瀝青混凝土路面上面層配合比設(shè)計(jì)與施工控制

【摘要】要提高瀝清混凝土路面的工程質(zhì)量, 上面層的施工質(zhì)量必須保證。筆者結(jié)合多年的工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了瀝青混凝土路面上面層的具體配合比設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量控制技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】高速公路瀝青混凝土路面上面層施工控制

　　公路工程由于行車密度大、車速快，并且隨著車輛軸載明顯增加以及重車比例增大，給瀝青路面帶來(lái)了明顯的早期損壞。這也對(duì)瀝青路面的級(jí)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)量最直接的因素，也是最主要的因素，要提高路面的工程質(zhì)量，上面層的施工質(zhì)量必須保證。筆者結(jié)合多年的工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了高速公路瀝青混凝土路面上面層的具體配合比設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量控制技術(shù)。

1 瀝青混凝土上面層配合比設(shè)計(jì)

　　瀝青混凝土路面上面層配合比的設(shè)計(jì)過(guò)程包括目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段和生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段。

1.1 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

　?。?）材料的選擇。①瀝青：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(yīng)盡量選擇溶- 凝膠型結(jié)構(gòu)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(shù)在-2～+2 之間，PVN值宜在0～0.5 之間。②集料：首先是骨料最大粒徑的確定。級(jí)配中的粗集料粒徑大小與瀝青混合料的抗疲勞強(qiáng)度和抗車轍能力有密切的關(guān)系。從國(guó)內(nèi)外相關(guān)科研資料表明，當(dāng)瀝青混合料厚h 與最大粒徑D 的比值接近2 時(shí)，表面層的抗滑性、路面抗車轍能力、耐久性有明顯的提高，同時(shí)可以減少路面平整度的衰減；其次是判斷集料的酸堿性。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(jié)合能力，所以在選擇時(shí)應(yīng)該不考慮酸性的集料。③填料：瀝青混凝土用的填料宜采用石灰?guī)r或巖漿中的強(qiáng)基性巖石（ 憎水性石料），經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉。礦粉要求干燥、潔凈的。當(dāng)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(yán)禁尺寸有重疊現(xiàn)象，避免拌和出現(xiàn)溢料和待料現(xiàn)象，盡量控制超大粒徑的含量，應(yīng)不大于3%，超最小粒徑含量不大于7%。

　?。?）礦質(zhì)混合料比例的確定。首先進(jìn)行組成材料的原始數(shù)據(jù)的測(cè)定，然后計(jì)算組成材料配合比，最后為調(diào)整配合比。計(jì)算得的合成級(jí)配應(yīng)根據(jù)下列要求作必要的配合比調(diào)整：①通常情況下，合成級(jí)配曲線宜盡量接近設(shè)計(jì)級(jí)配中限尤其應(yīng)使0.075mm、2.36mm 和4.75mm 篩孔的通過(guò)量盡量接近設(shè)計(jì)級(jí)配范圍的中限。②對(duì)于重交通的高速公路面層，宜偏向級(jí)配范圍的下限。③合成級(jí)配曲線應(yīng)接近連續(xù)的或合理的間斷級(jí)配。

　?。?）最佳油石比的確定。根據(jù)瀝青混合料的強(qiáng)度理論，瀝青用量少時(shí)，瀝青不足形成薄膜粘結(jié)礦料顆粒，抗剪強(qiáng)度不高，瀝青用量過(guò)多時(shí)，起潤(rùn)滑作用的自由瀝青增加，使內(nèi)摩阻力降低，粘結(jié)力下降，強(qiáng)度減小。目前，國(guó)內(nèi)瀝青油石比由室內(nèi)常規(guī)馬歇爾試驗(yàn)確定，即由瀝青混合料密實(shí)度、穩(wěn)定度、孔隙率等指標(biāo)初步確定油石比，與規(guī)范的取值要求進(jìn)行比較取值。筆者主張?jiān)跒r青混合料中除了要進(jìn)行常規(guī)的馬歇爾試驗(yàn)外，其中最重要的是應(yīng)選用動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)，才能客觀全面地反映實(shí)際。

1.2 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)

　　（1）冷料的調(diào)試。冷料的調(diào)試主要根據(jù)目標(biāo)配合比的礦料比例。根據(jù)瀝青混凝土拌和的產(chǎn)量Q，確定每分鐘礦料的進(jìn)料數(shù)量。室內(nèi)冷料的流量是通過(guò)相應(yīng)的度盤控制。將每個(gè)冷料對(duì)應(yīng)的度盤旋至兩個(gè)不同的刻度上，稱量每個(gè)流量，根據(jù)所計(jì)算的流量即可內(nèi)插求得對(duì)應(yīng)的度盤數(shù)值。

　　（2）生產(chǎn)配合比的調(diào)試。分別取二級(jí)篩分后進(jìn)入熱料倉(cāng)的材料進(jìn)行篩分，確定各熱料倉(cāng)的礦料比例，供拌和站使用，按最佳油石比±0.3%進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)和動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)，進(jìn)一步確定生產(chǎn)配合比中的最佳油石比。

1.3 生產(chǎn)配合比驗(yàn)證

　?。?）一個(gè)配合比能否真正運(yùn)用到施工中去，這要通過(guò)試驗(yàn)段來(lái)驗(yàn)證，通過(guò)鋪筑試驗(yàn)段可以確定攤鋪機(jī)的攤鋪溫度，攤鋪速度、振級(jí)、壓路機(jī)的碾壓工作，以及確定松鋪系數(shù)等。

　?。?）在鋪筑試驗(yàn)段的過(guò)程中，在拌和站取樣進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)和抽提試驗(yàn)，抽提后的礦料進(jìn)行篩分試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合規(guī)范要求。

　?。?）在試驗(yàn)路段碾壓成型12 小時(shí)后，對(duì)攤鋪的瀝青面層進(jìn)行鉆芯取樣，以檢測(cè)其厚度及壓實(shí)度。

2 瀝青混凝土上面層的施工質(zhì)量控制

　　在瀝青混凝土路面正式施工時(shí)，先進(jìn)行試驗(yàn)段施工。通過(guò)瀝青路面試驗(yàn)段施工應(yīng)達(dá)到以下幾個(gè)目的：驗(yàn)證目標(biāo)、生產(chǎn)配合比；通過(guò)試驗(yàn)段確定最佳人員組織；通過(guò)試驗(yàn)確定最佳機(jī)械組合；通過(guò)試驗(yàn)段對(duì)瀝青混合料面層施工的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估。根據(jù)試驗(yàn)段確定各項(xiàng)數(shù)據(jù)，指導(dǎo)正式施工，在施工過(guò)程中，應(yīng)掌握如下原則：

2.1 瀝青混合料的拌和

　?。?）高速公路瀝青混凝土上面表層施工，其拌和站總量必須在160T/h以上，拌和站應(yīng)具有自動(dòng)記錄功能。

　?。?）拌和廠必須配備合格的試驗(yàn)室和熟悉瀝青混合料的試驗(yàn)、生產(chǎn)工藝、質(zhì)量指標(biāo)的試驗(yàn)人員，并能及時(shí)提供給監(jiān)理工程師滿意的試驗(yàn)資料。

　?。?）瀝青加熱溫度及瀝青混凝土的拌和溫度、拌和時(shí)間、施工溫度等應(yīng)滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求。

2.2 瀝青混合料的運(yùn)輸

　?。?）運(yùn)輸車輛必須是15T 以上的自卸翻斗車，車況良好，車內(nèi)必須清潔。

　?。?）裝料時(shí)應(yīng)前后移動(dòng)，避免混合料離析。

　?。?）運(yùn)送瀝青混合料的汽車應(yīng)覆蓋，防止受到風(fēng)吹、日曬、雨淋、污染等。運(yùn)料汽車在攤鋪機(jī)前10cm～30cm處停放，禁止碰撞攤鋪機(jī)。

2.3 瀝青混合料的攤鋪

　?。?）下承層的準(zhǔn)備：瀝青面層攤鋪前必須對(duì)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(zhǔn)確、均勻，如果過(guò)多，將會(huì)影響上面層的油石比。

　?。?）攤鋪機(jī)采用進(jìn)口先進(jìn)的攤鋪機(jī)，如ABG423，表面層必須全幅攤鋪，同時(shí)應(yīng)用浮動(dòng)基準(zhǔn)梁控制攤鋪厚度和平整度。

　?。?）攤鋪機(jī)的準(zhǔn)備：按相關(guān)施工技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行。

2.4 瀝青混合料的壓實(shí)成型及壓實(shí)度的要求

　?。?）作為瀝青混凝土上面層，壓實(shí)設(shè)備應(yīng)配有2 臺(tái)雙光輪振動(dòng)壓路機(jī)（ 要求靜壓11t 以上），INGERSOLL-RAND、DD-110（ 或同類型壓路機(jī)），2 臺(tái)16T 以上輪胎壓路機(jī)，1 臺(tái)6-8T 以鋼輪雙振動(dòng)壓路機(jī)。

　?。?）瀝青混凝土表面層的碾壓宜符合初壓、復(fù)壓要求。

　?。?）初壓應(yīng)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(yīng)根據(jù)瀝青粘度，壓路機(jī)類型、氣溫、鋪筑層厚度，混合料類型經(jīng)試壓確定。

　?。?）壓路機(jī)不應(yīng)突然改變路線、加速、急剎車、中途停機(jī)等。同時(shí)壓路機(jī)不能在同一斷面上回程碾壓，每次回程應(yīng)前后錯(cuò)開(kāi)不小于1m 距離的階梯狀。

　?。?）壓實(shí)度要求：作為高速公路瀝青混凝土上面層壓實(shí)度是一個(gè)十分關(guān)鍵并重要的指標(biāo)，如果壓實(shí)達(dá)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(duì)壓實(shí)度的要求應(yīng)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。

2.5 橫縫處理

　?。?）橫向接縫處理不好會(huì)嚴(yán)重影響面層平整度和行車舒適性，所以應(yīng)認(rèn)真對(duì)待。

　?。?）攤鋪前，先用6 米直尺檢查，平整度超過(guò)3mm 的部分應(yīng)切去。接頭處清理干凈，再涂上粘層瀝青，待基本干后攤鋪機(jī)就位。

　　（3）熨平板開(kāi)始預(yù)熱后，測(cè)量原油面厚度，用虛鋪系數(shù)計(jì)算出虛鋪厚度，測(cè)量應(yīng)準(zhǔn)確；熨平板預(yù)熱15~20min，使接縫處原路面溫度達(dá)到65℃以上，再以2m/min 的速度慢速攤鋪。

　?。?）碾壓用DD-110 振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行，碾前將原路面上堆20cm 寬混合料對(duì)原路面進(jìn)行預(yù)熱5~10min，然后將橫向接縫碾壓，每15cm 間隔逐步錯(cuò)輪重疊壓實(shí)兩米寬度。

3 結(jié)束語(yǔ)

　　總之，瀝青路面在世界各國(guó)采用近百年，從科研設(shè)計(jì)到施工均有一套完事的理論作為指導(dǎo)。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(fù)雜和多變性，筆者根據(jù)近年來(lái)對(duì)國(guó)內(nèi)一些工程的考慮，同時(shí)結(jié)合自己的一部分實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了上述關(guān)鍵點(diǎn)，詣在和同仁們共同探討，以達(dá)到提高之目的。