杜國強(qiáng)

（張家口路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 張家口 075000）

0 引言

傳統(tǒng)熱拌瀝青路面對材料及施工溫度都有很高要求，在正常的溫度條件下尚可滿足要求，但在低溫條件下，將很難達(dá)到溫度要求，從而給路面施工質(zhì)量造成影響。為適應(yīng)當(dāng)前高速公路工程建設(shè)與發(fā)展需要，有必要針對低溫條件提出一套合理有效的瀝青路面施工技術(shù)。以下以某高速公路路段為例，對其低溫條件下的瀝青路面施工技術(shù)進(jìn)行分析。

1 路面結(jié)構(gòu)調(diào)整及混合料配合比優(yōu)化

1.1 路面結(jié)構(gòu)調(diào)整

為填補(bǔ)表面的空隙，避免水分滲入，通常在基層施工完成后在其表面鋪筑下封層，為了使面層和基層充分結(jié)合，還會在基層表面均勻噴灑一層透層油。在低溫季節(jié)，乳化瀝青需要較長的時間才能完成破乳與蒸發(fā)，這雖然對透層油滲入有利，但在施工結(jié)束后需很長時間才能破乳，對養(yǎng)護(hù)與交通管制都造成影響，因此需對封層材料予以適當(dāng)調(diào)整。在低溫季節(jié)施工中，為便于路面施工，可將下封層材料更換為熱瀝青與粒徑在4.75～13mm范圍內(nèi)的碎石，其中，瀝青灑布量按1.8～2.2kg/m2控制，碎石撒布量按覆蓋率達(dá)到80%以上控制。采用這種結(jié)構(gòu)，施工完成后即可開始面層攤鋪，從根本上解決破乳時間較長造成的問題。此外，熱瀝青溫度可以達(dá)到180℃，灑布后可提升下臥層溫度，并與透層形成一個完整的隔熱層，防止熱量向下層結(jié)構(gòu)傳遞，在必要的情況下可對碎石做預(yù)熱處理，保證面層溫度，為之后的攤鋪創(chuàng)造良好條件[1]。

1.2 配合比優(yōu)化

在配合比設(shè)計過程中，確定礦料級配為重要環(huán)節(jié)之一，對于密集配混合料，其粗集料在混合料中處于懸浮狀態(tài)，未能形成嵌擠，而細(xì)集料的數(shù)量與瀝青含量則對混合料的孔隙率及粗集料之間的位置關(guān)系產(chǎn)生直接影響；對于間斷式級配，其粗集料組分相對較多，可形成嵌擠，加之瀝青的填充和碾壓，使粗集料分布重組，形成整體骨架，對壓實功的要求較低。根據(jù)上述分析對AC-20C混合料級配進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，4.75mm篩孔實際通過率應(yīng)保持在26%～45%范圍內(nèi)，孔隙率、礦料間隙率需分別保持在4%～6%和11%～15%范圍內(nèi)。通過調(diào)整，使粗集料含量適當(dāng)增加，將0.15mm篩孔實際通過率嚴(yán)格控制在7%～10%范圍內(nèi)，0.075mm篩孔實際通過率嚴(yán)格控制在5%～7%范圍內(nèi)，完成調(diào)整后，礦料間隙率需保持在14%～18%以內(nèi)[2]。

此外，采用馬歇爾法進(jìn)行配合比設(shè)計的過程中，還應(yīng)增加瀝青的用量，以避免由于礦料間隙率較大使孔隙率顯著增加，對混合料的水穩(wěn)定性造成影響，并增加瀝青膜的厚度，進(jìn)而在壓實中起到良好潤滑作用，降低粗集料阻力，確保路面得以良好壓實。以AC-20C混合料為例，對其配合比進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化前后混合料技術(shù)性能對比如表1所示。

表1 AC-20C混合料配合比優(yōu)化前后技術(shù)性能對比

經(jīng)調(diào)整，粗集料與礦粉用量均增加，4.75mm篩孔實際通過率控制在40%以下，但0.15mm篩孔與0.075mm篩孔實際通過率明顯增加，使混合料的最佳油石比從4.1%提高至4.5%，確?；旌狭峡紫堵蕽M足規(guī)范要求。

從路用性能角度講，因調(diào)整后混合料礦料間隙率及瀝青用量均明顯增加，所以混合料在高溫條件下的穩(wěn)定性與馬歇爾穩(wěn)定度均有所下降，但依然可以滿足相關(guān)規(guī)范要求。另外，因混合料中瀝青與礦粉的用量增加，所以瀝青膜厚度及相鄰結(jié)構(gòu)層之間的黏結(jié)強(qiáng)度均增加，使混合料抵抗水損壞能力增強(qiáng)[3]。

2 溫拌技術(shù)及溫度控制

2.1 溫拌技術(shù)

溫拌技術(shù)是指在混合料中適量摻加溫拌劑來降低各施工環(huán)節(jié)的溫度要求，以此改善現(xiàn)場施工條件，節(jié)省能源消耗、減少環(huán)境污染，為攤鋪施工創(chuàng)造更多的時間。一般情況下，采用溫拌技術(shù)后，施工溫度可降低30℃左右，使混合料在低溫條件下的壓實性能得以顯著改善。就目前來看，這項技術(shù)已經(jīng)在很多實踐過程中得到應(yīng)用。常用溫拌劑包括沸石類、泡沫瀝青、降黏型改性劑等[4]。

在低溫條件下進(jìn)行瀝青路面施工時引入溫拌技術(shù)可以有效保證路面的壓實質(zhì)量。然而，經(jīng)市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用溫拌技術(shù)后會使路面施工成本增加20～30元/m2。我國相關(guān)學(xué)者針對沸石類溫拌劑作用機(jī)理進(jìn)行分析及相關(guān)試驗，發(fā)現(xiàn)含水量為20%的沸石粉經(jīng)高溫作用釋放和噴出后，可形成使瀝青發(fā)生膨脹的泡沫，以此對混合料自身流動性予以改善，實現(xiàn)預(yù)期的溫拌目標(biāo)。針對這項技術(shù)，以4A沸石粉為例，對其進(jìn)行相關(guān)試驗，結(jié)果見表2。

表2 沸石粉試驗結(jié)果

試驗采用的是AC-13C混合料，沸石粉摻入量為6%，在標(biāo)準(zhǔn)擊實溫度條件下，將目標(biāo)孔隙率選擇為4.4%，以此開展路用性能試驗與分析。當(dāng)?shù)V料級配及瀝青用量完全相同時，摻入沸石粉后，在140℃的擊實溫度條件下，孔隙比為4.6%；在150℃的擊實溫度條件下，孔隙比為4.3%，由此可得出最佳擊實溫度為145℃。由此可見，在添加適量沸石粉后，可降低施工溫度15℃左右，起到了良好的改性作用。此外，在摻入沸石粉進(jìn)行改性后，混合料低溫條件下的性能可能受到一定程度的影響，表現(xiàn)為凍融劈裂強(qiáng)度比及-10℃彎曲應(yīng)變均不同程度降低，但總體混合料性能依然滿足要求，并且瀝青黏度會因為沸石粉的摻加而變大，混合料的高溫穩(wěn)定性將得到顯著提升[5]。

2.2 溫度控制

如前所述，通過沸石粉的摻加能降低15℃左右的施工溫度，相較于其他產(chǎn)品，改性效果并不顯著，但其不會增加太多施工成本，可作為低溫條件下的改性方案。不同溫度條件下的下面層施工溫度控制方案如表3所示。

表3 （續(xù)）

表3 溫度控制方案

按照不同技術(shù)方案施工后，路面的壓實度都能達(dá)到98%以上，滿足相關(guān)規(guī)范要求。通過摻加沸石粉，當(dāng)?shù)乇頊囟葹?～4℃時，實測壓實度并未降低，反而有一定程度的增加，說明其改性作用顯著。

3 現(xiàn)場施工

3.1 攤鋪施工

低溫條件下的瀝青路面施工方法和常規(guī)條件并沒有太大差別，均借助兩臺攤鋪機(jī)一前一后成梯隊形式同步運(yùn)行，兩者之間的距離不能超過20m，防止溫度差異過大使接縫處的黏結(jié)強(qiáng)度降低，此外還應(yīng)配備一臺備用的攤鋪機(jī)。施工開始前應(yīng)先做好熨平板的預(yù)熱，此時的溫度要達(dá)到120℃以上，并在施工中適當(dāng)提高其振動頻率、降低振動幅度，以確保初始壓實效果。在低溫條件下進(jìn)行混合料運(yùn)輸時，與運(yùn)輸車箱體接觸和靠近的混合料，其溫度比中心處混合料低30～40℃，若攤鋪時未能充分?jǐn)嚢?，將?dǎo)致混合料離析，對之后的攤鋪、碾壓造成很大影響?；诖耍诘蜏貤l件下進(jìn)行混合料攤鋪時，需將攤鋪速度減慢到1～3m/min，并全程保持連續(xù)和均勻，為混合料熱量傳遞過程預(yù)留足夠的時間，以確?；旌狭线_(dá)到均勻和穩(wěn)定[6]。

3.2 碾壓施工

根據(jù)以往施工經(jīng)驗，在正常溫度條件下熱拌混合料需要有不短于30min的有效壓實時間，無論哪個碾壓階段，其混合料溫度都必須達(dá)到規(guī)范要求，以保證最終的壓實質(zhì)量，而在低溫條件下，熱交換作用明顯加強(qiáng)，混合料熱量快速流失，溫度下降速度快，有效壓實時間被大幅壓縮，雖然提升料溫與引入溫拌技術(shù)可以起到一定彌補(bǔ)作用，但依然需要加強(qiáng)施工控制來保證最終的成型質(zhì)量[7]。

在壓實機(jī)具方面，單組壓路機(jī)的實際配備數(shù)量需達(dá)到5臺以上，任何一個碾壓環(huán)節(jié)都采用單臺壓路機(jī)或多臺組合形式進(jìn)行，不同碾壓階段所用壓實機(jī)具及主要技術(shù)參數(shù)為：初壓由2臺12t雙鋼輪壓路機(jī)完成，靜壓與振壓分別進(jìn)行1遍，碾壓速度按2～3km/h控制；復(fù)壓由2臺28t膠輪壓路機(jī)完成，碾壓遍數(shù)不少于2遍，碾壓速度按3～5km/h控制；終壓由1臺12t雙鋼輪壓路機(jī)完成，碾壓遍數(shù)不少于2遍，碾壓速度按3～6km/h控制。

在不同碾壓階段中，應(yīng)注意以下操作要點：初壓緊跟在混合料的攤鋪之后，將預(yù)留長度減小至30m左右，由2臺雙鋼輪壓路機(jī)以土路肩側(cè)為起點不斷向道路中心進(jìn)行靜壓，以此形成路拱，在靜壓結(jié)束后，通過振動碾壓返回到邊緣處，然后采用相同的方法對下一段進(jìn)行初壓；復(fù)壓要在初壓結(jié)束后盡快進(jìn)行，由2臺膠輪壓路機(jī)以邊部為起點向中心處碾壓，再返回到邊部，待第一遍碾壓完成后，根據(jù)現(xiàn)場實際情況實施后續(xù)碾壓，保證路面的壓實度不低于98%；終壓需在復(fù)壓結(jié)束后盡快進(jìn)行，由雙鋼輪壓路機(jī)連續(xù)靜壓至少2遍，以消除路面上的所有輪跡，保證路面的平整度。

3.3 交通及運(yùn)輸組織

除了做好混合料攤鋪與碾壓控制，在交通及運(yùn)輸組織方面還應(yīng)采取如下施工控制措施。

（1）在低溫季節(jié)施工時，應(yīng)對混合料運(yùn)輸車做好保溫，如采用棉被進(jìn)行覆蓋等，并在出場前與運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后進(jìn)行嚴(yán)格的溫度檢測，如果實測溫度值不滿足施工要求，則禁止在施工中使用。

（2）選擇適宜的運(yùn)輸通道，并對混合料運(yùn)輸路徑予以多次模擬，針對容易發(fā)生事故的段落以及縱坡相對較大和路況很差的段落，都要做好標(biāo)記，并選擇備用路線，以免由于發(fā)生交通事故或擁堵導(dǎo)致施工中斷。

（3）加強(qiáng)運(yùn)輸車司機(jī)的技術(shù)培訓(xùn)，提高他們的安全意識，禁止超載、超速與疲勞駕駛，并且還應(yīng)安排副駕人員，以加強(qiáng)對實際路況的觀察。

（4）做好運(yùn)輸車保養(yǎng)，及時發(fā)現(xiàn)和消除隱患。

（5）加強(qiáng)與當(dāng)?shù)亟还芎吐氛块T之間的溝通，做好交通擁堵疏導(dǎo)工作，盡快排除事故和故障車輛，使道路始終保持通暢。

（6）配備專門的巡查車輛及人員，對運(yùn)輸路段尤其是重點位置進(jìn)行巡查，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，必要時可對運(yùn)輸方案進(jìn)行調(diào)整，以免影響路面正常施工。

4 結(jié)語

綜上所述，在低溫條件下進(jìn)行高速公路瀝青路面施工時，一方面要做好路面結(jié)構(gòu)調(diào)整與混合料配合比優(yōu)化，并引入當(dāng)前先進(jìn)的溫拌技術(shù)，編制合理有效的溫度控制方案，另一方面則要在施工中加以嚴(yán)格控制，同時做好交通及運(yùn)輸組織工作，保證低溫條件下的瀝青路面施工得以順利完成，并達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量目標(biāo)。