高速公路沥青路面低温季节施工技术探析

杜国强

（张家口路桥建设集团有限公司，河北 张家口 075000）

0 引言

传统热拌沥青路面对材料及施工温度都有很高要求，在正常的温度条件下尚可满足要求，但在低温条件下，将很难达到温度要求，从而给路面施工质量造成影响。为适应当前高速公路工程建设与发展需要，有必要针对低温条件提出一套合理有效的沥青路面施工技术。以下以某高速公路路段为例，对其低温条件下的沥青路面施工技术进行分析。

1 路面结构调整及混合料配合比优化

1.1 路面结构调整

为填补表面的空隙，避免水分渗入，通常在基层施工完成后在其表面铺筑下封层，为了使面层和基层充分结合，还会在基层表面均匀喷洒一层透层油。在低温季节，乳化沥青需要较长的时间才能完成破乳与蒸发，这虽然对透层油渗入有利，但在施工结束后需很长时间才能破乳，对养护与交通管制都造成影响，因此需对封层材料予以适当调整。在低温季节施工中，为便于路面施工，可将下封层材料更换为热沥青与粒径在4.75～13mm范围内的碎石，其中，沥青洒布量按1.8～2.2kg/m2控制，碎石撒布量按覆盖率达到80%以上控制。采用这种结构，施工完成后即可开始面层摊铺，从根本上解决破乳时间较长造成的问题。此外，热沥青温度可以达到180℃，洒布后可提升下卧层温度，并与透层形成一个完整的隔热层，防止热量向下层结构传递，在必要的情况下可对碎石做预热处理，保证面层温度，为之后的摊铺创造良好条件[1]。

1.2 配合比优化

在配合比设计过程中，确定矿料级配为重要环节之一，对于密集配混合料，其粗集料在混合料中处于悬浮状态，未能形成嵌挤，而细集料的数量与沥青含量则对混合料的孔隙率及粗集料之间的位置关系产生直接影响；对于间断式级配，其粗集料组分相对较多，可形成嵌挤，加之沥青的填充和碾压，使粗集料分布重组，形成整体骨架，对压实功的要求较低。根据上述分析对AC-20C混合料级配进行调整，根据相关规范，4.75mm筛孔实际通过率应保持在26%～45%范围内，孔隙率、矿料间隙率需分别保持在4%～6%和11%～15%范围内。通过调整，使粗集料含量适当增加，将0.15mm筛孔实际通过率严格控制在7%～10%范围内，0.075mm筛孔实际通过率严格控制在5%～7%范围内，完成调整后，矿料间隙率需保持在14%～18%以内[2]。

此外，采用马歇尔法进行配合比设计的过程中，还应增加沥青的用量，以避免由于矿料间隙率较大使孔隙率显著增加，对混合料的水稳定性造成影响，并增加沥青膜的厚度，进而在压实中起到良好润滑作用，降低粗集料阻力，确保路面得以良好压实。以AC-20C混合料为例，对其配合比进行优化，优化前后混合料技术性能对比如表1所示。

表1 AC-20C混合料配合比优化前后技术性能对比

经调整，粗集料与矿粉用量均增加，4.75mm筛孔实际通过率控制在40%以下，但0.15mm筛孔与0.075mm筛孔实际通过率明显增加，使混合料的最佳油石比从4.1%提高至4.5%，确保混合料孔隙率满足规范要求。

从路用性能角度讲，因调整后混合料矿料间隙率及沥青用量均明显增加，所以混合料在高温条件下的稳定性与马歇尔稳定度均有所下降，但依然可以满足相关规范要求。另外，因混合料中沥青与矿粉的用量增加，所以沥青膜厚度及相邻结构层之间的黏结强度均增加，使混合料抵抗水损坏能力增强[3]。

2 温拌技术及温度控制

2.1 温拌技术

温拌技术是指在混合料中适量掺加温拌剂来降低各施工环节的温度要求，以此改善现场施工条件，节省能源消耗、减少环境污染，为摊铺施工创造更多的时间。一般情况下，采用温拌技术后，施工温度可降低30℃左右，使混合料在低温条件下的压实性能得以显著改善。就目前来看，这项技术已经在很多实践过程中得到应用。常用温拌剂包括沸石类、泡沫沥青、降黏型改性剂等[4]。

在低温条件下进行沥青路面施工时引入温拌技术可以有效保证路面的压实质量。然而，经市场调研发现，应用温拌技术后会使路面施工成本增加20～30元/m2。我国相关学者针对沸石类温拌剂作用机理进行分析及相关试验，发现含水量为20%的沸石粉经高温作用释放和喷出后，可形成使沥青发生膨胀的泡沫，以此对混合料自身流动性予以改善，实现预期的温拌目标。针对这项技术，以4A沸石粉为例，对其进行相关试验，结果见表2。

表2 沸石粉试验结果

试验采用的是AC-13C混合料，沸石粉掺入量为6%，在标准击实温度条件下，将目标孔隙率选择为4.4%，以此开展路用性能试验与分析。当矿料级配及沥青用量完全相同时，掺入沸石粉后，在140℃的击实温度条件下，孔隙比为4.6%；在150℃的击实温度条件下，孔隙比为4.3%，由此可得出最佳击实温度为145℃。由此可见，在添加适量沸石粉后，可降低施工温度15℃左右，起到了良好的改性作用。此外，在掺入沸石粉进行改性后，混合料低温条件下的性能可能受到一定程度的影响，表现为冻融劈裂强度比及-10℃弯曲应变均不同程度降低，但总体混合料性能依然满足要求，并且沥青黏度会因为沸石粉的掺加而变大，混合料的高温稳定性将得到显著提升[5]。

2.2 温度控制

如前所述，通过沸石粉的掺加能降低15℃左右的施工温度，相较于其他产品，改性效果并不显著，但其不会增加太多施工成本，可作为低温条件下的改性方案。不同温度条件下的下面层施工温度控制方案如表3所示。

表3 （续）

表3 温度控制方案

按照不同技术方案施工后，路面的压实度都能达到98%以上，满足相关规范要求。通过掺加沸石粉，当地表温度为2～4℃时，实测压实度并未降低，反而有一定程度的增加，说明其改性作用显著。

3 现场施工

3.1 摊铺施工

低温条件下的沥青路面施工方法和常规条件并没有太大差别，均借助两台摊铺机一前一后成梯队形式同步运行，两者之间的距离不能超过20m，防止温度差异过大使接缝处的黏结强度降低，此外还应配备一台备用的摊铺机。施工开始前应先做好熨平板的预热，此时的温度要达到120℃以上，并在施工中适当提高其振动频率、降低振动幅度，以确保初始压实效果。在低温条件下进行混合料运输时，与运输车箱体接触和靠近的混合料，其温度比中心处混合料低30～40℃，若摊铺时未能充分搅拌，将导致混合料离析，对之后的摊铺、碾压造成很大影响。基于此，在低温条件下进行混合料摊铺时，需将摊铺速度减慢到1～3m/min，并全程保持连续和均匀，为混合料热量传递过程预留足够的时间，以确保混合料达到均匀和稳定[6]。

3.2 碾压施工

根据以往施工经验，在正常温度条件下热拌混合料需要有不短于30min的有效压实时间，无论哪个碾压阶段，其混合料温度都必须达到规范要求，以保证最终的压实质量，而在低温条件下，热交换作用明显加强，混合料热量快速流失，温度下降速度快，有效压实时间被大幅压缩，虽然提升料温与引入温拌技术可以起到一定弥补作用，但依然需要加强施工控制来保证最终的成型质量[7]。

在压实机具方面，单组压路机的实际配备数量需达到5台以上，任何一个碾压环节都采用单台压路机或多台组合形式进行，不同碾压阶段所用压实机具及主要技术参数为：初压由2台12t双钢轮压路机完成，静压与振压分别进行1遍，碾压速度按2～3km/h控制；复压由2台28t胶轮压路机完成，碾压遍数不少于2遍，碾压速度按3～5km/h控制；终压由1台12t双钢轮压路机完成，碾压遍数不少于2遍，碾压速度按3～6km/h控制。

在不同碾压阶段中，应注意以下操作要点：初压紧跟在混合料的摊铺之后，将预留长度减小至30m左右，由2台双钢轮压路机以土路肩侧为起点不断向道路中心进行静压，以此形成路拱，在静压结束后，通过振动碾压返回到边缘处，然后采用相同的方法对下一段进行初压；复压要在初压结束后尽快进行，由2台胶轮压路机以边部为起点向中心处碾压，再返回到边部，待第一遍碾压完成后，根据现场实际情况实施后续碾压，保证路面的压实度不低于98%；终压需在复压结束后尽快进行，由双钢轮压路机连续静压至少2遍，以消除路面上的所有轮迹，保证路面的平整度。

3.3 交通及运输组织

除了做好混合料摊铺与碾压控制，在交通及运输组织方面还应采取如下施工控制措施。

（1）在低温季节施工时，应对混合料运输车做好保温，如采用棉被进行覆盖等，并在出场前与运输到现场后进行严格的温度检测，如果实测温度值不满足施工要求，则禁止在施工中使用。

（2）选择适宜的运输通道，并对混合料运输路径予以多次模拟，针对容易发生事故的段落以及纵坡相对较大和路况很差的段落，都要做好标记，并选择备用路线，以免由于发生交通事故或拥堵导致施工中断。

（3）加强运输车司机的技术培训，提高他们的安全意识，禁止超载、超速与疲劳驾驶，并且还应安排副驾人员，以加强对实际路况的观察。

（4）做好运输车保养，及时发现和消除隐患。

（5）加强与当地交管和路政部门之间的沟通，做好交通拥堵疏导工作，尽快排除事故和故障车辆，使道路始终保持通畅。

（6）配备专门的巡查车辆及人员，对运输路段尤其是重点位置进行巡查，及时发现和解决问题，必要时可对运输方案进行调整，以免影响路面正常施工。

4 结语

综上所述，在低温条件下进行高速公路沥青路面施工时，一方面要做好路面结构调整与混合料配合比优化，并引入当前先进的温拌技术，编制合理有效的温度控制方案，另一方面则要在施工中加以严格控制，同时做好交通及运输组织工作，保证低温条件下的沥青路面施工得以顺利完成，并达到预期的质量目标。