高海拔低溫條件下溫拌瀝青路面鋪筑施工控制技術研究

張國慶

（新疆維吾爾自治區交通運輸廳規劃設計研究中心，新疆烏魯木齊 830099；北京新橋技術發展有限公司，北京 100088）

1 概述

目前，在國內外熱拌瀝青混合料大量使用的情況下，其不利的因素日益顯現，包括拌和溫度高、能耗大、施工安全性低，以及污染，瀝青老化等問題致使路用性能下降，工程效益事倍功半。結合我國雙碳戰略的實施，對于高速公路等工程設施建設需要提出更高的環保、節能、安全要求。

某高速公路位于我國西部海拔較高地區，現行《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）規定，氣溫在10℃以下以及大風降溫天氣不得進行施工，因此上述有效施工時間是一般意義上的基礎設施的施工時間，對于瀝青路面下部各層都完工后留給面層鋪筑瀝青混合料的有效施工時間可能會更短。在這種情況下，為了按期完成工程建設任務，采用適應環境溫度低、路用性能好的瀝青路面低溫施工技術是必然的選擇。

溫拌瀝青混合料能夠在較低的溫度下進行拌和與施工，具有更節能、環保、施工方便、受環境影響小、隧道施工無煙塵等一系列優點，但是在路用性能方面與熱拌瀝青混合料相比還有一定差距，鑒于此，本文對高海拔低溫條件下溫拌瀝青路面鋪筑施工控制技術進行了研究[1]。

2 原材料質量控制

2.1 瀝青

（1）SBS 改性瀝青。

主要技術指標如表1 所示。

表1 SBS 改性瀝青現場檢測數據

（2）70#基質瀝青。

主要技術指標如表2 所示。

表2 70# 瀝青現場檢測數據

從表1 和表2 可以看出，兩種瀝青各方面的指標均符合質量要求。

2.2 集料

（1）SMA-13 集料。

集料類型：玄武巖

外觀質量良好，顏色偏白，表面密實，開口空隙少，泥土及針片狀集料含量少，集料棱角分明，破碎充分。

（2）AC-20 集料。

集料類型：花崗巖

外觀質量：表面密實，開口空隙少，泥土及針片狀集料含量少，集料棱角分明，破碎充分。

2.3 溫拌劑

美德維實克公司M1 型溫拌劑

儲存&外觀質量：由金屬汽油桶儲存，每桶160kg。溫拌劑呈橙黃透明的粘稠油狀，有刺鼻的氨味，密度小于水。置于陰涼避光的倉庫中，操作過程中由工人迅速打開汽油桶封口，于卸油池處卸油口同瀝青一起加入瀝青貯藏罐中，未見任何攪拌拌和設備，加入卸油口時，瀝青（SBS 改性）溫度在150℃左右。拌合SMA-13路面的SBS 瀝青時采用的溫拌劑添加量為瀝青質量的0.6%。現場使用的溫拌劑主要技術指標如表3 所示。

表3 現場使用的溫拌劑主要技術指標

3 溫拌瀝青混合料現場拌合與制備

拌合站的瀝青混合料拌合已經實現了全面自動控制，只需在控制臺上設置參數便可以實現從料斗至出料的自動機械控制。整個拌合站操作技術工人為4 人，其中兩人控制兩臺裝載機從料倉鏟料至自動吸入式料斗，自動吸入式料斗會根據設置級配自動控制每檔料的吸入數量。對于使用溫拌劑的中上面層而言，其使用SMA-13，每次拌合拌料3.6t，采用五檔料，集料吸入至傳送帶后，通過約300m/min 的傳送帶傳送至干燥箱烘干，烘干溫度為190℃。而瀝青則由專用瀝青運輸車運送至拌合站后，通過卸油口卸入卸油池，瀝青的卸貨溫度需控制在150℃以上，而溫拌劑正是在瀝青從運輸車卸入卸油池的時候由工人直接導入卸油池中和瀝青混合，添加量為SBS 改性瀝青質量的0.6%，且并未使用特殊攪拌手段（混合時平均溫度152℃/8 次）。然后將混入溫拌劑的溫拌瀝青抽入瀝青貯存罐儲存。這里需要注意的是，前期試驗室結果表明，由于150℃時瀝青粘度仍然較大，直接添加的溫拌劑后不進行攪拌很難做到和瀝青的充分混合，因此此處添加溫拌劑與瀝青的拌合設備是有必要的[2]。

接到拌合任務后，將貯存罐中的溫拌瀝青加熱至170℃，然后與集料混合，拌合35s，然后出料至卡車，出料時溫度控制在185℃左右。大約拌合12 批次裝滿一車。

集料加熱溫度（190℃），溫拌劑加入溫度（150℃），溫拌瀝青加熱溫度（170℃），出料溫度（185℃）為控制溫度，其中出料溫度作為拌合站的出料質量控制指標，在溫拌瀝青離場時受到嚴格控制，通過測溫槍測量拌合時的溫度基本為176℃。

4 溫拌瀝青混合料運輸與保溫控制

在施工過程中，筆者隨8 車測試了運輸過程中的溫度損失，并計算了平均值，如圖1 所示。測試時使用插入式測溫槍，從工程運輸車的頂面插入測溫儀，測量深度約為表面40cm 下混合料溫度，每次測試5 個點。可以看出卡車離開拌合站的溫度約為185.2，經過約30km 的運輸，耗時1h 5min 到達施工位置，再次進行溫度測試的結果約為179.1℃，每小時平均下降6.1℃。但由于車體體積較大，溫度分布不均勻。測試的標準差也較大，但溫度下降幅度總體不大。這得益于車輛運輸過程中的保溫措施還是比較完善的，運輸貨車在貨箱側邊加裝了石棉保溫片和頂部的保溫氈布。行駛過程中，駕駛員也避免急加速和急減速將氈布吹落。總體來說工程實際運輸過程中的保溫技術還是比較有效的。

圖1 運輸起始的溫度測試統計

但是這里應當注意的是，由于溫度隨運輸時間增加而下降，每小時平均下降6.1℃，出料溫度為185℃，而之后初壓的溫度需要在163℃左右，運輸車輛運送的速度平均為25km/h，因此，根據推算瀝青混合料的最大運送距離不應該超過90km，否則瀝青混合料的溫度將很難得到保證，這個距離還應當根據路況、氣溫進行修正。

5 溫拌瀝青路面施工攤鋪與壓實

筆者一共監控了8 車溫拌瀝青混和料的施工動態溫度變化過程。經過統計，進行攤鋪作業時一共需要現場工人15 人，其具體分工如表所示。攤鋪時，由按序等待的混合料翻斗貨車倒至攤鋪機前，揭開保溫毛氈，與攤鋪機保持相同的進料速度2.5m/min，然后倒入混合料，投料溫度為175±3℃。混合料落入攤鋪機的滾刀中均勻打碎攤鋪，落至路面，攤鋪機保持115~120℃的加熱溫度。其松鋪系數為1.2，攤鋪幅寬為8.15m，攤鋪機根據硬路肩自動進行實時調平。完成攤鋪的溫度為165±3℃。

碾壓時先進行出壓，初壓4 臺使用12t 雙鋼輪壓路機，與攤鋪車保持相同速度進行碾壓。初壓一遍，通過測量初壓完成后，上面層內部的實際溫度約為163℃。緊接初壓，4 臺26t 膠輪壓路機，進行4 遍復壓，復壓4遍，碾壓時輪跡重疊。完成復壓后上面層內部實際溫度為145±3℃，最后進行終壓，終壓由4 臺12t 雙鋼壓路機完成，碾壓2 遍，速度略快于膠輪碾壓，碾壓完成后溫度降至131±3℃。整個碾壓完成。

溫拌瀝青混合料在碾壓時未適用特殊工藝，碾壓依然遵循先輕后重、先靜后振、先低后高、先慢后快，輪跡重疊的原則，采用溫拌劑時的壓實溫度為160~165℃，且溫拌瀝青施工時，白煙明顯減少。但可輕微聞到溫拌劑本身的氨味，溫拌劑減排的作用得到體現。

經調研發現，每一車約42t 的瀝青混合料，平均攤鋪長度37m，攤鋪時間為17~20min，從投料到攤鋪完成耗時5min，溫度平均下降5.4℃。而溫度下降最快的是初壓完成—復壓—終壓完成的過程，耗時約12~15min，溫度下降30℃左右（內部溫度），表面溫度下降幅度更大，調研中最大一次間隔時間為：從初壓完成到終壓結束累計用時19min，完成時的溫度僅為101℃，此時，溫度已下降到60℃左右。因此，嚴格控制壓路機的作業時間是保證施工溫度的關鍵。攤鋪時的工人配備及攤鋪機參數設定如表4 所示。

表4 攤鋪時的工人配備及攤鋪機參數設定

6 溫拌瀝青路面施工質量檢測

壓實度測試采用無核密度儀方法，每個批次測量1000m，每50m 取一個點共取20 個點，每個點在周圍測量5 次后取平均值，再根據規范《公路工程質量檢驗評定標準》（JTG F80/1—2017）進行壓實度評定。壓實度的計算需同時滿足總體控制和單點控制兩個方面，總體控制標準如下所示，合格率計算標準如表5 所示。

表5 壓實度合格率計算標準

通過無核密度儀的測試，SMA—13 上面層路面平均壓實度為97.9%，遠高于《公路工程質量檢驗評定標準》規定的92%（以最大理論密度進行計算）的技術標準，可見使用溫拌劑后其路面施工質量控制未見異常。

7 結語

本文針對高海拔低溫條件下溫拌瀝青路面鋪筑施工控制技術進行了研究，包括原材料質量控制、溫拌瀝青混合料現場拌合與制備、溫拌瀝青混合料運輸與保溫控制、溫拌瀝青路面施工攤鋪與壓實等，最后，根據對溫拌瀝青路面的施工質量進行檢測，壓實度符合要求，可見使用溫拌劑后其路面施工質量控制未見異常。