摘要 為了保證市政道路瀝青路面施工質(zhì)量，以某市政道路為研究對(duì)象，分析了瀝青混合料原材質(zhì)量控制和施工配合比設(shè)計(jì)方法，對(duì)瀝青路面施工中的瀝青混合料拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等工藝要點(diǎn)進(jìn)行探討，并用壓實(shí)度、平整度標(biāo)準(zhǔn)差評(píng)價(jià)了多個(gè)路段的路面施工質(zhì)量，旨在為城市道路瀝青路面施工提供一定的理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞 市政道路；瀝青路面；原材料；配合比；施工工藝；施工質(zhì)量

中圖分類號(hào) U416.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2023）07-0118-03

0 引言

隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，道路工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)施工質(zhì)量的要求越來(lái)越高。同水泥混凝土路面相比，瀝青路面具有平整度好、舒適度高、噪聲低、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，在城市道路中取得了廣泛應(yīng)用。但是對(duì)瀝青路面施工質(zhì)量控制不當(dāng)，可能在運(yùn)營(yíng)前期就出現(xiàn)裂縫、坑槽、車轍等病害，會(huì)大幅度降低瀝青路面的服務(wù)水平，影響行車安全性和舒適度，甚至造成嚴(yán)重的交通安全事故。如何全方位、多層次地控制瀝青路面施工質(zhì)量，已成為施工單位需要解決的重要問(wèn)題[1]。因此，研究城市道路瀝青路面的施工原材料和配合比、施工工藝、施工檢測(cè)等技術(shù)，對(duì)于提高瀝青路面建設(shè)水平具有重要的工程價(jià)值。

1 原材料選擇及質(zhì)量控制

1.1 工程概況

該文以某市政道路為研究對(duì)象，對(duì)上面層的施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了探討。該道路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為雙向六車道，瀝青路面設(shè)計(jì)厚度70 cm，路面結(jié)構(gòu)組合為“4 cm細(xì)粒式瀝青混合料AC-13C上面層+5 cm中粒式瀝青混合料AC-20C中面層+7 cm粗粒式瀝青混合料AC-25C下面層+36 cm水泥穩(wěn)定碎石基層+18 cm低劑量水泥穩(wěn)定碎石底基層”。項(xiàng)目所處區(qū)域夏季高溫多雨，冬季低溫少雨，年溫差大，多年平均降水量大，約1 082 mm，降雨主要集中在6—9月份。

1.2 瀝青路面原材料

1.2.1 瀝青

瀝青路面標(biāo)號(hào)應(yīng)根據(jù)城市道路等級(jí)、氣候條件、交通量等選擇，對(duì)夏季溫度高、高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，或交通量大、重載交通多的道路，宜選用稠度大、黏度大的瀝青；對(duì)冬季寒冷或交通量小的道路宜選用稠度小、低溫延度大的瀝青；對(duì)日溫差、年溫差大的地區(qū)宜選用針入度指數(shù)大的瀝青。需注意，當(dāng)高溫要求與低溫要求沖突時(shí)，優(yōu)先滿足高溫性能[2]。該項(xiàng)目所處區(qū)域高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、年溫差大，故基質(zhì)瀝青選用殼牌70號(hào)石油瀝青。

1.2.2 集料

集料在瀝青混合料中起到骨架支撐作用，與瀝青路面承載能力密切相關(guān)。集料一般以粒徑4.75 mm為臨界點(diǎn)分為粗集料與細(xì)集料，前者包括碎石、破碎礫石、篩選礫石等，應(yīng)該潔凈、干燥、表面粗糙；后者包括天然砂、機(jī)制砂、石屑等，應(yīng)潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì)，并有適當(dāng)?shù)念w粒級(jí)配。該項(xiàng)目粗集料中、下面層集料為石灰?guī)r，上面層為玄武巖。

1.2.3 填料

采用石灰?guī)r磨細(xì)得到的礦粉作為瀝青混合料的填料，同時(shí)保證填料的干燥和潔凈，能自由地從礦粉倉(cāng)流出。

1.3 原材料質(zhì)量控制

原材料是城市道路瀝青路面施工的物質(zhì)基礎(chǔ)，其性能直接影響瀝青路面的路用性能和服務(wù)水平。在施工過(guò)程對(duì)原材料質(zhì)量控制不嚴(yán)格，可能導(dǎo)致瀝青路面運(yùn)營(yíng)期間初期就產(chǎn)生裂縫、坑槽、車轍等病害。因此，瀝青路面應(yīng)建立嚴(yán)格的原材料采購(gòu)制度，嚴(yán)禁選用無(wú)生產(chǎn)日期、無(wú)生產(chǎn)合格證和無(wú)生產(chǎn)廠家的三無(wú)材料。原材料進(jìn)場(chǎng)之后，需對(duì)材料開(kāi)展多指標(biāo)、多層次的質(zhì)量試驗(yàn)，不能以供應(yīng)商提供的出廠證明和生產(chǎn)合格證作為材料進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收的依據(jù)。同時(shí)，原材料要有良好的儲(chǔ)存條件，比如基質(zhì)瀝青宜存在具有預(yù)熱設(shè)施的貯存罐內(nèi)，盡量避免瀝青老化；集料不能隨意堆放，要做好防水、防潮等措施[3]。

2 市政道路瀝青路面施工配合比確定

2.1 礦料級(jí)配

為了提高上面層的構(gòu)造深度及摩擦系數(shù)，在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)增加了粗集料用量，級(jí)配曲線基本呈“S”形。最終的礦料級(jí)配結(jié)果見(jiàn)表1。

2.2 最佳油石比

城市道路瀝青路面的最佳油石比確定是采用馬歇爾試驗(yàn)法。在確定油石比之前，應(yīng)結(jié)合類似項(xiàng)目的施工參數(shù)，按式（1）預(yù)估最佳瀝青用量Pb：

（1）

式中，Pa——預(yù)估的最佳油石比（%）；γsb——集料的合成毛體積相對(duì)密度，無(wú)量綱。

隨后以預(yù)估的最佳油石比為中值，按0.5%的間隔制作5個(gè)不同油石比的馬歇爾試件（選擇的瀝青用量范圍必須涵蓋設(shè)計(jì)空隙率的全部范圍，并使密度及穩(wěn)定度曲線達(dá)到峰值，否則應(yīng)擴(kuò)大瀝青用量范圍），并分別測(cè)定混合料的流值、穩(wěn)定度、瀝青飽和度、礦料間隙率、空隙率、理論最大相對(duì)密度、毛體積相對(duì)密度等指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)束后，以油石比為橫坐標(biāo)，以上述各項(xiàng)指標(biāo)為縱坐標(biāo)，繪制曲線圖表。讀取圖表上的相關(guān)參數(shù)，按式（2）計(jì)算出瀝青路面的最佳油石比OAC[4]：

（2）

式中，OAC1——毛體積相對(duì)密度最大值、穩(wěn)定度最大值、空隙率中值、瀝青飽和度中值對(duì)應(yīng)的瀝青用量平均值（%）；OAC2——各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范時(shí)的瀝青用量的上限和下限平均值為OAC2（%）。

該項(xiàng)目預(yù)估的最佳油石比為5.0%，需制作油石比為4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%的馬歇爾試件，將試驗(yàn)結(jié)果代入上式，得到AC-13C的最佳油石比為4.9%。

2.3 路用性能驗(yàn)證

基于上述礦料級(jí)配和油石比，該文采用車轍試驗(yàn)、彎曲應(yīng)變?cè)囼?yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)對(duì)城市瀝青路面的路用性能進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)過(guò)程依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011），試驗(yàn)結(jié)果表2所示。

由表2試驗(yàn)結(jié)果可知，該城市道路的瀝青路面各項(xiàng)瀝青路面性能指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，說(shuō)明配合比設(shè)計(jì)是合理可行的。

3 市政道路瀝青路面施工工藝

3.1 瀝青混合料拌和運(yùn)輸

3.1.1 拌和

城市道路瀝青混合料拌和宜采用間歇式拌和機(jī)，其質(zhì)量控制體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①拌和時(shí)間。瀝青混合料拌和時(shí)間應(yīng)通過(guò)試拌確定，以瀝青均勻裹覆集料為標(biāo)準(zhǔn)。間歇式拌和機(jī)每盤(pán)的生產(chǎn)周期宜≥45 s，其中干拌時(shí)間≥5～10 s。②拌和溫度。瀝青混合料的拌和溫度不宜過(guò)高或過(guò)低。拌和溫度過(guò)高容易造成瀝青老化、混合料離析等現(xiàn)象。反之，瀝青黏性下降，集料難以均勻地黏附在瀝青表面[5]。

3.1.2 運(yùn)輸

城市道路瀝青混合料運(yùn)輸宜采用大噸位運(yùn)料車，比如自卸汽車。運(yùn)料車在每次使用前應(yīng)清掃干凈，保證車廂底部和側(cè)板無(wú)雜質(zhì)或油污。如果拌和站距離路面施工現(xiàn)場(chǎng)距離較遠(yuǎn)，運(yùn)輸過(guò)程中可覆蓋苫布來(lái)保溫、防雨和防污染。同時(shí)，技術(shù)人員也要提前做好路線規(guī)劃，以免長(zhǎng)時(shí)間堵車導(dǎo)致混合料溫度不滿足施工要求。為了保證施工連續(xù)性，攤鋪機(jī)前的運(yùn)料車應(yīng)有一定量的存量，但不宜過(guò)多，尤其是低溫季節(jié)。

3.2 瀝青混合料攤鋪

在平曲線半徑過(guò)小、加寬路段等可用人工攤鋪瀝青混合料，其他路段應(yīng)使用瀝青攤鋪機(jī)。瀝青攤鋪機(jī)在開(kāi)展路面攤鋪前，需進(jìn)行預(yù)熱，將熨平板溫度提高至于100 ℃以上。為了提高瀝青路面的攤鋪效率，可采用兩臺(tái)或多臺(tái)攤鋪機(jī)前后錯(cuò)開(kāi)10～20 m梯隊(duì)同步攤鋪，且兩幅之間應(yīng)有30～60 cm的搭接寬度（搭接錯(cuò)臺(tái)輪跡帶）。瀝青路面攤鋪時(shí)，上面層宜采用平衡梁法自動(dòng)找平，攤鋪機(jī)應(yīng)緩慢、勻速行駛（速度宜在2～6 m/min），中途不得隨意變換攤鋪速度或停頓。如果在攤鋪過(guò)程中發(fā)現(xiàn)混合料有離析、拖痕等現(xiàn)象，應(yīng)立即停機(jī)查明原因[6]。

3.3 瀝青混合料碾壓

城市道路瀝青路面壓實(shí)包括初壓、復(fù)壓和終壓三個(gè)階段，合理的碾壓機(jī)械組合及碾壓遍數(shù)是保證城市道路瀝青路面壓實(shí)質(zhì)量的前提。

3.3.1 碾壓機(jī)械組合

初壓是瀝青路面碾壓第一步，緊跟在攤鋪機(jī)后碾壓，一般使用鋼輪壓路機(jī)碾壓1～2遍。復(fù)壓在初壓后，膠輪或振動(dòng)壓路機(jī)均可使用。終壓緊接在復(fù)壓后進(jìn)行，可使用鋼筒式壓路機(jī)或關(guān)閉振動(dòng)的振動(dòng)壓路機(jī)碾壓至少2遍，直到路面無(wú)明顯輪跡。

3.3.2 碾壓遍數(shù)

以瀝青路面復(fù)壓期間的振動(dòng)壓路機(jī)為例，筆者統(tǒng)計(jì)了瀝青路面試驗(yàn)段在不同碾壓遍數(shù)下的壓實(shí)度，如圖1所示。

從圖1可知：隨著振動(dòng)壓路機(jī)碾壓次數(shù)的增加，路面壓實(shí)度不斷提高，但壓實(shí)度增長(zhǎng)速率并不固定。當(dāng)碾壓遍數(shù)≤4遍，壓實(shí)度增長(zhǎng)速率快，兩者之間基本呈線性正相關(guān)關(guān)系。當(dāng)碾壓遍數(shù)超過(guò)4遍，路面壓實(shí)度增長(zhǎng)不明顯。壓實(shí)遍數(shù)從4遍增長(zhǎng)至8遍，路面壓實(shí)度僅提高了1%。上述現(xiàn)象說(shuō)明振動(dòng)壓路機(jī)前4遍的壓實(shí)效益高，盲目提高壓實(shí)遍數(shù)是不可取的。

4 市政道路瀝青路面施工質(zhì)量檢驗(yàn)

4.1 瀝青路面施工質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

該文以A路段、B路段和C路段的三段瀝青路面為研究對(duì)象，用壓實(shí)度、平整度標(biāo)準(zhǔn)差和厚度作為指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)其施工質(zhì)量。

4.1.1 壓實(shí)度

傳統(tǒng)鉆芯取樣法測(cè)定道路材料壓實(shí)度費(fèi)時(shí)費(fèi)力，準(zhǔn)確性和可靠性難以保證。為了快速、準(zhǔn)確地測(cè)定瀝青路面壓實(shí)度，采用無(wú)核電磁密度儀（Pavement Quality Indicator，簡(jiǎn)稱PQI）。PQI由發(fā)射器、隔離環(huán)和接收器組成，是利用發(fā)射的電磁波測(cè)量某個(gè)測(cè)點(diǎn)瀝青混合料的介電常數(shù)（材料密實(shí)度不同，介電常數(shù)不同），并通過(guò)特定算法將介電常數(shù)轉(zhuǎn)換為壓實(shí)度。在A路段、B路段和C路段上每隔2 m取1個(gè)測(cè)點(diǎn)，共100個(gè)測(cè)點(diǎn)，則各個(gè)路段的平均壓實(shí)度K可按式（3）計(jì)算：

（3）

式中，n——各個(gè)路段的測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)；Ki——第i個(gè)測(cè)點(diǎn)的壓實(shí)度，i=1%～100%。

4.1.2 平整度

根據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》（JTG 3450—2019），選擇連續(xù)式平整度儀測(cè)量瀝青路面平整度。在A路段、B路段和C路段上各取100 m作為測(cè)量單元，主要流程為檢查記錄計(jì)、傳感器線路→檢查傳感器→固定平整度儀→勻速前進(jìn)→自動(dòng)測(cè)量記錄數(shù)據(jù)。

4.1.3 厚度

一般采用鉆芯取樣法確定瀝青面層的厚度。取樣時(shí)需沿著圓周十字交叉方向取4個(gè)點(diǎn)，這4個(gè)點(diǎn)厚度平均值就是瀝青面層厚度。瀝青路面實(shí)測(cè)厚度與設(shè)計(jì)厚度的差值反映了瀝青路面施工的綜合能力。

4.2 瀝青路面施工質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果

不同評(píng)價(jià)路段壓實(shí)度和平整度標(biāo)準(zhǔn)差測(cè)量結(jié)果見(jiàn)圖2。

由圖2可知：A路段、B路段和C路段的壓實(shí)度分別為96.5%、96.8%和96.3%，均大于95%；平整度標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.58 mm、0.62 mm和0.43 mm，均小于1.2 mm。此外，瀝青路面實(shí)測(cè)厚度與設(shè)計(jì)厚度的最大差值為0.13 mm。這說(shuō)明該項(xiàng)目瀝青路面的施工質(zhì)量滿足規(guī)范要求，施工質(zhì)量控制較好，但路面整體質(zhì)量均勻性仍有提升空間。

5 結(jié)語(yǔ)

該文分析了市政道路瀝青路面施工配合比確定方法、施工工藝注意事項(xiàng)等，并對(duì)其施工質(zhì)量進(jìn)行了檢驗(yàn)，主要得到以下幾個(gè)方面結(jié)論：①原材料是保證瀝青路面施工質(zhì)量的基礎(chǔ)，應(yīng)嚴(yán)格控制瀝青、集料、填料等材料性能。②瀝青路面施工前應(yīng)利用馬歇爾試驗(yàn)確定其最佳油石比和礦料級(jí)配，并對(duì)混合料路用性能進(jìn)行驗(yàn)證。③瀝青路面施工期間應(yīng)控制好瀝青混合料的拌和時(shí)間、拌和溫度、攤鋪方法、碾壓機(jī)械組合及壓實(shí)遍數(shù)等。④城市道路瀝青路面施工質(zhì)量檢驗(yàn)采用壓實(shí)度、平整度標(biāo)準(zhǔn)差、厚度等指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果表明該項(xiàng)目瀝青路面的施工質(zhì)量控制較好。

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