高模量瀝青混凝土在阿爾及利亞東西高速公路的應用

摘 要：阿爾及利亞東西高速公路是一條建設(shè)標準較高的工程，該工程路面根據(jù)法國成功應用高模量瀝青混凝土路面的經(jīng)驗，基層及聯(lián)結(jié)層按照法國規(guī)范采用高模量瀝青混凝土施工，該文重點介紹高模量瀝青混凝土主要技術(shù)指標、配合比設(shè)計及施工控制方法。

關(guān)鍵詞：高模量瀝青混凝土 配合比 施工控制

中圖分類號：U414 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（b）-0-03

高模量瀝青混凝土是采用低標號硬質(zhì)瀝青（也可用改性瀝青或高模量外加劑）和連續(xù)級配的集料組成的瀝青混合料，其主要特點是模量高和抗疲勞性能好，因而可以減少路面結(jié)構(gòu)層厚度。高模量瀝青混凝土技術(shù)起源于法國，以其優(yōu)越的高溫穩(wěn)定性、良好的抗疲勞性能，特別是較高的性價比，在法國得到廣泛、成功的應用，近年來在世界各地得到推廣使用。

阿爾及利亞東西高速公路是阿爾及利亞沿地中海岸人口稠密區(qū)橫貫東西的一條重要通道。我單位負責W8標段54 km路段的施工，該路面結(jié)構(gòu)采用新型設(shè)計：基層（EME2）厚度11 cm；聯(lián)結(jié)層（BBME）厚度5 cm；磨耗層（BBMA）厚度3.5 cm。這種路面結(jié)構(gòu)形式有助于提高面層總體抗車轍能力，同時增強基層的抗疲勞

性能。

1 高模量瀝青混凝土材料組成及技術(shù)特征

1.1 材料組成

拌制高模量瀝青混凝土的硬質(zhì)瀝青通常指針入度低于25（0.1 mm）的道路瀝青[1]。而在東西高速公路施工中，由于硬質(zhì)瀝青資源有限，無法保證供給，因而采用35/50號基質(zhì)瀝青，在混合料拌合時加入江蘇寶麗集團生產(chǎn)的ZQ-1型高強度結(jié)構(gòu)瀝青料，以使混合料達到高模量瀝青混凝土的力學性能指標。集料方面，用于瀝青混凝土的集料必須符合法國標準NF P18-540的要求，W8標段在TELMCEN省MAAZIZ鎮(zhèn)自建采石場生產(chǎn)各規(guī)格碎石和礦粉以滿足工程建設(shè)需求?；鶎硬捎?/14 mm粒徑連續(xù)級配集料，聯(lián)結(jié)層采用0/10 mm粒徑連續(xù)級配集料，磨耗層采用0/10 mm粒徑間斷級配集料。

1.2 技術(shù)特征

法國規(guī)范NF P98-140對高模量瀝青混凝土的瀝青含量、孔隙率、力學性能的要求見表1。

2 高模量瀝青混凝土配合比設(shè)計

2.1 目標配合比設(shè)計

2.1.1 級配選擇及油石比計算

在一定的級配范圍內(nèi)選擇2個以上的級配曲線方案，對不同級配方案進行旋轉(zhuǎn)壓實，設(shè)計旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)根據(jù)表1選取。對成型后的試件進行體積指標計算，選取合適的級配曲線。在級配選擇確定后，可根據(jù)實際情況在原有的油石比基礎(chǔ)上確定2個以上的油石比方案，再進行混合料旋轉(zhuǎn)壓實成型，根據(jù)經(jīng)驗選用能夠保證路用性能同時兼具經(jīng)濟性的混合料方案。W8標路面基層高模量瀝青混凝土最終選用的混合料級配見表2。油石比5.5%，ZQ-1型高強度結(jié)構(gòu)瀝青料0.65%（外摻），最大理論密度MVR=2464 kg/m3，旋轉(zhuǎn)壓實成型試件孔隙率為3.1%。

2.1.2 抗水損害（DURIEZ）試驗

依據(jù)法國規(guī)范NF P98-251-1，高模量瀝青混凝土的抗水損害性能為浸水后強度r和無浸水強度R的強度比。在滿足表1中的要求后，方可進行下一級的試驗。

2.1.3 車轍試驗

高模量瀝青混凝土車轍試驗試件厚度為10 cm，試件孔隙率要求在3%～6%。車轍試驗的步驟與國內(nèi)規(guī)范要求基本相同。如試驗結(jié)果達不到表1要求，則停止后續(xù)試驗，重新進行配合比設(shè)計。

2.1.4 復合模量試驗

法國規(guī)范對混合料的復合模量試驗有兩種方法：兩點彎曲試驗和單軸壓縮試驗，經(jīng)過法國多年的實踐證明，兩種方法是等效的，可以根據(jù)條件選用其中的一種方法。

阿爾及利亞東西高速公路項目高模量瀝青混凝土配合比設(shè)計時進行的復合模量試驗選擇了梯形試件兩點彎曲試驗方法。其檢測原理是對試樣頂部施加正弦力：F=F0×sin（ω+t），或正弦撓度：Z=Z0×sin（ω+t）?在受力最大處和在線性范圍內(nèi)，F(xiàn)0或Z0產(chǎn)生變形ε≤50×10-6，根據(jù)復合模量荷載F0、位移Z0和相位角Φ時的不同溫度和不同頻率計算?

2.1.5 疲勞試驗

疲勞試驗是借助一套能提供固定頻率的加載力，能使試塊產(chǎn)生以正弦曲線形式變化的形變系統(tǒng)試驗。給等腰梯形形狀的試塊頂部施加正弦力，使其產(chǎn)生幅度固定的，以正弦曲線形式變化的形變，根據(jù)試塊的反作用力，記錄下在頂部作用下幅度變化的值，當達到斷裂標準時，計算試塊的疲勞壽命。通過對同一種混合料的多次實驗，根據(jù)得到的不同的形變幅度，繪出疲勞直線。疲勞直線在雙對數(shù)系統(tǒng)中被認為是相對于幅度而言材料疲勞壽命的線性回歸。

2.2 生產(chǎn)配合比驗證

在瀝青混合料拌合站調(diào)試正常的狀態(tài)下進行，首先對拌合站熱料倉取樣進行篩分，盡量使生產(chǎn)配合比級配曲線接近目標配合比。再用調(diào)整好的配合比進行混合料試拌，取樣進行旋轉(zhuǎn)壓實試驗及油石比、級配、孔隙率分析。生產(chǎn)配合比的允許調(diào)整范圍按表3

控制。

3 高模量瀝青混凝土現(xiàn)場施工控制

3.1 混合料拌制

混合料拌合過程重點控制其油石比、礦料級配和物理力學性質(zhì)。每1000 t混合料應檢測一次，若試驗數(shù)據(jù)不符合要求，應停止生產(chǎn)查明原因使生產(chǎn)處于受控狀態(tài)。同時，嚴格控制瀝青和集料的加熱溫度以及混合料的出廠溫度。集料加熱溫度應比瀝青高10～15 ℃，應當注意高模量瀝青混凝土由于瀝青用量相對較高，在貯料倉保存過程中混合料有可能發(fā)生析漏，盡可能在混合料生產(chǎn)后迅速運送至攤鋪現(xiàn)場。施工溫度控制范圍見表4。

3.2 混合料運輸

自卸車運輸時，應在車廂側(cè)板和底板均勻涂一層油水混合液（柴油：水=1∶3）。車輛應配備苫布，防止混合料在運輸途中表面熱量散失，避免污染。從成品料倉向運料車上放料時，為減少混合料離析，正確的裝車方法是：先裝車箱前部（小堆），再裝車箱后部（小堆），最后裝車箱中部（大堆）。運料車至前場后，必須在攤鋪機料斗滾輪前30 cm處停車并掛空檔、輕微制動，不得撞擊攤鋪機，而是靠攤鋪機推動自卸車后輪胎前進卸料進行攤鋪。卸料時應快速舉升油缸起斗卸料，以減少離析。

3.3 混合料攤鋪

（1）阿爾及利亞東西高速公路W8標段采用配有自動找平裝置的2臺F141型攤鋪機前后相距5 m梯隊聯(lián)合攤鋪，前一臺攤鋪機兩側(cè)傳感器搭在基準線上“走鋼絲”；后一臺攤鋪機靠外側(cè)的傳感器搭在基準線上，靠內(nèi)側(cè)的采用滑靴控制，將滑靴搭在前一臺攤鋪機虛鋪厚度層的基準面上，按照試驗路段所確定的松鋪系數(shù)進行攤鋪。如下臥層平整度較好，則可采用平衡梁控制進行攤鋪。

（2）攤鋪前根據(jù)試驗段確定的松鋪系數(shù)、路面的縱橫坡度調(diào)整好攤鋪機的初始狀態(tài)，并在熨平板下墊與虛鋪厚度相一致的木板。攤鋪前將熨平板預熱0.5～1 h，溫度達100 ℃以上；同時在料斗內(nèi)應噴灑隔離劑，以防第一車混合料粘料斗影響攤鋪工作。調(diào)整攤鋪機螺旋布料器的高度與材料類型、鋪層厚度相適應。調(diào)好螺旋布料器兩端的自動料位器，并使料門開度、鏈板送料器的速度與螺旋布料器的轉(zhuǎn)速相匹配。螺旋布料器內(nèi)混合料的料位，以略高于螺旋布料器2/3為宜，從而使熨平板夯錘前混合料的高度在全寬范圍內(nèi)保持一致，避免攤鋪層出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

（3）連續(xù)穩(wěn)定地攤鋪，是提高路面平整度最主要的措施之一。攤鋪機的攤鋪速度應根據(jù)拌合站的產(chǎn)量、施工機械配套情況及攤鋪厚度、攤鋪寬度，按2～5 m/min予以調(diào)整選擇，做到緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地攤鋪。

（4）混合料未壓實前，施工人員不得進入踩踏。一般不用人工不斷地整修，只有在特殊情況下，如局部離析，需在現(xiàn)場負責人指導下，允許用人工找補或更換混合料，缺陷較嚴重時應予鏟除，并調(diào)整攤鋪機或改進攤鋪工藝，屬機械原因引起嚴重缺陷時，應立即停止攤鋪。

（5）攤鋪過程中，加強松鋪厚度、攤鋪溫度、橫坡和寬度的檢測，若不符合規(guī)定及時調(diào)整。攤鋪層溫度使用數(shù)字顯示插入式熱電偶溫度計測量。表觀檢查有無撕裂、水波浪、骨料離析、拉溝等現(xiàn)象，現(xiàn)場負責人采取相應措施及時處理。

（6）當施工氣溫低于10 ℃時，不宜攤鋪熱拌瀝青混合料。下雨或下臥層潮濕時禁止施工，攤鋪遇雨時，立即停止施工，并清除未壓成型的混合料。遭受雨淋的混合料應廢棄，不得卸入攤鋪機料斗內(nèi)攤鋪。

3.4 混合料碾壓

瀝青混合料的壓實是保證面層質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，應科學選擇碾壓組合方式。碾壓應遵循“先輕后重，先慢后快，先靜后振、由低到高”的原則，對于振動壓路機還要遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則。碾壓可劃分為三個階段：初壓、復壓和終壓。初壓應在混合料攤鋪后較高溫度下進行，碾壓速度1.5～2.0 km/h。一般用8～13 t的雙鋼輪壓路機靜壓1～2遍，目的是使路面不發(fā)生推移和裂紋。復壓的目的是提高密實度并達到規(guī)定值，采用重型輪胎壓路機或雙鋼輪振動壓路機進行組合碾壓，碾壓遍數(shù)經(jīng)試壓確定，一般不少于4遍，溫度不低于130 ℃，達到要求的壓實度后并無明顯輪跡，碾壓速度為4.0 km/h。采用振動壓路機時，振動頻率宜為45～60 Hz，振幅0.3～0.8 mm。終壓是為了消除瀝青混凝土的內(nèi)應力和壓路機輪跡，進一步提高路面平整度，一般用雙鋼輪壓路機靜壓完成。終壓應緊跟復壓后進行，碾壓速度為2.0～5 km/h，碾壓遍數(shù)不宜小于兩遍并無輪跡，碾壓終了溫度不低于100 ℃。

3.5 施工接縫處理

橫向接縫全部采用平接縫，用6 m靠尺檢查平整度，趁尚未冷卻時垂直刨除端部層厚不足的部分，接縫處涂粘層油。下次攤鋪時攤鋪機從接縫處起步攤鋪，碾壓應先用雙鋼輪壓路機橫向碾壓，伸入新鋪層的寬度為15 cm，然后每壓一遍向新鋪混合料移動15～20 cm，直至壓路機全壓在新鋪層上為止，再改為縱向碾壓。施工時應避免縱向冷接縫。多臺攤鋪機梯隊聯(lián)鋪的縱向接縫采用熱接縫。在前行已攤鋪混合料部分留下10～20 cm寬暫不碾壓作為后面高程基準面，并有5～10 cm左右的攤鋪重疊，以熱接縫形式在最后做跨接縫碾壓以消跡。

3.6 施工質(zhì)量控制

施工質(zhì)量控制包括原材料檢查、混合料拌合控制及現(xiàn)場施工質(zhì)量控制。原材料檢查按第一節(jié)要求內(nèi)容進行，混合料拌合控制項目參見表4，現(xiàn)場施工質(zhì)量控制內(nèi)容及頻率見表5。

4 結(jié)語

高模量瀝青混凝土近年來在全世界范圍內(nèi)得到廣泛的推廣應用，在歐洲已經(jīng)形成了一套成熟的設(shè)計與施工控制規(guī)范。我國也進行了高模量瀝青混凝土的研究與施工，但相對處于應用的初級階段，隨著高模量瀝青混合料添加劑產(chǎn)品的開發(fā)，硬質(zhì)瀝青短缺的狀況得到了有效的改善，高模量瀝青混凝土在我國的應用范圍也將會逐漸擴大。高模量瀝青混凝土具有的較優(yōu)的抗車轍和抗疲勞性能，將為中下面層模量控制提供了一個良好的技術(shù)解決方案，在高速公路路面施工中將會發(fā)揮更大的作用。

參考文獻

[1]馬峰，傅珍.硬質(zhì)瀝青和高模量瀝青混凝土在法國的應用[J].中外公路，2008（28）：6.

[2] 法國規(guī)范NF P98-140高模量瀝青混凝土.