山區公路自融雪纖維瀝青路面施工及質量控制

朱春陽

（新疆路橋北疆工程建設有限公司，新疆 昌吉 831100）

一、引言

路面積雪及結冰是冬季公路運行過程中所面臨的安全隱患之一，傳統的機械除雪除冰技術效率低下、除雪降滑效果差，且人工機械成本相當高，降雪后撒布氯鹽融雪劑的方法會造成環境污染，而自融雪纖維瀝青混凝土路面能夠解決上述問題。

二、工程概況

該工程路基路面寬分別為8m和6m，隨著交通運行規模的不斷增大，該路段于1998年按照一級公路線形和標準形實施了改擴建，路基寬度增大至26m，瀝青混凝土路面寬度增大至18m；部分穿村鎮路段路基寬23m，瀝青混凝土路面寬度為21m。改擴建后的路面按照“厚度45cm的石灰土基層+6cm的碎石瀝青灌入底面層+2cm細粒式瀝青混凝土表面層”設計。運行過程中，因超載超限車輛不斷增多，造成路面先后出現各類沉降、破損、網裂、橫縱向裂縫及坑槽等病害，為此，公路管理部門又開展了幾次針對性的養護維修，使路用性能基本恢復。

三、自融雪纖維瀝青混凝土配合比

（一）原材料選擇

為取得較好的融雪除冰效果，該工程主要以氯化鈣為融雪劑中的冰點下降劑，并以聚酯纖維為導電介質聯接物，選擇公路施工段所在地一家協議供貨公司所生產的70#A級道路石油瀝青，以及公路沿線HY礦粉廠的礦粉和石料。該路段所使用的各類主要原材料性能參數，如表1和表2所示。

表1 70#A級道路石油瀝青性能參數及取值

表2 氯化鈣融雪劑性能參數及取值

（二）配合比設計

結合現有研究成果及實踐經驗，隨著瀝青混合料孔隙率的增大，鹽分析出液的電導率隨之提高，但是這種過快的鹽分析出速率會造成路面污染及路面結構的腐蝕，最佳孔隙率應控制在4%左右，以保障融雪效果，纖維摻量則應按照0.3%確定。應用遞增試配法，將氯化鈣融雪劑摻量控制在0%～4%之間，開展瀝青混凝土路用性能試驗[2]，并按照1%的遞增率操作。所得出的試驗結果如表3所示。

表3 氯化鈣融雪劑摻量為0%～4%時瀝青混凝土路用性能

根據以上試驗及結果的分析可以看出，當氯化鈣融雪劑摻量為1%～3%時，融雪劑對路面性能影響較小，當融雪劑摻量超出3%后，便會對瀝青路面造成較大損害，甚至使路面失去水穩性。為此，綜合考慮瀝青路面路用性能及冬季運行期間融雪除冰要求，應將該山區公路自融雪瀝青混合料中氯化鈣融雪劑摻量嚴格控制在2%，且氯化鈣融雪劑和礦粉總摻加量不得超出4%。

結合篩分結果及級配試驗，可以得出該公路自融雪瀝青混凝土礦料級配曲線，根據相應的級配要求，以及不同油石比的馬歇爾試驗結果，最終可確定公路瀝青混凝土中礦粉、氯化鈣融雪劑摻加比分別為2%，最佳油石比4.8%，且最佳油石比所對應的馬氏試件毛體積相對密度值取為2.42[3]。

四、施工及質量控制

（一）混合料生產

在制備自融雪瀝青混合料時，必須嚴格控制溫度，將瀝青油溫、礦料加熱溫度分別控制在165℃～175℃及180℃～190℃范圍內。冷集料實際含水量也是需要重點控制的指標，并根據冷集料實際含水量確定集料進料量和加熱烘干時間，以保證干燥后的集料符合級配方面的要求，且集料含水量殘余值不超出0.2%。

將稱量好的聚酯纖維和氯化鈣融雪劑分裝在干燥、清潔的袋中，在自融雪纖維瀝青混合料拌制的過程中以人工方式分次投入。將混合料干拌和、濕拌和時間分別控制在8s～12s和40s～45s，總拌和時間不得少于50s。如果在制備過程中發生溢料的情況，必須立即暫停拌和并及時查明原因、改變和優化材料配合比，此后重新生產。

（二）攤鋪、碾壓施工

運輸自融雪纖維瀝青混凝土過程中，必須覆蓋雙層塑料篷布保溫、防塵，保證其到達施工現場時溫度在170℃以上，攤鋪時的溫度在165℃以上。按照設計要求，該工程應采用單機全幅攤鋪，但施工期間為追趕工期，改用兩臺同型號攤鋪機以梯隊形式攤鋪，兩機前后距離嚴格控制在10m～20m以內，左右半幅搭接寬度控制在3cm～6cm范圍內，攤鋪速度控制在1m/min～2m/min以內，并保證機械勻速連續施工。

碾壓施工則采用鋼輪壓路機，按照0.85m/s～1.1m/s的速度靜壓。將初壓溫度在160℃以下，為防止出現混凝土材料推移及裂縫等病害，要保證機械碾壓時勻速行駛且方向不變。復壓2遍～3遍后，在路面溫度不低于90℃的情況下實施終壓，確保壓實度達到設計壓實度的98%及以上，其余性能參數取值均應符合《公路工程質量檢驗評定標準》（JTG F80/1-2017）要求。

五、應用效果

JY公路薊北山區段于2019年開始使用摻加氯化鈣融雪劑的自融雪纖維瀝青混凝土材料開展路面維修養護，養護后的路面經過2020年及2021年兩個冬季冰雪期的觀測和檢驗后發現，厚度1cm～2cm的路面積雪在2h以內完全融化，厚度更大的積雪經車輪碾壓并與自融雪纖維瀝青路面密切接觸后1h內隨即融化，不會形成長大頑固型冰溜，且瀝青路面及路邊植被污染發生率幾乎為零；自融雪纖維瀝青混凝土路面在該山區路段應用后，因公路積雪結冰而發生的交通事故數降至零，山區公路在冬季降雪結冰環境下運行的安全性顯著提升。

六、結語

該工程實踐結果表明，氯化鈣融雪劑摻加量控制在2%時，自融雪纖維瀝青混凝土水穩性和路用性能最佳，能保證環境零污染的情況下迅速融雪除冰，且該技術與傳統的機械除雪除冰技術和降雪后撒布氯鹽融雪劑做法相比成本更低，除融雪效率顯著提升，具有長期的經濟效益、社會效益和環境效益。