姚杰義

（宜春市公路事業(yè)發(fā)展中心奉新分中心,江西 奉新 330700）

0 引言

改進(jìn)的密級(jí)配GAC-16C瀝青混凝土具備較好的高溫穩(wěn)定性和抗滑性，密實(shí)度高，便于施工，在我國(guó)南方地區(qū)公路建設(shè)中得到一定程度的應(yīng)用。但是在新建公路施工初期卻表現(xiàn)出混合料流動(dòng)性、黏結(jié)性差，狀態(tài)干澀，攤鋪不均勻、離析等問(wèn)題。為保證瀝青路面施工質(zhì)量和運(yùn)行效果，必須加強(qiáng)施工過(guò)程控制。

1 工程背景

該公路起訖樁號(hào)K46+300～K150+800，線(xiàn)路全長(zhǎng)104.5 km，位于我國(guó)南方高溫多雨地區(qū)；全線(xiàn)六車(chē)道設(shè)計(jì)，行車(chē)速度120 km/h；路面結(jié)構(gòu)自上而下依次為4.5 cm厚GAC-16C瀝青混凝土、5.5 cm厚GAC-20C瀝青混凝土、7 cm厚GAC-25瀝青混凝土、18 cm厚5%水穩(wěn)級(jí)配碎石上基層、18 cm厚4%水穩(wěn)碎石級(jí)配下基層、20 cm厚4%水穩(wěn)級(jí)配碎石底基層。為準(zhǔn)確確定出影響施工質(zhì)量的原因，并提出切實(shí)可行的防治措施，以K46+300～K47+200為試驗(yàn)段，對(duì)GAC-16C瀝青混凝土原材料、配合比、施工要點(diǎn)等展開(kāi)全過(guò)程分析。

2 原材料及配合比設(shè)計(jì)

2.1 原材料

該公路段瀝青混凝土路面施工選用殼牌新粵瀝青有限公司產(chǎn)SBS I-D型改性瀝青，并以70#A級(jí)道路石油瀝青為基質(zhì)瀝青。該瀝青性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1，完全滿(mǎn)足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG_F40—2017）中相關(guān)技術(shù)規(guī)定。

為保證GAC-16C瀝青混凝土路用性能及施工質(zhì)量，必須加強(qiáng)粗集料的選擇，該工程選用工程所在地F石料場(chǎng)所產(chǎn)粒徑3～6 mm、6～11 mm、11～18 mm玄武巖碎石料。該石料壓碎值低、抗壓性?xún)?yōu)良、抗腐蝕性好、黏附性強(qiáng)。此外，還在該石料場(chǎng)采購(gòu)粒徑0～3 mm的機(jī)制砂集料，各項(xiàng)性能也均符合規(guī)范要求。集料及礦粉填料性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 集料及礦粉填料性能檢測(cè)結(jié)果

2.2 配合比

該公路所在地區(qū)夏季高溫多雨，故對(duì)瀝青路面高溫穩(wěn)定性、抗車(chē)轍性能及抗滑性能要求較高，應(yīng)采用偏粗骨架型的瀝青混合料級(jí)配[1]。

2.2.1 目標(biāo)級(jí)配

根據(jù)施工技術(shù)規(guī)范，GAC-16C瀝青混凝土2.36 mm篩孔通過(guò)率應(yīng)不大于38%。為保證路面具備較好的高溫穩(wěn)定性和抗車(chē)轍性能，應(yīng)盡量減少最大公稱(chēng)粒徑附近的粗集料數(shù)量，并嚴(yán)格控制0.6 mm以下細(xì)粉摻量，增大中等粒徑集料數(shù)量，得到S形級(jí)配曲線(xiàn)；同時(shí)提高設(shè)計(jì)空隙率。礦料配合比根據(jù)工程所用材料確定，計(jì)算出不同材料用量比后結(jié)合馬歇爾試驗(yàn)確定最佳瀝青用量。相應(yīng)的GAC-16C瀝青混合料目標(biāo)配比為：0～3 mm碎石∶3～6 mm碎石∶6～11 mm碎石∶11～18 mm碎石∶礦粉=26∶6∶16∶48∶4%。

結(jié)合以上對(duì)目標(biāo)級(jí)配的分析，混合料會(huì)因粗集料占比較大而形成一種粗骨架結(jié)構(gòu)，高溫穩(wěn)定性得到有效增強(qiáng)。待確定出目標(biāo)級(jí)配后，應(yīng)合理控制油石比，在確?；旌狭厦軐?shí)度的同時(shí)避免高溫車(chē)轍的產(chǎn)生。結(jié)合馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)將最佳油石比確定為4.6%，GAC-16C瀝青混合料目標(biāo)配比試驗(yàn)結(jié)果顯示，混合料密度及理論密度為2.518 g/cm3和2.643 g/cm3，穩(wěn)定度11.1 kN，流值為32.1（0.1 mm），空隙率為4.6%，礦料間隙率14.3%，飽和度為68.7%。

2.2.2 生產(chǎn)級(jí)配

該路面工程主要使用間歇式拌和機(jī)生產(chǎn)瀝青混合料，將二次篩分處理后的混合料投進(jìn)熱料倉(cāng)，同時(shí)按照相應(yīng)試驗(yàn)規(guī)程取樣篩分，明確其具體配合比；以此為依據(jù)調(diào)整冷料倉(cāng)的進(jìn)料比，以保證各類(lèi)原材料完全按比例投入。在最佳油石比的基礎(chǔ)上調(diào)增0.3%和調(diào)減0.3%，對(duì)于所得到的三個(gè)油石比依次進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，最佳油石比并未改變。GAC-16C瀝青混合料生產(chǎn)配比為：0～3 mm碎石∶3～6 mm碎石∶6～11 mm碎石∶11～18 mm碎石∶礦粉=25∶8∶28∶35∶4%。瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果顯示，混合料密度、理論密度、穩(wěn)定度、流值、空隙率、礦料間隙率、飽和度等參數(shù)值依次為2.511 g/cm3、2.632 g/cm3、13.43 kN、31.2（0.1 mm）、42%、13.2%、68.6%。說(shuō)明將其中粒徑6～11 mm碎石料占比提高后，混合料穩(wěn)定度相應(yīng)提升。

3 試驗(yàn)段攤鋪及碾壓施工要點(diǎn)

使用1臺(tái)DT1800型多功能攤鋪機(jī)全斷面攤鋪，該設(shè)備熨平板振動(dòng)器和振搗梁參數(shù)設(shè)置及工作性能是影響瀝青路面初始?jí)簩?shí)度的關(guān)鍵[2]。通過(guò)這兩個(gè)機(jī)構(gòu)參數(shù)的合理設(shè)定，能在提升初始?jí)簩?shí)度的同時(shí)減少后續(xù)壓實(shí)遍數(shù)，提升瀝青路面平整度。

3.1 攤鋪

在展開(kāi)試驗(yàn)段攤鋪施工時(shí)，按照試驗(yàn)規(guī)程在各樁號(hào)橫斷面均布置5個(gè)測(cè)點(diǎn)，并借助Troxler2701-B無(wú)核密度儀在每個(gè)頻率檢測(cè)2個(gè)橫斷面并取均值。攤鋪機(jī)設(shè)計(jì)行進(jìn)速度為2.5 m/min，振搗梁依次按照5 Hz、10 Hz、15 Hz、20 Hz的頻率變化，熨平板振動(dòng)器則按照10 Hz、15 Hz、20 Hz、25 Hz、30 Hz的頻率調(diào)整，振搗器頻率和壓實(shí)度之間的關(guān)系見(jiàn)圖1。由此可知，在振搗梁頻率基本一致的情況下，隨著攤鋪機(jī)熨平板振動(dòng)頻率的增大，混合料初始?jí)簩?shí)度持續(xù)增加；但是在振動(dòng)器頻率＞25 Hz后增速放緩；當(dāng)振搗梁頻率超出20 Hz后，攤鋪機(jī)會(huì)表現(xiàn)出十分劇烈的振動(dòng)，無(wú)法保證長(zhǎng)時(shí)間攤鋪施工。

圖1 不同振動(dòng)參數(shù)下瀝青混合料初始?jí)簩?shí)度

綜合以上分析，應(yīng)將正常攤鋪施工過(guò)程中DT1800型多功能攤鋪機(jī)振搗梁、振動(dòng)器頻率分別控制在15～20 Hz和25～30 Hz之間，在確保瀝青混合料初始?jí)簩?shí)度的基礎(chǔ)上，保證攤鋪機(jī)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

該公路工程所使用的DT-1800型多功能攤鋪機(jī)，振搗梁設(shè)計(jì)寬度位于20～40 mm范圍內(nèi)，該型號(hào)攤鋪機(jī)振搗梁寬度較小，振頻低。如果采用較快的振動(dòng)速度，那么振搗梁按照設(shè)計(jì)要求所對(duì)應(yīng)的作用次數(shù)也會(huì)減少，熨平板振動(dòng)器對(duì)混合料的碾壓作用時(shí)間會(huì)相應(yīng)縮短，無(wú)法取得較好的壓實(shí)效果。在攤鋪機(jī)熨平板振動(dòng)器和振搗梁變頻分別為25 Hz和20 Hz時(shí)，使攤鋪機(jī)分別按照1.5 m/min、2.5 m/min、3.5 m/min、4.5 m/min的運(yùn)行速度施工，并通過(guò)無(wú)核密度儀檢測(cè)初始?jí)簩?shí)度，結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可知，在攤鋪機(jī)振動(dòng)參數(shù)既定的情況下，隨著攤鋪速度的加快，混合料初始?jí)簩?shí)度呈下降趨勢(shì)，且降幅持續(xù)增大。這說(shuō)明在較快的攤鋪速度下，攤鋪機(jī)熨平板和振搗梁已經(jīng)無(wú)法較好發(fā)揮壓實(shí)作用，只能依靠后續(xù)壓路機(jī)提升壓實(shí)度[3]。綜合以上分析，應(yīng)將該試驗(yàn)段GAC-16C瀝青混凝土路面攤鋪施工速度控制在2.5～3.5 m/min之間。

圖2 攤鋪速度與初始?jí)簩?shí)度

3.2 碾壓

GAC-16C瀝青混凝土路面碾壓分初壓、復(fù)壓和終壓三個(gè)階段展開(kāi)，在整個(gè)碾壓施工過(guò)程中均應(yīng)遵循緊跟、慢壓、高頻、低幅的操作原則。碾壓應(yīng)緊跟混合料攤鋪進(jìn)行，主要采用3臺(tái)13 t雙鋼輪壓路機(jī)、1臺(tái)26 t和2臺(tái)30 t膠輪壓路機(jī)的機(jī)械組合。初壓階段由2臺(tái)13 t雙鋼輪壓路機(jī)按照3.0 km/h的速度緊跟攤鋪機(jī)靜壓1遍、振壓1遍，該階段混合料溫度應(yīng)不低于150 ℃。復(fù)壓階段由1臺(tái)26 t膠輪壓路機(jī)靜壓1遍、2臺(tái)30 t膠輪壓路機(jī)靜壓2遍，以提升壓實(shí)度，且復(fù)壓開(kāi)始時(shí)混合料溫度應(yīng)在140 ℃及以上。終壓階段主要由1臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)按5 km/h的速度靜壓2遍，對(duì)于局部不平整區(qū)域增壓1遍，直至消除輪痕。

4 應(yīng)用效果檢測(cè)

4.1 壓實(shí)度與厚度

結(jié)合相關(guān)規(guī)范及施工圖設(shè)計(jì)，GAC-16C瀝青混凝土路面壓實(shí)度和理論密度壓實(shí)度應(yīng)不低于97%和93%。該公路段瀝青路面竣工后開(kāi)放交通的次日，展開(kāi)了路面鉆芯試驗(yàn)，實(shí)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3，上面層最小厚度為4.4 cm，滿(mǎn)足規(guī)范中至少為4.05 cm的規(guī)定；根據(jù)理論最大密度所計(jì)算的最小壓實(shí)度為94%，根據(jù)室內(nèi)馬歇爾密度所計(jì)算的最小壓實(shí)度為98%，均符合規(guī)范。部分路段存在明顯的超壓，芯樣表面密實(shí)性良好，已經(jīng)形成一定骨架結(jié)構(gòu)；空隙率在4.7%～6.0%之間，滿(mǎn)足施工技術(shù)規(guī)范；碾壓遍數(shù)為7遍時(shí)壓實(shí)效果即能達(dá)到規(guī)范要求。

表3 瀝青路面壓實(shí)度與厚度檢測(cè)結(jié)果

4.2 平整度及路面彎沉

應(yīng)用連續(xù)式平整度儀檢測(cè)瀝青路面平整度，檢測(cè)儀器以5.0 km/h的速度于路面采集數(shù)據(jù)。檢測(cè)結(jié)果顯示，K46+300～K47+200段硬路肩平整度在0.84～0.93 mm之間，主車(chē)道平整度在0.80～0.81 mm之間。平整度是決定瀝青路面行車(chē)舒適性的關(guān)鍵性指標(biāo)，該路段施工過(guò)程中，因注重對(duì)基層等結(jié)構(gòu)層的重點(diǎn)控制，平整度合格率達(dá)到了100%。

路面彎沉檢測(cè)采用后輪重10 t卡車(chē)及貝克曼梁彎沉儀檢測(cè)，百分表讀數(shù)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。施工路段瀝青路面彎沉均值為5.8（0.01 mm），標(biāo)準(zhǔn)差為3.6（0.01 mm），代表彎沉為11.5（0.01 mm），比20.1（0.01 mm）的設(shè)計(jì)彎沉值小，故路面彎沉評(píng)定合格。

表4 瀝青路面彎沉值檢測(cè)結(jié)果

4.3 構(gòu)造深度及滲水系數(shù)

按照《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》（JTG3450—2019），構(gòu)造深度其中V為砂體積，D為砂直徑，所得到的路面構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。由表中結(jié)果看出，該施工路段路面構(gòu)造深度最大和最小值分別為1.2 mm和0.7 mm，均滿(mǎn)足規(guī)范中至少為0.7 mm的規(guī)定，故構(gòu)造深度測(cè)試合格。

表5 瀝青路面構(gòu)造深度測(cè)試結(jié)果

于施工路段不同橫距處選擇測(cè)點(diǎn)展開(kāi)滲水性能檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果顯示，瀝青上面層結(jié)構(gòu)具有較好的密實(shí)度，12個(gè)測(cè)點(diǎn)中僅1處滲水系數(shù)為310 mL/min，其余測(cè)點(diǎn)滲水系數(shù)均位于80 mL/min以下，滲水合格率為83.33%。

5 結(jié)論

綜上所述，該公路試驗(yàn)段GAC-16C瀝青混凝土路面施工后高溫穩(wěn)定性、抗車(chē)轍性、防滲性能均明顯提升，相關(guān)施工參數(shù)及施工工藝也在其他路段得到推廣應(yīng)用。瀝青路面竣工運(yùn)行至今已歷經(jīng)2個(gè)完整的自然年，跟蹤檢測(cè)結(jié)果顯示，瀝青路面路用性能穩(wěn)定，平整度、厚度、壓實(shí)度、路面彎沉、構(gòu)造深度及滲水系數(shù)等性能參數(shù)均無(wú)明顯降低趨勢(shì)，為公路良好運(yùn)行提供了保證。