低溫季節(jié)瀝青混凝土超薄罩面施工關(guān)鍵技術(shù)研究

摘" 要：瀝青混凝土超薄罩面技術(shù)集高粘高彈、寬溫域、溫拌等技術(shù)特點(diǎn)于一身，生產(chǎn)混合料具有溫拌效果，改善混合料攤鋪和易性，碾壓溫度區(qū)間更寬，具有很好的低溫抗開裂能力。在城市道路預(yù)養(yǎng)護(hù)方案中明確規(guī)定超薄罩面的施工環(huán)境溫度需要在15 ℃以上，然而在我國的寒冷地區(qū)道路、山區(qū)道路或市政道路搶修工程中，受天氣影響較大，有時(shí)不得不在較低溫度下施工。該文結(jié)合工程實(shí)例，探討瀝青混凝土路面低溫施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：超薄罩面；高粘高彈；寬溫域；低溫施工；市政搶修

中圖分類號(hào)：TU712" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2023）16-0182-03

Abstract： The ultra-thin overlay technology of asphalt concrete integrates the technical characteristics of high viscosity， high elasticity， wide temperature range， warm mixing， etc. The production of mixture has the effect of warm mixing， improves the paving workability of mixture， has a wider rolling temperature range， and has a good low-temperature cracking resistance. In the urban road pre-maintenance plan， it is clearly stipulated that the construction environment temperature of the ultra-thin cover needs to be more than 15 ℃. However， in the rush repair works of roads in cold areas， mountain areas or municipal roads in our country， it is greatly affected by the weather. Sometimes it has to be constructed at a lower temperature. This paper combines" engineering examples， the key technologies in the low temperature construction process of asphalt concrete pavement are discussed.

Keywords： ultra-thin cover; high viscosity and high elasticity; wide temperature range; low temperature construction; municipal emergency repair

對(duì)于超薄罩面的低溫施工，相對(duì)于傳統(tǒng)的瀝青混凝土的施工受溫度影響會(huì)更大。對(duì)于寒冷型地區(qū)道路、山區(qū)道路以及市政道路搶修工程項(xiàng)目中仍需要施工的道路，按照預(yù)防性養(yǎng)護(hù)規(guī)范的施工規(guī)范實(shí)施，會(huì)嚴(yán)重影響超薄罩面的使用壽命，施工過程中各環(huán)節(jié)的溫度控制要適當(dāng)?shù)靥岣撸绕涫菍?duì)材料在轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)的保溫會(huì)有更高的要求。根據(jù)能量守恒第一定律定理，瀝青混合料總量越少，熱量就越少。超薄罩面的最大優(yōu)勢(shì)就是節(jié)約能量，4 cm的路面減少到2 cm，然而節(jié)約50%熱量這一最大優(yōu)勢(shì)，卻成了超薄罩面在冬季施工中最大的痛點(diǎn)。從能量守恒定律本質(zhì)上分析，如何在低溫環(huán)境下施工超薄罩面，再輔以一些增加瀝青混合料和易性的解決辦法。

1" 問題分析與解決

低溫季節(jié)施工的主要問題是低溫季節(jié)降溫快，根據(jù)物質(zhì)的溫度變化計(jì)算公式ΔT=Q/（C×M），Q為熱量；C為比熱容；M為礦料質(zhì)量；ΔT為溫度差。上述表明：礦料吸放熱量與比熱容、礦料質(zhì)量、礦料的溫差成正比，根據(jù)該定律在超薄罩面施工工藝的各環(huán)節(jié)，盡可能地在提高總熱量、減少熱量損失、不降低混合料指標(biāo)等情況下詳細(xì)分析。

1.1" 超薄罩面瀝青混合料拌合

從能量守恒定律考慮，瀝青混合料的總用量減少，瀝青混合料的總熱量也會(huì)減少，我們只能提高礦料的溫度來確保能量的不減少。從能量損失方面考慮，瀝青混合料溫度變化是一個(gè)衰減過程，隨時(shí)間的變化不斷降低，受溫度、濕度以及運(yùn)輸車輛的保溫效率等因素的影響較大。同樣瀝青混合料在高溫環(huán)境下老化也是一個(gè)時(shí)間段，是一個(gè)過程。瀝青混合料中老化的是膠黏劑，即瀝青，在瀝青混合料的最佳油石比基礎(chǔ)上適當(dāng)提高瀝青用量，也可很好地預(yù)防瀝青混合料的指標(biāo)衰減，當(dāng)然增加一定量的芳烴類油份或表面活性劑也會(huì)起到同樣的效果。結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)，瀝青混合料在4～6 h能用完的情況下，芳烴油類的添加量為瀝青用量的1%～3%，表面活性劑類的添加量為瀝青用量的0.2%～0.5%，油石比可適當(dāng)提高0.1%～0.3%，瀝青混合料的出料溫度可參照表1。

1.2" 超薄罩面瀝青混合料的運(yùn)輸

在混合料運(yùn)輸期間，主要考慮的是保溫效率，減少運(yùn)輸過程中的熱量損耗尤為重要。運(yùn)輸車輛雖然做了一定的保溫，但是與瀝青混合料接觸的還是鐵皮，車廂內(nèi)很快導(dǎo)熱到車廂外，車廂外的鐵皮在低溫環(huán)境下又很快地散熱，甚至還有車輛保溫的損害或隔熱層的進(jìn)水等問題，這些都會(huì)加大熱量損耗，造成保溫效率低下。低溫環(huán)境下運(yùn)輸，要在常規(guī)環(huán)境運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)上增加增厚保溫裝置，做到至少五方保溫加強(qiáng)，即車頂與車幫。

在攤鋪之前運(yùn)輸車的保溫裝置不宜較早地掀掉，同時(shí)拌合站的選用尤為關(guān)鍵，應(yīng)盡量減少運(yùn)輸距離和時(shí)間，盡可能地減少熱量損失。

1.3" 超薄罩面的攤鋪

做好保溫大大提高了運(yùn)輸過程中的保溫效率。上文也提到了運(yùn)輸車量料斗需做到至少五方保溫，車底與車幫的夾角熱量損失較多，該處瀝青混合料熱量的損失會(huì)造成瀝青混合料凝固板結(jié)，但在施工過程中，車廂滑落到攤鋪機(jī)料斗，攤鋪機(jī)料斗通過輸送帶輸送到螺旋布料器，這些環(huán)節(jié)也有一定的混拌作用，料溫會(huì)相互傳導(dǎo)，料溫會(huì)更均勻，板結(jié)的料塊會(huì)融化一部分。切記攤鋪機(jī)螺旋布料器中仍然板結(jié)的料要及時(shí)清除，攤鋪機(jī)料斗要在每一車的瀝青混合料用盡時(shí)及時(shí)收斗，避免攤鋪機(jī)料斗中的瀝青混合料板結(jié)。

攤鋪機(jī)的選型宜采用最大攤鋪寬度為6 m的攤鋪機(jī)。螺旋布料器的料位器適當(dāng)提高，保證熨平板前堆積的瀝青混合料足夠厚，達(dá)到更好保溫效果的同時(shí)還可預(yù)防在攤鋪螺旋布料器降溫時(shí)導(dǎo)致的死料。在分料器上加蓋透明擋風(fēng)罩，也可很好地減少混合料在攤鋪布料環(huán)節(jié)的熱量損失。至于攤鋪離析的問題，選擇攤鋪機(jī)寬度可很好地避免一部分，同時(shí)優(yōu)化瀝青混合料的級(jí)配及提高瀝青混合料的初始黏度來解決離析。攤鋪機(jī)的型號(hào)也盡可能地選用大型號(hào)的（能采用2500型不選用1800型），目的是盡可能地提高攤鋪壓實(shí)度，使其達(dá)到90%。

低溫環(huán)境下，壓實(shí)后的混合料熱量損失相對(duì)來說較小，混合料的密實(shí)減少了散熱的表面積，且石材與瀝青的導(dǎo)熱能力是非常差的，盡快壓實(shí)能起到很好的混合料保溫效果。在以往就地?zé)嵩偕鷳?yīng)用中，對(duì)舊瀝青路面加熱，表面瀝青混合料達(dá)到碳化了，表面層下瀝青混合料還不融化，就是很好的證明。

1.4" 超薄罩面的壓實(shí)

超薄罩面在低溫環(huán)境下，攤鋪后混合料的溫度下降速度很快。環(huán)境溫度為-6 ℃，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的路表降溫過程為：攤鋪完的路表溫度為164.9 ℃，1 min后的路表溫度為153.1 ℃，2 min后的路表溫度為132.3 ℃，3 min后的路表溫度為118 ℃。降至100 ℃以下僅不到5 min。

當(dāng)氣溫為0 ℃時(shí)，壓實(shí)有一定的難度，上文提到的盡可能選用大型號(hào)的攤鋪機(jī)或適當(dāng)?shù)卣{(diào)高振頻振幅，已達(dá)到初始?jí)簩?shí)度為90的目的。超薄罩面因?yàn)楸。鄬?duì)容易壓實(shí)，且超薄罩面的攤鋪平整度取決于下承層的平整度，可修整的平整度相對(duì)較低，因此減少鋼輪的初壓，或直接上膠輪是可行的。超薄罩面低溫環(huán)境下施工達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)度，可采取下述2種措施。

1.4.1" 改變碾壓模式

減少初壓次數(shù)，增加振動(dòng)壓路機(jī)與輪胎式壓路機(jī)，同時(shí)增加壓路機(jī)噸位，由于攤鋪后的混合料壓實(shí)度高達(dá)90%，因此在低溫環(huán)境下，減少初壓次數(shù)，甚至取消初壓，直接采用多臺(tái)輪胎式壓路機(jī)同時(shí)碾壓。另外盡可能地減少向壓路機(jī)噴灑隔離劑的次數(shù)，可只在壓路機(jī)前進(jìn)時(shí)灑隔離劑，后退時(shí)盡量不灑。膠輪壓路機(jī)在膠輪溫度低的情況下會(huì)發(fā)生粘輪，但膠輪溫度上來后就不會(huì)發(fā)生粘輪，因此僅需在碾壓初期向膠輪上涂抹隔離劑，或采用脈沖式噴灑隔離劑，后期的輪胎壓路機(jī)保溫工作尤為重要。膠輪壓路機(jī)的保溫方式可采用電加熱等照射加溫或給壓路機(jī)增加苫布圍裙等方式進(jìn)行，見表2。

1.4.2" 調(diào)整超薄罩面的厚度

有資料表明，當(dāng)瀝青層厚度增大25%時(shí)，其有效壓實(shí)時(shí)間將會(huì)增大近50%。通過試驗(yàn)室實(shí)測(cè)超薄罩面混合料的溫度變化，室內(nèi)溫度為10 ℃，當(dāng)層厚分別為15、20和25 mm時(shí)，160 ℃降至130 ℃，實(shí)測(cè)的有效壓實(shí)時(shí)間分別為3、3.5和5.2 min，可見增加瀝青混合料層的厚度可以增加瀝青混合料的有效壓實(shí)時(shí)間，保證瀝青面層的壓實(shí)度。

1.5" 黏層油的灑布

低溫環(huán)境下超薄罩面的黏層油宜采用快裂改性乳化瀝青路面，潮濕時(shí)不得噴灑黏層油，盡可能地提高改性乳化瀝青的固含量來確保瀝青的灑布量，灑布車到場(chǎng)后，灑布溫度適當(dāng)提高，必須灑布均勻確保破乳，必要時(shí)可采用同步攤鋪機(jī)作業(yè)。

1.6" 環(huán)境濕度

瀝青是半流體，礦料是固體，瀝青的導(dǎo)熱性是很差的，礦料在不含水分的情況下也幾乎是不導(dǎo)熱的。礦料為非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)存在一定的空隙，水分的進(jìn)入提高了礦料的導(dǎo)熱能力，乳化瀝青也是同樣道理，因此保證下承層的干燥，與提高乳化瀝青的固含量也是瀝青混合料在低溫環(huán)境下的有力保障。

2" 低溫施工應(yīng)用案例

鋪筑于2017年12月，邯鄲交通局材料處廠區(qū)的進(jìn)出貨的廠區(qū)道路，截至到2022年底，累計(jì)通行重載車輛13余萬輛，運(yùn)輸物料500余萬t，如圖1所示。

旱河路為市政道路規(guī)模性維護(hù)工程，體現(xiàn)了“以人為本、綠色、環(huán)保、降本增效”的理論，結(jié)合道路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的特點(diǎn)，改善出行環(huán)境，提出最佳方案——ZTS超薄罩面。由于2022年北京的特殊性，項(xiàng)目推遲到低溫季節(jié)的凌晨進(jìn)行施工，如圖2所示。

3" 結(jié)束語

低溫環(huán)境下超薄罩面施工是不可避免的，可能會(huì)給超薄罩面的工程質(zhì)量帶來隱患，造成超薄罩面早期病害發(fā)生，對(duì)路面耐久性和使用壽命造成影響。合理的施工工藝是瀝青路面工程項(xiàng)目有利的保障措施，從瀝青混合料的出廠溫度提升、運(yùn)輸?shù)谋叵禂?shù)提升、攤鋪及碾壓等工藝優(yōu)化，通過理論分析與試驗(yàn)研究，建立低溫環(huán)境下超薄罩面施工工藝，為低溫條件下提高路面的質(zhì)量和使用壽命提供方法。

根據(jù)近幾年低溫施工經(jīng)驗(yàn)，超薄罩面施工最低溫度建議為：日最低氣溫5 ℃以上，風(fēng)力小于3級(jí)，如天氣晴好，地溫較高，也可適當(dāng)放寬。

極端天氣下不得不施工的可在攤鋪機(jī)前20 m處，采用就地?zé)嵩偕に嚨募訙匮b置，對(duì)下承層進(jìn)行預(yù)加熱以提高下承層的施工溫度，但經(jīng)濟(jì)效益不高。

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