市政道路工程中的改性瀝青混凝土路面施工工藝

李倩

（高平市城交市政建設有限公司，山西晉城 048400）

1 改性瀝青概述

1.1 改性瀝青的種類

1.1.1 橡膠類改性瀝青

橡膠是瀝青的重要改性材料，與瀝青具有較好的混溶性，并能使瀝青具備橡膠的很多優點，如高溫變形小、低溫柔性好等。常用的橡膠類改性瀝青主要包括氯丁橡膠改性瀝青、丁基橡膠改性瀝青、再生橡膠改性瀝青、丁苯橡膠改性瀝青等。

1.1.2 樹脂類改性瀝青

樹脂類改性瀝青是一種常見的改性瀝青，主要使用熱塑性樹脂進行改性，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、無規聚丙烯（APP）、酚醛樹脂、天然松香等。這些樹脂可以改善瀝青的粘度、高溫穩定性。

1.1.3 橡膠和樹脂共混類改性瀝青

橡膠和樹脂共混類改性瀝青是指同時使用橡膠和樹脂來改善石油瀝青的性質，使瀝青兼具橡膠和樹脂的特性。這種改性瀝青的成本較低，可廣泛應用于市政道路建設。在橡膠和樹脂共混類改性瀝青中，橡膠和樹脂的比例以及共混工藝都會影響瀝青的性能。例如，橡膠的加入可以改善瀝青的高溫性能和彈性，而樹脂的加入則可以增強瀝青的韌性和耐久性。橡膠和樹脂共混類改性瀝青的生產過程包括將橡膠、樹脂和其他添加劑與瀝青混合，然后進行加熱、攪拌和研磨等工序[1]。

1.2 改性瀝青的路用性能

1.2.1 高溫穩定性

改性瀝青在高溫條件下能夠保持較好的穩定性，減少因溫度變化所導致的路面變形和損壞。這種高溫穩定性可以有效地提高路面的使用壽命和耐久性，減少因高溫引起的車轍、推移和擁包等病害。改性瀝青的高溫穩定性主要得益于其化學組成和物理性質，其中含有的高分子聚合物能夠提高瀝青的粘度和軟化點，使其在高溫條件下仍能保持良好的形態和結構。

1.2.2 低溫抗裂性能

改性瀝青的低溫抗裂性能是指其在低溫條件下抵抗裂紋產生和擴展的能力。改性瀝青的低溫抗裂性能主要受到溫度、瀝青的組成和物理性質、路面結構和施工工藝等多種因素的影響。在低溫條件下，改性瀝青的粘度和彈性模量會顯著增加，從而提高了路面的抗裂性能。除了瀝青本身的性質外，路面的結構和施工工藝也會影響改性瀝青的低溫抗裂性能。因此，在市政道路的設計和施工過程中，應該考慮到這些因素，并采取相應的措施來提高路面的抗裂性能。

1.2.3 耐老化性能

改性瀝青的耐老化性能是指其在自然環境和車輛荷載作用下，抵抗老化和性能下降的能力。改性瀝青的老化主要表現在物理性質的變化，如粘度增加、彈性下降、化學變化等，如氧化、水解等。改性瀝青的耐老化性能主要受到瀝青的組成和物理性質、環境因素和施工工藝等多種因素的影響。其中，瀝青中的高分子聚合物可以改善瀝青的耐老化性能，可以有效地抵抗化學氧化和物理變化。

1.2.4 舒適性

改性瀝青混凝土路面具有出色的舒適性，它能夠顯著降低車輛行駛時產生的噪音，提供平穩的行駛感覺。其防滑性能優秀，可以增強車輛的操控穩定性，減少意外發生[2]。

2 案例概況

某市政道路，起止K15+622.032—K20+336，全長4.714km，全線共有大橋1 座、小橋1 座、涵洞2 道、工程總預算16.72 億元。項目采用雙向四車道標準建設，設計時速40km/h，路基寬32m。該道路的交通流量較大，因此需要使用能夠承受重載車輛和高溫天氣的新型路面材料。經研究，本項目決定采用SBS-I-C 改性瀝青的SMA-16、SMA-13 結構進行路面施工。

3 改性瀝青混凝土路面施工工藝

3.1 施工材料

3.1.1 瀝青

根據本項目的實際情況，全線上面層瀝青馬蹄脂碎石（SMA-16、SMA-13）將采用SBS-1-C 改性瀝青，K15+622.032—K20+336 段下面層瀝青混凝土（AC-20）將采用90 號A 級瀝青，柔性基層瀝青穩定碎石（ATB-25）將采用70 號A 級瀝青，K20+336—K61+302 段中面層瀝青混凝土（AC-20）和下面層瀝青混凝土（AC-25）將采用70 號A 級瀝青。這些材料的選擇將根據不同路段的實際需求和性能要求進行優化配置，以確保道路的安全性、舒適性和耐久性。

3.1.2 粗集料、細集料

（1）粗集料。選擇改性瀝青混凝土路面的粗集料時，選用的石料需要具備粗糙的表面和接近于立方體的形狀等特點。這些特點可以增加粗集料與瀝青之間的粘附性，提高路面的抗滑性能和耐久性。

（2）細集料。選擇石灰巖磨制的機制砂為細集料，這有利于提高改性劑瀝青混合料的高溫穩定性，機制砂是指通過制砂機或其他設備將堅硬的巖石破碎、整形和篩分而制成的砂子。這種砂子具有較為尖銳的棱角和較好的嵌擠性，可以提供更好的集料形狀和更高的集料強度。在選擇機制砂時，需要確保其潔凈、干燥、無風化、無雜物，并且滿足所需的顆粒級配要求。合適的顆粒級配可以提供更好的集料形狀和更高的集料強度，從而提高瀝青混合料的高溫穩定性和耐久性。機制砂的規格如表1 所示。

表1 瀝青混合料用機制砂規格

3.1.3 配合比設計

改性瀝青混凝土路面的配合比設計是施工中的重要環節。在確定礦料級配和最佳改性瀝青用量時，需要綜合考慮多種因素，如原材料的質量、施工環境、道路等級等。為了確保配合比設計的準確性，需要進行多個試配并比較不同配合比的性能指標，最終選擇最優的配合比方案。在本工程項目中，應嚴格控制原材料的質量和比例，確保進場的原材料符合要求。改性瀝青混凝土路面的配合比設計是確保路面性能和壽命的關鍵環節，在施工過程中應嚴格按照配合比設計的要求進行配料和施工，不得隨意更改[3]。

3.1.4 填料

填料在改性瀝青混合料中起著舉足輕重的作用，改性瀝青吸附在礦粉的表面才能與粗、細集料相互粘附結合為一體。填料使用專業球磨機加工優質石灰石磨細的礦粉，是為了保證礦粉的粒度和質量。原集料中不得混雜其他雜質，是為了確保填料的純度和清潔度。礦粉必須保持干燥、潔凈，能夠自由地從礦粉倉中流出，這是為了確保礦粉在混合過程中能夠均勻地分散在瀝青混合料中，提高瀝青混合料的質量和穩定性。

3.1.5 纖維穩定劑

本項目上面層使用的纖維穩定劑為松散的絮狀木質素纖維，宜采用針葉類木材為原料制造。木質素纖維是一種常用的纖維穩定劑，由針葉類木材制成。這種纖維具有較好的吸水性、分散性和耐熱性，適合用于路面的穩定劑。①纖維應存放在室內或有棚蓋的地方，妥善保管，防止受潮。②在運輸及使用過程中應防止受潮。運輸和使用過程中可能會遇到不同的環境條件，如高溫、多雨等，需要采取措施防止纖維受潮。③纖維穩定劑應當能夠承受250℃的干拌溫度而不會產生變質、發脆等現象。④必須滿足環保要求，不會危害到人類的身體健康。

3.2 施工設備

為了保證施工質量，適應本工程項目特點需要，對瀝青各結構層所用的機械設備作強制性規定，均要求采用性能良好的設備。本項目中采用3500 型進口設備。3500 型進口設備是一種先進的機械設備，主要用于生產高質量的瀝青混合料，這種設備具有以下特點：①生產規模大。3500 型進口設備的生產能力較大，可以高效地生產大量瀝青混合料，適用于大規模的工程建設項目。②性能穩定。該設備采用先進的技術和高質量的材料制造而成，具有穩定的性能和可靠性，能夠保證連續生產高質量的瀝青混合料。③自動化程度高。3500 型進口設備自動化程度較高，可以減少人工操作和干預，提高生產效率和質量[3]。

3.3 施工工藝控制

3.3.1 改性瀝青在SMA 上面層施工中的應用

具體應用如下：①施工前準備。包括對SMA 混合料的試驗和檢測，確定施工所需的設備和材料。②噴灑粘層油。在已經鋪裝好的路面噴灑粘層油，以確保改性瀝青混合料的粘附性。③攤鋪作業。使用履帶式攤鋪機進行攤鋪作業，以獲得更均勻和平整的表面，嚴格控制攤鋪溫度使其不低于160℃，以確保改性瀝青混合料在SMA 路面上的穩定性和耐用性。④施工質量控制。在施工過程中，應密切注意SMA 混合料碾壓產生的壓實度變化，以防止過度碾壓，并確保SMA 混合料的攤鋪速度適當，通常宜放慢至1～3m/min。⑤后期養護。完成施工后，應對路面進行必要的養護和保護，確保路面的質量和壽命。

3.3.2 瀝青路面結構層混合料施工溫度

瀝青路面結構層混合料施工溫度是確保施工質量的關鍵因素之一。在上面層施工中，需要控制一系列溫度參數，包括瀝青混合料的出廠溫度、到場溫度、攤鋪溫度和碾壓溫度等。一般來說，改性瀝青混合料的出廠溫度應控制在160～170℃，到場溫度應不低于160℃。在攤鋪過程中，應確保攤鋪機熨平板溫度不低于130℃，攤鋪溫度應控制在140～165℃。在碾壓過程中，應遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則，并能根據施工實際情況確定合理的碾壓溫度范圍。

4 改性瀝青路用性能試驗

4.1 高溫穩定性試驗

改性瀝青混凝土路面施工的高溫穩定性試驗是為了檢測改性瀝青混合料在高溫條件下的性能穩定性。這是評價改性瀝青混凝土路面施工質量的重要指標之一。高溫穩定性試驗采用車轍試驗和動穩定度試驗兩種方法。車轍試驗是通過在試驗路面上行駛車輪，模擬車輛行駛時對路面的壓力和摩擦力，測量路面產生的車轍深度，以評估路面的高溫穩定性。動穩定度試驗是通過在試驗路面上行駛車輛，模擬車輛行駛時對路面的震動和沖擊，測量路面的震動幅度和穩定性，以評估路面的高溫穩定性。

4.2 低溫抗裂性試驗

低溫抗裂性是瀝青混凝土路面的一項重要性能指標，對于保證路面的完整性和使用壽命具有重要意義。由于瀝青混合料在低溫條件下容易產生收縮和變形，因此需要使用SBS 改性劑等材料來提高其低溫抗裂性能。低溫抗裂性的相關指標可以通過式（1）至式（3）進行計算。

式中：RB——試件破壞時的抗彎拉強度，MPa；εB——破壞時的梁底最大彎拉應變，無量綱；SB——試件破壞時的彎曲勁度模量，MPa；PB——試件破壞時的最大荷載，N；d——試件破壞時的跨中撓度，mm；L——試件的跨徑，mm；b——跨中斷面的寬度，mm；h——跨中斷面的高度，mm。

本實驗選擇在-10℃的實驗環境下進行。通過對SBS 改性瀝青混合料的低溫彎曲勁度模量的要求是不低于2800MPa，而實驗所得結果為3541MPa，比要求的標準高出26.5%，同時高出普通瀝青混合料的彎拉應變68%。因此，在本項目中所使用的SBS 改性瀝青混合料的低溫抗裂性得到了大大的提高[4]。

4.3 耐老化性試驗

改性瀝青混凝土路面的耐老化性試驗是確保路面質量的重要環節之一。在改性瀝青混凝土路面施工完成后，需要進行耐老化性試驗，以評估瀝青混合料在自然環境條件下的耐久性能。耐老化性試驗通常包括延度試驗、草酸值試驗、動態剪切黏度試驗等多種方法，這些試驗可以綜合評估改性瀝青混凝土路面的抗氧化性能、抗疲勞性能和穩定性等關鍵性能指標。在耐老化性試驗過程中，需要嚴格控制實驗條件，包括溫度、濕度、壓力等環境因素以及實驗設備的精度和規范性。為了確保實驗結果的準確性和可靠性，需要進行充分的樣本準備和數據統計。根據實驗結果，可以得出改性瀝青混凝土路面的耐老化性能評價，包括瀝青混合料的硬化程度、脆性、裂縫發展情況等。這些數據可以作為路面的維護和翻修的依據，以確保道路的安全性和使用壽命[5]。

5 結語

綜上所述，市政道路工程中的改性瀝青混凝土路面施工工藝是確保路面質量的關鍵環節之一。通過合理的施工工藝，可以充分發揮改性瀝青混凝土的優良性能，提高路面的使用壽命和性能。在具體的施工過程中，需要嚴格控制各個環節的質量，包括材料的選擇、混合料的配合比、拌和、運輸、攤鋪、碾壓等。為了滿足路面的性能要求，還需要進行各種試驗和檢測，以確保路面的平整度、抗滑性和耐久性等指標達到預期要求。總的來看，改性瀝青混凝土路面施工工藝在市政道路工程中具有廣泛的應用前景。