GAC- 16C 瀝青混凝土面層施工工藝研究

姬曉曉,王亞昶

（河南省交通規(guī)劃設計研究院股份有限公司,河南 鄭州 450046）

經(jīng) 改 良 處 理 的GAC-16C 瀝青混凝土在實際工程中表現(xiàn)出良好的密實性、高穩(wěn)定性及抗滑性,且兼具良好的施工便捷性。因此,近些年得到了廣泛的推廣及應用。但同時GAC-16C 瀝青混凝土在施工過程中也存在表觀干澀、流動性及粘結(jié)性不足的問題[1-2],為了探究出現(xiàn)這一問題的根本原因并采取相應措施,就需要針對GAC-16C 瀝青混凝土展開全面的質(zhì)量監(jiān)控,以此來為施工管理提供可靠的支持。

1 工程概況

以我國某高速公路項目為例展開分析,該項目設計全長為160.96 km,采用六車道設計標準,設計速度確定為120 km/h,路基設計寬度為34.5 m。路面采用三層結(jié)構：4mmGAC-16C+55mmGAC-20C+70mm-GAC-25。

1.1 材料配合比設計

公路路面結(jié)構的上層選用GAC-16C 型的瀝青混合料,其粗集料選用碎石,粒徑規(guī)格有10～17 mm、5～10 mm 及3～5 mm 三類；細集料選用機制砂,粒徑規(guī)格為0～3 mm。

通過對施工材料的抽樣性能檢測,由此可以初步確定路面結(jié)構上面層所用GAC-16C 型瀝青混凝土的組分材料及設計配合比,基于上述對于瀝青混合料基本性能的分析,最終確定了兩個瀝青拌和站A 及B 所生產(chǎn)混合料的配合比,級配設計情況見表1。

表1 GAC-16C 型瀝青混凝土配合比（單位：%）

1.2 施工機械配置

該項目施工所采用的機械配置如下：①通過1 臺多功能攤鋪機以一次性攤鋪的方式開展全斷面作業(yè),施工過程中設備處于良好狀態(tài),能夠顯著減少可能出現(xiàn)的離析問題,確保混合料的均勻。此外,也可以避免由于1 臺機械故障而迫使其他設備停工引發(fā)熱接縫形成不佳的現(xiàn)象,以此來最大化滿足施工的基本要求。②施工前在現(xiàn)場分別配備5 臺鋼輪壓路機及4 臺膠輪壓路機,確保碾壓工序的穩(wěn)定開展,經(jīng)檢測認定上述壓路機均處于良好運轉(zhuǎn)狀態(tài),負荷而碾壓作業(yè)的基本要求。但在鋼輪壓路機碾壓過程中出現(xiàn)了噴水量過大的現(xiàn)象,使得路面留有水跡,這不僅降低了混合料的溫度,同時也將促進水銹的產(chǎn)生。③施工過程配置有1 臺灑水車為壓路機及其他設備供水,保證現(xiàn)場施工用水得到滿足。④于拌和樓位置配備3 臺鏟車來進行冷料庫的上料工作,并制定1 臺鏟車負責清除溢料。根據(jù)現(xiàn)場實際施工組織情況來看,鏟車的配置無法滿足實際生產(chǎn)需求。

1.3 施工工藝分析

（1） 為便于混合料的轉(zhuǎn)運,該項目共配備了15 臺重型載重卡車,且各車裝料后均以篷布進行覆蓋,以此來確保轉(zhuǎn)運過程中溫度損失控制在較低水平。在工程實際管理中發(fā)現(xiàn),卸料時存在個別卡車未能在距攤鋪機10～30 cm 位置及時停車,導致設備碰撞。由于抽檢路段所處地帶與拌和樓的距離適中,所以配置15 臺載重卡車能夠基本達到前場施工要求。在后續(xù)施工過程中,施工方應當基于實際運距適當調(diào)整運料車數(shù)量,保障前場施工順利、持續(xù)的進行。同時,攤鋪時應保證運料車于距攤鋪機10～30 cm 位置處停車,留有足夠空擋等待。由攤鋪機進行牽引來引導卸料,防止設備碰撞的發(fā)生。此外,各攤鋪機應當配備專門指揮員,保障施工過程能夠遵照現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行[3]。

（2） 在攤鋪工序的早期,首先拌和樓按照原定要求以計劃產(chǎn)量為標準生產(chǎn)所需混合料,并轉(zhuǎn)運至前場等待至轉(zhuǎn)機時即可開始攤鋪作業(yè),以此來確保前場攤鋪所需混合料能夠得到充足的供應。前場攤鋪作業(yè)時應保證運輸車輛能夠合理規(guī)劃卸料時間,并以此確定掀開保溫布的時間,確保混合料溫碾壓溫度滿足要求。在本項目中,上面層選用1 臺多功能攤鋪機按照一次性作業(yè)的原則完成施工,其攤鋪寬度定為15 m。攤鋪機的前進速度控制為1.5～1.8 m/min,大多數(shù)時間以1.7 m/min 為標準。施工檢測發(fā)現(xiàn),混合料的攤鋪較為均勻,其上離析現(xiàn)象比較少,整體厚度均勻,具有較好的攤鋪效果。但由于攤鋪機的布料器末端具料槽擋板間距過大,并且在兩端的U 形槽與攤鋪前進方向相反,因此在其上堆積有大量死料。這一構造也使得兩端的混合料主要是通過自由脫落的方式撒布于路面,而螺旋布料器則未能發(fā)揮作用,往往容易引起邊緣的離析。若死料撒布于路面之上,也會導致局部壓實度不足的問題。面對這一問題,建議將攤鋪機上的U 形槽做隔斷處理,避免死料的產(chǎn)生[4]。

（3） 在本項目中,瀝青上面層的碾壓主要采用以下工藝：初壓選用2 臺鋼輪壓路機+2 臺膠輪壓路機。首先采用鋼輪壓路機初壓兩遍；復壓則選用鋼輪壓路機+膠輪壓路機的組合,復壓一遍；終壓采用鋼輪壓路機進行一遍光面。基于現(xiàn)場施工參數(shù)及表面觀察來看,上面層的碾壓效果基本滿足設計要求,不僅沒有規(guī)范揉搓導致細集料上浮,同時還使得壓實度、空隙率等基本指標符合規(guī)范。但從整體上來看,仍存在以下問題：①當前場攤鋪作業(yè)的混合料供應充足時,攤鋪機可以保持勻速狀態(tài)前進,此時壓路機也可遵照預定計劃開展碾壓；但當混合料供應出現(xiàn)短缺時,碾壓機械常常會發(fā)生隨意碾壓的現(xiàn)象,尤其是鋼輪、膠輪壓路機交錯碾壓,或壓路機在碾壓面上停車。②在對上面層的試驗路段展開碾壓時,部分壓路機出現(xiàn)了噴水量過大的現(xiàn)象,并在壓路機返回的位置留下水跡,導致混合料的溫度過快下降,對路面的壓實度指標產(chǎn)生不利影響,并隨之帶來水銹污染[5]。

2 路面實施效果評價

2.1 厚度、壓實度

在上面層施工完成后一天,以鉆芯取樣的方式來研究該路段的厚度、壓實度指標,檢測結(jié)果見表2。

表2 路面厚度、壓實度的檢測結(jié)果

表2 對檢測路段內(nèi)的上面層隨機抽取6 處進行檢測,其中6 處均滿足要求,合格率達到100%。規(guī)范要求非橋面路段的總厚度應當大于16.15 cm,橋面路段的總厚度應當大于9.50 cm。上面層實測最小厚度為4.1 cm,高于4.05 cm 的最低限值要求,路面合格率達到100%。當按照理論最大密度作為標準密度進行計算時,得出壓實度的最小值為94.0%,高于93%的限值。當采用室內(nèi)馬歇爾密度作為標準密度進行計算時,得出壓實度的最小值為98.0%。由此可以認定,路面壓實度指標的合格率達到100%,所以該抽檢路段滿足要求。隨機取芯測得的空隙率介于4.6%～6.0%的范圍內(nèi),其均值約為5.5%,滿足我國現(xiàn)行規(guī)范要求。對隨機取得的芯樣進行觀察,發(fā)現(xiàn)其中部分芯樣較為密實且兼具一定的骨架結(jié)構,其間的粗、細集料具有較為均勻的分布,但同時也發(fā)現(xiàn)部分芯樣的細集料比例較小,級配整體較粗；部分芯樣的空隙率過大,均勻性不足。

2.2 平整度

本研究中采用連續(xù)式平整度儀來檢測、評價路面的平整度指標,通過現(xiàn)場實測發(fā)現(xiàn),所抽檢路段的平整度均符合設計方案所要求的σ＜1 mm 的標準,具體檢測結(jié)果見圖1。

圖1 平整度檢測結(jié)果

2.3 路面彎沉

借助貝克曼梁來檢測上面層試驗路段的彎沉值,結(jié)果見圖2。

圖2 現(xiàn)場彎沉檢測結(jié)果

根據(jù)圖2 中的現(xiàn)場檢測結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),其彎沉平均值、標準偏差及代表值分別為5.6 (0.01 mm)、3.5(0.01 mm)及11.4(0.01 mm),其中代表值按照I=I+Z S進行計算,其中Za為1.645。基于上表的彎沉試驗結(jié)果,其代表值低于20.1(0.01 mm)的設計彎沉值,符合相應規(guī)范要求。

2.4 滲水系數(shù)

在試驗路段中隨機選擇6 個測點開展?jié)B水系數(shù)的檢測,結(jié)果見表3。

表3 滲水系數(shù)的試驗結(jié)果

根據(jù)上表可以發(fā)現(xiàn),共隨機抽取了試驗路段的流出測點,其中1 處基本不發(fā)生滲漏；4 處的滲水系數(shù)比較小,低于80 mL·min-1；1 處的滲水系數(shù)達到了310 mL·min-1,高于設計要求的限值。總體來看,該路段的滲水系數(shù)抽檢合格率為83.3%。

2.5 構造深度

式中：TD 為路面構造深度,mm；D 為攤平砂的直徑,mm；V 為砂的體積,cm3。檢測結(jié)果見圖3,由此可以發(fā)現(xiàn)試驗路段測得的構造深度合格率為100%。

圖3 上面層構造深度的檢測結(jié)果

3 改進措施

基于上述檢測工作中所發(fā)現(xiàn)的主要問題,提出以下改進措施。

（1） 鋼輪壓路機存在噴水量過大的問題,由此在路面上存留水跡并產(chǎn)生水銹。建議盡可能減少壓路機在路面停駐的時間,如有必要也可采用更換壓路機的方式進行改進。

（2） 后場配置3 臺鏟車進行上料,但實際難以滿足要求。建議增設鏟車數(shù)量,確保冷料倉的供料充足、及時,確保前后場銜接的順暢、持續(xù)。

（3） 攤鋪機的U 形槽內(nèi)存在死料堆積的問題。建議隔斷U 形槽,避免死料的產(chǎn)生與掉落。

（4） 存在個別時段、個別拌和樓出現(xiàn)出料溫度過高的現(xiàn)象,不符合規(guī)范及施工方案的要求。建議建設單位加強集料的含水量控制,對于經(jīng)水洗的集料應避免用于當天生產(chǎn),同時盡可能保證石屑的干燥,防止由此對溫度控制帶來的不便。

4 結(jié)論

本研究以GAC-16C 瀝青混凝土為研究對象,對于其在實際施工中的物理、力學性能展開研究,分別從厚度、平整度及彎沉值等參數(shù)出發(fā)評價路面性能,并以此為基礎探究了相應的改進措施。實踐表明,在控制、管理GAC-16C 瀝青混凝土質(zhì)量時,應當建立起完善的監(jiān)管機制,確保各項工序都能做到有序搭接,以此來解決潛在的各類問題,盡可能延長路面的使用壽命。