AC小砾石路面施工工艺探讨

王伟业，郭哲杰

（1.杭州市建设工程质量安全监督总站，浙江 杭州 310011；2.杭州市路桥有限公司，浙江 杭州 310011）

0 前言

随着中国汽车工业的快速发展，测试场项目在国内也即将进入快速发展的阶段，对各种测试场的建设需求更加突出，市场前景非常广阔。正新橡胶测试场由10条测试道组成包括30条特殊路面，用来测试轮胎在各种环境及路况下的性能和相关指标，AC小砾石路面就是测试场工程30条特殊路面中的一条特殊路面。

目前测试场工程在国内处于起步发展阶段，而且测试场工程建设在国内乃至国际上都需要先进的技术和设备，所以各种特殊路面的施工难度很大，很少有借鉴的地方。在我们引进国外先进的机械设备保证硬件设施的同时，还需要我们不断的去摸索学习、改进和创新。

1 沥青混合料的对比选择

1.1 AC小砾石集料特点

AC小砾石混合料与普通AC混合料的主要区别是混合料集料的选用。为达到要求的摩擦系数μ（wet）=0.4，原材料应选择摩擦棱角较少的集料，所以石料都选取粒径为3～15 mm表面圆润的小砾石作为原材料。

1.2 AC小砾石集料

1.2.1 填充料

由于小砾石与沥青的黏结效果较差，为使混合料的稳定性达到规范要求，用消石灰及矿粉作为填充料，用石粉及细沙作为细集料。由于消石灰容易黏结成颗粒状，在添加时一定要过筛，且增加拌和时间，防止消石灰以颗粒的状态拌和到混合料中。在试验段施工过程中就出现过由于消石灰颗粒混在混合料中，摊铺后经高温天气后会出现消石灰颗粒的膨胀鼓包现象，造成面层小的坑洞（见图1），所以拌和过程必须严格控制消石灰的颗粒状混入。

图1 消石灰颗粒膨胀鼓包现象

1.2.2 集料

参考国家规范以及业主测试场规范，通过多次配比试验及试验段施工，确定集料最佳配比，如表1所列。

表1 集料颗粒级配

1.3 不同沥青油AC小砾石混合料性能

1.3.1 埃索70#沥青拌和混合料

由于小砾石表面比较光滑，用埃索70#沥青拌和混合料进行车辙试验时发现AC小砾石路面高温抗车辙能力较低。同时混合料的试验结果也体现出用埃索70#沥青拌和的混合料流值偏大，而且肯塔堡飞散、动稳定度都不能达到规范技术要求，如表2所列。

表2 埃索70#沥青混合料试验结果

1.3.2 高黏改性沥青拌和混合料

高黏改性沥青和普通沥青相比而言,具有较高的黏度、黏韧性和韧性,使沥青混合料具有较高的抗集料飞散性、耐候性、耐水性和耐流动性。由于高黏度改性沥青黏度大，与石料的裹附黏结能力强，所以非常契合AC小砾石混合料的性能要求。通过对高黏改性沥青拌制的混合料检测后发现其抗车辙能力明显提高，流值、肯塔堡飞散及动稳定度都能达到规范技术要求，如表3所列。

表3 高黏改性沥青混合料试验结果

1.3.3 30%湖沥青+70%高黏改性沥青拌和混合料

对相关文献的参考发现特立尼达湖沥青混合料的路用性能优于普通沥青混合料，特立尼达湖沥青含大约53%～55%沥青，35%～39%矿物质，9%～10%有机物，挥发物及结晶水，其中的矿物质非常细小，由石英和黏土矿物组成。湖沥青温度敏感性小，抗车辙能力明显提高。由于湖沥青本身就是沥青，它与其他沥青相溶性好，而且黏度大，对温度敏感性小，抗车辙能力明显提高。基于湖沥青的以上特点，通过在高黏改性沥青中添加30%的湖沥青来拌和小砾石混合料进行试验，发现添加有湖沥青的AC小砾石混合料路测性能与高黏改性沥青油拌和的AC小砾石混合料的性能进行比较都有所提高，如表4所列。

表4 30%湖沥青+70%高黏改性沥青混合料试验结果

1.4 AC小砾石混合料确定

经分析比较由埃索70#沥青拌和的AC小砾石混合料性能达不到技术性能标准，高黏改性沥青和30%湖沥青+70%高黏改性沥青拌和的混合料性都能达到技术要求，且添加30%湖沥青的高黏改性沥青混合料性能稍微优于高黏改性沥青混合料性能。

用高黏改性沥青和30%湖沥青+70%高黏改性沥青拌和的两种混合料进行试验段的摊铺施工，通过多次试验段的比较施工得出两种混合料都能满足AC小砾石混合料的施工要求。但由于湖沥青的软化点较高、针入度很小，使添加有湖沥青的混合料摊铺温度较高，容易黏结，不利于摊铺。另一方面由于湖沥青的特殊性需要进口购买，经济成本较大，增加了工程施工成本。

经综合分析得出，由于高黏改性沥青和30%湖沥青+70%高黏改性沥青拌和的两种混合料都满足AC小砾石路面施工的技术要求，考虑到施工难度及施工成本控制，确定以高黏改性沥青拌和AC小砾石混合料。通过试验段施工确定各项施工参数为：拌合楼搅拌时间较普通沥青混合料加长5s，出料温度控制175℃～185℃，初压温度150℃，复压温度120℃，终压温度80℃，初压2次，复压3次，终压2次直至无明显轮痕。

2 路面μ值施工

2.1 AC小砾石μ值施工难度

AC小砾石混合料摊铺完成后，路面小砾石表面必定会粘有沥青油及细碎沥青混合料，需进行表面处理才能满足小砾石路面摩擦因数μ（wet）=0.4的设计要求。由于目前国内轮胎性能测试场工程处于发展起步阶段，所以对AC小砾石路面的施工方法能够相借鉴的经验相对较少。并且，通过对国外文献的查阅，发现对国外来讲，测试场特殊路面的施工也是先进的研究领域，对AC小砾石路面μ值施工方法的探讨几乎是没有的，致使对AC小砾石μ值施工具有很大的难度与探索性，需要通过多次试验施工积累一定经验后才能完成施工任务。

2.2 AC小砾石μ值施工方法探索

通过分析后得出要使AC小砾石路面的摩擦系数μ（wet）=0.4，必须把小砾石表面的沥青油膜及细碎沥青混合料除去，显露出小砾石本身光滑、圆润的一面才有可能实现0.4的摩擦系数。要除去表面影响μ的杂物打磨抛光是首先想到尝试的方式，但要考虑到测试道较大的工程量，人工手工打磨施工不能满足经济效益和施工工期的要求，所以必须通过机械操作来实现。但考虑到现在市场上还没有一种专门用于AC小砾石面层μ值打磨施工的机械，需要通过用相近理论效果的机械来进行试验施工，通过比较得出最理想的方法。

2.2.1 抛丸机施工

抛丸机目前已经被普遍用于钢结构桥面的抛光打磨和用于提高沥青路面的粗糙度和摩擦因数的施工当中。抛丸机是采用弹丸（如钢珠）由导入筒进入分丸轮，经定向套窗口被送到叶片上，在高速离心力的作用下，形成扇状弹丸束，抛射到工件上，对工件表面进行高速投射清除表面的锈迹、毛刺等，从而达到所需的光亮度、清洁度、粗糙度。当把抛丸机调到中速档位对AC小砾石路面进行抛光一次后，表面效果不明显；调节到高速档进行抛光一次后效果明显，小砾石表面沥青油膜明显减少，但出现小砾石碎裂或边缘破裂现象；而且用中档多次抛光至小砾石表面油膜去除为止也会出现较多的小砾石破裂现象（见图2）。经过分析论证得出：抛丸机使用的刚性较大，且动能较大的钢珠，而AC小砾石混合料中小砾石刚性较大，沥青细料则是黏性较大的弹性物质，当硬的钢珠携带加大的动能冲击到刚性较大的小砾石时则会对小砾石造成破碎损害，但对柔性较大的细粒沥青混合料由于弹性缓冲作用，破坏力较小。所以此施工方法对路面的损害较大，不利于保证施工质量。

图2 小砾石碎裂现象

2.2.2 喷砂施工

喷砂是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料（铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海砂）高速喷射到需处理工件表面，使工件表面的外表或形状发生变化。由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，通过调换不同粒度的磨料达到不同程度的粗糙度。经过分析后，该项目采用石英砂为磨料，对AC小砾石表面进行喷砂施工。喷砂施工相对于钢珠抛丸打磨来说较为柔和，且石英砂较细小携带动能较低，不会对小砾石表面造成破损。经过分析后，该项目采用石英砂为磨料，对AC小砾石表面进行喷砂施工。通过实际试验段施工后发现石英砂喷砂施工一次后无明显效果，需要较长时间的喷砂打磨且效果不是很明显，而且石英砂容易镶嵌到小砾石缝隙中的沥青混合料中产生堆积现象。所以此方法也不适于实际施工。

2.2.3 轮胎打磨施工

AC小砾石路面是用来测试轮胎在光滑小砾石路面上特定μ值的性能，用轮胎打磨更符合实际要求。可以利用混凝土浇筑时使用的抹光机进行改装，把轮胎平放用螺丝固定在抹光机的圆形磨盘上，改装成打磨工具。此方法通过抹光机的动力带动磨盘上固定的轮胎进行小砾石表面的打磨。但在施工中由于橡胶轮胎与路面的摩擦力较大，工人很难控制把握抹光机的走向，甚至把控不住抹光机把手，容易造成安全事故。通过论证分析后，决定通过在小砾石表面洒一层加入少量柴油的黄沙，再用加上轮胎的抹光机进行打磨，有效地解决了摩擦力较大无法把控的缺点，而且加有少量柴油的黄沙能有效地打磨掉小砾石表面的沥青油膜及细碎沥青混合料。但只通过抹光机把手还是很难控制打磨方向，需要在抹光机前加上牵引绳，由一名工人在前面牵引，一名工人操控。在打磨过程中由于轮胎旋转会使底下黄沙向两边推移，而打磨接触面黄沙量变少。所以还必须有专人在两边将黄沙向打磨面汇拢。以此往复打磨至少5次，直至小砾石表面沥青油打磨完为止（见图3）。由于打磨后的黄沙中含有沥青黏质，所以在打磨完后用扫把和吹风机清理路面黄沙后，再用高压水冲洗清扫。不可直接用水冲洗，因为粘有沥青的黄沙碰到水后黏结抱团在小砾石沥青缝中，从而不容易清理。清洗完成后小砾石表面光滑且没有出现小砾石边缘破碎现象（见图4）。

图3 用轮胎打磨小砾石

2.3 AC小砾石μ值打磨方式确定

图4 用轮胎打磨后的路面外观

最后，经过BPN值测定和μ值测试车对3种方式打磨施工后测试比较，发现采用抹光机加装轮胎，用添加有少量柴油的黄沙打磨AC小砾石，路面基本符合设计μ（wet）=0.4要求，且相对其他两种打磨方式外观整洁完整。成功完成AC小砾石测试道的施工。

3 总结与建议

该工程特殊路面AC小砾石路面通过多次的试验段施工，选用3～15 mm表面圆润的花岗岩小砾石为粗集料，细集料用石粉和黄砂，填充料用消石灰及矿粉配合成集料，以高黏改性沥青拌和出符合各项规范要求、性能良好、便于施工、施工成本较低的混合料。通过多种打磨工艺的对比施工，确定采用抹光机加装轮胎用添加有少量柴油的黄沙打磨AC小砾石路面的最佳工艺，达到AC小砾石路面μ（wet）=0.4的设计要求。

由于目前国内外对AC小砾石路面施工技术还处于发展研究阶段，没有一个完善的施工标准，能够相借鉴的地方也很少，势必导致该施工方法有一些不足或不十分完善的地方。通过目前测试场项目建设的不断发展，不断通过试验施工积累更多的施工经验，以及施工机械的不断更新，在不久的将来肯定能探索出效果更好、施工更简便的工艺。