雷國華

（吉安市公路建設和養(yǎng)護中心新干分中心，江西 吉安 331300）

0 引言

公路的使用壽命是有限的，原因在于，由瀝青、混凝土等原材料混合攤鋪形成的路面，長時間承受過往車輛的壓力，路面結構不斷受到?jīng)_擊，進而使原本穩(wěn)定的性能不斷下降，最終出現(xiàn)結構斷裂的情況。不僅會在路面上留下大量車轍，還有可能出現(xiàn)裂縫、凹凸不平等現(xiàn)象，從而大幅度降低行車的安全性。為了盡量提高路面的使用壽命，可在公路工程施工期間采用高模量瀝青混凝土基層施工技術。

1 公路施工中高模量瀝青混凝土基層施工技術內(nèi)涵分析

1.1 公路施工中高模量瀝青混凝土基層施工技術應用分析

1.1.1 傳統(tǒng)瀝青混凝土路面的劣勢分析

早在2005年，我國便有學者發(fā)布研究報告，認為在公路路面結構中，基層中的中面層對路面是否容易留下車轍病害方面產(chǎn)生的影響最大[1]。以我國全年平均氣溫相對較低的北方為例，夏季環(huán)境溫度有可能達到35℃以上。在陽光直射以及環(huán)境溫度的“雙重加持”下，瀝青路面表面的溫度極有可能超過環(huán)境溫度30℃以上，最高可能達到60～70℃。即使在距離路面表層10cm 厚度的區(qū)域，溫度也不會明顯降低，依然保持在50～55℃。即使在北方地區(qū)，夏季的瀝青路面都處于如此高溫的環(huán)境下，在南方地區(qū)路面溫度只會更高。當瀝青路面長時間處于高溫狀態(tài)時，加上行駛車輛的作用力，路面結構從“穩(wěn)定”狀態(tài)向“穩(wěn)定被破壞”狀態(tài)的轉變速度大幅度增加，最終導致路面出現(xiàn)車轍病害，逐漸形成裂縫。

1.1.2 高模量瀝青混凝土施工技術的優(yōu)勢分析

應用高模量瀝青混凝土施工技術，既能夠有效降低路面的厚度，又可以延長路面的使用壽命，總體可行性較高。

1.2 提高瀝青混凝土模量對路面車轍現(xiàn)象造成影響的力學分析

針對瀝青混凝土模量與路面車轍病害的關系進行分析時，應以力學分析作為切入點。具體的分析方法為：基于ANSYS 有限元軟件完成不同模量瀝青路面模型的建立。所有模型的尺寸大小完全一致——路面模型高度均為10m，長度（沿著公路前進的方向）10m，路面寬度10m。分析單元選擇方面，應使用8 節(jié)點3D 單元SOLID45 有限元。在此基礎上，提高瀝青混合料的模量，之后基于DSR 測試，對瀝青膠結料的流變參數(shù)進行分析——既有復數(shù)剪切模量（G*）、相位角（δ）、車轍因子（G*/sinδ）對膠結料的改性機理進行分析。將改性劑的質(zhì)量與瀝青混合料的質(zhì)量比分別設置成0.2%、0.3%、0.4%、0.5%，進行DSR 試驗時，將溫度控制在64℃、70℃、76℃、82℃，分析高模量改性劑摻量、溫度對膠結料高溫流變性能的影響。測試載荷保持100Pa 不變。動力學分析結果顯示，在瀝青混合料中的高模量改性劑含量不斷增加的同時，復數(shù)剪切模量（G*）值不斷上升；特別是在改性劑含量超過0.3%時，G*值增加速度進一步提升。這一結果表明，當瀝青混合料中的高模量改性劑含量增加之后，混合料的抗變形能力也會隨之增強。而在溫度相同的情況下，改性劑含量越高（模量越高）的瀝青混合料的抗變形能力也會越高。另一項結果顯示，混合料相位角隨著改性劑含量增加不斷降低，在改性劑超過0.3%之后，相位角下降速度加快。表明在模量提高的同時，瀝青混合料的黏性越來越低，剛度越來越大，抵抗車轍病害的能力越來越強。

2 公路施工中高模量瀝青混凝土基層施工技術的具體應用

2.1 公路工程概況

某公路工程全長75.09km，屬于城市一級主干道，為雙向6 車道。最大行車速度為100km/h，設置的路基凈寬達到30.1m。該工程所在地年平均氣溫較為溫和，年均降雨量介于1085.48～1127.52mm 之間，多集中在每年5月—9月?，F(xiàn)擬定的施工方案如下：采用底基層+柔性基層的方式，不再設置中面層。如此一來，在路基結構中只剩下上面層和下面層。柔性基層的設計方案為：厚度18cm，使用的高模量瀝青混凝土在現(xiàn)場配制。

2.2 公路施工中高模量瀝青混凝土基層施工技術

2.2.1 高模量瀝青混凝土原材料及配合比

（1）高模量瀝青混凝土原材料選用

（a）粗集料選擇。粗集料均使用石灰?guī)r破碎后生成，根據(jù)粒徑分為兩種[2]。一種介于5.5～16.5mm 之間，另一種介于16.5～32.0mm 之間。

（b）細集料選擇。細集料選擇機制砂，從破碎石灰?guī)r生成的不符合相關要求的粗集料中選取一部分，使用專用的設備磨成細砂。經(jīng)過檢測后發(fā)現(xiàn)，細集料中的砂含量達到88.3%，高于60%的標準要求。

（c）調(diào)和瀝青選擇。為了確保瀝青混合料具有較強的抗疲勞性能。擬選用的調(diào)和瀝青品牌包括歡喜嶺、綏中36-1、中東瀝青3 種。為確定3 種調(diào)和瀝青的質(zhì)量，施工人員分別從3 種瀝青中選擇一部分，制作成標準試樣后進行性能比對，最終結果見表1。綜合針入度、軟化點、脆點在內(nèi)的8 項比對結果后，最終判定中東瀝青品牌的調(diào)和瀝青的性能是3 種瀝青中的最優(yōu)項，故選用。

表1 3 種調(diào)和瀝青性能對比

（d）外加劑選擇。擬選擇的外加劑包括法國PRM 外加劑、法國PR-S 抗車轍外加劑、德國DUROFLEX 外加劑。3 種外加劑加入中東調(diào)和瀝青試樣之后，劈裂強度、凍融劈裂強度、殘留強度的比對結果見表2。由于法國PR-S 抗車轍外加劑的殘留強度最低，故決定使用。

表2 三種外加劑比對結果

（2）配合比設計

最終確定的礦粉比例達到3.5%，油石比為4.8%。按照上述配合比，加入調(diào)和瀝青、混凝土、外加劑之后，配制成的瀝青混凝土混合料模量較高，達到相關要求。

2.2.2 高模量瀝青混凝土基層施工要點分析

（1）施工前的準備工作

由于材料均為袋裝，故在運輸、進場、存儲期間，應確保環(huán)境干燥、通風。除此之外，不可直接將材料放在地面上，應該放在金屬材料制成的隔板之上。此外，在完成級配碎石的鋪設作業(yè)，尚未開始瀝青混凝土混合料攤鋪作業(yè)時，應該在碎石層上均勻噴灑透層油，從而達到清潔碎石層表面、隔絕水分的目的。噴灑透層油的劑量應該控制在1.0～2.0L/m3，使用智能灑布車完成相關作業(yè)。在此期間應注意，透層油灑布作業(yè)完成后48h 內(nèi)，必須完成其他所有準備工作，時間一到立刻開始高模量瀝青混凝土混合料的攤鋪作業(yè)，否則透層效果下降，容易影響后續(xù)施工。

（2）高模量瀝青混凝土混合料的拌制

拌制高模量瀝青混凝土混合料的注意事項如下：

（a）責成專人對各種原材料的使用劑量、拌和溫度進行監(jiān)控，務必確保各項參數(shù)處于合理范圍之內(nèi)。

（b）應使用相關機械投放外加劑，目的是與控制系統(tǒng)形成聯(lián)動，將外加劑和熱料同時投入拌和設備。

（c）考慮到在拌制過程中，加入外加劑可能影響拌制效果，故需適當增加拌和時間（控制在7～10s）。這樣做的目的是，加快物料熔化速度，提高拌和的均勻性[3]。

（3）高模量瀝青混凝土混合料的運輸

運輸高模量瀝青混凝土混合料的注意事項如下：

（a）運輸車輛噸位必須充足且具備自卸式功能。

（b）在拌和料裝車的過程中，相關作業(yè)不能連續(xù)進行，每裝入一部分材料之后，應將車輛前后移動一段距離。這樣做的目的是，大幅度降低混合料出現(xiàn)離析現(xiàn)象的概率。

（4）高模量瀝青混凝土混合料的壓實

在公路工程建設中，壓實作業(yè)是高模量瀝青混凝土混合料基層施工的重要組成部分，保障公路建設質(zhì)量，延長使用年限。在完成高模量瀝青混合料攤鋪之后，壓實作業(yè)的注意事項如下：

（a）所使用的設備為當量達到11t 的雙鋼輪壓路機2 臺、當量達到25t 以上的膠輪壓路機1 臺。

（b）初壓作業(yè)時，應使用雙鋼輪壓路機，在瀝青混合料攤鋪后路面溫度處于140℃左右時，以3km/h 的速度靜壓第一遍；待路面溫度下降至130℃左右時，使用膠輪壓路機以4km/h 的速度靜壓第二遍；待路面溫度下降至120℃左右時，使用雙鋼輪壓路機以3km/h的速度振壓第三遍；最后，依然使用雙鋼輪壓路機，在路面溫度下降至100℃左右時，以5km/h 的速度進行終壓作業(yè)，務必確保將路面光滑、平整。為確保壓實作業(yè)質(zhì)量，應合理確定壓實長度。比如，在攤鋪作業(yè)長度達到50m 之后，便需進行壓實作業(yè)。

（5）高模量瀝青混凝土基層施工后的路面基層接縫處理

當前，高模量瀝青混凝土施工環(huán)節(jié)較多，但各項工序都極為重要，對于保障公路質(zhì)量都有著重要影響。例如，某公路工程建設中，在高模量瀝青混凝土路面基層接縫環(huán)節(jié)，所需的技術手段較復雜。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

第一，企業(yè)工程技術人員通過技術交底，要求施工人員在進行高模量瀝青混凝土基層接縫作業(yè)中使用平接縫技術手段。該方式是在接縫部位涂刷黏層材料，在涂刷方式上與傳統(tǒng)方法不同，必須保證高模量瀝青混凝土與黏層材料的平整度。并在涂刷過程中，對黏層材料的配置進行控制，嚴格按照國家標準與企業(yè)內(nèi)部的要求。同時，在黏層材料配置中，對溫度要求也較為嚴格，將其控制在適宜的溫度對材料損失較小，進而為建筑企業(yè)減少經(jīng)濟成本。

第二，在涂刷方式上，根據(jù)高模量瀝青混凝土壓路機的碾壓方式進行調(diào)整。采取縱向接縫的方式，并在涂刷中盡量避免與壓路機的軌跡接觸。

第三，為保證路面基層接縫處理工作的順利完成，要進行技術細節(jié)設計。需要壓路機在進行高模量瀝青混凝土壓實工作中留出少許面積，一般為面積20cm2左右。方便層層碾壓，進而達到路面基層完美接縫的目的。

3 結語

提高瀝青混凝土的模量，混合料的力學性能會在一定程度上得到提升，將其應用于路面基層攤鋪，路面整體結構的穩(wěn)定性會隨之提升。這樣的路面能夠在更長的時間內(nèi)承受過往車輛的重力作用，有效延后路面出現(xiàn)車轍并最終形成病害的時間，對提高公路的使用壽命具有積極意義。在具體施工期間，高模量瀝青混凝土基層施工的復雜程度較高，故為了提高施工質(zhì)量，必須做好施工前的準備工作，確保高模量瀝青混凝土混合料按照標準流程完成拌制。在施工期間，還應考慮高模量瀝青混凝土混合料相較于普通瀝青混合料的差異，以實現(xiàn)相關目標。