道路施工中排水性沥青混凝土路面施工技术的应用

周精文

（贵阳城发壹盛合生态开发有限公司，贵州贵阳 550027）

1 工程概况

某高速公路第3合同段长20.78km，路基和路面分别宽17.5m、15m，按照双向六车道设计，地层填筑土和黏土段存在微承压空隙潜水，且地下水对沥青混凝土路面不具腐蚀性。路面结构从下至上依次为2层18cm厚水稳碎石基层+6cm厚掺0.225%聚酯纤维Sup-20中粒式沥青混凝土面层+4cm厚细粒式排水性沥青混凝土面层。排水性沥青混凝土路面以不透水沥青混凝土为基础，其具有较好的排水特性，能有效避免路面形成水坑、过度积水，确保降雨量较多地区高速公路的安全性。

2 施工材料及配合比设计

2.1 施工材料

道路施工中排水性沥青混合料施工材料主要有粗细集料、高黏性沥青、矿粉等。本工程粗细集料均使用的是盱眙县光明石料厂生产的玄武岩，石灰岩矿粉填料，高黏度改性沥青主要通过骨料进行常规沥青改性而得到。

（1）粗集料

主要包括粒径10～15mm的1#料和粒径5～10mm的2#料两种，考虑到排水性沥青混合料属于间断级配[1]，故不适用粒径3～5mm的集料，本工程所用1#和2#粗集料洛杉矶磨耗损失量分别为10.5%和11.1%，1#和2#料视密度为2.977g/cm³和2.978g/cm³，1#和2#料吸水率为0.865%和0.964%，SBS沥青黏附性为4级，SBS+8%TPS改性剂黏附性为5级，70#沥青+12%TPS改性剂黏附性为5级，坚固性2.5%，1#和2#料针片状含量分别为3.0%和6.2%，小于0.075mm颗粒含量为0.3%，软石含量分别为1.8%和1.3%。

（2）细集料

使用的是粒径0～3mm的玄武岩机制砂料，视密度测试结果为2.951g/cm³，砂当量73.5%。

（3）填料

以优质石灰岩矿粉为填料，掺加量按集料总质量的5%确定，填料视密度2.721g/cm³，实际含水量0.45%，表观无团粒结块现象，亲水系数取0.55，小于0.6mm、小于0.15mm及小于0.075mm粒度通过率分别为100%、93.1%和76.8%，加热后性状安定且无变质。

（4）改性沥青

本道路排水性沥青混合料施工中所用改性沥青可按照70#基质沥青∶TPS改性剂=88∶12和SBS改性沥青∶TPS改性剂=92∶8两种方案改性处理[2]，且均采用骨料改性方式。

2.2 生产配合比设计

根据目标配合比结果进行本道路排水性沥青混合料生产配合比设计。筛网设置主要依据集料分级，并主要按照2.36mm、4.75mm及9.5mm三个筛孔进行控制，分别对应3×4mm、6×7mm及11×11mm筛网，超粒径则通过22×22mm筛网控制。在具体生产过程中存在沥青性能变异的可能，为此在配合比设计阶段分别按照4.3、4.5及4.7的油石比检验沥青混合料性能，结果详见表1。根据试验结果，油石比取4.3。

表1 不同油石比下沥青混合料性能试验结果

按照以上过程所确定出的配合比进行排水性沥青混合料试拌，并选择代表性强的路段进行试铺，试拌及试铺结果显示，沥青混合料油石比偏大且级配偏粗[3]，故通过增加粗集料、矿粉等材料掺量后将油石比调整为4.5。

3 施工技术要点

3.1 混合料拌制

本道路工程采用具备除尘及矿料、TPS改性剂、沥青等掺加量、掺加时间控制等功能的TAP-4000LB型间歇式沥青拌和设备，设备控制室内还配备有矿料、沥青用量等记录逐盘打印设备。考虑到排水性沥青混凝土很容易发生沥青流淌，故本工程并未设置储料仓。排水性沥青混合料中所含细集料少而粗集料多，存在较大的温控难度，施工过程中主要通过防雨棚搭设、塑料膜覆盖等方式加强温度和含水量控制。在开始拌制混合料时，燃烧器开度调节需要时间，起初进入滚筒内的集料无法达到设计加热温度，故应将前几盘混合料放出后再按设计要求掺加沥青拌和。拌制过程中要求全部矿料颗粒外层必须均匀裹覆沥青结合料，经试拌制所确定的干拌和湿拌时间分别为8s和45s，每盘混合料拌和时间应控制在53～65s。

本道路工程所用排水性沥青混合料中高黏度沥青是提供黏结强度的主要材料，故对沥青改性有较高要求，本工程采用掺加骨料的方式改性，直接将TPS改性剂投入拌和设备，在拌和过程中充分利用骨料剪切作用以实现对沥青材料的改性。为取得良好的改性效果，除应加强温度控制外，还应把握好投放TPS改性剂的最佳时机，但此时拌和锅投料口往往已经闭合，为此，本道路工程混合料拌和仓气缸上加装有控制传感器，开始投放时计时铃自动响起。为避免机械投放可能出现的计量误差，本工程排水性沥青混合料采用人工方式投放。

3.2 混合料运输

根据拌和能力及摊铺施工速度，选用15t自卸车进行混合料运输，并通过双层篷布覆盖混合料，以达到保温、防尘、避雨等作用，并待运料车抵达施工现场且上一车混合料摊铺完成后再去除篷布。摊铺开始后施工现场等候卸料的车辆应至少为三辆，卸料前再次检查混合料温度，应在170℃及以上。运料车在与摊铺机相距15～30cm的地方停止，改挂空挡后在摊铺机的推动下前行，运料车卸料过程必须安排专人指挥。

3.3 摊铺

考虑到本道路工程所用排水性沥青混合料中细集料少而粗集料多，为避免集料遭到摊铺机夯锤振动破坏，本工程在摊铺施工开始前调整了夯锤振幅。将主夯锤振幅从5mm调整至3mm，副夯锤振幅从6mm调整至4mm，且在摊铺施工过程中，将夯锤开度和熨平板振动开度均按照四级设置。摊铺开始前必须全面检查防水黏层，并提前1h进行摊铺机熨平板预热处理，保证温度达到100℃及以上；由两台摊铺机以梯队形式全幅摊铺施工，两台机械之间保持3～4m的间距，并保证摊铺施工时两台机械具备完全一致的夯锤开度和熨平板振动开度，施工过程中摊铺平整度主要通过非接触式平衡梁控制。

将摊铺机调整至性能最佳状态，并根据螺旋布料器转速调整料门开度、链板送料器速度等，混合料高度应高出螺旋布料高度的2/3为宜。安排技术人员紧跟摊铺机进行松铺系数和摊铺温度测量和记录，摊铺后混合料温度应控制在150～170℃范围内，松铺系数按照1.2确定。

3.4 碾压

在碾压排水性沥青混合料的过程中应主要采用静压模式，考虑到该类型沥青混合料空隙大、温度失散快，为此必须紧跟慢压，并加强碾压遍数控制。本道路工程主要采用DDT-110型双钢轮压路机和轮胎压路机以梯队方式及初压、复压和终压三个阶段由低向高行进碾压，相邻碾压带的重叠宽度应控制在15～20cm。初压必须紧跟摊铺进行，碾压温度不得超出155～165℃范围，且初压后初步检测沥青路面预拱度和平整度；复压所使用的压路机型号与初压阶段一致，且复压紧跟初压进行；为避免温度过高造成胶轮压路机黏轮，终压阶段的温度应严格控制在60℃，由胶轮压路机碾压缓慢1～2遍，以达到细集料揉搓稳定、消除轮痕等目的。

3.5 交通管制

为确保施工效果及安全，在该道路段排水性沥青混凝土施工全过程中必须封闭交通，施工车辆如需通过，必须等摊铺层达到完全冷却且温度降至50℃以下后方可，并应保证轮胎清洁，避免泥土等污染混凝土面层。

4 结语

本工程实际表明，道路施工中所用排水性沥青混凝土抗剪性能不良，将出现表面集料脱落等病害，为此本工程主要采用改性剂掺量较大的70#基质沥青∶TPS改性剂=88∶12的改性方案，骨料改性过程中温度控制是施工重难点所在，必须精心操作；排水性沥青混合料具有较大的空隙率，且其空隙被粉尘等填塞后会影响路面结构排水性能，故应加强运行维护，此外，排水性沥青混合料中所使用的粒径5～10mm的粗集料中约有10%通过4.75mm筛孔而成为溢料废弃处理，存在较大的浪费问题。可见，排水性沥青混凝土路面虽具有较好的排水性能，但其混合料制备及施工、运维等方面均要求较高，道路工程必须在全面可行性分析的基础上权衡利弊，进行最佳路面施工方案的选择。