司 特，羅永巍，鐘盛燃，湯 雄，雷 俊

(四川省交通建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，四川 成都 610000)

0 引言

隨著我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)和城市交通領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展,大型車(chē)輛和重載車(chē)輛的數(shù)量呈逐年遞增的趨勢(shì),瀝青路面的早期病害問(wèn)題(如車(chē)轍、泛油、推擁等)隨之變得愈發(fā)嚴(yán)重。因此，瀝青路面的施工以及質(zhì)量控制措施的改進(jìn)一直是研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)。而在道路品質(zhì)控制中，上面層是影響道路品質(zhì)最直觀也是最主要的原因。由于SMA混合料具有獨(dú)特的抗荷載和抗變形能力，因此被廣泛用于修復(fù)路面車(chē)轍、推擁等病害[1]。SMA混合料具有間斷級(jí)配，通過(guò)熱拌熱鋪的方式，形成一種骨架密實(shí)型的瀝青混合料[2]。SMA的結(jié)構(gòu)主要由互相嵌擠的，并占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的粗集料為骨架，再通過(guò)瀝青瑪蹄脂對(duì)所構(gòu)成骨架的空隙進(jìn)行充填穩(wěn)定?；赟MA混合料所具備的優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性、低溫?cái)嗔研?、耐久、水穩(wěn)定性以及抗滑等性能，SMA應(yīng)用在高等級(jí)路面的上面層施工中具有天然的優(yōu)勢(shì)[3]。因此，本文依托成(成都)樂(lè)(樂(lè)山)高速公路改建擴(kuò)容項(xiàng)目中E2標(biāo)段的SMA-13上面層施工，根據(jù)SMA-13上面層施工特點(diǎn)，對(duì)原材料的選用、配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)、施工溫度的控制、瀝青混合料的拌和、運(yùn)輸、攤鋪以及碾壓等施工質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)探討，最終使成樂(lè)高速公路工程的道路品質(zhì)、使用壽命、行車(chē)的舒適性以及安全性方面得到明顯的改善。

1 工程概況

成樂(lè)高速公路是連接成都市、眉山市及樂(lè)山市之間最為便利的快捷通道，同時(shí)也是連接成都雙流機(jī)場(chǎng)與三市的關(guān)鍵快速通道。G0512線成都至樂(lè)山高速公路擴(kuò)容建設(shè)項(xiàng)目E2標(biāo)段的路面結(jié)構(gòu)類(lèi)型是：拼寬段為15 cm級(jí)配碎石墊層+25 cm底基層+25 cm基層+8 cm普通瀝青ATB25+7 cm改性瀝青ATB25+8 cm改性瀝青AC20+4 cmSMA13；舊路面為舊路+5 cmAC20+4 cmSMA13。在實(shí)際施工過(guò)程中，由于建設(shè)時(shí)期的舊路標(biāo)高與現(xiàn)有實(shí)際標(biāo)高存在差異，因此均以拼寬段標(biāo)高(新設(shè)計(jì)標(biāo)高)為主，通過(guò)橫向坡度反推控制舊路加鋪標(biāo)高。本文以成樂(lè)高速公路擴(kuò)容項(xiàng)目的SMA-13上面層為研究對(duì)象，進(jìn)行質(zhì)量控制研究。

2 原材料的質(zhì)量控制

2.1 聚合物SBS改性瀝青

用于SMA-13上面層鋪設(shè)所需的瀝青結(jié)合料需要具有較高的黏度，以及與集料之間較好的粘附性，因此，本項(xiàng)目選用成品聚合物SBS改性瀝青，其路用性能等級(jí)滿(mǎn)足PG76-22。本項(xiàng)目聚合物SBS改性瀝青試驗(yàn)結(jié)果如下：針入度(25 ℃，100 g，5 s)為55(0.1 mm)，軟化點(diǎn)為82.5 ℃，延度(5 ℃，5 cm/min)為33 cm，25 ℃相對(duì)密度為1.026，135 ℃布氏旋轉(zhuǎn)黏度為2.00，閃點(diǎn)為264 ℃，溶解度為99.69%，25 ℃彈性恢復(fù)為97%，與粗集料粘附性等級(jí)為5級(jí)，旋轉(zhuǎn)薄膜加熱試驗(yàn)后質(zhì)量變化為-0.085%，殘留延度(5 ℃)為16 cm，殘留針入度比(25 ℃)為76。結(jié)果表明，改性瀝青各項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目指標(biāo)對(duì)相關(guān)施工技術(shù)各項(xiàng)要求能夠充分滿(mǎn)足。

2.2 集料

粗集料作為SMA混合料的最主要成分，可以起到嵌擠、形成骨架的作用。本項(xiàng)目選用清潔、干燥、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì)的玄武巖軋制碎石作為粗集料，并通過(guò)大功率的反沖擊式多聯(lián)碎石機(jī)進(jìn)行加工處理(包括不少于兩級(jí)的反擊或沖擊破碎)。選用新鮮、堅(jiān)硬、潔凈的硬質(zhì)灰?guī)r作為細(xì)集料，由專(zhuān)用機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)加工的機(jī)制砂，除塵方式為布袋式除塵。選用石灰?guī)r磨細(xì)后獲得的干燥潔凈的礦粉用作填料，且在生產(chǎn)過(guò)程中礦粉可從填料倉(cāng)中自由排出[4]。從拌和機(jī)、碎石機(jī)等除塵工藝裝置中回收的粉塵應(yīng)予以廢棄，嚴(yán)禁摻入填料中。礦粉須在室內(nèi)儲(chǔ)存，潮濕結(jié)塊的礦粉禁止使用。此外，礦粉<0.075 mm的通過(guò)率應(yīng)>90%。

2.3 抗剝落劑

為提高瀝青與集料間的粘結(jié)能力，以及提高瀝青混合料的抗水損害能力，要求添加使用性能優(yōu)良、耐熱、耐水，且施工時(shí)便于應(yīng)用的抗剝落劑，添加后瀝青與集料顆粒之間的粘附等級(jí)不低于5級(jí)[5]。瀝青中加入抗剝落劑后，應(yīng)先在薄膜烘箱中加熱96 h進(jìn)行老化，再開(kāi)始粘附性試驗(yàn)，此外，經(jīng)過(guò)初期老化后的瀝青混合料還須進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)。

2.4 纖維穩(wěn)定劑

相較于傳統(tǒng)瀝青混凝土，SMA具有較高的瀝青用量和粗集料含量。路面的耐久性主要是由于SMA具有較高的瀝青膠結(jié)料含量，而纖維穩(wěn)定劑是SMA混合料另一個(gè)關(guān)鍵組分，其作用主要是確保SMA混合料在運(yùn)輸及攤鋪過(guò)程中能保持高含量的瀝青膠結(jié)料而不產(chǎn)生析漏[6]。在本工程中，選擇摻入品質(zhì)較好的絮狀木質(zhì)素纖維，要求其具有較強(qiáng)的瀝青吸附能力以及施工分散性，且單獨(dú)摻入的木質(zhì)素纖維用量應(yīng)≥0.3%。試驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1 木質(zhì)素纖維關(guān)鍵指標(biāo)表

3 配合比設(shè)計(jì)

3.1 級(jí)配設(shè)計(jì)

針對(duì)成樂(lè)高速公路所處區(qū)域的地質(zhì)條件、氣候環(huán)境條件以及服務(wù)的對(duì)象，通過(guò)對(duì)路面所用材料進(jìn)行科學(xué)的試驗(yàn)和分析，此工程SMA-13瀝青混凝土的配合比情況為：10～15∶5～10∶3～5∶0～3∶礦粉=38∶36∶4∶12∶10，其中關(guān)鍵篩孔4.75 mm通過(guò)率26.8%左右，9.5 mm通過(guò)率59.6%左右，抗剝落劑為0.3%。

3.2 最佳油石比

根據(jù)目標(biāo)配合比礦料設(shè)計(jì)結(jié)果，以目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)選定的最佳油石比5.8%為中值，取OAC±0.3%，即5.5%、5.8%、6.1%共三個(gè)油石比，分別制備馬歇爾試件。試件成型后，靜置過(guò)夜，采用表干法測(cè)定試件的毛體積相對(duì)密度，并據(jù)此計(jì)算馬歇爾試件的空隙率、瀝青飽和度等物理指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)表2。依據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JI6F40-2004)以及期望的設(shè)計(jì)空隙率3%～4%，確定油石比為5.8%作為最佳油石比。

表2 設(shè)計(jì)級(jí)配馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果匯總表

4 施工溫度控制

SMA改性瀝青混凝土的施工溫度控制在上面層施工過(guò)程中非常關(guān)鍵，在拌和、攤鋪、碾壓等施工環(huán)節(jié)中，溫度很大程度上影響了瀝青混合料的性能，而瀝青混合料的性能又對(duì)路面品質(zhì)產(chǎn)生了直接的影響[7]。對(duì)于改性瀝青混合料，其成型溫度相對(duì)普通改性瀝青的控制普遍要高，但是過(guò)高的溫度會(huì)致使瀝青老化，因而實(shí)際溫度控制應(yīng)綜合考慮當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境、施工溫度、材料性質(zhì)以及壓實(shí)厚度等因素。SMA-13瀝青混合料在本項(xiàng)目不同施工環(huán)節(jié)中的溫度控制范圍見(jiàn)表3。

表3 SMA-13瀝青混合料的施工溫度表

5 SMA-13瀝青混凝土上面層施工技術(shù)

5.1 瀝青混合料的拌和

本工程使用MAC320(4000型)間歇式拌和設(shè)備完成瀝青混合料的拌和工作，其控制室采用全自動(dòng)化控制系統(tǒng)，能隨時(shí)對(duì)SMA-13瀝青混合料的配合比、拌和溫度等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行顯示和保存，采用變頻電機(jī)對(duì)供料速率進(jìn)行控制，并能夠隨著生產(chǎn)需要對(duì)物料輸送流量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。此外，料倉(cāng)配有料位計(jì)，用于對(duì)料倉(cāng)內(nèi)的儲(chǔ)料狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量,并配置控制器對(duì)測(cè)量參數(shù)進(jìn)行分析與數(shù)據(jù)處理，利用補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)量的精確管理。在拌料環(huán)節(jié)之前，應(yīng)對(duì)拌和設(shè)備的各項(xiàng)性能進(jìn)行檢查，確保其處于正常的工作狀態(tài)。對(duì)于不同類(lèi)型的集料應(yīng)分倉(cāng)堆放，并做好必要的防雨措施。SMA-13的放料順序?yàn)橄燃蛹?、礦粉進(jìn)行干拌，而后添加瀝青、纖維進(jìn)行濕拌，其中干拌時(shí)間為13 s，濕拌時(shí)間為28 s，整個(gè)周期大約為65 s左右，瀝青混合料應(yīng)拌和均勻一致、顏色正常、無(wú)結(jié)團(tuán)塊或嚴(yán)重的離析等現(xiàn)象，不符合技術(shù)要求的瀝青混凝土禁止出場(chǎng)。

5.2 瀝青混合料的運(yùn)輸與攤鋪

本工程選用18輛車(chē)況良好、大噸位自卸車(chē)進(jìn)行SMA-13混合料的運(yùn)送。運(yùn)輸車(chē)輛均以保溫棉被覆蓋，并配置有保溫隔層，以免較多的熱量散失。運(yùn)輸車(chē)的內(nèi)部需噴灑適量油水混合物薄層，以防較多瀝青混合料粘附在車(chē)內(nèi)。在面層施工的過(guò)程中要保證攤鋪機(jī)能連續(xù)攤鋪，因此，攤鋪機(jī)前方至少需要3輛料車(chē)等待卸料。本工程采用中大攤鋪機(jī) Power DT2360進(jìn)行SMA-13瀝青混合料的全幅攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，其攤鋪寬度可達(dá)19 m，整機(jī)質(zhì)量為41.5 t。區(qū)別于傳統(tǒng)的攤鋪機(jī)形式，中大攤鋪機(jī)兩側(cè)有液壓伸縮裝置，有利于施工過(guò)程中及時(shí)調(diào)整攤鋪寬度；接料斗設(shè)計(jì)更加寬大，且設(shè)有液壓伸縮油缸，可極大地減少混合料的灑落現(xiàn)象；采用大生產(chǎn)率螺旋，且具備二次攪拌功能，使攤鋪路面離析情況大大減少[8]。

5.3 瀝青混合料的碾壓

瀝青混合料攤鋪后需要壓路機(jī)及時(shí)碾壓。在此工程設(shè)計(jì)中，共使用6臺(tái)悍馬雙鋼輪壓路機(jī)和2臺(tái)寶馬格雙鋼輪壓路機(jī)，進(jìn)行“3-3-1”的初壓、復(fù)壓、終壓的組合碾壓方式。其中初壓在攤鋪之后立即進(jìn)行(高溫碾壓)，碾壓速度為2～3 km/h，用雙鋼輪壓路機(jī)靜壓1遍；復(fù)壓碾壓速度為2.5～4.5 km/h，用雙鋼輪壓路機(jī)高頻低幅振壓3遍；終壓碾壓速度為2.5～4 km/h，采用1臺(tái)鋼輪壓路機(jī)靜壓1～2遍，局部輪跡明顯處采用高頻低幅振壓，直至消除輪跡。本工程采用激光平整度儀進(jìn)行平整度檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)如表4所示。此外，路檢結(jié)果顯示路面壓實(shí)度為100.2%，構(gòu)造深度為1.2 mm，滲水系數(shù)為30 ml/min，均符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表4 SMA-13瀝青混合料的平整度表

6 施工中的常見(jiàn)問(wèn)題以及處理辦法

6.1 路面滲水

瀝青路面滲水主要是由于在路面內(nèi)部構(gòu)造中有連通的孔隙出現(xiàn)，形成若干“連通器”，外界水流可以從某個(gè)入口進(jìn)入，從另外幾個(gè)出口流出，從而使路面出現(xiàn)水損害。通常，根據(jù)孔隙的走向，可以將路面的滲水情況分為三種，即上下連通式、水平方向以及復(fù)合式的滲水[9]。由本項(xiàng)目中出現(xiàn)路面滲水的部位發(fā)現(xiàn)，從四周涌流的水只存在一小部分，大多數(shù)還是以上下連通式的滲水方式涌流進(jìn)下一個(gè)結(jié)構(gòu)層。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)可能與攤鋪過(guò)程中Power DT2360中大攤鋪機(jī)的攤鋪寬度太寬導(dǎo)致的溫度離析有關(guān)，為解決此問(wèn)題，可以減少攤鋪機(jī)布料器寬度、在攤鋪機(jī)的反向螺旋處加個(gè)罩子以減少溫度散失，并在路面撒布乳化瀝青。此外，為了進(jìn)一步解決SMA路面滲水、剝落等問(wèn)題，除了對(duì)瀝青混合料的級(jí)配進(jìn)行嚴(yán)格把控之外，還須嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)層的壓實(shí)度和空隙率，在本工程中空隙率控制范圍為4%～6%。

6.2 油斑

SMA路面通車(chē)后出現(xiàn)油斑也是常見(jiàn)的病害，這主要是由于纖維沒(méi)有充分分散，導(dǎo)致瀝青分布不均勻，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的行車(chē)碾壓，瀝青集中在一起的油斑病害就會(huì)出現(xiàn)[10]。本項(xiàng)目為了解決油斑問(wèn)題，選擇配置有標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量裝置的間歇式拌和機(jī)，同時(shí)保證儲(chǔ)藏期間纖維保持干燥，不受潮成團(tuán)；對(duì)瀝青混合料的實(shí)際用量進(jìn)行核實(shí)驗(yàn)證，必要時(shí)會(huì)適當(dāng)降低油石比；對(duì)纖維數(shù)量進(jìn)行核實(shí)驗(yàn)證，檢查是否存在漏加或少加的現(xiàn)象，并及時(shí)調(diào)整。對(duì)于攤鋪中已經(jīng)存在的油斑，及時(shí)鏟除并用熱料進(jìn)行填補(bǔ)，而對(duì)于碾壓中已經(jīng)存在的油斑，則及時(shí)進(jìn)行機(jī)制砂補(bǔ)撒。

7 結(jié)語(yǔ)

本文依托成樂(lè)高速公路擴(kuò)容工程項(xiàng)目，著重研究了改性瀝青SMA-13上面層施工關(guān)鍵技術(shù)以及常見(jiàn)病害。從施工原材料、配合比、混合料攤鋪及碾壓等方面控制施工質(zhì)量，有效保證了SMA-13瀝青混合料的優(yōu)點(diǎn)得到充分發(fā)揮，最終達(dá)到保證公路行車(chē)安全，延長(zhǎng)公路運(yùn)行壽命的目的。