梁孟超

（河北省交通建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，河北 石家莊 050000）

1 工程概況

某公路工程按照高等級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，采用雙向六車道，設(shè)計(jì)時(shí)速為120km/h，路基寬度為35.5m，路線全長18.564km，路面由上、中、下三層組成，其中上面層采用的是瀝青瑪蹄脂混合料，厚度為4.5cm；中面層選用的是中粒式瀝青混凝土，厚度為6.0cm；下面層采用的是粗粒式瀝青混凝土，厚度為9.5cm[1]?；鶎訛樗€(wěn)碎石基層，底基層為二灰土。為在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升路面抗車轍的能力，使車輛行駛更加安全，經(jīng)過研究后，決定在該公路養(yǎng)護(hù)中，應(yīng)用開級(jí)配磨耗層，以此來增強(qiáng)路面的使用性能。下面重點(diǎn)對(duì)開級(jí)配磨耗層在該公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用展開分析。

2 公路養(yǎng)護(hù)中開級(jí)配磨耗層的應(yīng)用

OGFC的級(jí)配范圍可以參考美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)給出的建議，并通過試驗(yàn)路段加以確定，本工程最終選取的OGFC級(jí)配范圍為9.5。

2.1 原材料的選擇

2.1.1 基質(zhì)瀝青

基質(zhì)瀝青選用70#石油瀝青，各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)與現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求相符，其中環(huán)球法測試的軟化點(diǎn)應(yīng)不低于46℃，溶解度不小于99.5%，10℃下，5cm/min的延度不小于20cm，閃點(diǎn)不小于260℃，含蠟量不超過2%，15℃下的密度不小于1.01g/cm3，60℃下的動(dòng)力黏度不小于180Pa?S[2]。

2.1.2 橡膠粉

橡膠粉作為OGFC的重要組成部分之一，其顆粒規(guī)格應(yīng)相關(guān)規(guī)定要求相符，即2.0mm篩孔的通過率為100%，1.18mm篩孔的通過率為65%～100%，0.6mm篩孔的通過率為20%～100%，0.075mm篩孔的通過率為0～5%[2]。采用水篩法篩分橡膠粉，橡膠粉的密度應(yīng)達(dá)標(biāo)，且無鐵絲或其他雜質(zhì)，纖維比例不大于0.5%，為避免橡膠粉顆粒發(fā)生黏結(jié)的現(xiàn)象，要求含4%的碳酸鈣。橡膠粉的質(zhì)量與OGFC的質(zhì)量密切相關(guān)，供貨商應(yīng)提供質(zhì)保證書，并對(duì)橡膠粉的規(guī)格、加工及儲(chǔ)存方式予以詳細(xì)說明。

2.1.3 橡膠瀝青

選用的橡膠瀝青各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)負(fù)荷相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，177℃下的黏度為1.5～4.0Pa·s，最小軟化點(diǎn)為54℃。

2.1.4 集料

（1）粗集料以碎石作為首選，要求質(zhì)地堅(jiān)硬、表面潔凈、顆粒接近立方體且不含風(fēng)化顆粒，粒徑在4.75mm以上。玄武巖或是輝綠巖作為粗集料的效果比較好，當(dāng)石料選好后，要做相應(yīng)檢測，看是否滿足技術(shù)要求。常溫狀態(tài)下，粗集料的壓縮值不超過20%。高溫不超過24%，洛杉磯磨耗損失不大于28%，吸水率不超過2.0%，對(duì)橡膠瀝青的黏附性不小于5級(jí)，堅(jiān)固性不超過12%，針片狀顆粒含量不超過12%，軟石含量不超過3%，抗壓強(qiáng)度不小于120MPa[3]。

（2）細(xì)集料以人工軋制的機(jī)制砂作為首選，要求堅(jiān)硬、潔凈、干燥、無雜質(zhì)、無風(fēng)化，且石質(zhì)應(yīng)與選用的粗集料相同，不可以使用采石場的下腳料。粗集料的尺寸規(guī)格應(yīng)與相關(guān)規(guī)定要求相符，0.075mm篩孔的質(zhì)量百分率為0～15%，砂當(dāng)量不小于60%，以70%以上為宜。

2.1.5 外摻劑

為改善橡膠瀝青與集料之間的黏附性，需要摻入適量的外加劑，比較適宜的有水泥或是消石灰，摻入量控制在混合料質(zhì)量的1%～2%左右。

2.2 配合比設(shè)計(jì)

OGFC的配合比設(shè)計(jì)分為三個(gè)階段，第一個(gè)階段為目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)，第二個(gè)階段為生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)，第三個(gè)階段為生產(chǎn)配合比驗(yàn)證。

2.2.1 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

（1）在該階段，要先檢測原材料，從工程實(shí)際使用的原材料中，選取具有代表性的材料，按照現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)規(guī)程的規(guī)定要求篩分各類礦料，并檢測混合料拌制中所需的材料，包括基質(zhì)瀝青、橡膠瀝青、膠粉、礦料以及外摻劑等，以保證原材料的質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

（2）在對(duì)礦料配合比設(shè)計(jì)時(shí)，可將篩分結(jié)果作為主要依據(jù)，依托電子表格，采用適配的方法操作，并按相關(guān)試驗(yàn)規(guī)程中給出的方法，繪制礦料的級(jí)配曲線，在預(yù)先確定的級(jí)配范圍內(nèi)，對(duì)礦料比例加以調(diào)整，設(shè)計(jì)出不同的級(jí)配。對(duì)橡膠瀝青用量確定時(shí)，可以根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，制作不同級(jí)配的馬歇爾試件，并測定體積指標(biāo)，從中選取一組最為接近設(shè)計(jì)要求的級(jí)配作為設(shè)計(jì)級(jí)配。

（3）按照礦料的設(shè)計(jì)級(jí)配和橡膠瀝青用量，以0.5%的間隔變化，取四種不同的橡膠瀝青用量，制作馬歇爾試件，分別計(jì)算出各組試件的密度、空隙率、間隙率、瀝青飽和度等指標(biāo)，據(jù)此繪制體積指標(biāo)曲線，根據(jù)體積指標(biāo)，確定配合比的瀝青用量。

（4）OGFC與SMA之間具有一定的相似性，需要有一個(gè)粗集料嵌擠的骨架結(jié)構(gòu)，以減少車轍。而OGFC的骨架嵌擠狀態(tài)主要體現(xiàn)在粗集料的間隙率上，要求壓實(shí)后的混合料間隙率小于粗集料干搗的間隙率。

（5）在對(duì)OGFC混合料的飛散損失率確定時(shí)，可以采用飛散試驗(yàn)，該方法的具體操作過程如下：準(zhǔn)備一組OGFC混合料馬歇爾試件，對(duì)其質(zhì)量準(zhǔn)確測定，結(jié)果精確到0.1g，將該值記為P1。隨后將試件放入到洛杉磯磨耗機(jī)內(nèi)，試驗(yàn)溫度控制在25℃，磨耗機(jī)以30～33r/min的速度，運(yùn)行300r，將試件取出后稱重，結(jié)果記為P2。OGFC混合料的飛散損失率不大于30%為合格，若是無法達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，可以使用改性劑或是增加瀝青用量，使飛散損失率達(dá)標(biāo)[4]。本次配合比設(shè)計(jì)中，將20%作為混合料飛散損失率的標(biāo)準(zhǔn)最大值。

（6）為測試OGFC混合料的滲透性，可以開展?jié)B透性試驗(yàn)，具體的操作過程如下：依據(jù)生產(chǎn)配合比制備馬歇爾試件，并對(duì)正反兩面分別擊實(shí)50次，在不脫模的前提下，將試件兩面的濾紙去除，待試件自然冷卻后，直接帶模浸入水中，時(shí)間不少于1h，使試件吸收后達(dá)到飽和狀態(tài)。試驗(yàn)的過程中，可將試模支立在容器內(nèi)，使模底脫空，隨后向試模內(nèi)倒入100ml水，用秒表記錄水從試件孔隙全部滲出的時(shí)間，做好記錄。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中給出的公式，計(jì)算出試件的透水系數(shù)。

（7）根據(jù)上述生產(chǎn)配合比制備馬歇爾試件，并對(duì)試件作一系列試驗(yàn)，包括浸水、凍融劈裂、高溫動(dòng)穩(wěn)定度、低溫抗裂性能等，各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)與相關(guān)規(guī)定相符，如果其中某一項(xiàng)或是幾項(xiàng)試驗(yàn)的結(jié)果不符合規(guī)定，則需要重新設(shè)計(jì)配合比。

2.2.2 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)

（1）對(duì)熱料倉各種礦料的用量加以確定，具體做法如下：混合料拌制采用間歇式拌和樓，可在二次篩分后，從進(jìn)入熱料倉的礦料中取樣篩分，以該結(jié)果作為主要依據(jù)，利用試驗(yàn)規(guī)程中給出的公式，通過計(jì)算，使混合料的級(jí)配與目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)級(jí)配相符，以此來確定熱材料各種礦料的用料比例。對(duì)冷料倉進(jìn)料比例反復(fù)調(diào)整，直至與熱料倉達(dá)到供料平衡為止。

（2）根據(jù)獲得的生產(chǎn)配合比，在室內(nèi)使用小型拌和機(jī)，制備混合料并進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，檢驗(yàn)混合考的浸水殘留穩(wěn)定度和凍融殘留強(qiáng)度比，看結(jié)果是否與規(guī)定要求相符，若是相符，則說明混合料的生產(chǎn)配合比合理。

2.2.3 配合比驗(yàn)證

依據(jù)生產(chǎn)配合比，對(duì)混合料試拌，確認(rèn)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)合格后，用混合料鋪筑試驗(yàn)段。從試鋪的混合料中取樣，作馬歇爾試驗(yàn)、礦料篩分試驗(yàn)等，檢驗(yàn)礦料的級(jí)配，確定出生產(chǎn)所用的標(biāo)準(zhǔn)配合比，并對(duì)該配合比制備的混合料作高溫車轍和水穩(wěn)定性試驗(yàn)，確認(rèn)合格后，便可將之作為最終的生產(chǎn)配合比。

2.3 OGFC施工要點(diǎn)

2.3.1 制備混合料

OGFC混合料生產(chǎn)過程中，要對(duì)溫度嚴(yán)格控制，這是確?；旌狭腺|(zhì)量的關(guān)鍵，溫度過低會(huì)對(duì)混合料的施工性能造成影響，而溫度過高，則會(huì)使混合料離析的發(fā)生概率增大。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，開級(jí)配混合料出場的最佳溫度為165～175℃[5]。通常情況下，拌制好的OGFC混合料不存儲(chǔ)于貯料倉內(nèi)，因特殊需要，必須存儲(chǔ)時(shí)，要縮短儲(chǔ)存時(shí)間，最長不得超過60min。

2.3.2 路面準(zhǔn)備

為使開級(jí)配磨耗層的作用得以充分發(fā)揮，應(yīng)將OGFC混合料鋪筑在結(jié)構(gòu)完整的路面上。OGFC下面層要有不小于2%的排水橫坡，防止雨水積聚，影響磨耗層的耐久性。除此之外，還應(yīng)與下面層之間有良好的黏結(jié)性，因粒徑單一的骨架結(jié)構(gòu)空隙率比較大，盡管水會(huì)從橫坡排出路面，但仍然會(huì)有一小部分的水殘留于OGFC結(jié)構(gòu)層底部。由于黏層油受到水的作用，會(huì)遭到破壞，致使OGFC的使用壽命隨之縮短。故此，在對(duì)OGFC混合料正式攤鋪前，應(yīng)采取有效的措施處理下面層，滿足混合料的施工要求，延長路面的使用年限。

2.3.3 混合料運(yùn)輸

（1）在OGFC混合料的運(yùn)輸環(huán)節(jié)中，要做好溫度控制工作，混合料出廠前和到場后，可以采用插入式數(shù)顯熱電偶溫度計(jì)，檢測混合料的溫度。溫度計(jì)插入混合料的深度應(yīng)達(dá)到15cm以上，在混合料運(yùn)輸車側(cè)面的中間部位設(shè)置檢測孔，孔口與車廂底面的距離保持在30cm左右。

（2）從拌和樓向運(yùn)輸車上卸料時(shí)，車輛應(yīng)前后移動(dòng)3次，將混合料裝入不同的位置，以此來降低集料離析的發(fā)生概率。運(yùn)輸車的運(yùn)量要較之拌和站的生產(chǎn)能力和現(xiàn)場攤鋪?zhàn)鳂I(yè)速度有一定的富余，攤鋪機(jī)前方等待卸料的運(yùn)輸車數(shù)量至少要有3輛方可開展攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，以免因供料不及時(shí)，引起停工待料的情況。

（3）為保證混合料在運(yùn)輸途中的溫度，運(yùn)輸車上要配置篷布覆蓋設(shè)施，卸料時(shí)繼續(xù)覆蓋，直至混合料全部卸完后將篷布從車上取走即可，在確?；旌狭蠝囟鹊耐瑫r(shí)，防止污染環(huán)境。運(yùn)輸車應(yīng)停靠在攤鋪機(jī)前方20cm左右的位置處，避免與攤鋪機(jī)發(fā)生碰撞，卸料時(shí)，運(yùn)輸車掛好空擋，由攤鋪機(jī)推動(dòng)前進(jìn)，直至車上所有泥和料全部卸完為止。

2.3.4 攤鋪與碾壓

（1）OGFC混合料應(yīng)在路面干燥、氣溫高于15℃的條件下作業(yè)，特別是在攤鋪層比較薄時(shí)，更要選擇適宜的施工環(huán)境和溫度，以確保攤鋪質(zhì)量達(dá)標(biāo)。OGFC混合料采用全寬度攤鋪的方法作業(yè)，伸入路肩90cm左右，施工過程中，要避免妨礙橫向排水的行為發(fā)生。

（2）混合料攤鋪應(yīng)保證連續(xù)、穩(wěn)定，是提高平整度的有效途徑之一。開級(jí)配磨耗層的厚度比較薄，為確保攤鋪效果，攤鋪機(jī)要控制好作業(yè)速度，可以按照混合料的產(chǎn)量、機(jī)械設(shè)備配套情況、現(xiàn)場攤鋪厚度和寬度等，確定最佳的攤鋪速度，使攤鋪機(jī)在該速度下，均勻、不間斷攤鋪。

（3）OGFC混合料攤鋪完畢，尚未碾壓密實(shí)前，嚴(yán)禁車輛通過和人員踩踏，以免影響攤鋪效果。在對(duì)混合料上面層攤鋪時(shí)，可以借助非接觸式平衡梁控制厚度，兩臺(tái)攤鋪機(jī)呈梯隊(duì)作業(yè)，相距10m左右，從而形成良好的熱接縫[6]。攤鋪?zhàn)鳂I(yè)正式開始前，要對(duì)攤鋪機(jī)全面調(diào)整，使其達(dá)到最佳狀態(tài)，消除潛在的隱患問題，避免攤鋪中途發(fā)生故障，影響質(zhì)量和進(jìn)度。將攤鋪機(jī)布料器兩端的自動(dòng)料位器調(diào)整好，使料門的開度、鏈板送料器的速度與螺旋布料器的轉(zhuǎn)速相匹配。攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)，要保證螺旋布料器內(nèi)的混合料高于布料器2/3，從而使熨平板擋板前方的混合料高度在全寬范圍內(nèi)保持一致，由此能夠降低攤鋪層離析現(xiàn)象的發(fā)生概率。

（4）OGFC混合料攤鋪后，應(yīng)在溫度較高的情況下用壓路機(jī)碾壓密實(shí)，以保證壓實(shí)效果。選用鋼輪壓路機(jī)，以靜壓的方式碾壓，也可以振動(dòng)碾壓，但在振動(dòng)過程中，可能會(huì)導(dǎo)致大量的集料被壓碎，使混合料的強(qiáng)度下降，因此不推薦振動(dòng)碾壓。需要注意的是，不可以使用膠輪壓路機(jī)對(duì)OGFC混合料碾壓密實(shí)[7]。

（5）OGFC混合料施工過程中，橫縫的處理尤為重要，操作時(shí)，不可以采用與普通混合料相同的做法，即在切縫垂直面上涂抹黏層油，這是由于OGFC混合料中粗集料的含量比較多，集料間的黏結(jié)性不強(qiáng)，通過涂抹黏層油的方法，無法使攤鋪層與新面層之間可靠黏結(jié)。不僅如此，切縫垂直面涂抹的黏層油若是厚度過大，則會(huì)對(duì)OGFC內(nèi)部橫向排水造成不利影響。

（6）在縱縫處理時(shí)，為確保攤鋪面的連續(xù)性和均勻性，可以采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)呈梯隊(duì)作業(yè)，并在前面已經(jīng)攤鋪的混合料留20cm左右的寬度暫不碾壓，以此作為后面的高程基準(zhǔn)面，后面的攤鋪機(jī)攤鋪時(shí)，使攤鋪層重疊10cm左右，按熱接縫的方法，在重疊層上做跨接縫碾壓，以消除接縫的痕跡[8]。需要注意的是，上面層與中面層之間的縱縫應(yīng)錯(cuò)開15cm以上。

3 結(jié)語

公路養(yǎng)護(hù)工程中應(yīng)用開級(jí)配磨耗層時(shí)，應(yīng)優(yōu)選各種原材料，并科學(xué)設(shè)計(jì)混合料的配合比，作業(yè)人員應(yīng)掌握開級(jí)配磨耗層的施工技術(shù)要點(diǎn)，以確保質(zhì)量達(dá)標(biāo)，從而使其能夠有效改善路面性能，提高行車舒適性與安全性。