高性能沥青混凝土路面施工技术及路用性能

2020-06-18屈红霞

黑龙江交通科技 2020年6期

屈红霞

(山西远方路桥(集团)有限责任公司，山西大同 037006)

0 引言

沥青混凝土路面相较于混凝土板路面最大优势在于连续性和无缝性，沥青混凝土路面借助沥青混合料摊铺机械一次性成型，中间布设施工缝，其结构整体性、密封性均高于其他形式的路面结构；随着省内高等级公路施工建设水平的不断提升，高性能沥青混凝土路面的推广应用普及程度逐步提升，高性能沥青混凝土路面和一般的沥青混凝土路面相比，其在混合料级配优化设计、外加剂使用等方面进行了升级，在承载能力、抗变形刚度、密封性及密实度等指标方面均有明显提升。目前，省内既有高等级公路建设项目中，已经有超过90%的路面采用了高性能沥青混凝土结构，经过工程实践检验，高性能混凝土路面的行车平顺性、车噪水平及工程实用性均有了明显提升。

1 高性能沥青混合料路用性能分析

1.1 高性能沥青混凝土路面高温抗车辙性

沥青混凝土路面的高温稳定性习惯上被称为是沥青混凝土路面在荷载作用下条件下的抗塑性变形能力，由于沥青混合料属于典型的粘弹塑性材料，在高温环境下，沥青混合料逐步从塑性向流塑性方向转变，因此，在高温与车辆荷载的耦合作用下，沥青混凝土路面容易出现严重的车辙、沉陷、鼓包及开裂等病害，严重影响沥青混凝土路面的服役性能。在省内高等级公路沥青路面设计及施工实践中，多采用半刚性基层结构，一般选用车辙深度作为沥青混凝土路面的高温稳定性判定标准，沥青路面车辙试验主要是借助经标定后的轴载重量的车轮，在规定的环境温度条件下对试验用沥青混凝土面板进行反复压实，检测对应位置的车辙深度和动稳定性两个指标，以评价沥青混凝土路面的高温稳定性。本次试验依托省内某一级公路改扩建工程，选定试验标段，铺装高性能沥青混凝土路面层，本次设计使用的高性能沥青混合料为纤维改性AC-160型沥青混合料，通过添加一定比例的纤维材料以提升AC-160型沥青混合料的抗裂性。如表1为纤维改性AC-160型沥青混合料稳定度试验结果。

通过添加纤维材料进行改性，AC-160型沥青混合料的动稳定指标提高了约4倍，动稳定性指标改善性能显著，在传统的沥青混合料中添加纤维材料，能够发挥纤维对集料的“桥接”作用，提高沥青混合料的粘附性和集料之间的粘聚力，从而提高纤维改性AC-160型沥青混合料的动稳定性，改善了沥青混合料在高温条件下的抗车辙性能。

表1 纤维改性AC-160型沥青混合料稳定度试验结果

1.2 高性能沥青混凝土路面低温抗裂性

除了高温抗车辙性外，低温条件下的抗裂性也是重要的路用性能指标之一，在低温环境下，在车辆荷载的耦合作用下，沥青路面偏向于脆性材料，一旦车辆荷载大于沥青混合料集料之间的抗拉极限强度，将诱导沥青路面出现开裂病害，损坏沥青路面的整体性和密封性。考虑到省内绝大多数的高等级公路沥青路面形式均为半刚性基层结构，由半刚性基层反射至沥青路面表明的开裂一般表现为横向开裂，横向开裂的形成机理主要是由于沥青面层结构开裂和沥青混合料自身的材料特性决定，此外，沥青混合料的使用量、矿粉等外加材料的种类和级配类型等因素对低温开裂性影响也较为明显。工程试验研究表明，沥青混合料的低温抗裂性主要受到沥青混合料的承载强度和抗变形能力两方面因素影响，具备较高抗裂性的沥青混凝土材料对应的承载强度和抗变形刚度指标也较高；所以，在评定沥青混凝土路面的低温抗裂性方面，应考虑荷载应力及抗变形两方面的影响。本次低温抗裂性试验仍然依托省内某一级公路改扩建工程，选定试验标段，铺装高性能沥青混凝土路面层，本次设计使用的高性能沥青混合料为纤维改性AC-160型沥青混合料，通过添加一定比例的纤维材料以提升AC-160型沥青混合料的低温抗裂性。如表2为采用相同级配条件下的掺入不同比例纤维材料对应的低温抗压应变能指标。

表2 掺入不同比例纤维材料对应的沥青混合料低温抗压应变能指标

分析如表2数据可知，对传统的AC-160型进行改性，添加了一定比例的纤维材料，由于纤维材料的能量吸收及释放作用，提升了沥青混凝土的抗拉压性能，保证高性能混凝土材料兼具高温抗车辙性和低温抗裂性，并最大程度发挥纤维改性材料的改性效果，纤维材料在沥青混合料中的作用可以类比为纤维材料的加筋效应，以拓展高性能混凝土材料在低温条件下的抗裂空间。

2 高性能沥青混凝土路面施工关键技术

为了明确高性能沥青混凝土的施工关键环节，提升高性能沥青混凝土路面的施工能力和效率，保证沥青混凝土施工质量。应着重从高性能沥青混合料的拌和、摊铺及压实三个方面切入。

以本次试验路段使用的纤维改性AC-160型沥青混凝土材料为例，在混合料拌和过程中，应控制纤维改性材料的加入时机，确保纤维材料的拌和均匀性，改性沥青混合料采用热拌施工技术，先对AC-160型沥青混合料拌和，保证混合料均匀基础上，应沿相同方向匀速添加改性纤维材料，并继续拌和至均匀，干拌和时间应不小于10 s湿拌和时间应控制在40 s～50 s范围内，拌和过程中应安排专人检查混合料盘的温度范围，保证拌和温度满足设计要求，拌和完成的纤维改性AC-160型高性能沥青混合料应进行外观质量检测，一旦出现“焦料”、“离析料”等问题，应及时废弃，重新拌和。高性能沥青混合料摊铺与传统的沥青混合料摊铺流程基本一致，摊铺施工过程中应选用单侧材料投喂设备，保证摊铺机摊铺料的均匀输送，摊铺过程中应委派专人专门检查沥青混合料摊铺过程中是否出现改性纤维材料离析病害，一旦出现改线纤维离析，应立刻停止施工，部分摊铺继续设备无法靠近的位置应结合人工摊铺作业，保证边角位置的摊铺质量。压实施工是决定沥青混凝土路面最终施工质量的关键环节，压实施工主要受压实次数、压实温度控制范围等因素影响，高性能沥青混凝土路面压实应采用钢轮和胶轮压实机械联合推进的方式，并根据压实环节设计初压、复压及终压三个环节，压实节段应保证初压温度不小于80 ℃，终压温度应不小于60 ℃，大型压实机械设备无法到达位置，应配合人工压实施工，保证沥青路面的整体压实施工质量。