溫拌瀝青混合料 在低溫施工中 的 技術(shù)應(yīng)用

劉福章

（樂亭縣交通運(yùn)輸局，河北 樂亭 063600）

0 引言

在目前我國(guó)大規(guī)模的高速公路建設(shè)中，熱拌瀝青混合料由于其較好的路用性能已經(jīng)被普遍接受，得到了廣泛的應(yīng)用，但其存在污染大、能耗高、施工季節(jié)短、瀝青老化較嚴(yán)重和不適合薄層特別是較低溫度下施工的缺陷。為了延長(zhǎng)工程施工季節(jié)，滿足工程施工進(jìn)度的需要，可采用基于表面活性劑型溫拌法技術(shù)進(jìn)行瀝青路面上面層的施工，其技術(shù)關(guān)鍵是在不損傷熱拌瀝青混合料路用性能的前提下降低了瀝青在較低溫度下的拌合粘度。本文結(jié)合實(shí)體工程，對(duì)AC—13C型溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)、路用性能的檢測(cè)以及在低溫條件下施工應(yīng)用情況進(jìn)行了介紹。

1 溫拌劑作用機(jī)理

溫拌劑本質(zhì)上是一種陽(yáng)離子表面活性劑。在拌合過程中溫拌劑均勻分散在瀝青和石料的界面，形成結(jié)構(gòu)性水膜，使瀝青粘度降低，實(shí)現(xiàn)較低溫度下的拌合；當(dāng)受到碾壓時(shí)，水膜結(jié)構(gòu)被破壞，微量的水分排出，溫拌劑中的有效成分殘留在石料與瀝青界面，起到抗剝落劑的效果。

2 溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

2.1 原材料

AC—13C型溫拌瀝青混合料使用的瀝青為SBS改性瀝青，粗集料采用薊縣產(chǎn)玄武巖，細(xì)集料采用石灰?guī)r機(jī)制砂，礦粉為石灰?guī)r礦粉。上述原材料檢測(cè)結(jié)果均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）相關(guān)項(xiàng)目的質(zhì)量技術(shù)要求。

2.2 配合比設(shè)計(jì)

2.2.1 確定瀝青混合料礦料級(jí)配

依據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）關(guān)于AC—13C型改性瀝青混合料礦料級(jí)配范圍要求及天津市市政工程研究院對(duì)AC—13C級(jí)配的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究成果，確定合成級(jí)配（見圖1）。

圖1 AC—13C型瀝青混合料級(jí)配曲線

2.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)條件

試驗(yàn)過程中進(jìn)行了不同類別的比對(duì)，具體見表1。

表1 不同類型混合料的比對(duì)

溫拌劑為基于表面活性平臺(tái)技術(shù)（Evotherm）的美德維實(shí)偉克益路H5溫拌劑。參考熱拌瀝青混合料配合比，最佳油石比為4.9%。溫拌劑為瀝青摻配質(zhì)量的10%。

2.2.3 密度試驗(yàn)

在相同級(jí)配、最佳油石比、不同的拌合溫度與成型溫度下進(jìn)行馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)。馬歇爾試件密度見表2。

由表2可見：同等溫度條件下，添加溫拌劑與未添加溫拌劑的混合料試件其馬歇爾密度相當(dāng)，添加溫拌劑的混合料其馬歇爾密度隨成型溫度下降而逐漸減小，但減小的幅度較小。

2.3 性能試驗(yàn)

2.3.1 高溫穩(wěn)定性

車轍試驗(yàn)按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ 052—2000）測(cè)定其高溫穩(wěn)定性，試驗(yàn)溫度為60℃，輪壓為0.7MPa。車轍試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 最佳油石比下的動(dòng)穩(wěn)定度

由表3可見：添加溫拌劑的混合料與未添加溫拌劑的混合料其動(dòng)穩(wěn)定度均能夠達(dá)到《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）的技術(shù)要求；添加溫拌劑的混合料比未添加的動(dòng)穩(wěn)定度略高；添加溫拌劑的混合料在不同成型溫度下動(dòng)穩(wěn)定度變化較小，高溫穩(wěn)定性相近。

2.3.2 水穩(wěn)定性

水穩(wěn)定性測(cè)試采用凍融劈裂試驗(yàn)和浸水馬歇爾試驗(yàn)兩種方法。凍融劈裂試驗(yàn)按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ 052—2000）進(jìn)行，其中凍融試件在-18℃±2℃下保溫16h，然后在60℃±0.5℃下保溫24h。浸水馬歇爾試驗(yàn)按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ 052—2000）進(jìn)行。將成型好的馬歇爾試件放入60℃的恒溫水槽中，保溫48h，然后測(cè)其馬歇爾穩(wěn)定度，并與常溫放置48h的馬歇爾試件的穩(wěn)定度相比，得到馬歇爾殘留穩(wěn)定度。凍融劈裂試驗(yàn)和浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果分別見表4、 表5。

表2 最佳油石比下的馬歇爾密度

表4 最佳油石比下的凍融劈裂強(qiáng)度

表5 最佳油石比下的殘留穩(wěn)定度

由表4、表5可看出：殘留穩(wěn)定度均滿足規(guī)范要求，穩(wěn)定度數(shù)值隨成型溫度降低而減小，但變化幅度較小；殘留強(qiáng)度均滿足規(guī)范要求，劈裂強(qiáng)度數(shù)值隨成型溫度降低而減小，但變化幅度較小。添加溫拌劑的熱拌混合料在拌合溫度為160℃、成型溫度為130℃時(shí)，其殘留穩(wěn)定度與穩(wěn)定度之比大于85%，凍融劈裂強(qiáng)度與劈裂強(qiáng)度之比大于80%，能夠滿足施工技術(shù)規(guī)范要求，這也表明添加溫拌劑后熱拌瀝青混合料在低溫下具有優(yōu)良的路用性能。

3 溫拌瀝青混合料施工質(zhì)量控制方案

溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料的施工工藝基本相同。低溫條件下溫拌瀝青混合料的施工特點(diǎn)如下。

3.1 溫拌瀝青混合料的拌合

3.1.1 拌合站的SBS改性瀝青加熱溫度為150~160℃，礦料加熱溫度為170~180℃，混合料出料溫度為145~160℃。

3.1.2 溫拌濃縮液的添加方式為：溫拌濃縮液作為外加劑與瀝青按5∶100的質(zhì)量比噴入拌缸，溫拌濃縮液在瀝青開始噴灑后延時(shí)2s開始噴入，噴入時(shí)間控制在10s以內(nèi)，且必須保證在瀝青噴灑結(jié)束之前完成溫拌濃縮液的噴灑。

3.1.3 干拌2s，濃縮液控制在12s以內(nèi)，然后濕拌6s后添加礦粉，再繼續(xù)濕拌。應(yīng)保證溫拌瀝青混合料無(wú)花白料。溫拌料每鍋料的拌和時(shí)間與熱拌時(shí)間相同，只是減少了礦粉的濕拌時(shí)間。

3.1.4 目測(cè)檢查混合料攪拌的均勻性，及時(shí)分析異常情況，如混合料有無(wú)花白或離析等現(xiàn)象。

3.2 溫拌瀝青混合料的運(yùn)輸

3.2.1 溫拌瀝青混凝土拌合站的選取采用就近原則，盡量減少運(yùn)料途中溫度損失。

3.2.2 鋪筑溫拌瀝青混凝土試驗(yàn)段的氣候條件應(yīng)盡量接近冬季低溫施工。混合料運(yùn)輸過程中運(yùn)料車頂部和側(cè)面用棉被覆蓋保溫，攤鋪過程中禁止掀開運(yùn)料車頂部的棉被。

3.2.3 拌合站內(nèi)必須實(shí)測(cè)每輛運(yùn)輸車混合料出料溫度，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)每輛車到場(chǎng)溫度，采用數(shù)顯溫度計(jì)測(cè)定攤鋪及碾壓溫度并記錄溫度隨時(shí)間變化情況，攤鋪溫度必須滿足135℃，碾壓終了溫度保證在70℃以上。

3.3 溫拌瀝青混合料的攤鋪

攤鋪機(jī)熨平板加熱溫度保證在100℃左右，試驗(yàn)段施工現(xiàn)場(chǎng)，攤鋪機(jī)均勻連續(xù)攤鋪，攤鋪速度控制在2m/min，加大攤鋪機(jī)振搗力，保證初始?jí)簩?shí)度，每臺(tái)攤鋪機(jī)攤鋪寬度控制在7m以內(nèi)。

3.4 溫拌瀝青混合料的碾壓

3.4.1 采用緊跟復(fù)合式碾壓，取消初壓，直接進(jìn)入復(fù)壓階段，兩臺(tái)自重不小于13t的雙鋼輪壓路機(jī)各占半幅緊跟攤鋪機(jī)碾壓。初次前進(jìn)碾壓為靜壓，后均采用高頻低幅強(qiáng)振，兩臺(tái)自重不小于30t的輪胎壓路機(jī)緊跟（建議距離小于4m）雙鋼輪壓路機(jī)同步碾壓，即鋼輪壓路機(jī)與輪胎壓路機(jī)同時(shí)前進(jìn)及后退，共碾壓8遍（鋼輪4遍、輪胎壓路機(jī)4遍）。兩臺(tái)不小于12t的雙鋼輪壓路機(jī)終壓，以消除輪跡及調(diào)整平整度。

3.4.2 考慮氣候等原因，建議冬季11月、12月份瀝青混合料施工時(shí)間在上午九點(diǎn)到下午四點(diǎn)之間。

4 路用性能檢測(cè)

4.1 上面層表觀及壓實(shí)度

按照設(shè)計(jì)級(jí)配施工的瀝青路面比較粗糙且均勻，正常施工路段未出現(xiàn)明顯的離析現(xiàn)象。上面層施工壓實(shí)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表6。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，以現(xiàn)有的碾壓設(shè)備，能夠?qū)匕铻r青混合料壓實(shí)到較高的水平，保證上面層壓實(shí)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)密度的98%以上。

表6 上面層壓實(shí)效果統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

4.2 上面層路用性能

施工過程中對(duì)瀝青混合料抗車轍能力及抗水破壞能力進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果見表7，表明生產(chǎn)的瀝青混合料具有良好的路用性能。

表7 上面層瀝青混合料路用性能檢驗(yàn)結(jié)果

5 結(jié)論

5.1 采用熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法進(jìn)行溫拌瀝青混合料設(shè)計(jì)。在采用相同的材料、礦料級(jí)配及油石比情況下，溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料相比，拌合溫度和施工溫度明顯降低。試驗(yàn)表明，在溫度下降30℃后，溫拌瀝青混合料的各項(xiàng)性能指標(biāo)仍能夠滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）中關(guān)于熱拌瀝青混合料的技術(shù)要求。

5.2 從溫拌瀝青混合料的路用性能及實(shí)體工程的施工質(zhì)量來(lái)看，均達(dá)到了良好的應(yīng)用效果，在合理的施工質(zhì)量控制方案下，可用于低溫條件下施工，對(duì)于延長(zhǎng)施工季節(jié)、增加瀝青路面施工的可操作性方面具有指導(dǎo)意義。

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