复合改性沥青路面施工技术研究

2022-10-17曹静

交通世界 2022年27期

曹静

（赞皇县交通运输局，河北石家庄 051230）

0 引言

随着我国经济的快速发展，公路工程建设的速度也随之加快，在公路工程建设过程中，人们也越来越重视路面的安全性及行车舒适度。为满足人们对公路工程的要求，现阶段路面施工中复合改性沥青混凝土材料的应用愈加广泛，此类材料的应用不仅可以提高整个公路路面的平整度、稳定性，而且对公路的寿命及安全具有重要意义，因此，应重视对复合改性沥青路面施工技术的研究。

1 工程概况

某公路工程于2012 年施工完成并正式投入运营，公路路线总长度为23.6km，双向四车道，公路投入使用多年。由于城市交通压力的增加，导致公路产生大量的裂缝，且还存在水泥混凝土板块破损的问题，同时公路局部还有大量的坑槽病害，现阶段已经严重影响公路的行车安全，因此，为有效改善此类问题，拟将原路面处理后，再加铺一层复合改性沥青层完成对公路的修复，加铺层厚度为5cm，采用SMA-16 复合改性沥青材料，基于此，本文对该工程复合改性沥青路面施工技术展开分析。

2 复合改性剂沥青路面施工

2.1 复合改性沥青配比设计

2.1.1 目标配比设计

复合改性沥青混合料是在改性沥青的基础上添加适量的复合剂，从而改善混合料的性能。本工程路面拟采用SMA-16 复合改性沥青材料完成路面修复。施工前先要确定混合料的配合比，进行复合改性沥青配比设计时依据工程实际情况，其集料级配选择密级配，混合料的最佳沥青用量依据马歇尔试验确定，试验中以初始实验空隙率为基础数据，每间隔0.2～0.4 设置一组试验样本，然后通过这个样本试验对比分析，确定最佳沥青用量，最后根据得到的级配和最佳沥青用量在实验室开展各种配比试验，最终确定目标配合比。

2.1.2 生产配合比设计

目标配合比设计完成后，按照各原材料的用料比例，在拌和站内进行生产配合比设计，首先启动拌和机械并向机械中投入各类原材料，当拌和机总温度达到生产温度后进行取样，并将样品进行筛分处理，确定复合改性沥青混合料各热筒仓的物料比例，然后通过调节冷料比例的方式使混合料达到供料平衡的状态，此配比为生产配合比，最后混合料生产配比确定后，根据配比拌制混合料并进行试验段铺筑，从试验段取得芯样在实验室中开展马歇尔试验，最终验证配比的合理性，如经验证混合料性能合格，则后续依照此配比展开生产[1]。

2.2 复合改性沥青路用性能研究

2.2.1 水稳定性能分析

通过对工程原路面的调查分析，公路存在严重的水损害问题。此类病害产生的原因主要是积水的侵蚀，当积水侵入路面结构层内部后，在行车荷载或者水循环冻融的作用下，渗入路面中的积水会产生一定的动水压力，而在压力的作用下积水就会对路面结构层中的混合料造成冲刷，导致混合料出现脱落松散问题，甚至可能会形成坑槽等更严重的问题。因此，为避免修复后的复合改性沥青面层出现同类问题，需要在配比设计后利用试验确定混合料的水稳定性。本次复合改性沥青混合料水稳定性能试验共设置有3组，第一组为SMA-16 复合改性沥青混合料试件，第二组为SMA-16改性沥青混合料试件，第三组为SMA-16基质沥青混合料试件。通过3组试验对比明确复合改性沥青混合料的性能，试验结果见表1：

表1 水稳定性能试验结果

由表1实验数据可以得知，在混合料水稳定性能方面，复合改性沥青混合料水稳定性能最好，改性沥青混合料次之，基质沥青混合料水稳定性能最差。根据试验结果复合改性沥青混合料和改性沥青混合料的残留稳定度及冻融劈裂强度比均在规范要求的80%以上，且复合改性沥青混合料的残留稳定度及冻融劈裂强度比均远高出规范要求，这证明采用复合改性沥青混合料在路面水稳定性能方面具有较大的优势，有利于保证公路路面的稳定性，避免路面遭受水损害[2]。

2.2.2 高温稳定性能分析

沥青混合料的高温稳定性主要是指公路路面在高温条件及行车荷载作用下，路面抵抗形变的能力。混合料的高温稳定性越好，则路面产生车辙病害的可能性就越小，反之则越大，这是因为在夏季高温季节，环境温度普遍在30℃以上，而沥青路面的温度可能达到60℃，此时沥青混合料可能会出现形变问题，随着动荷载的作用导致车辙的发生，从而影响公路的行车体验。因此，为减少公路修复后的车辙问题，本次拟采用车辙试验对SMA-16 复合改性沥青混合料试件、SMA-16 改性沥青混合料试件、SMA-16 基质沥青混合料试件进行对比分析，以判断SMA-16 复合改性沥青混合料的高温稳定性，试验结果见表2：

表2 高温稳定性能试验结果

由表2实验数据可以得知，复合改性沥青混合料的高温稳定性最好，改性沥青混合料次之，基质沥青混合料高温水稳定性能最差。复合改性沥青混合料的动稳定度可达到基质沥青混合料的4 倍，同时远超3 000次/mm 的规范要求值，这证明复合改性沥青混合料具有良好的稳定性，能有效减少高温变形情况，避免车辙病害的发生，可用于本工程路面的铺设。

2.2.3 低温抗裂性能分析

路面裂缝是本工程最为常见的病害问题，而导致裂缝形成的原因很多，裂缝的形式也有很多，最常见的就是温度裂缝，即因温度变化导致路面开裂形成裂缝。造成此类裂缝的主要因素是沥青混合料的低温抗裂性能差，一旦路面开裂之后，各种病害也会加速形成，使路面破坏程度进一步扩大，因此，要避免沥青路面出现开裂的问题，本次采用低温弯曲小梁实验的方法对SMA-16 复合改性沥青混合料试件、SMA-16 改性沥青混合料试件、SMA-16 基质沥青混合料试件的低温抗裂性展开分析，试验结果见表3：

表3 低温抗裂性实验结果

由表3实验数据得知，改性沥青混合料的低温抗裂性最好，复合改性沥青混合料次之，基质沥青混合料低温抗裂性能最差。与规范要求的2 500 相比，虽然复合改性沥青混合料的破坏应变低于改性沥青混合料，但也满足规范要求。综上所述，复合改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性以及路面的实际要求，采用复合改性沥青混合料铺筑沥青路面性价比最高[3]。

2.3 复合改性沥青路面施工工艺

2.3.1 复合改性沥青拌和

经过对复合改性沥青混合料的性能分析后，根据复合改性沥青混合料的配合比开始混合料拌和生产，本次混合料的拌和采用Tanaka4000 间歇式搅拌机完成。拌和时严格按照配比中各原材料的用量进行称重、配料，然后结合各类材料的投放顺序，将原材料投入拌和机械中，拌和时每盘混合料拌和时间应持续60s，其中干拌时间不得小于15s，经充分拌和后的混合料，宜保持均匀状态。所有矿料颗粒全部覆盖沥青混合料，同时每盘混合料拌和后均要抽样检测其性能，检测的主要内容包括复合改性沥青混合料的饱和度、流值、孔隙率、稳定度、级配组成等，若检测合格则及时运送至施工场地，不合格则不予使用。

2.3.2 复合改性沥青运输

复合改性沥青混合料的运输要求及方式与改性沥青相一致，均采用自卸式运输车完成。本次运输采用的车辆载重为30t，装料前先要对车辆内外进行全面清洗，清洗完成后，在车厢两侧和底板涂刷一层比例为1∶3 的油水混合液，涂刷后车厢内部不得存在余液积聚现象，按照分次的方式向车厢内装载混合料，装载后采用篷布遮盖，以避免其在运输过程中温度下降过快。运至施工现场后凭借运料单接收，并在专人的指挥下将运输车停放至摊铺机前10～30cm 处，车辆挂空挡等待，当施工场地等待卸料的车达到5 辆后，开始卸料摊铺[4]。

2.3.3 复合改性沥青摊铺

（1）复合改性沥青混合料摊铺前，需将原路面病害全部处理完成，且将路面表层彻底清洗并涂刷黏层油，经前期处理完成后正式开始摊铺。由于复合改性沥青混合料的黏附力很强，在摊铺时宜采用履带式摊铺机，一次摊铺宽度不宜过大，摊铺施工前30min，先安排操作人员启动摊铺机械，将其预热至100℃以上，开始摊铺后缓慢启动摊铺机，将摊铺速度控制在3.0～4.0m/min，摊铺厚度应控制在相关规范要求的范围内，即满足松铺系数1.15～1.25的要求。

（2）复合改性路面摊铺过程中，施工人员要做到全程的监督管理，确保机械垫块和接缝相互靠近，必要时可适当调整熨平板的角度，以避免出现接缝未能完全覆盖的问题。此外，整个摊铺过程中要做到缓慢、均匀，经摊铺后的路面严禁车辆、行人通行，针对部分机械无法施工或摊铺不平整的位置，需要采取人工换填补料的方式进行处理，每段摊铺完成后要及时进行路面压实[5]。

2.3.4 复合改性沥青碾压

（1）复合改性沥青混合料的碾压与改性沥青混合料的碾压方式类似，也分为初压、复压及终压三个阶段，但与改性沥青混合料碾压的区别在于，复合改性沥青混合料初压时，压路机须紧跟摊铺机后连续振压，且不得采取分段碾压的方式。碾压过程中机械的振动频率控制在35～50Hz，振动幅度控制在3～5mm，碾压速度控制在4km 左右，同时应遵循紧跟慢压的施工原则，以确保碾压质量。

（2）由于复合改性混合料的黏附性较强，碾压过程中不得采用轮胎式压路机，以避免混合料中沥青及细集料黏附在轮胎上。在整个路段碾压时要避免出现停工的问题，宜一次碾压到位，在路面终压阶段，需关闭碾压机械的振动功能，静压路面1～2 遍，完成收面的效果，待公路路面全部碾压结束后，继续封闭交通，直至路面复合改性沥青混合料温度降低至45℃以下后开放交通[6]。

2.4 施工注意事项

（1）注意材料把控：在复合改性沥青路面施工中，要严把原材料质量关，所有进场的原材料必须符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）中的要求，且采购的原料均要保持洁净、干燥的状态，并通过入场前的性能抽检。若经检测发现存在不符合规范的原材料，则要立即更换材料。此外，待原材料检测合格入场后，要注意做好材料的存储工作，避免使材料遭受雨淋、风吹等环境的影响。

（2）注意温度把控：采用复合改性沥青混合料施工，对施工温度的要求很高，若施工时混合料的温度过高，则容易造成复合改性沥青路面出现细裂纹、泛油等问题，若施工时混合料的温度过低，则难以保证施工质量。因此，在复合改性沥青混合料的施工中，应加强对施工温度的检测次数，当施工温度变化过快时，可通过覆盖措施及时调整[7]。

（3）注意质量把控：采用上述流程完成路面的加铺工作后，要注意及时检测路面的施工质量，以确保施工效果。针对复合改性沥青路面的检测，主要检测项目包括路面的平整度、压实度、渗水系数、构造深度等。其中平整度检测不小于0.5mm，压实度不小于97%，渗水系数不大于120ml/min，构造深度应保持在0.7～1.1mm 之间，如经检测发现路面性能不满足标准要求，则不得组织验收工作，施工单位需返工整改，直至路面性能满足标准要求为止。