工作以及施工技術(shù)應(yīng)用工作，進(jìn)而提升公路路面建設(shè)的穩(wěn)定性和安全性。在配比設(shè)計(jì)過(guò)程中需要基于原材料含量、溫度以及其他指標(biāo)做好相互融合規(guī)劃，以此使得瀝青路面質(zhì)量處于一個(gè)較高的標(biāo)準(zhǔn)。本文主要基于海南省S314天新線改進(jìn)工程實(shí)例，對(duì)瀝青路面的配比設(shè)計(jì)以及施工技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行探究，以期能夠最大程度地優(yōu)化施工質(zhì)量。