改性沥青混凝土路面施工技术在市政道路工程中的应用

2022-05-07罗巧峰

工程与建设 2022年2期

关键词：矿粉压路机集料

罗巧峰

(中铁二十二局集团第二工程有限公司，北京 100043)

1 工程概况

某市政道路路面改造工程，全长约10.23 km，原路面为水泥混凝土路面，但在使用期间显现出裂缝、坑槽等病害，不利于车辆的安全通行，因此对其加以改造，形成改性沥青混凝土路面。路基面层的下层为粗粒式沥青混凝土，表层为中粒式沥青混凝土。

2 改性沥青混凝土的应用优势

(1)抗裂缝。相比于普通砂粒式改性沥青等常规材料，改性沥青混凝土的原材料组成更为优越，包含高弹聚合物改性沥青和级配良好的集料，通过对多类材料的混合，得到密实性较好、黏结能力较强的混合料，能够与基层稳定结合，两者协调变形，抵抗裂缝的发生，且自愈能力较强，抑制了裂缝的发展。

(2)密实性好。通过改性沥青混凝土的应用，成型结构的密实性较好，可阻止路表水的下渗，减少水对路面结构的损害。

3 改性沥青混凝土路面的施工技术分析

3.1 原材料的选取

3.1.1 粗集料

以碎石或碎砾石为宜，要求其具有洁净、干燥、强度及硬度均较高的特点。除此之外，粗集料的颗粒形态需良好，为满足形态层面的要求，可利用反击式破碎机处理。而对于上面层的施工，考虑采用玄武岩集料，原因在于此类材料具有坚硬、耐磨的特性。

3.1.2 细集料

细集料包含人工砂和天然砂。具体至沥青路面面层施工中，细集料常采用的是人工砂，其具有洁净、无风化、干燥的特点，在与改性沥青接触后，有较强的黏附性，可在一定程度上保障成型结构的完整性与稳定性。但需注意的是，天然砂的质量变化较大，形状偏圆滑，与沥青的黏附性相对有限，因此在高速公路、一级公路中，其适用性相对较差。

沥青混合料中的砂石料选择使用机制砂，机制砂保证洁净、干燥，骨料中不参杂其他芜杂，机制砂直接使用专业制砂设备进行加工生产，加工出来的机制砂应该具备一定的级配要求，具体的规格可以参照表1。机制砂与沥青之间具备良好的黏结效果，若未能及时进行运用，需对机制砂作覆盖处理。

表1 沥青混合料用机制砂规格

3.1.3 配合比设计

(1)沥青混合料的配合比设计需要经历以下三个发展阶段：①确定出配合方案；②按照预先设计的配合比进行生产；③对配合比的合理性进行验证。对沥青混合料的配合比进行设计主要是为了确定出混合料中各种原材料的比例。马歇尔实验应该贯穿于配合比设计的整个过程。结合该道路施工项目而言，在对路面原材料的配合比进行设计，上面层设计使用的SMA-16沥青混合料，厚度设计为5 cm，混合料中最大的骨料粒径控制为16 mm，因此在筛选粗细集料时的确定标准应该是4.75 mm。

(2)在设计目标配合比时，明确对沥青混合料的配合比进行设计优化的目的是：①严格的按照现行的管理规范保证粗细集料的粒径保持在合理范围以内，对实际生产时原材料的使用量进行精准的计算，保证沥青混合料的配合比满足实际需求；②利用马歇尔试验来确定出最佳配合比。

3.1.4 填充料

洁净和干燥是改性沥青混凝土施工中对填充料所提出的基本要求，可行的是以强基性岩石为基础材料经磨细处理后得到矿粉，或是可以选择石灰岩等憎水性石料，依然经过磨细处理后制得[1-2]。

矿粉作为沥青混合料中的重要原材料之一，会对沥青混合料的质量性能造成显著的影响。沥青是通过依附于矿粉表面与粗集料、细集料黏结在一起。施工技术参数：矿粉使用石灰石研磨处理，研磨以后获取的矿粉中不得含有其他杂质。矿粉应保持洁净、干燥。

3.1.5 改性沥青

为保证改性沥青的质量，施工期间每车改性沥青材料均要得到检验，具体采用取样抽检的方法，所选取的样品需具有代表性，否则易对所在批次改性沥青的性能做出误判，不利于正常施工。对试样做加热处理，随后一次浇满试模，全过程中遵循连续性原则，不可重复加热。对改性沥青组织软化点试验时，也需对试样做加热处理，待其加热至可充分流动后，用于浇筑试样环，从而对其使用情况做出判断，期间不可采取其他方法填满试样环，否则实测结果的误差较大。SBS改性沥青生产流程如图1所示。

图1 SBS改性沥青生产流程图

3.1.6 纤维稳定剂

沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)骨料结构的沥青路面通常都是使用纤维作为稳定剂的。纤维稳定剂是沥青混合料中必不可少的重要组成原料，稳定剂的作用主要体现为吸附混合料中的沥青、稳定骨料结构、分散骨料这3个方面。

3.2 混合料的拌制

(1)为顺利进行大面积施工，提前组织生产配合比调试，确定各热料仓的配合比例，判断其是否满足要求，同时确保热料仓具有良好的供料状态，即供料均衡，使用全过程中无溢料、等料现象。在得到目标配合比的最佳用量后，在该基础上组织马歇尔试验，此环节的主要目的在于明确生产配合比的最佳沥青用量。经过前述操作后，按照生产配合比试拌，检验此时沥青混合料的性能，判断其是否满足要求，若不达标则予以调整，且此过程中还需检验拌和机计量系统的精准程度。

(2)相较之常规性的沥青而言，改性沥青混凝土搅拌的时间可以适当地延长5 s左右，将集料投入搅拌设备内干拌5 s，然后掺加矿粉，均匀搅拌。当拌和完成以后，对混合料进行抽检，若发现沥青混合料的实际配合比与设计配合比之间存在一定的差异，则应该立即进行调整。

(3)安排专员检查沥青混合料的表观质量，着重判断是否有花白料、结团、粗细集料离析问题，任何存在问题的材料均须视为废料处理，不可投入使用。此外，有必要查明出现表观质量问题的具体成因，做合适的调整，直至生产出质量达标的材料为止[3-5]。

(4)沥青混合料拌制完成后，不可随即用于铺筑施工，妥当的方法是将其置入保温的成品储料仓储存，但要避免储存时间过长的情况(通常不大于24 h)，全程加强温度控制，温降不大于10 ℃。

(5)沥青混合料使用间歇式拌和设备统一进行拌和，拌和设备的生产能力不得低于230 t/h，结合前期试验确定出来的最佳配合比来确定各原材料的具体用量，利用电脑自动控制完成投料作业。经过筛分以后的混合料级配必须要满足设计要求，矿料与粗细集料的掺加比例不得随意更变，整个拌和操作活动严禁出现手动搅拌。

(6)存储仓中必须要存储足够的混合料，运输混合料时，必须要保证运输车处于满载状态，不得出现随拌随装现象。存储仓内设自动保护装置，确保存储仓内保持恒温，为保证混合料拌和完成以后温度损失降低至最小，在条件允许的情况下，尽可能地配备附带自动保温功能的贮存仓，以保证加工完成的混合料保存在恒温环境中[6-7]。

3.3 混合料的运输

自卸车装载改性沥青混合料，沿着既定的路线运输至现场。合理控制运输车的数量，要求其与现场摊铺能力相适应，以免出现现场停机等料的情况。具体而言，运输车辆为15 t红岩自卸车，装料前清理车厢的杂物，均匀喷洒油水混合液，起到“隔离”的作用，以免混合料黏附在车厢底部。装料时，为避免粗细集料离析，按照一车至少3次的方式装载。

3.4 摊铺施工

(1)摊铺温度为170～180 ℃，不可超出该范围。摊铺前，先检查摊铺机的姿态并对其做适当的调整，使其达到最佳状态；调试自动料位器，检测料门开关、链板送料器的转速，使两项参数相匹配。以螺旋布料器的中心为基准，要求存在于螺旋布料器内的料量适当高于该中心的位置，以保证材料供应充足；均匀摊铺，避免离析，在此过程中加强对粗细集料均匀程度的检查，同时准确判断松铺厚度，若不满足要求则做出调整。

(2)通过平衡梁的应用，控制上铺层摊铺质量(具体包含厚度和平整度两项关键指标)；密切观察平衡梁的运行情况，避免粘料，若有则清理干净，否则会由于粘料清理不及时而形成拉痕；摊铺机行走前，用模板将熨平板垫好，使起始摊铺厚度具有合理性，如图2所示。

图2 沥青摊铺示意图

(3)遵循连续摊铺的原则，由此提高路面的平整度。摊铺机运行过程中，保持匀速的状态，具体根据混凝土生产能力、机械设备配套情况而定，约为2.5 m/min。

3.5 碾压施工

离析是影响沥青混凝土施工质量的关键因素之一，其具体包含集料离析和温度离析两种形式。施工中，需要明确混合料温度下降的具体规律，根据该规律得到合适的压实时间，从而采取有效的控制措施，确保路面的压实度可满足要求[8，9]。对于改性沥青混凝土，压实施工中压路机的型号、组合方式、运行速度以及碾压遍数等均是重点考虑对象，根据混合料温度、施工现场的环境温度等因素而定，形成相均衡的施工关系，以便施工进程的顺利推进。初压和复压施工中，所用压路机类型一致，呈梯队运行模式，如图3所示。严格控制各阶段各类压路机的运行速度，具体见表1。

图3 沥青路面隆起标准图(单位：mm)

表1 各类压路机在各阶段的碾压速度(单位：km/h)

压实的基本原则为“紧跟、慢压、高频、低幅”，全过程中压路机速度不可发生大幅度的变更。钢轮压路机施工紧跟摊铺机，驱动轮向前错轮1/3，重叠宽度至少为20 cm，并予以2遍碾压；经过静压施工后，转为钢轮振动碾压的施工模式，返回时微振，错轮1/3且不大于20 cm；此后，启用双钢轮压路机，利用该设备做振动碾压。

温度也是碾压施工中的重点控制对象，要求终压温度为120 ℃±5 ℃。此外，压路机虽然具有较高的运行效率，但在局部边角区域的适用性不足，该部分宜转为人工夯实的作业方法，全面保证各处的碾压效果。