高原寒冷地区沥青路面施工技术研究

张树奎

摘要： 结合火烧桥—额尔宾山公路项目高原高寒地区沥青路面的施工，本文将详细介绍其高寒沥青施工的组织、人员机械配合、施工工艺方法等，总结施工经验，不断提高低温环境下沥青的施工质量和施工的管理水平。

Abstract： Based on the asphalt pavement construction in the plateau alpine region of Huoshao Bridge-Eerbin Mountain highway project， this paper introduces the organization， man-machine cooperation， construction technology of the asphalt pavement construction in the alpine region in detail to summarize the construction experience， and constantly improve the construction quality and construction management level of asphalt in low temperature environment.

关键词： 公路；高寒地区；温拌沥青；沥青面层施工

Key words： highway；alpine region；warm mixed asphalt；asphalt pavement construction

中图分类号：U416.217 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）10-0138-02

0 引言

通过分析、研究、论证能够满足在高原寒冷低温环境下进行沥青路面施工，实现温拌，同时又能提高抗水损害和抗车辙能力，并具有增强沥青对石料的裹覆的抗剥落效果。通过该成果的实际应用，达到确保施工安全、保证施工质量及加快施工进度的目的，积累施工经验，提高技术人员水平。为公司在高原高寒地区公路施工行业打下坚实的基础。

1 工程概况

火烧桥—额尔宾山二级公路合同段是是新疆维吾尔自治区重点建设项目，是旅游金三角的重要通道。线路全长54.06公里。地处3500m高山之上，属高原高寒地区，日温差较大，常年降雪。历年平均气温：10-12月，1-4月均在0℃以下。

2 高寒沥青技术的难点和关键技术

关键技术：①温拌沥青混合料技术。②增加沥青混合料的施工操作性，并不对路面使用性能构成负面影响。③高原寒冷地区沥青路面施工工艺控制。难点：1）在低温环境下如何保证沥青路面的质量，是施工中的一个难点。

3 施工工艺

本标段面层为5cmAC-16C沥青混凝土，沥青混凝土混合料的温度、油石比、马歇尔稳定度等试验技术指标均合格。

3.1 机械配制情况（见表1）

3.2 沥青混合料的拌和

①温拌沥青制备：将计算好的生产用沥青泵送至一单独的沥青罐中，加热温度不低于140℃，随后按照0.6～0.7%的添加剂量计算温拌添加剂的用量，准确称量后，将温拌剂缓慢倒入沥青罐中，随后开启搅拌装置，搅拌约5小时，完成温拌沥青制备过程。②拌和设备的运行：启动前拉动信号，使各岗位人员相互联系，确认准备工作就绪后进行开机运转。待设备各部位空转正常，确认工作良好后进行负荷運转。③上料：采用装载机将不同规格的集料投入相应的料仓，在拌和设备运行中经常检查砂石料仓储料情况。④拌和：根据试验室提供的生产配合比、设计沥青用量进行试拌，取样进行马歇尔试验，将结果进行比较，验证设计沥青用量的合理性。确定适宜的拌和时间和搅拌缸的充盈率，该合同段沥青拌和设备是间歇式的，每盘拌和时间采用45-60s，以沥青均匀裹覆集料为度。拌缸容量按搅拌设备的设计参数设定每批的混合料容量，以保证沥青混合料拌和均匀为准。确定适宜的拌和与出厂温度：沥青的加热温度控制在140-160℃，矿料加热温度控制在105-130℃，沥青混合料出厂温度控制在105-130℃，不利施工环境下（低于10℃）可适当提高集料及出厂温度10-30℃。每天最开始的几盘集料应干拌几锅集料废弃，并提高加热温度，之后再正式加沥青拌和混合料。要求拌合后的沥青混合料均匀一致、无离析和结团成块、无花白等现象。做好各项检查记录。

3.3 温拌作用机理及技术特点

拌和过程中在机械拌和力的作用下，温拌剂的亲水基团俘获大量毛细孔隙水，在沥青内部形成大量结构性水膜润滑结构。在拌和过程中该水膜结构能够有效避免沥青胶结料的团聚效应，大大增加沥青混合料在较低温度时的拌和工作性。在压实过程中，润滑作用的优势还将继续发挥，可有效促进沥青混合料压实。压实终了时，在机械撕扯力以及环境因素的作用下，水膜结构逐渐散失，其中的表面活性类化学物质发生界面转移，转移至沥青与集料交界面上，形成化学锚固结构，发挥与沥青抗剥落剂类似的作用，加强集料与沥青胶结料的粘结性能。其技术特点和应用结合点如下：首先，其降温幅度大，有效压实的时间延长。图1给出的是温拌沥青混合料和热拌混合料相同情况下的温度下降曲线对比情况。观察图1发现，在较低的温度下温拌沥青混合料也能够实现充分压实，若现场孔隙率的控制要求在3-5%之间，要满足该要求只需将温拌沥青混合料保持在100℃以上即可，由于在140℃以下热拌沥青混合料就很难满足空隙率控制要求，这说明从压实的温度范围角度出发，温拌沥青混合料要比热拌沥青混合料宽得多，这也从侧面说明了温拌沥青混合料更有利于压实工作。另一方面，由于温拌沥青混合料自身温度较低，使得其与环境温度的差异减小，这就使得其温度下降速率要比热拌沥青混合料低得多，从而更进一步赢得了有效施工时间。

3.4 沥青混合料的运输

①运输时最好采用大吨位卡车（30～40吨）。②考虑到低温施工，所以在运输温拌料的过程中必须做好保温措施，具体措施包括：在运输车顶部盖油布，最好另加盖2层棉被，确保覆盖严实，杜绝覆盖敷衍、夹层通风等现象。③篷布不能在前车倒料完成前撤离。④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，并且应做好施工组织工作，最好保证沥青混合料出料至摊铺至路面之间的等待时间不超过五小时。⑤拌和机向运料车放料时，汽车应前后移动，分几堆装料，以减少粗集料的分离。⑥采用数字显示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温度。采用温拌技术，允许沥青混合料在出料后经历更长的运输时间，这样就可以减少拌和楼站场布置，集中资金建设大型站场，集中供料，保证施工质量。

3.5 沥青混合料的摊铺

①面层摊铺前将已经交验过的水泥稳定基层表面上的浮土、杂物全部清除干净。对透层油缺损的地方进行人工补洒，以保证基层与面层的联结。②根据设计顶面宽度10.5m及设计横坡将摊铺机熨平板调整为全幅宽度，横坡符合设计要求，并调整好自动找平装置。摊铺机开工前应提前0.5-1h将熨平板加热，加热温度不低于100℃。根据供料能力确定的摊铺速度进行平行摊铺。③摊铺方式：采用LTU120型摊铺机全幅摊铺的方式进行摊铺。面层采用浮动平衡粱控制摊铺厚度和平整度。摊铺机两侧各安装一台基准装置，每副装置的前端基梁上装有可上下伸缩的“雪橇板”，滑行在基层的表面上。后端基梁也装有“雪橇板”，滑行在以摊铺的沥青混合料表面上。由于基梁装置的雪橇板能上下自由伸缩，因而可消除基层和摊铺层表面的局部不平整，使摊铺层即达到了设计标高和厚度，又提高了平整度。摊铺时摊铺机的行走速度应和拌和站产量相匹配，以确保摊铺路面的均匀和不间断。④摊铺机必须缓慢、均匀、连续不断地进行摊铺，摊铺过程中不能随便变换速度或中途停顿，以提高平整度，减少混合料的离析。摊铺速度以2-6m/min为宜。⑤沥青混合料摊铺过程中随时检查其宽度、厚度、平整度、横破及湿度，使其满足规范要求；对运至现场的沥青混合料采用数字显示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温度；摊铺平整度设专人用6m铝合金尺及时连续检测控制，平整度应小于5mm，对不合格的地方及时进行调整处理。

3.6 沥青混合料的碾压

①碾压机械组合：根据本段的摊铺厚度、摊铺机的生产率及混合料的特性，确定碾压遍数为：双光轮压路机静压1遍，接着振动碾压1遍；两台胶轮压路机再各碾压2遍。②沥青混合料完成摊铺后，立即进行压实作业。压实分为初压、复压、终压三个阶段进行，压路机应以慢而均匀的速度碾压，碾压速度初压2-3km/h，复压（振动）3-5km/h，终压（静压）3-6km/h。③初压应紧跟摊铺机后碾压，并保持较短的初压区长度（10-20m），以尽快使表面压实，减少热量损失。碾压时先轻后重，在超高路段由低向高碾压。胶轮压路机每次重叠后轮1/3轮宽，双光轮压路机每次重叠后轮1/2轮宽。复压应紧跟在初压后开始，且不得随意停顿。压路机碾压段的总长度应尽量缩短，通常不超过60-80m。④禁止压路机在未碾压成型或未冷却的路段上转向、调头、加水或停留。在当天成型的路面上不得停放各種机械设备或车俩，不得散落矿料、油料等杂物。⑤压实成型的路面要平整，无泛油、松散、裂缝、啃边、积水现象。⑥待摊铺层完全自然冷却，混合料表面温度低于50℃后，方可开放交通。⑦当遇雨或下层潮湿时，不能摊铺混合料，对未经压实即遭雨淋的沥青混合料，应全部清除，更换新料。

4 质量要求的各项指标

面层完工后主要对纵断高程、横坡度、压实度、宽度、平整度、厚度、弯沉进行自检。跟热拌沥青混合料一样，温拌沥青混合料采用目前国内应用最为普遍的马歇尔设计方法。设计指标方面，马歇尔试验的稳定度和流值，仅作为配合比设计的参考性指标，而冻融劈裂强度比、车辙动稳定度等性能指标作为裁决性指标。温拌沥青混合料操作温度明显下降后，沥青老化会明显减轻。同样配比的情况下，温拌沥青混合料抽提物的针入度分级可能比热拌高1-2个等级。因此，温拌沥青混合料的马氏稳定度一般较热拌低10%左右，抗水损害指标、车辙指标、抗疲劳性能、低温抗开裂性能等均符合规范要求。

5 温伴技术使用对环境的意义

项目处于新疆重要的旅游风景保护区，其环境保护诉求强烈，温拌沥青混合料生产时其沥青温度只需要确保其流动性，而石料加热温度降低明显，出料温度显著下降，低于沥青胶结料中轻组分燃烧的临界温度，其污染物排放大幅度减少，这样有利于保护当地自然环境。因此从上述分析可以看出，温拌技术以其独特的技术特点，与高海拔高寒地区特殊的气候条件和施工条件有着很好的契合点，具有良好的适用性。

6 结束语

本项目通过研究低温沥青路面施工新技术、新材料、新工艺等，对施工数据归纳、总结、整理出一整套施工技术，为该单位以后高寒地区施工打下坚实的技术基础。

参考文献：

[1]交通部公路科学院研究所.公路工程质量检验评定标准[S].2005.

[2]中华人民共和国交通部.公路路面施工技术规范[S].2006.

[3]中华人民共和国交通部.公路沥青路面施工技术规范[S].2005.

[4]青海省地方标准.寒区温拌沥青混合料路面技术规范[S].2009.