高模量瀝青路面施工技術(shù)研究

鮑居德

(朔州路橋建設(shè)有限責(zé)任公司)

0 引 言

隨著我國(guó)公路交通運(yùn)輸事業(yè)的迅速發(fā)展，公路交通量與交通荷載持續(xù)增長(zhǎng)，超載以及重載問題日益突出，公路路面結(jié)構(gòu)損壞問題已經(jīng)十分嚴(yán)重。尤其是瀝青路面的車轍問題，幾乎已經(jīng)成為瀝青路面最為常見的早期病害問題。為了控制瀝青路面的車轍問題，高模量瀝青混合料在公路施工中的應(yīng)用越發(fā)普及，由于具有模量高、承載能力強(qiáng)、抗車轍性能優(yōu)異的特點(diǎn)，因而技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，應(yīng)用前景較好。但是高模量瀝青混合料的施工質(zhì)量影響因素較多，在施工過程中必須采取專門的技術(shù)措施進(jìn)行施工管理，以提高高模量瀝青路面施工質(zhì)量，充分發(fā)揮高模量在抗車轍方面的作用。

1 高模量瀝青混合料作用機(jī)理分析

高模量瀝青混合料主要是通過改性劑對(duì)瀝青膠結(jié)料進(jìn)行改性，改善其性能，作用機(jī)理主要有以下幾方面。

(1)膠結(jié)作用。高模量瀝青混合料中改性劑在濕拌以及運(yùn)輸過程中，部分溶解或者是溶脹于瀝青之中，能夠有效的強(qiáng)化膠結(jié)料的膠結(jié)作用，進(jìn)而起到降低熱敏以及改善感溫性的作用。

(2)加筋作用。由于改性劑大多為高分子聚合物，在高溫條件作用下會(huì)形成具有足夠勁度的纖維，進(jìn)而可以在瀝青內(nèi)部形成新的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)在瀝青混合料內(nèi)部起到加筋作用。

(3)填充作用。高模量瀝青改性劑在高溫條件下熔化，能夠填充到瀝青混合料集料骨架的間隙之中，在冷卻后強(qiáng)度較高，因而能夠改善瀝青混合料的骨架結(jié)構(gòu)。

(4)變形恢復(fù)。高模量瀝青混合料最大的特點(diǎn)在于模量高、強(qiáng)度大，而且改性劑中的彈性成分還可以在夏季高溫條件下在路面中發(fā)揮彈性恢復(fù)作用，有助于解決瀝青路面的永久變形問題。

2 原材料的選擇

2.1 瀝青

對(duì)于高模量瀝青混合料中瀝青的選擇，應(yīng)當(dāng)根據(jù)公路工程施工所在區(qū)域的氣候條件、交通量信息以及交通荷載情況，分析確定路面設(shè)計(jì)溫度，進(jìn)而按照PG 分級(jí)中的相關(guān)要求確定瀝青的性能等級(jí)。由于高模量瀝青混合料一般用于夏季高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、交通荷載大的路段，因此一般選擇使用70#基質(zhì)瀝青。為了確保后期高模量瀝青路面施工質(zhì)量，還應(yīng)當(dāng)對(duì)瀝青的針入度、軟化點(diǎn)、粘度、延度等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。

2.2 集料

(1)粗集料的選擇。粗集料是瀝青混合料的骨架，也是承受荷載的主要支撐，因此對(duì)于粗集料，首先要求必須使用強(qiáng)度高、堅(jiān)硬、抗磨耗的粗集料。對(duì)于粗集料的技術(shù)指標(biāo)主要是針對(duì)壓碎值、磨耗值、堅(jiān)固性、針片狀含量、軟石含量、表觀相對(duì)密度以及毛體積相對(duì)密度等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，確保滿足使用要求。

(2)細(xì)集料的選擇。細(xì)集料主要是作為瀝青混合料骨架的填充，應(yīng)選擇使用潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)的天然砂、機(jī)制砂以及石屑等材料，質(zhì)量控制的試驗(yàn)檢測(cè)指標(biāo)主要有含泥量、棱角性、砂當(dāng)量以及表觀相對(duì)密度、毛體積相對(duì)密度等。

2.3 礦粉

對(duì)于高模量瀝青混合料而言，礦粉必須采用具有憎水性的石灰?guī)r、巖漿巖等強(qiáng)基性巖石磨制而成的礦粉，并確保礦粉干燥、潔凈、無團(tuán)粒，細(xì)度模數(shù)等指標(biāo)滿足要求。

2.4 改性劑

高模量瀝青混合料中的改性劑本身是高分子聚合物，通過在瀝青中發(fā)揮溶脹作用在瀝青中形成新的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，改善瀝青材料的性能。改性劑種類比較多，有橡膠塑料類、橡膠類、樹脂類等，其中較為常用的主要是PE 和EVA 樹脂類改性劑。

3 高模量瀝青混合料的配比設(shè)計(jì)

(1)礦料級(jí)配設(shè)計(jì)。在高模量瀝青路面的設(shè)計(jì)中，對(duì)于礦料級(jí)配組成應(yīng)該根據(jù)所處設(shè)計(jì)層位，按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)要求進(jìn)行確定。

(2)最佳油石比的確定。對(duì)于高模量瀝青混合料的最佳油石比，一般也是采用馬歇爾配比設(shè)計(jì)方法進(jìn)行確定，在確定混合料的級(jí)配以后，間隔0.5%分別選取五組不同油石比，成型馬歇爾試件，按照如下公式確定最佳油石比QAC，QAC=(OAC1+OAC2);公式中OAC1為對(duì)應(yīng)密度、穩(wěn)定度最大值以及空隙率、飽和度中值瀝青用量的平均值;OAC2為各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均在技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的瀝青用量范圍中值;

(3)高模量瀝青混合料力學(xué)性能分析。為了準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)高模瀝青混合料中改性劑的用量是否合理，并對(duì)力學(xué)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，在瀝青混合料配比設(shè)計(jì)中，還應(yīng)該再添加改性劑以后，對(duì)瀝青混合料采取單軸壓縮試驗(yàn)、劈裂試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)以及剪切試驗(yàn)等，分別對(duì)抗壓回彈模量、劈裂強(qiáng)度、彎曲破壞應(yīng)變以及剪切強(qiáng)度等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析。

(4)路用性能的分析研究。對(duì)于高模量瀝青混合料的路用性能，主要是對(duì)高溫性能、低溫性能、疲勞性能以及水溫性能進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。通常情況下，高模量瀝青混合料的高溫性能尤其是抗車轍能力非常好，但是低溫抗裂性有所降低，因此必須將低溫抗裂性能作為重點(diǎn)控制的技術(shù)指標(biāo)，以免路面施工結(jié)束后期出現(xiàn)大范圍的裂縫問題。

(5)生產(chǎn)配比的確定。在完成了目標(biāo)配比的設(shè)計(jì)以后，應(yīng)該在熱料倉(cāng)取料進(jìn)行篩分試驗(yàn)，并以目標(biāo)配比試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為依據(jù)，調(diào)整確定生產(chǎn)配合比，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)拌和生產(chǎn)。

4 高模量瀝青路面現(xiàn)場(chǎng)施工

(1)高模量瀝青混合料的拌和生產(chǎn)?，F(xiàn)階段在高模量瀝青混合料施工中，拌和生產(chǎn)大多采用間歇式拌和設(shè)備，按照干拌法工藝進(jìn)行拌和生產(chǎn)。為了確保高模量改性劑投放的準(zhǔn)確性，應(yīng)該盡可能的采用具有自動(dòng)控制以及計(jì)量功能自動(dòng)投放機(jī)進(jìn)行改性劑的投放，一般情況下改性劑的用量在0.5%左右。在拌和生產(chǎn)過程中，在加入集料、投入高模量改性劑以后，應(yīng)當(dāng)干拌15 s 左右，濕拌時(shí)間控制在45 s 左右，總拌和時(shí)間應(yīng)該控制在60 s 以后。重點(diǎn)確保高模量瀝青混合料拌和之后沒有花白料或者是團(tuán)結(jié)成塊的問題，如有花白料或者是離析問題應(yīng)當(dāng)及時(shí)調(diào)整拌和時(shí)間。在拌和溫度的控制上，瀝青加熱溫度控制在170 ～180 ℃左右，礦料溫度控制在180 ～190 ℃左右，出料溫度在170 ～180 ℃之間，運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)的瀝青混合料溫度不得低于160 ℃。

(2)高模量瀝青混合料的現(xiàn)場(chǎng)攤鋪。在進(jìn)行高模量瀝青混合料攤鋪施工作業(yè)之前，首先應(yīng)該對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作面進(jìn)行檢查，重點(diǎn)確保工作面清掃干凈、透層或者是粘層噴灑質(zhì)量合格。如果采用雙機(jī)連鋪的作業(yè)方式，必須確保攤鋪機(jī)之間前后間距10 ～20 m 左右，搭接長(zhǎng)度30 ～50 mm。一般情況下，高模量瀝青混合料的松鋪系數(shù)在1.15 ～1.25 之間，具體應(yīng)該根據(jù)試驗(yàn)段施工情況確定。在施工前必須將熨平板預(yù)熱至100 ℃以上，在整個(gè)高模量瀝青路面的攤鋪施工作業(yè)過程中，應(yīng)該重點(diǎn)確保攤鋪機(jī)自動(dòng)料位器工作良好、鏈板與送料器即料門開度之間協(xié)調(diào)有序。由于高模量瀝青混合料料溫高，降溫快，為了確保壓實(shí)質(zhì)量，行走速度應(yīng)適當(dāng)放慢，一般控制在2 m/min 以內(nèi)。

(3)高模量瀝青混合料的碾壓施工。對(duì)于高模量瀝青混合料的壓實(shí)，應(yīng)該遵循“緊跟慢壓、高頻低幅”的原則，重點(diǎn)確保碾壓溫度滿足要求，一般控制初壓溫度不低于160 ℃，終壓溫度不低于100 ℃。在壓實(shí)機(jī)械的組合選擇上，可以配置鋼輪壓路機(jī)、振動(dòng)壓路機(jī)以及膠輪壓路機(jī)。采用雙鋼輪壓路機(jī)分別靜壓、振動(dòng)碾壓1 遍作為初壓，之后采用膠輪或者是震動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行7 ～8 遍左右的復(fù)壓，最后采用雙鋼輪壓路機(jī)靜壓1 遍收光。在碾壓結(jié)束后應(yīng)該及時(shí)對(duì)路面高程、壓實(shí)度、平整度等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，確保施工質(zhì)量滿足技術(shù)規(guī)范要求。

5 結(jié) 語(yǔ)

高模量瀝青混合料無論是在原材料，還是混合料的配比設(shè)計(jì)以及現(xiàn)場(chǎng)施工階段，對(duì)路面施工工藝都有著更高的要求，因此，在高模量瀝青混合料的施工過程中，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合高模量瀝青混合料的特點(diǎn)，強(qiáng)化質(zhì)量控制管理，確保高模量瀝青路面路用性能的優(yōu)越，延長(zhǎng)瀝青路面的使用壽命。

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