采用温拌热铺法的桥面铺装层施工技术研究

张国��

摘要：为保证试验路段铺筑效果，通过室内马歇尔试验、冻融劈裂试验以及车辙试验对沥青混合料路用性能进行分析，确定了温拌沥青混合料有较强的抗压强度、水稳定性、抗车辙和低温抗裂性，对实际工程中温拌热铺法的材料设计及施工工艺有了新的要求。结果表明：采用温拌热铺法控制出料温度在170 ℃～185 ℃范围内，路面各项技术指标均能满足相关技术要求，能够有效保证路面的质量和使用寿命。

关键词：温拌热铺；沥青混合料；出料温度；温度控制

中图分类号：U443.33 文献标志码：B

Abstract： In order to make sure of the paving effect of test section， indoor Marshall test， freeze-thaw splitting test and rutting test were applied to analyze the pavement performance of asphalt mixture. It was confirmed that warm mix asphalt has good compressive strength， water stability， rutting resistance and low temperature crack resistance. The results show that the warm mix and hot paving method maintains the output temperature within 170 ℃～ 185 ℃， with all technical indicators meeting specification requirements.

Key words： war mix and hot paving； asphalt mixture； output temperature； temperature control

0 引 言

随着中国经济的发展，中国高速公路的建设项目也越来越多，建设速度越来越快。为了保证高速公路路面的工程质量，兼顾环保节能的道路施工要求，目前常采用温拌沥青工艺进行面层施工，而对于高速公路中桥面铺装层的温拌沥青施工技术研究相对较少。针对低温环境下温拌沥青混合料和热拌沥青混合料同步使用的桥面铺装层施工技术欠缺的现状，本文依托神府高速控制性工程之一的窟野河大桥工程，就低温下温拌沥青混合料与热拌沥青混合料使用，进行拌和、运输及摊铺温度控制的施工工艺进行详细说明，为以后的桥面铺装层施工提供一些数据和参考。

1 项目简介

窟野河大桥位于神府高速ARK1+168.3～ARK4+614.5（长度3446 2 km），是神府高速公路的控制性工程之一，特大桥跨204省道、神延铁路、神木火车站、窟野河、鸳鸯塔桥、神木县滨河路、东山路，全长为3 446 m，其中钢结构部分为2 256 m，最大跨度为165 m，最大墩高为76.5m，是全国建设规模最大的连续钢结构桥。

窟野河大桥桥高为84.1 m，桥面单幅宽度为14.5 m，突出特点是高墩大跨径，施工环境特殊。在当地11月份的平均气温为-5 ℃～-6 ℃，每天0 ℃以上气温时间为6 h，施工期间温度较低，风力较强。鉴于气候的影响，为了确保工程的施工质量，设计采用温拌沥青工艺进行面层施工。为延长施工时效，综合工程需求，确定采用“温拌热铺”的施工工艺进行桥面铺装层的铺筑。桥面铺装设计方案为5 cm AC-16沥青混凝土上面层+6 cm AC-20沥青混凝土下面层+SBS改性沥青同步碎石下封层+防水层。

2 路用混合料性能室内试验

2.1 室内试件成型方法

（1）直接从运料车取样，装入保温桶。

（2）用四分法分料，取所需混合料备用。

（3）由于沥青混合料的表面温度在取料和分料的过程中会迅速下降，因此成型相应试件时需将混合料再次加热，在室内试验中，温拌沥青混合料和热拌沥青混合料的击实温度应该一致。

（3）在下、上面层的击实温度均为160 ℃时，按标准方法成型试件。下面层AC-20混合料级配检测结果见表1，上面层AC-13混合料级配检测结果表2。

2.2 马歇尔试验

对下、上面层的温拌和热拌沥青混合料分别进行马歇尔试验，击实次数为双面各75次，试验结果见表3。

由表3可以看出，当成型温度为160 ℃时，温拌沥青混合料的空隙率比热拌沥青混合料略有增大；当成型温度为130 ℃时，温拌沥青混合料的空隙率最大。当成型温度为160 ℃时，温拌沥青混合料马歇尔稳定度比热拌沥青混合料有明显提高，下、上面层分别提高了289%和29%，这表明温拌沥青混合料具有较优的抗压强度。当成型温度为160 ℃时，温拌沥青混合料的油石比比成型温度为130 ℃时低，下、上面层的油石比分别为428%和483%。

2.3 冻融劈裂试验

冻融劈裂试验的试验条件比浸水马歇尔试验更为苛刻，试验结果更能说明沥青混合料抗水损害的能力。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ 052—2000）成型马歇尔试件，击实温度为157 ℃。试件正反面各击实50次。

冻融劈裂试验结果如表4所示。对于下面层，在160 ℃和130 ℃成型温度下的温拌沥青混合料冻融劈裂抗拉强度比（TSR）分别为843%和956%，热拌沥青混合料在160 ℃时为872%，均满足规范和神府作业指导书的要求。对于上面层，在160 ℃和130 ℃成型温度下的温拌沥青混合料冻融劈裂抗拉强度比分别为83.2%和81.3%，热拌沥青混合料在160 ℃时为832%，均满足规范和神府作业指导书的要求。从冻融劈裂试验结果可以看出，温拌剂不会对添加了沥青抗剥落剂的沥青混合料的水稳定性产生不利影响，温拌和热拌沥青混合料都具有抗水损害的性能。

2.5 车辙试验

车辙试验能比较直观地反映出沥青混合料在高温和车辆荷载反复作用下的抵变形能力。在160 ℃时，对温拌沥青混合料和热拌沥青混合料进行车辙试验，不同沥青混合料的动稳定度和平均车辙深度对比见表5。

由表5可以看出，当下面层试件成型温度为160 ℃时，温拌沥青混合料的动稳定度平均值与热拌沥青混合料的动稳定度的平均值均大于6 000 次·mm-1；当成型温度为130 ℃时，温拌沥青混合料的动稳定度比热拌沥青混合料明显降低，但仍能满足要求。当上面层试件成型温度为160 ℃时，温拌沥青混合料的动稳定度的平均值为7 3892 次·mm-1，比热拌沥青混合料的8 921 次·mm-1降低了约20%，然而也远远满足现行规范和《神府高速公路路面作业指导书》中的要求。

2.5 温拌沥青混合料低温抗裂性

沥青混凝土具有热胀冷缩的性质，其温度收缩系数常在25×10-6～40×10-6之间，若施工现场出现较大幅度的降温，混合料内部就可能产生300×10-6～500×10-6的拉应变，沥青面层表面薄弱处就可能产生裂缝，因此裂缝是沥青路面常见病害之一。对试验路段的下面层和上面层分别进行低温弯曲试验，试验结果见表6。

由表6可以看出，当下、上面层的试件成型温度在160 ℃时，温拌沥青混合料的破坏应变分别为2 933.5×10-6和3 099.2×10-6，比热拌沥青混合料的2 901.2×10-6和3 047.7×10-6略有提高，表明温拌沥青混合料具有较好的低温抗裂性；当试件成型温度在130 ℃时，温拌沥青混合料的低温弯曲破坏应变略有降低，但亦能满足规范和《神府高速公路路面作业指导书》的要求。

3 试验路的铺筑

3.1 温拌剂添加

温拌剂直接添加到沥青中，搅拌均匀即可。应事先准备1罐SBS改性沥青，将SBS改性沥青加热至150 ℃～160 ℃，并将温拌剂按需加入沥青罐中，低速搅拌约2 h后，即完成温拌沥青制备。

3.2 混合料运输

为减少混合料在运输过程中的温度损失，运输车顶部必须覆盖油布。由于条件所限，施工当天温度测定均采用红外感应温度计和水银玻璃棒温度计，对于现场碾压的温度测定可能有偏差。建议采用数字显示的插入式热电偶温度计检测沥青混合料的出厂温度和运到现场的温度。拌和机向运料车放料时，汽车前后移动装料，以减少混合料的离析。沥青混合料运输车的运量应较拌和能力和摊铺速度有所富余，摊铺机前方应有足够的运料车等候卸料。在前车倒料完成前，不要撤离篷布。连续摊铺过程中，运料车在摊铺机前10～30 cm处停住，不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车应挂空挡，依靠摊铺机的推动前进。

3.3 混合料摊铺

温拌沥青混合料采用与热拌混合料一致的摊铺温度，现场检测摊铺后温度应不低于140 ℃。摊铺过程与热拌混合料正常摊铺温度时相比未有异常，各环节控制较好。下、上面层桥面摊铺现场，如图1所示。

3.4 混合料碾压

施工现场配置4台双钢轮压路机、2台胶轮压路机和1台小型修复钢轮压路机。初压采用2台双钢轮压路机紧跟摊铺机碾压，采取连续式碾压；复压采用2台胶轮压路机紧跟其后；最后由2台钢轮压路机消除胶轮压路机碾压轮迹。摊铺过程遵照“紧跟慢压、高频低幅、先低后高、均匀少水”的原则。在碾压过程中压路机应保持先行驶再开振动、先关振动再停驶，禁止压路机在当天铺出的路面上停机、加水、调头等。

应严格控制碾压过程中的碾压变数，严禁过压或欠压。初压时静压2遍（振动压路机或振荡压路机）；复压时胶轮压路机碾压5遍；终压时用钢轮压路机静压收面。最终压实效果如图2所示。

3.5 施工现场温度控制

通过对比温拌沥青路面和热拌沥青路面的碾压工艺可以发现，温拌沥青混合料在较低的环境温度下，可有效扩大碾压温度的范围，争取更充分的碾压时间。由此可见，在较低的环境温度下，温拌沥青混合料采用与热拌沥青混合料相同的施工温度和碾压工艺及压实功作用下能够保证路面的施工质量。施工过程中温度控制情况如表8所示。

由表8可知，在桥面进行下面层温拌沥青混合料试拌试铺时的环境温度为4 ℃～22 ℃，温拌沥青混合料出料温度控制在180 ℃左右，摊铺及碾压过程中并未出现异常现象，压实度及平整度均较好。摊铺过程中温度控制基本达到预期效果，在不同的环境温度下，温拌混合料表现出较长的碾压温度区间。

4 结 语

通过本文研究，得出以下结论。

（1）温拌沥青混合料在正常的施工环境温度下可降低混合料出料温度30 ℃以上；当环境温度较低时，通过不降低或较少降低混合料温度，采用温拌工艺可获得较长

的施工摊铺温度区间。

（2）采用温拌热铺法控制出料温度在170 ℃～185 ℃，经试验段铺筑及后期观测，该方法各项技术指标均能满足相关技术要求，从而有效保证路面的质量和使用寿命。

（3）确定出温拌混合料桥面铺装层的碾压工艺为：初压采用振动压路机或振荡压路机静压2遍；复压采用胶轮压路机碾压5遍；终压采用钢轮压路机静压收面。

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[责任编辑：高 甜]