論高速公路加鋪改性瀝青路面施工技術

顧煒丹，王 明

(1.浙江滬杭甬養護工程有限公司海寧分公司;2.杭州市余杭區交通工程質量安全監督站)

1 工程概況

滬(上海)杭(杭州)甬(寧波)高速公路中的滬杭嘉興段，該路段全長87 km，為雙向八車道，主線路基寬度為41.5 m，設計行車速度為110 km/h，路面設計荷載為BZZ－100，橋涵設計荷載為汽車－超20 級，掛－120，互通路面寬度為10.5 m。高速公路沿線共有188 座橋梁，包括75 座小橋、79 座中橋、33 座大橋和1 座特大橋，共207 個涵洞，3 座高架橋。

2 施工準備及技術要求

2.1 瀝青

參照高速公路施工地區的自然環境、地質條件和氣候特征等因素，確定瀝青路面面層的功能型要求，全部路段的上面層均采用SBS－1－D 改性瀝青，全部路段的下面層分別采用90#A 級瀝青和70#A 級瀝青。根據瀝青的標號和來源，將瀝青分開存放。使用過程中，應嚴格控制瀝青存儲溫度，儲存罐的溫度維持在110 ～170 ℃之間，按照A 級瀝青的相關要求，確定瀝青和改性劑的配伍性。

2.2 粗細集料

(1)粗集料。在反擊式破碎機的作用下，得到的碎石作為粗集料，經過試驗，粗集料的抗滑性能滿足要求，技術指標如表1 所示。若瀝青和粗集料的粘附性達不到施工要求時，可以加入適量的不飽和石灰水、水泥和消石灰進行處理。

(2)細集料。采用石灰巖磨制的方式獲得細集料，對于提高SBS 改性瀝青的高溫穩定性，具有良好的效果。本工程中，細集料均使用優選機制砂，這是因為硬度較高的巖石經過反復破碎作用后，嵌擠性、棱角性和高溫穩定性均會明顯提高，技術指標如表2 所示。

表1 粗集料質量技術指標

表2 細集料質量技術指標

2.3 配合比

瀝青混合料配合比設計包括三個環節，即目標配合比設計、生產配合比設計和生產配合比驗證。配合比設計主要是明確材料類別、最佳油石比以及礦料級配等參數，同時，必須采用馬歇爾試驗，以保證配合比設計的準確性。該工程中，上面層均采用SMA－13 結構，由于最大粒徑為13.2 mm，因此，分界篩孔的直徑控制在2.36 ～4.75 mm 之間，以便篩分粗細集料。以礦料級配和最佳油石比的馬歇爾試驗為例，相關的馬歇爾試驗結果分別如表3、表4 所示。該高速公路工程的空隙率需要控制在3% ～4.5%之間，結合指標參數和試驗結果，確定級配2 為最終方案，考慮到工程的氣候特征和路面性能指標參數，得出最佳油石比為6.1%。

表3 級配馬歇爾試驗結果

表4 油石比馬歇爾試驗結果

2.4 填料

改性瀝青性能影響因素中，礦粉的作用非常關鍵，在礦粉的作用下，改性瀝青才可以與粗細集料有效的結合起來。該工程采用的礦粉生產工具主要是專業球磨機，原材料為優質石磨灰，加工過程中，不得混雜其他物質，此外，還需要保證礦粉的干燥、潔凈，嚴禁使用回收粉塵作為礦粉。

2.5 纖維穩定劑

實際工程中，改性瀝青路面的穩定劑材料以纖維為主，添加適量的纖維穩定劑，可以明顯提升瀝青的加筋作用、分散作用、穩定作用和增粘作用。該工程中，纖維穩定劑采用絮狀木質素纖維，其來源是針葉類木材，纖維穩定劑的運輸和存放過程中，應進行妥善保管，避免受潮，此外，纖維穩定劑還需要承受一定的干拌溫度，一般不能低于2 500 ℃，可承受溫度范圍內，不能出現脆化、變質等問題，纖維穩定劑的摻合量確定依據是瀝青混合料的總量，常用比例為0.3% ～0.4%，允許誤差控制在0.5%以內，纖維穩定劑的質量技術指標如表5 所示。

表5 纖維穩定劑的質量技術要求

3 施工工藝

3.1 拌制過程質量控制

改性瀝青混合料拌制過程中，主要原則是均勻混合，為了實現這一要求，必須選擇合適的拌和方式，從拌和效率和拌和時間兩個方面控制拌和的均勻性，該工程采用間歇式拌和方式。經過拌和試驗，確定最優拌和時間為40 ～45 s，拌和時間過長，會影響拌和料的產量，拌和時間過短，會出現拌和不均勻的現象，比如凝塊、花白等現象，因此，拌和時間是混合料能夠拌和均勻的重要保證，必須嚴格控制。此外，拌和過程中，還應該注意各溫度的變化，以瀝青、礦料加熱溫度和改性瀝青混合料的出場溫度為主要的控制指標，瀝青加熱溫度的最優范圍在160 ～165 ℃，集料加熱溫度為190 ～220 ℃，瀝青出場溫度的最優范圍在170 ～185 ℃之間。

3.2 運輸過程質量控制

(1)保證瀝青混合料運輸通道的通暢，提高運輸效率，縮短運輸時間，采用載重量不低于20 t 的自卸式裝料車，為防止瀝青混合料出現離析現象，應該按照先兩端后中間的順序裝料，并用棉被或者帆布遮蓋，保證混合料的溫度滿足要求。(2)瀝青混合料運輸車必須配置運料單，記錄瀝青混合料的出場溫度，以便與瀝青混合料的現場溫度進行比對，若溫度不滿足相關要求，則瀝青混合料不能用于路面施工。(3)保證運輸車的潔凈，避免其他物質進入瀝青混合料攤鋪現場，污染路面，應該在運輸車進入現場之前，沖洗車身、輪胎，確保瀝青混合料的攤鋪質量。(4)安排專門的工作人員，負責瀝青混合料運輸車的調度工作，嚴禁出現供料不足或者現場擁堵的情況，為了確保攤鋪作業的連續性，運輸車的瀝青混合料供給能力應該大于攤鋪能力，至少3 臺運輸車在攤鋪現場等待卸料，至少5 臺運輸車在施工現場等待卸料。

3.3 攤鋪過程的質量控制

為了提高改性瀝青的攤鋪質量和攤鋪效果，該工程采用雙攤鋪機作業的方式，并按照相關的施工要求，安裝自動找平裝置，比如無接觸自動找平裝置或者浮動基準梁自動找平裝置，嚴格控制改性瀝青路面的平整度和厚度，同時，確保自動找平裝置的安裝誤差在允許誤差之內。攤鋪機工作過程中，需要遵循均勻、緩慢、不間斷的原則，保證攤鋪速度為恒定值，未經允許，不能改變攤鋪機的運行速度或者運行方向，更不準出現停止作業的情況，攤鋪機的運行速度為2.5 m/min。

3.4 碾壓和接縫過程質量控制

該工程采用剛性碾進行施工，以保證碾壓質量，碾壓的終了溫度最低為90 ℃，碾壓速度最高為3 km/h。按照由低邊向高邊的順序進行碾壓，相鄰的碾壓區域至少保證50 cm的重疊區域。對于攤鋪機無法施工的區域，可以使用人工攤鋪的方式進行施工，但需要保證攤鋪的效率，比如緊急停車帶、匝道、道橋連接處以及涵洞等位置。對于縱向裂縫來說，可以采用熱接縫的方式來消除縫跡，對于橫向接縫來說，則必須采用冷接縫的方式來消除縫跡，由于冷接縫方式的施工難度較高，會對路面的平整度產生直接的影響，故必須嚴格按照要求進行施工。

表6 基質瀝青混合料與SBS 瀝青混合料車轍動穩定度對比

4 結論及建議

以實際高速公路工程為例，考慮到高速公路的交通條件和氣候狀況，根據相關規范的要求，得出瀝青混合料的礦料級配，同時，結合馬歇爾試驗，確定上面層SMA－13 瀝青瑪蹄脂碎石的最佳油石比為6.1%，還對6.1%SBS 改性瀝青混合料以及基質瀝青混合料的使用功能進行了研究，結果顯示(如表6 所示)，SBS 改性之后，車轍動穩定度明顯提升，達到10 000 次/mm，約為基質瀝青混合料的3.5 倍左右，說明SBS 改性瀝青的高溫抗裂性能提高;SBS 改性瀝青的極限抗彎拉強度提升51%，極限彎拉應變提升48%，勁度模變僅提高6%，SBS 改性瀝青的承載能力明顯提升，極限應變和變形能力的提高，說明SBS 改性瀝青的低溫抗裂性能增強;SBS改性瀝青的凍融劈裂強度和穩定殘留度分別提高11%和38%，說明SBS 的水穩定性也得到明顯的提高，因此，SBS 改性瀝青的應用價值十分明顯。

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