瀝青混凝土路面特性評價及表面平整度的控制要點

張 文 宏

(山西省公路局晉中分局和順公路管理段，山西 和順 032700)

現代道路中的路面結構形式主要是瀝青路面和水泥路面。相較而言，瀝青路面的路用特性具有更突出的使用效果。另外，路面維護的方便性和路面材料易于再生利用也是其重要特點之一。因此，在目前國內外高等級道路總的通車里程中，瀝青路面占有96%以上。

1 瀝青路面特性綜述

瀝青路面的綜合技術和使用性能具有諸多優越性，這主要表現在三個方面，即使用性能、維護性能和材料再生利用的方便性。

1)使用性能。瀝青路面優異的使用性能主要表現在行車的舒適性。瀝青路面的材料組成主要是級配礦料和作為粘結劑的瀝青在使用溫度狀態下拌合而成。因此，瀝青路面具有剛柔并濟的突出特性，作用在其上的行車荷載，主要是沖擊荷載W，其數值的大小與車輛自重Wg的一次方和沖擊速度V的二次方成正比,見下式(其中，K為計算系數):

W=KWgV2。

顯然，車行速度與車輛對路面的沖擊荷載的大小起著相當大的作用[1]。在高等級道路，特別是高速公路的行車速度往往不低于100 km/h，而很多重載運輸車輛的軸載大于10 t。另外，如果道路表面的平整度較低，車輪的滾動對路面還會形成一個對低凹表面的附加慣性沖擊，更增加了車輛對路面的沖擊荷載。

由于瀝青路面的柔性特征，能夠對車輛對路面的沖擊荷載起到良好的吸收作用。這就是瀝青路面行車較為舒適的力學條件。

2)維護性能。由于瀝青在常溫下呈現固態，但經過加熱后很容易變成液態，因此路面在長期使用后出現病害(以不規則網裂、松散、壅包和車轍等為主要表現形式)后，經過適當加熱會使路面呈現松軟狀態，而瀝青和級配礦料具有明顯的低導熱和高比熱(即單位重量的熱容量較大)的特性，故熱量不易向四周散失，所以可方便地利用這一特性對損壞路面進行處置和修復[2]。

3)路面材料的再生利用。基于上述分析的結論，瀝青路面材料能夠通過加熱改變其物理特征，同樣這一特性也決定了路面材料再生利用的方便性。

綜上所述，瀝青路面的諸多優異性能使其在道路工程中得到了廣泛的應用。統計數據顯示，目前國內外已建成通車的高等級道路的96%以上均由瀝青路面構成。在道路的建設和使用特性中，路面的平整度指標直接關系到車輛乘坐舒適性、行車安全性、設計承載能力及使用壽命。

2 影響路面平整度的因素及控制手段

2.1 道路基層和水泥穩定層施工

瀝青路面的平整度受到下部各層平整度的影響，故下部各層都必須注意施工的平整度要求。如底基層必須以平地機進行全幅整平，壓路機壓實后保證一定沉陷時間后，對出現的彎沉部位進行填補和補壓，保證全幅足夠的密實度和良好的平整度。水泥穩定層必須杜絕以往常用的路拌工藝(主要因為其材料的拌合均勻度和離析問題難以解決)，為了道路的力學指標(主要是承壓)及全幅平整度指標達到設計要求，水泥穩定層的施工必須按照下述工序完成：

基層整平壓實→水穩材料廠拌→車輛轉運→攤鋪作業→壓實和養生。

水泥穩定層是一種干硬性混凝土材料，必然含有一定量的水分。因此需要一定時間的養生周期，而含水量的蒸發勢必在一定程度上對路面高程有一定的影響。另外，水穩材料必須保證良好的均勻度，否則將嚴重影響其鋪設的平整度及道路的整體強度[2]。眾所周知，材料拌合的均勻性與拌合時間成正比。它們之間形成下述關系(見圖1)。

拌合時間低于40 s時，材料均勻度明顯偏低。但大于60 s后，其材料的均勻度也難以大幅提升且會明顯降低拌合作業的工作效率。因此，拌合時間取45 s～55 s較為合適。實際作業時應根據環境溫度、材料種類及含水量的高低等諸因素進行調整和優化，如有必要應先進行試拌以確定合適的拌合時間以為工程提供合理的作業數據。

2.2 嚴格管控瀝青混合料的作業品質

瀝青混合料是級配礦料和瀝青(作為材料粘結劑)經良好拌合后的混合物，所以其質量的優劣取決于下述主要因素：

1)級配礦料。為切實保證質量，混合料所用礦料以采用反擊式破碎軋制工藝取得為宜。同時，為盡量避免級配的不確定性，礦料(包括礦粉)最好在同一個生產廠家采購為好。原材料在料場應分別堆放且嚴禁串混。混合料的烘干和拌合必然伴隨著高溫，因此，礦料的存放和轉運應盡可能避免水分的混入。此舉對于加熱能源的節約和環境保護(減少有害排放)具有重要意義。

2)瀝青。瀝青的三項路用指標(針入度、軟化點和延伸度)決定了瀝青的路用質量，因此每批次瀝青都應進行嚴格的入場檢測，以杜絕不合格材料的混入。作為一種較為典型的高分子有機物質，其物化特性較為敏感。由于其必須加熱到160 ℃才能投入作業，而其閃點卻不高(約220 ℃～230 ℃)，為了盡可能減少材料的老化，應避免采用常規暴露火焰加熱(可見光加熱)方式，而應采用以紅外、微波和以導熱油為代表的間接加熱方式為宜[3]。

3)優化配合比設計。熱拌合瀝青混凝土的配合比設計通常包括目標配合比、生產配合比和生產配合比驗證三個主要階段。嚴格按照技術規范要求的指標，精心做好配合比設計和組織實施，特別是根據材料的特性(如級配礦料與瀝青的和易性等)對配合比進行必要的優化，是制作高品質瀝青混凝土的必要條件。

2.3 合適的機械配套

目前，國內外道路工程單位采用的瀝青混凝土拌合設備大多為連續式或間歇式強制拌合機。在相同的初始條件下，連續式拌合設備具有更大的產出比。但有鑒于連續式拌合設備對各項物理參數的計量精度較間歇式低，因此建議以間歇式拌合機完成作業為宜。同時，必須采用雙臥軸強制式拌合方式，這是因為跌落式拌合難以完成混凝土材料的制作，且拌合均勻度較低，會直接影響路面平整度指標。

路面壓實度和平整度指標的實現與路上作業的瀝青混合料攤鋪機的技術性能息息相關。除了其找平裝置的作業精度外，攤鋪機的熨平裝置應具備夯實功能，特別是雙夯錘更佳(以德國Wirtgen Co.ABG411型攤鋪機為代表)。由于該型設備有更為優異的夯實性能，使得路面材料攤鋪后即具有相當高的初壓密實度，能夠有效抵御后續壓路機作業時對路面材料的推擠作用，進而更加有利于路面平整度指標的實現。同時，攤鋪機的作業必須保證連續和勻速，杜絕時快時慢現象，并盡可能減少間斷作業(其原因主要是停機待料和突發機械故障等)，這也是保證路面平整度的關鍵所在。有鑒于此，施工單位應基于攤鋪機的實際作業效率對基地料場瀝青混合料拌合機的產能、混合料運輸車輛的運力、作業間距的長短、環境溫度及濕度等數據等進行必要的調查分析，并以必要的工程計算完成和實現作業設備的良好匹配。

3 結語

路面平整度指標的保證和實現涉及工程的方方面面，本文所述僅是筆者長期從事道路施工和日常養護工程點滴體會的總結，為了切實保證道路的施工(包括日常養護作業)質量，在作業中對相關工程施工工藝及技術要求嚴格管控并不斷優化是十分必要的。