高速公路沥青路面施工质量控制

2010-05-11许宝军

中国新技术新产品 2010年18期

许宝军

（黑龙江省尚志市亚布力林业局建设和环境保护局，黑龙江尚志 150600）

1 工程概况

某高速路全长153.2km，主要以沥青混凝土路面为主，而沿线的石场调查显示，石料基本是花岗岩，由于限工期和造价的制约，材料设计只能采用花岗岩，这无疑为设计高性能的沥青混合料增加相当大的难度。为了确保工程施工质量，制定一套沥青路面施工的组织管理和质量控制体系十分必要。

2 施工质量控制

根据对该高速公路沥青路面施工离析的控制和分析，提出了沥青路面离析主要应从集料离析、沥青混合料级配离析以及温度离析来进行控制。

2.1 石料质量控制

根据我国目前石料生产的整体技术能力和管理水平，不可能要求规格料生产能达到很高的水平，而原材料的质量又直接影响着沥青混合料的性能，如何在有限的条件下，提高该高速公路沥青路面原材料质量十分关键。该高速公路石料采用沿线的花岗岩类石料，不可避免的会存在一些不足，如与沥青的粘附性差、强度不高、磨光值偏低，组分不稳定(密度变化)等，显然，加强对石场和料场原材料技术指标的质量跟踪控制十分必要。施工中在加强对施工单位原材料自检以及监理单位抽检的基础上，同时开展了技术服务单位平行检验与质量稳定性评价试验，如及时进行石场或料场各规格料的表观密度、筛分、针片状、软石含量等指标的检验。粗集料每500m3进行常规检验，细集料每200m3抽检，将各指标进行统计分析，通过对均值及标准差的比较，跟踪石料的质量便一准状况，如筛分颗粒组成配变化反映了振动筛网的磨损程度，密度的变异显示了开采岩层的变化，棱角度的变大说明反击颇槌需要更换等。通过上述技术把关，发现施工中个别石场石料不同程度存在针片状超标、风化石含量过大、含有密度异常黑色碎石等问题，并及时进行了处理，避免了质量事故的发，大大提高了原材料的质量控制力度。

2.2 配合比设计验证与优化

沥青混合料级配离析应首先从目标配合比设计开始解决。增加粗集料比利可提高混合料抗高温性能，但也增加了施工离析的风险；相反，细集料比例变大，虽施工均匀性较好，但抗高温性能损失较大。根据规范设计及省交通厅2003299号文件要求；高温稳定性和密水性，采用 SUPERPAVE技术优化规范配合比设计的部分体积指标。

该文件对沥青混合料配合比设计的要求体现在2个方面:针对经济发达地区特点，即交通量大，重载车比例高，提出了中上面层重交沥青混合料应不小1200次/mm，以及针对高温多雨的特点，提出了中下面层沥青混合料设计空隙率为3%～4%，抗滑表层为4%～5%。施工过程中遇到问题的现场指导与专题研讨等。

众所周知，AC类沥青混凝土为密实悬浮型结构，其粗级料未能形成良好的嵌挤分布，而越来越多的研究表明 (如美国的SUPERPAVE技术和我国的按体积设计混合料CAVF法)，混合料的高温稳定性受级配的粗集料嵌挤状态的影响相当显著。为此，设计规范沥青混合料的同时适当考虑已有研究成果，提高所设计的规范沥青混凝土粗集料间的嵌挤程度，针对不同原材料，通过大量试验确定级配曲线的走势和关键点的通过率引入体积法设计沥青混合料思想，严格控制 VMA、VFA、VV等积指标，如中下面层“S”曲线的曲率反向位置最适宜2.3～9.5mm间，对于AC类沥青混合料4.75mm通过率，AC-25I控制为37%±2%，AC-20I控制为43%±2%，2.36mm筛档的分计筛余控制在10%以内，对于VMA 指标，AC-25I大于 13%，AC-20I大于14%。这些技术措施既提高了沥青混合料的抗高温稳定性，也减少大颗粒多所造成的级配离析。

2.3 施工过程中的离析分析与控制

2.3.1 沥青混合料施工过程存在级配离析和温度离析两种主要情况。

控制级配离析应解决沥青混合料拌和、储存及运输离析以及现场摊铺离析等，无论那一种情况，一般施工后都会表现为沥青混合料的均匀性差，出现混合料级配异常。由于我国原材料的质量稳定性较差，目前沥青拌和机主要采用间歇式，冷料仓进料就有可能产生离析，如原材料堆放造成的“上细下粗”致使冷料阶在段性变异；冷料仓进料无挡板会发生混料；冷料仓出料口为矩形时，满料仓位对传送皮带的产生较大阻力，进料方向的仓内易形成死区；斗门开度大小影响着皮带转速，若没有反馈信号系统，造成进料波动；细料含水量过高时，供料易产生聚堆的情况，等等。施工中采取将冷料仓进料口架设了挡板防止串料，出料口改矩形为梯形等措施。

生产配合比一旦确定后，各热料仓供料应保持稳定，影响混合料离析的主要是振动筛的效率，计量系统和产量(效率)。振动筛的效率与筛孔、振动频率和倾角有关，针对不同集料调整合理的筛孔将使各热料仓供料均衡，减少等料溢料；合理的振动频率和倾角将使集料颗粒实现充分分离，特别是，热料烘干不充分不仅影响与沥青的裹附，也将使筛分不彻底；集料系统十分关键，如果其他的环节没问题，唯独计量不准，混合料级配难免不变异。为此，在施工配合比调试阶段，进行了大量试验，确定筛孔尺寸，试验振动频率和筛网倾角与时间的关系，进而确定合理的生产效率，同时加强烘干鼓料温的监测，以保证热料仓的筛分质量。

表1 该高速公路交工验收时各路面标质量检验评定结果一览(检验合格率)

锥形贮料罐存料高度不够，向多内抛料时落差过大造成大颗粒滚向边角，局部区域粗细料聚集。向运料车装料时同样存在向料车抛料的问题。显然，确保贮料罐内具有一定的贮料高度可以有效减少抛料离析，同时要求料车在装料过程中保持“两进两退”的动态受料过程。

沥青混合料摊铺离析是施工中最直观的离析现象，也使控制沥青混合料离析的最关键环节，其表现为施工后路面呈带状或局部块状区域性差异，其实质为该位置矿料级配以不同于生产配合比，或为粗集料颗粒聚集，表面粗糙，或为细颗粒集中，表面光滑。纠其原因，料车装料离析和摊铺机频繁收斗是区域离析的主要原因，布料器支撑设置过多位置不合理、非匀速(时快时停)布料、叶片未充分延伸到摊铺机外边缘等，都会产生路面带状离析，此外，试验表明谈铺宽度超过8m后，摊铺边缘离析明显加大。为此，施工中有针对的制定了防范措施，如3车料才可以收斗，且应保证收斗时存料不少于满料的1/3，分料器摊铺中匀速旋转，支撑点左右各一个，且叶片末端距摊铺边缘不能超过一个螺距，同时必须采取两台摊铺机梯队作业。

2.3.2 混合料温度离析体现为贮料罐内边缘于内部温度存在差异，料车运输途中与车体和空气接触位置温度低于内部，摊铺机作业时的停机、等料造成的前后摊铺沥青混合料温度不同，碾压工序不合理造成的先压和后亚区域温度不一致等。显然，温度离析带来的影响十分不利，温度过高摊铺中会产生混合料结团，影响摊铺的均匀性和熨平效果，过低的温度也将造成难于碾压，很难保证达到目标压实度。为此，制定控制温度离析的措施，监理和总承包联合测温，进行全过程的温度监控，如沥青的加热温度、石料的加热温度、混合料的出厂温度、摊铺前的温度、碾压过程中各阶段的温度等，要求贮料罐存料时间最多不能超3h，料车应加盖帆布(防雨)和棉被(保温)。为防止沥青焦化，对于出厂温度超过190℃的混合料必须废弃；遇机械故障、降雨等情况运料车内混合料温度降低至145℃以下的也要求废弃；特别是对碾压中分阶段(初压、复压、终压)的沥青混合料进行大量的温度监控，重交沥青混合料初压不得低于135℃、终压温度不得低于90℃，改性初压温度不低于150℃、终压不低于100℃。全过程的动态温度监控有利于掌握情况，以及提醒值得注意的某些施工环节，并针对具体情况做出相应对策。