張馳

（中鐵十八局集團(tuán)第五工程有限公司天津300459）

隨著我國交通路網(wǎng)的不斷發(fā)展，交通流量日也漸增大，導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)的病害越來越多。其中，車轍的病害最為嚴(yán)重。車轍不僅會(huì)降低路面強(qiáng)度，誘發(fā)各種病害，還會(huì)影響路面平整度，降低道路通行的舒適性。在雨雪天氣下，會(huì)影響行車穩(wěn)定性，導(dǎo)致車輛失控，引發(fā)交通事故。在車轍病害的防治方面，國內(nèi)外研究的主要集中在礦料級(jí)配的改善、瀝青膠結(jié)料性能的提高以及在混合料中摻加外加劑的方式等[1-3]。其中，在瀝青混合料中摻拌抗車轍劑，會(huì)顯著提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，且不會(huì)降低其水穩(wěn)定性和低溫性能，也不影響混合料最佳瀝青用量及馬歇爾穩(wěn)定度。因此取得到了極大地推廣和應(yīng)用[4,5]。

1 工程概況

昆明東南繞城高速公路建設(shè)項(xiàng)目起于昆曲高速中對(duì)龍立交，止于昆玉高速余家海立交，全長130 km。本合同段為路面工程LM2標(biāo)，對(duì)于本項(xiàng)目AC-20F抗車轍瀝青混凝土中面層的施工，動(dòng)穩(wěn)定度（車轍）要求6000次/mm。對(duì)于這種高動(dòng)穩(wěn)定度要求的瀝青混合料，以往都是采用改性瀝青摻加抗車轍劑才能達(dá)到指標(biāo)要求，而本項(xiàng)目采用70#A級(jí)道路石油瀝青施工，難度增大。因此，希望設(shè)計(jì)出混合料的生產(chǎn)配合比并探索出一套有效的施工方法，為后續(xù)施工提供技術(shù)支持，為其他類似工程提供參考。

2 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)

2.1 礦料合成級(jí)配規(guī)定范圍

設(shè)計(jì)要求下的礦料合成級(jí)配規(guī)定范圍見表1。

表1 礦料合成級(jí)配參數(shù)范圍

2.2 選定最佳礦料級(jí)配

根據(jù)各礦料篩分結(jié)果及AC-20F設(shè)計(jì)級(jí)配范圍要求，通過計(jì)算機(jī)合成，確定各礦料的配合比例。選取3組不同粗細(xì)的礦料級(jí)配，它們分界篩孔4.75 mm的通過率分別為53.1%、50.2%、45.7%，處于中值附近，礦粉摻量均為4%左右。

其中，級(jí)配1的摻配比例為：2#：3#：4#：5#：礦粉=32%：12%：22%：30%：4%；

級(jí)配2的摻配比例為：2#：3#：4#：5#：礦粉=32%：15%：22%：27%：4%；

級(jí)配3的摻配比例為：2#：3#：4#：5#：礦粉=38%：15%：13%：30%：4%，

摻配結(jié)果見表2。

表2 礦料級(jí)配設(shè)計(jì)通過百分率（%）

2.3 確定最佳礦料級(jí)配

依據(jù)經(jīng)驗(yàn)最佳瀝青用量取4.0%，分別對(duì)三個(gè)不同礦料級(jí)配進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)上表測試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，3種級(jí)配中只有級(jí)配2和級(jí)配3穩(wěn)定度≥8 kN符合，其中級(jí)配3空隙率和瀝青飽和度更接近目標(biāo)值中值，且混合料馬氏密度最大，所以選定級(jí)配3為生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)級(jí)配。

2.4 確定最佳瀝青用量

以目標(biāo)配合比中最佳瀝青用量4.1%為中值，以0.5%為間隔，取3.6%、4.1%、4.6%瀝青含量分別成型馬歇爾試件，測定各馬歇爾試件的毛體積相對(duì)密度、理論最大相對(duì)密度、空隙率（VV）、礦料間隙率（VMA）、瀝青飽和度（VFA）、穩(wěn)定度、流值。具體試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

以瀝青含量為橫坐標(biāo)、分別以馬歇爾試件毛體積密度、穩(wěn)定度、空隙率(VV)、流值、礦料間隙率(VMA)和瀝青飽和度(VFA)為縱坐標(biāo)繪制關(guān)系曲線，并求出最佳瀝青用量。

由圖4可知，該組曲線中毛體積密度曲線中未出現(xiàn)峰值，因此取空隙率中值所對(duì)應(yīng)的瀝青含量a3=4.10 %為OAC1，即OAC1=4.10%，由圖4可知，OACmin=3.70 %，OACmax=4.30 %，則OAC2=(OACmin+OACmax)/2=(3.70+4.30)/2=4.00%，求得OAC=(OAC1+OAC2)/2=(4.10+4.00)/2=4.05%，因此，確定瀝青最佳用量為4.05%。

圖4 瀝青用量與各馬歇爾指標(biāo)關(guān)系曲線圖

2.5 確定抗車轍劑摻量

抗車轍劑采用外摻法，以0.35%、0.40%兩種摻量成型試件做動(dòng)穩(wěn)定度（車轍）試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

由表5可知，抗車轍劑摻量為0.35%時(shí)，動(dòng)穩(wěn)定度不滿足設(shè)計(jì)要求，當(dāng)摻量提高到0.40%時(shí)，動(dòng)穩(wěn)定度滿足設(shè)計(jì)要求。

3 試驗(yàn)段鋪筑

3.1 下承層為柔性瀝青層

AC-20F抗車轍劑瀝青混凝土配合比生產(chǎn)設(shè)計(jì)完成后，還需進(jìn)行生產(chǎn)配合比驗(yàn)證，即進(jìn)行試驗(yàn)段的試鋪。項(xiàng)目選擇YK31+384~YK32+000（616 m）段進(jìn)行了下承層為柔性瀝青層的中面層試鋪。試驗(yàn)段試鋪主要確定了AC-20F抗車轍劑中面層的機(jī)械組合方式、初壓、復(fù)壓、終壓等溫度參數(shù)，并通過現(xiàn)場取混合料成型車轍試件再次檢測了動(dòng)穩(wěn)定度，同時(shí)對(duì)壓實(shí)度、平整度、滲水等指標(biāo)也進(jìn)行了檢測。

試驗(yàn)段攤鋪采用兩臺(tái)福格勒攤鋪機(jī)梯隊(duì)攤鋪，為減少混合料溫度損失，兩臺(tái)攤鋪機(jī)縱向距離不超過10m，橫向搭接寬度10-15 cm，行進(jìn)速度控制在1.5 m/min左右。攤鋪后，應(yīng)在溫度范圍時(shí)，立即在全寬范圍內(nèi)進(jìn)行碾壓。碾壓機(jī)械采用2臺(tái)膠輪壓路機(jī)和3臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)，第一次碾壓長度為30 m，各碾壓段設(shè)置分界標(biāo)志，安排人員專門負(fù)責(zé)。碾壓遵循由低到高、先慢后快的原則，碾壓時(shí)后輪重疊1/2輪寬，碾壓組合方式和遍數(shù)遵循先穩(wěn)壓、后輕壓、再重壓的原則。

表6 柔性瀝青下承層試驗(yàn)段壓實(shí)方式

表7 普通瀝青混合料施工溫度

通過試驗(yàn)段的試鋪發(fā)現(xiàn)機(jī)械組合滿足施工要求，碾壓過程也未發(fā)現(xiàn)推移、擁包等現(xiàn)象，說明碾壓工藝也是合適的。最后通過現(xiàn)場檢測，動(dòng)穩(wěn)定度、厚度、壓實(shí)度、平整度、滲水等指標(biāo)也都滿足設(shè)計(jì)要求，說明試驗(yàn)段的碾壓溫度等參數(shù)也可指導(dǎo)后續(xù)施工。

3.2 下承層為剛性水泥混凝土層

項(xiàng)目選擇YK25+803~YK25+071.4（大村大橋268.4 m）段進(jìn)行了下承層為剛性混凝土層的中面層試鋪，施工工藝按照柔性瀝青下承層的工藝不變，并通過現(xiàn)場取混合料成型車轍試件再次檢測了動(dòng)穩(wěn)定度，同時(shí)對(duì)壓實(shí)度、平整度、滲水等指標(biāo)也進(jìn)行了檢測。但發(fā)現(xiàn)在和柔性瀝青下承層相同的施工溫度參數(shù)下，AC-20F瀝青混合料出現(xiàn)推移現(xiàn)象，且滲水指標(biāo)不合格。

經(jīng)研究判斷，當(dāng)下承層為剛性混凝土下承層時(shí)，施工工藝與瀝青混凝土的柔性下承層可能有所不同。在橋面等有防水要求的混凝土上直接鋪筑中面層，防水層遇熱后會(huì)軟化，水泥混凝土和瀝青中面層之間的界面粘結(jié)力減弱，產(chǎn)生推移。將雙鋼輪壓路機(jī)作為初壓設(shè)備，因?yàn)殡p鋼輪壓路機(jī)主要是上下振動(dòng)，不規(guī)則的碎石通過振動(dòng)擠壓棱角很容易刺破防水層，強(qiáng)振可能帶來了對(duì)防水層的破壞從而影響了橋面的防水效果，導(dǎo)致滲水系數(shù)過大。

通過以上分析，重新選擇YK28+241~YK28+938（回香村大橋697 m）作為水泥混凝土剛性下承層抗車轍劑中面層的試驗(yàn)段，并對(duì)施工工藝做了調(diào)整，即將膠輪壓路機(jī)作為初壓設(shè)備，雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行復(fù)壓。并通過現(xiàn)場取混合料成型車轍試件再次檢測了動(dòng)穩(wěn)定度，同時(shí)對(duì)壓實(shí)度、平整度、滲水等指標(biāo)也進(jìn)行了檢測，這次所檢指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。

表8 剛性混凝土下承層試驗(yàn)段壓實(shí)方式

4 結(jié)語

本文依托昆明東南繞城高速公路某合同段路面工程LM2標(biāo)段工程，針對(duì)中面層為主的抗車轍區(qū)，通過摻加抗車轍劑來提高結(jié)構(gòu)層的動(dòng)穩(wěn)定度，使得動(dòng)穩(wěn)定度（車轍）要求不小于6000次/mm。通過配合比試驗(yàn)，完成了AC-20F抗車轍劑瀝青混合料的生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)，并成功鋪筑了柔性瀝青基下承層和剛性水泥混凝土下承層中面層的試驗(yàn)段，總結(jié)了不同結(jié)構(gòu)下承層施工AC-20F抗車轍劑瀝青混凝土的施工工藝，為后續(xù)本項(xiàng)目中面層大面積的施工提供更為詳細(xì)的技術(shù)參數(shù)作為參考以及類似路面工程項(xiàng)目提供借鑒。