高速公路瀝青混凝土路面上面層關(guān)鍵施工試驗控制技術(shù)

。 高速公路由于行車(chē)密度大、車(chē)速快，并且隨著(zhù)車(chē)輛軸載明顯增加以及重車(chē)比例增大，給瀝青路面帶來(lái)了明顯的早期損壞（如轍槽、泛油、推擁等）這也對瀝青路面的級配情況、抗滑性、平整度、密實(shí)性等提出了更高的要求。其中上面層是影響路面質(zhì)量zui直接的因素，也是zui主要的因素，要提高路面的工程質(zhì)量，上面層的施工質(zhì)量必須保證，筆者將從瀝青砼上面層配合比設計和施工，談?wù)劚ＷC高速公路路面上面層工程質(zhì)量的幾個(gè)關(guān)鍵因素。
　　1、瀝青砼上面層配合比設計
　　瀝青砼路面上面層配合比的設計過(guò)程包括目標配合比設計階段、生產(chǎn)配合比設計階段和生產(chǎn)配合比驗證階段。
　　1.1目標配合比設計階段
　　1.1.1原材料的選擇
　　1.1.1.1瀝青
　　a.由于我省屬于熱區，所以瀝青應選用稠度大且軟化點(diǎn)高的瀝青，以免夏季泛油。
　　b.修筑高速公路路面的瀝青，在高溫時(shí)要具有較低的感溫性，低溫時(shí)又具有較好的形變能力，所以選擇瀝青時(shí)應盡量選擇溶—凝膠型結構的環(huán)烷基稠油直餾瀝青。其中瀝青質(zhì)的含量為15%～25%，針入度指數在-2～+2之間，PVN值宜在0～0.5之間。
　　c.同時(shí)為了提高使用瀝青的品質(zhì)，特別是對重交通量瀝青砼表層，更應該采用進(jìn)口的瀝青如殼牌、埃索、阿爾巴爾亞，標號宜為AH-50或AH-70.
　　1.1.1.2集料
　　a.骨料zui大粒徑的確定：級配中的粗集料粒徑大小與瀝青混合料的抗疲勞強度和抗車(chē)轍能力有密切的關(guān)系。從國內外相關(guān)科研資料表明，當瀝青混合料厚h與zui大粒徑D的比值接近2時(shí)，表面層的抗滑性、路面抗車(chē)轍能力、耐久性有明顯的提高，同時(shí)可心減少路面平整度的衰減。
　　b.判斷集料的酸堿性。由于瀝青含有瀝青酸顯酸性，為了使集料與瀝青有較好的結合能力，所以在選擇時(shí)應該不考慮酸性的集料。
　　c.瀝青砼表層的集料，應該選用潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、堅硬、耐磨、韌性好的碎石，同時(shí)應符合磨耗值、道瑞磨耗值、沖擊值和壓碎值等要求。
　　d.為了使瀝青砼表層的細集料與瀝青有良好的粘結能力，盡量使用人工的機制砂或石屑，而避免使用天然砂。因為我省區的天然砂絕大部分屬于酸性。
　　1.1.1.3填料
　　瀝青砼用的填料宜采用石灰巖或巖漿中的強基性巖石（憎水性石料），經(jīng)磨細得到的礦粉。礦粉要求干燥、潔凈的。當采用水泥、石灰、粉煤灰作填料時(shí)，其用量不宜超過(guò)礦粉總量的2%.
　　碎石嚴禁尺寸有重疊現象，一般選10～20mm、5～10mm、0～5mm、不允許選用5～10mm、10～20mm、10～30mm之類(lèi)的碎石，避免拌和出現溢料和待料現象，盡量控制超大粒徑的含量，應不大于3%，超zui小粒徑含量不大于7%.
　　1.1.2礦質(zhì)混合料比例的確定
　　1.1.2.1組成材料的原始數據的測定。
　　1.1.2.2計算組成材料配合比。
　　1.1.2.3調整配合比。計算得的合成級配應根據下列要求作必要的配合比調整。
　　a.通常情況下，合成級配曲線(xiàn)宜盡量接近設計級配中限尤其應使0.075mm、2.36mm和4.75mm篩孔的通過(guò)量盡量接近設計級配范圍的中限；
　　b.對于重交通的高速公路面層，宜偏向級配范圍的下（粗）限；
　　c.合成級配曲線(xiàn)應接近連續的或合理的間斷級配，但不應過(guò)多的犬牙交錯。
　　1.1.3*油石比的確定
　　根據瀝青混合料的強度理論，瀝青用量少時(shí)，瀝青不足形成薄膜粘結礦料顆粒，抗剪強度不高，瀝青用量過(guò)多時(shí)，起潤滑作用的自由瀝青增加，使內摩阻力降低，粘結力下降，強度減小。
　　目前，國內瀝青油石比由室內常規馬歇爾試驗確定，即由瀝青混合料密實(shí)度、穩定度、孔隙率等指標初步確定油石比，與規范的取值要求進(jìn)行比較取值，本人認為油石比確定應遵循下列原則：
　　1.1.3.1油石比要按當地氣候條件綜合考慮
　　我省屬于熱帶地區，夏季較長(cháng)、氣溫偏高，冬季較短、氣溫偏暖，油石比取低限利于提高路面熱穩定性、抗車(chē)轍能力和抗滑性。近年來(lái)由于溫室效應的影響，更應特別注意瀝青混合料表層油石比（取低限）近幾年，我省的幾條高等級公路，部分路段泛油車(chē)轍現象明顯，抗滑能力降低，這與油石比偏大、氣溫偏高持續時(shí)間長(cháng)有直接關(guān)系。
　　1.1.3.2高等級路面面層油石比的確定應引起動(dòng)穩定度試驗
　　目前國內交通組成發(fā)生了顯著(zhù)變化，大噸位車(chē)越來(lái)越多，過(guò)去的設計理論滿(mǎn)足不了現在交通量增大，車(chē)載增重的需要，這就是為什么有的高等級公路路面按標準設計，施工單位按規范施工，而路面照樣出現問(wèn)題的一個(gè)很重要原因。因此筆者主張在瀝青混合料中除了要進(jìn)行常規的馬歇爾試驗外，其中zui重要的是引起動(dòng)穩定度試驗，才能客觀(guān)全面地反映實(shí)際，由動(dòng)穩定度鑒定級配和油石比是合理的，這也是國內許多專(zhuān)家學(xué)者通過(guò)對比總結的一條經(jīng)驗，目前國家也在試之中。
　　1.2生產(chǎn)配合比設計階段
　　1.2.1冷料的調試
　　1.2.1.1冷料的調試主要根據目標配合比的礦料比例
　　根據瀝青砼拌和的產(chǎn)量Q，確定每分鐘礦料的進(jìn)料數量：（假定碎石含水量為0，石屑含水量為X）
　　A集料：Q×（1－Z）×PA÷60t/min
　　B集料：Q×（1－Z）×PB÷60t/min
　　石屑：Q×（1－Z）×PC×（1+X）÷60t/min
　　Z：表示油石比PA：A集料用量PB：B集料用量PC：石屑用量
　　1.2.1.2操作室內冷料的流量是通過(guò)相應的度盤(pán)控制。將每個(gè)冷料他對應的度盤(pán)旋至兩個(gè)不同的刻度上，稱(chēng)量每個(gè)流量，根據（1）中所計算的流量即可內插求得對應的度盤(pán)數值。
　　1.2.2生產(chǎn)配合比的調試
　　分別取二級篩分后進(jìn)入熱料倉的材料進(jìn)行篩分，確定各熱料倉的礦料比例，供拌和站使用，按*油石比±0.3%進(jìn)行馬歇爾試驗和動(dòng)穩定度試驗，進(jìn)一步確定生產(chǎn)配合比中的*油石比。
　　1.3生產(chǎn)配合比驗證階段
　　1.3.1一個(gè)配合比能否真正運用到施工中去，這要通過(guò)試驗段來(lái)驗證，通過(guò)鋪筑試驗段可以確定攤鋪機的攤鋪溫度，攤鋪速度、振級、壓路機的碾壓工作，以及確定松鋪系數等。
　　1.3.2在鋪筑試驗段的過(guò)程中，在拌和站取樣進(jìn)行馬歇爾試驗和抽提試驗，抽提后的礦料進(jìn)行篩分試驗，試驗結果應符合規范要求。
　　1.3.3在試驗路段碾壓成型12小時(shí)后，對攤鋪的瀝青面層進(jìn)行鉆芯取樣，以檢測其厚度及壓實(shí)度。
　　2、瀝青砼上面層的施工
　　2.1瀝青路面試驗段
　　通過(guò)瀝青路面試驗段施工應達到以下幾個(gè)目的：
　?。?）驗證目標、生產(chǎn)配合比。
　?。?）通過(guò)試驗段確定*人員組織。
　?。?）通過(guò)試驗確定*機械組合。
　?。?）通過(guò)試驗段對瀝青混合料面層施工的經(jīng)濟效益評估。
　　2.2瀝青砼表面層的施工
　　根據試驗段確定各項數據，指導正式施工，在施工過(guò)程中，應掌握如下原則：
　　2.2.1瀝青混合料的拌和
　　2.2.1.1高速公路瀝青砼上面表層施工，其拌和站總量必須在160T/h以上，拌和站應具有自動(dòng)記錄功能。
　　2.2.1.2拌和廠(chǎng)必須配備合格的試驗室和熟悉瀝青混合料的試驗、生產(chǎn)工藝、質(zhì)量指標的試驗人員，并能及時(shí)提供給監理工程師滿(mǎn)意的試驗資料。
　　2.2.1.3瀝青加熱溫度及瀝青砼的拌和溫度、拌和時(shí)間、施工溫度等應滿(mǎn)足相關(guān)技術(shù)規范要求。
　　2.2.2瀝青混合料的運輸
　　2.2.2.1運輸車(chē)輛必須是15T以上的自卸翻斗車(chē)，車(chē)況良好，車(chē)內必須清潔。
　　2.2.2.2裝料時(shí)應前后移動(dòng)，避免混合料離析。
　　2.2.2.3運送瀝青混合料的汽車(chē)應覆蓋，防止受到風(fēng)吹、日曬、雨淋、污染等。運料汽車(chē)在攤鋪機*cm～30cm處停放，禁止碰撞攤鋪機。
　　2.2.3瀝青混合料的攤鋪
　　2.2.3.1下承層的準備：瀝青面層攤鋪前必須對中面層清掃或沖洗，表面要保證干凈、清潔，無(wú)雜物及污染，然后噴灑粘層油，粘層油噴油量一定要準確、均勻，如果過(guò)多，將會(huì )影響上面層的油石比：假定粘層油為乳化瀝青，設計為0.8kg/㎡，瀝青與乳化劑的比例為50：50，瀝青砼表層4cm，密度按2.42g/cm3，則由于粘油層的灑布，每平方米增加瀝青用量0.4kg，而每平方米瀝青砼總重量為100×100×4×2.42g/cm3=96800g，油石比增加為400÷96800=0.4%，規范要求實(shí)際瀝青用量只能在*用量在±0.35之內，可見(jiàn)油石比已經(jīng)超過(guò)了規定值。同時(shí)，這也是路面泛油、擁包的主要原因之一。
　　2.2.3.2攤鋪機采用進(jìn)口先進(jìn)的攤鋪機，如ABG423，表面層必須全幅攤鋪，同時(shí)應用浮動(dòng)基準梁控制攤鋪厚度和平整度。
　　2.2.3.3攤鋪機的準備按相關(guān)施工技術(shù)規范要求進(jìn)行。
　　2.2.4瀝青混合料的壓實(shí)成型及壓實(shí)度的要求
　　2.2.4.1作為瀝青砼上面層，壓實(shí)設備應配有2臺雙光輪振動(dòng)壓路機（要求靜壓11t以上），INGERSOLL-RAND、DD-110（或同類(lèi)型壓路機），2臺16T以上輪胎壓路機，1臺6-8T以鋼輪雙振動(dòng)壓路機。
　　2.2.4.2瀝青砼表面層的碾壓宜采用
　　初壓：選用DD-110雙輪振動(dòng)壓路機靜壓過(guò)去，回來(lái)振動(dòng)，初壓應遵循少?lài)娝?、保持高溫、梯形迭進(jìn)的原則。溫度下降率隨著(zhù)逐步碾壓而減緩，特別是攤鋪后，初壓前溫度下降zui快，可達4-5℃/min，所以施工中應安排初壓壓路機盡可能隨攤鋪機進(jìn)行碾壓，初壓溫度控制在130℃以上（改性瀝青路面根據相關(guān)要求確定。
　　復壓：復壓溫度控制在120℃以上，宜選用15-30T輪胎壓路機柔壓兩遍，緊跟著(zhù)DD-110T碾壓兩遍，復壓遍數不少于4-6遍。在復壓過(guò)程中應及時(shí)用三米直尺檢測平整度，如平整度超標，應及時(shí)用6-8T雙鋼輪雙振壓路機處理。
　　終壓：宜采用DD-110振動(dòng)壓路機或6-8T雙輪鋼筒壓路機振壓1遍，zui后靜壓1遍，壓實(shí)終了溫度宜在75℃以上，以上壓實(shí)工藝針對改性瀝青砼路面。
　　2.2.4.3初壓應在攤鋪后較高溫度下進(jìn)行，并不得產(chǎn)生推移，開(kāi)裂，壓實(shí)溫度應根據瀝青粘度，壓路機類(lèi)型、氣溫、鋪筑層厚度，混合料類(lèi)型經(jīng)試壓確定。
　　2.2.4.4壓路機不應突然改變路線(xiàn)、加速、急剎車(chē)、中途停機等。同時(shí)壓路機不能在同一斷面上回程碾壓，每次回程應前后錯開(kāi)不小于1米距離的階梯狀。
　　2.2.4.5壓實(shí)度要求：作為高速公路瀝青砼上面層壓實(shí)度是一個(gè)十分關(guān)鍵并重要的指標，如果壓實(shí)達不到要求，則孔隙率增大，平整度衰減加速，路面耐久性降低。對壓實(shí)度的要求應遵循孔隙率控制在3%～6%之間，因此壓實(shí)度一般要求在98%以上。
　　假定瀝青砼面層視密度2.49g/cm3，孔隙率4.2%，則理論密度為2.599g/cm3，如果壓實(shí)度為95%（符合《公路瀝青路面質(zhì)量評定標準》要求）則實(shí)際孔隙率為（1－2.49×0.95/2.599）×100%=9%＞6%.如果壓實(shí)度為98.3%，則實(shí)際孔隙率為（1－2.49×0.983/2.599）×100%=5.8%＜6%.
　　2.2.5橫縫處理
　　2.2.5.1橫向接縫處理不好會(huì )嚴重影響面層平整度和行車(chē)舒適性，所以應認真對待。
　　2.2.5.2攤鋪前，先用6米直尺檢查，平整度超過(guò)3mm的部分應切去。接頭處清理干凈，再涂上粘層瀝青，待基本干后攤鋪機就位。
　　2.2.5.3熨平板開(kāi)始預熱后，測量原油面厚度，用虛鋪系數計算出虛鋪厚度，測量應準確。
　　2.2.5.4熨平板預熱15-20min，使接縫處原路面溫度達到65℃以上，再以2m/min的速度慢速攤鋪。
　　2.2.5.5碾壓用DD-110振動(dòng)壓路機進(jìn)行，碾前將原路面上堆20cm寬混合料對原路面進(jìn)行預熱5-10min，然后將橫向接縫碾壓，每15cm間隔逐步錯輪重疊壓實(shí)兩米寬度。
　　3、結語(yǔ)
　　瀝青路面在世界各國采用近百年，從科研設計到施工均有一套完事的理論作為指導，然而，由于各地氣候條件、施工手段、原材料各異，使這一科學(xué)具有復雜和多變性，筆者根據近年來(lái)對國內一些工程的考慮，同時(shí)結合自己的一部分實(shí)踐經(jīng)驗，提出了上述關(guān)鍵點(diǎn)，詣在和同仁們共同探討，以達到提高之目的。