新型生态沥青混凝土路面设计与施工技术分析

2022-05-11常辉

交通世界 2022年10期

常辉

（衡水龙翔公路工程勘察设计咨询有限公司，河北衡水 053000）

0 引言

从当前公路建设的实际情况来看，道路工程的路面设计和施工作业水平还有所不足，材料耗量大和环境污染问题比较严重。我国公路运输吞吐量巨大，高等级公路路面要求和标准也在逐步提高，材料、结构性设计、相应的施工作业方案都会对路面整体性能产生直接影响，如相应的设计工作存在缺陷或施工技术不能达到较高水平，都可能导致路面性能下降，缩短路面使用周期，在使用过程中也将面临较多问题，需要频繁进行修补工作，对我国交通运输发展产生不利影响。因此，在道路路面工程设计和施工中积极引用新型生态沥青混凝土路面符合发展的需要。

1 新型生态沥青混凝土路面设计研究

1.1 沥青机理方面的研究

某工程在设计研究过程中，分别针对当前路面改性材料中比较常见的SBS材料以及橡胶粉材料进行研究，使用荧光显微镜实验方案对其改性机理进行了分析。相关实验主要研究内容为SBS改性沥青以及橡胶粉改性沥青在路面施工中的最佳掺量，实验过程中，采用红外光谱技术分析不同掺量下沥青改性情况，重点针对各种不同掺料对路面的改性情况进行研究。橡胶改性沥青主要是通过各种废旧橡胶制品所制成的橡胶粉末加入沥青基质当中，以提升路面建成后的减震降噪效果，同时能够降低长时间使用过程中路面容易出现的开裂等问题[1]。而SBS改性沥青则通过苯乙烯类热塑性弹性体，有效提升沥青在较高温度下的整体性能，增强其弹性和耐老化特性。根据本次实验结果，SBS最佳掺量为3%～5%，而橡胶粉最佳掺量则为15%～20%。

1.2 沥青混凝土铺装材料性能研究

沥青混凝土铺装材料性能对于整个路面及桥面的整体使用性能产生直接影响，针对相应的铺装材料性能的研究应以高温状态下性能研究为主[2]，主要对高温状态下的材料稳定性进行分析。同时，考虑到路面冬季低温环境特性，还应对其低温状态下的抗裂性能及抗滑性能、防渗性能等进行研究。在材料选择方面，对多种不同类型的沥青及沥青混凝土材料进行研究，其中包括各类改性沥青以及多孔隙类高性能沥青混凝土等相应的铺装材料。其中，高温状态性能研究将实验温度控制在160℃，而低温状态性能研究则将温度控制在-30℃，高温实验温度选取铺装过程中的合适铺装温度，低温性能研究温度选取当地冬季最低气温，通过相应实验明确不同铺装材料在不同温度下的整体性能[3]。

1.3 生态透水沥青路面结构组合设计

本工程在路面设计方面采取生态型透水沥青路面的形式，而此类型路面结构组合设计对其整体性的影响较大，应对其路面结构组合情况进行分析。在该部分内容设计过程中，设计人员采用载荷应力计算模型的方式对最佳组合形式进行分析。在模型建立过程中，根据既往相同类型高速公路车辆载荷参数作为本次实验的测量载荷参数，实验内容包括抗剪强度试验、抗压强度试验、抗拉强度试验以及抗弯拉强度试验[4]。其中，抗剪强度采用摩尔库仑强度理论，进行三轴抗剪试验，并对模型进行直接抗剪参数分析，抗压强度试验包括无侧线和有侧线两种类型。其余试验参数均基于本工程所在地区同类型工程相应试验参数。根据所得结果，透水路面厚度、下面层厚度以及基层厚度的最佳值分别为3cm、10～12cm以及30cm。

1.4 沥青混凝土抗老化设计

进行沥青混凝土抗老化设计的过程中，重点考虑抗紫外线老化以及温度对于路面老化情况的影响。实验过程中，主要通过定量自然光照射，并控制相应的高低温度，对不同类型级配抗老化性能进行研究。本工程设计过程中所选级别类型包括135S5型、13S1型、16S2型以及16S4型。根据实验结果显示，如环境中紫外线相对较强，在高温情况下，其上面层应选择13S5级配，而对于紫外线相对较强、低温抗裂性要求较高的地区，则推荐使用13S1以及16S2级配[5]。

2 新型生态沥青混凝土路面施工技术

本路面工程道路长约47km，桩号为KM337+960—KM384+900，路面分上面层和下面层两层，下面层为9cm厚AC-20沥青混凝土，上面层为6cm厚SMA沥青混凝土，总拌和量约16.8万t，基层为20cm厚的级配碎石柔性基层，新型生态沥青混凝土路面配合比要求见表1，在此重点介绍沥青混凝土路面摊铺施工的过程。

表1 新型生态沥青混凝土路面配合比要求

2.1 PAC排水沥青路面施工技术

部分路段使用PAC排水沥青路面，重点对其混合料拌制混合料摊铺压实技术进行研究。在混合料拌制过程中，通过机械投放装置控制投放量，其整体投放误差控制在2%以内。在拌和过程中需注意投放TPS增黏剂。本工程在投料拌和过程中选择的拌和锅每次投料量为13.9kg。温度控制方面，基质沥青加热温度、矿料温度以及混合料出料温度分别为163℃、195℃和180℃。在摊铺过程中其摊铺机间距距离为9m，平均摊铺速度为2m/min，温度控制为160℃。在压实过程中根据路宽选择三台12t钢轮压路机进行初压和复压，最终采取胶轮压路机进行最终压实，压实施工过程中的温度控制为165℃。根据本工程压实要求以及压实设备的具体参数，复压操作需进行4次。

2.2 PVA水泥稳定碎石基层施工技术

基层施工选择PVA水泥稳定碎石基层。此基层在施工过程中注意选择集中场拌方式来进行混合料处理，同时注意控制纤维束的分散质量。该基层施工过程中留出225m试验路段。在拌和过程中PVA和集料应注意控制配比，通过预拌和、加入水泥和水以集中拌和的方式完成整个拌和过程。在预拌和过程中注意控制拌和时间，根据相关工程的实际情况，本次预拌时间为5s。另外，在湿拌过程中，其时间控制为35s。摊铺和碾压过程根据《公路路面基层施工技术细则》（JTG/TF20—2015）标准执行，摊铺过程中注意消除结团的部分[6]。

2.3 SMA沥青玛蹄脂碎石施工技术

主要分析SMA沥青玛蹄脂碎石施工技术拌和技术以及摊铺压实技术。在拌和过程中注意改性沥青混合料的不同阶段温度控制，集料加热阶段应注意将温度控制在180～200℃之间，而出厂温度则应该控制在170～185℃之间。拌和过程中对于成料应进行相应的模拟摊铺实验，保障其整体性能达到预设标准。在抽检过程中，主要抽检内容包括级配以及孔隙率。SMA混合料在实际使用过程中需注意拌和完毕后尽快使用，如不能及时使用很可能因放置而发生变形。通常情况下，放置时间不应超过4h。摊铺压实过程中必须保障基础面整洁，同时注意遵照相应的摊铺压实标准落实施工作业。