GAC-16C沥青混凝土路面施工实例探讨

姚杰义

（宜春市公路事业发展中心奉新分中心,江西 奉新 330700）

0 引言

改进的密级配GAC-16C沥青混凝土具备较好的高温稳定性和抗滑性，密实度高，便于施工，在我国南方地区公路建设中得到一定程度的应用。但是在新建公路施工初期却表现出混合料流动性、黏结性差，状态干涩，摊铺不均匀、离析等问题。为保证沥青路面施工质量和运行效果，必须加强施工过程控制。

1 工程背景

该公路起讫桩号K46+300～K150+800，线路全长104.5 km，位于我国南方高温多雨地区；全线六车道设计，行车速度120 km/h；路面结构自上而下依次为4.5 cm厚GAC-16C沥青混凝土、5.5 cm厚GAC-20C沥青混凝土、7 cm厚GAC-25沥青混凝土、18 cm厚5%水稳级配碎石上基层、18 cm厚4%水稳碎石级配下基层、20 cm厚4%水稳级配碎石底基层。为准确确定出影响施工质量的原因，并提出切实可行的防治措施，以K46+300～K47+200为试验段，对GAC-16C沥青混凝土原材料、配合比、施工要点等展开全过程分析。

2 原材料及配合比设计

2.1 原材料

该公路段沥青混凝土路面施工选用壳牌新粤沥青有限公司产SBS I-D型改性沥青，并以70#A级道路石油沥青为基质沥青。该沥青性能检测结果见表1，完全满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG_F40—2017）中相关技术规定。

为保证GAC-16C沥青混凝土路用性能及施工质量，必须加强粗集料的选择，该工程选用工程所在地F石料场所产粒径3～6 mm、6～11 mm、11～18 mm玄武岩碎石料。该石料压碎值低、抗压性优良、抗腐蚀性好、黏附性强。此外，还在该石料场采购粒径0～3 mm的机制砂集料，各项性能也均符合规范要求。集料及矿粉填料性能检测结果见表2。

表2 集料及矿粉填料性能检测结果

2.2 配合比

该公路所在地区夏季高温多雨，故对沥青路面高温稳定性、抗车辙性能及抗滑性能要求较高，应采用偏粗骨架型的沥青混合料级配[1]。

2.2.1 目标级配

根据施工技术规范，GAC-16C沥青混凝土2.36 mm筛孔通过率应不大于38%。为保证路面具备较好的高温稳定性和抗车辙性能，应尽量减少最大公称粒径附近的粗集料数量，并严格控制0.6 mm以下细粉掺量，增大中等粒径集料数量，得到S形级配曲线；同时提高设计空隙率。矿料配合比根据工程所用材料确定，计算出不同材料用量比后结合马歇尔试验确定最佳沥青用量。相应的GAC-16C沥青混合料目标配比为：0～3 mm碎石∶3～6 mm碎石∶6～11 mm碎石∶11～18 mm碎石∶矿粉=26∶6∶16∶48∶4%。

结合以上对目标级配的分析，混合料会因粗集料占比较大而形成一种粗骨架结构，高温稳定性得到有效增强。待确定出目标级配后，应合理控制油石比，在确保混合料密实度的同时避免高温车辙的产生。结合马歇尔试验结果，应将最佳油石比确定为4.6%，GAC-16C沥青混合料目标配比试验结果显示，混合料密度及理论密度为2.518 g/cm³和2.643 g/cm³，稳定度11.1 kN，流值为32.1（0.1 mm），空隙率为4.6%，矿料间隙率14.3%，饱和度为68.7%。

2.2.2 生产级配

该路面工程主要使用间歇式拌和机生产沥青混合料，将二次筛分处理后的混合料投进热料仓，同时按照相应试验规程取样筛分，明确其具体配合比；以此为依据调整冷料仓的进料比，以保证各类原材料完全按比例投入。在最佳油石比的基础上调增0.3%和调减0.3%，对于所得到的三个油石比依次进行马歇尔试验，最佳油石比并未改变。GAC-16C沥青混合料生产配比为：0～3 mm碎石∶3～6 mm碎石∶6～11 mm碎石∶11～18 mm碎石∶矿粉=25∶8∶28∶35∶4%。沥青混合料马歇尔试验结果显示，混合料密度、理论密度、稳定度、流值、空隙率、矿料间隙率、饱和度等参数值依次为2.511 g/cm³、2.632 g/cm³、13.43 kN、31.2（0.1 mm）、42%、13.2%、68.6%。说明将其中粒径6～11 mm碎石料占比提高后，混合料稳定度相应提升。

3 试验段摊铺及碾压施工要点

使用1台DT1800型多功能摊铺机全断面摊铺，该设备熨平板振动器和振捣梁参数设置及工作性能是影响沥青路面初始压实度的关键[2]。通过这两个机构参数的合理设定，能在提升初始压实度的同时减少后续压实遍数，提升沥青路面平整度。

3.1 摊铺

在展开试验段摊铺施工时，按照试验规程在各桩号横断面均布置5个测点，并借助Troxler2701-B无核密度仪在每个频率检测2个横断面并取均值。摊铺机设计行进速度为2.5 m/min，振捣梁依次按照5 Hz、10 Hz、15 Hz、20 Hz的频率变化，熨平板振动器则按照10 Hz、15 Hz、20 Hz、25 Hz、30 Hz的频率调整，振捣器频率和压实度之间的关系见图1。由此可知，在振捣梁频率基本一致的情况下，随着摊铺机熨平板振动频率的增大，混合料初始压实度持续增加；但是在振动器频率＞25 Hz后增速放缓；当振捣梁频率超出20 Hz后，摊铺机会表现出十分剧烈的振动，无法保证长时间摊铺施工。

图1 不同振动参数下沥青混合料初始压实度

综合以上分析，应将正常摊铺施工过程中DT1800型多功能摊铺机振捣梁、振动器频率分别控制在15～20 Hz和25～30 Hz之间，在确保沥青混合料初始压实度的基础上，保证摊铺机稳定可靠运行。

该公路工程所使用的DT-1800型多功能摊铺机，振捣梁设计宽度位于20～40 mm范围内，该型号摊铺机振捣梁宽度较小，振频低。如果采用较快的振动速度，那么振捣梁按照设计要求所对应的作用次数也会减少，熨平板振动器对混合料的碾压作用时间会相应缩短，无法取得较好的压实效果。在摊铺机熨平板振动器和振捣梁变频分别为25 Hz和20 Hz时，使摊铺机分别按照1.5 m/min、2.5 m/min、3.5 m/min、4.5 m/min的运行速度施工，并通过无核密度仪检测初始压实度，结果见图2。由图2可知，在摊铺机振动参数既定的情况下，随着摊铺速度的加快，混合料初始压实度呈下降趋势，且降幅持续增大。这说明在较快的摊铺速度下，摊铺机熨平板和振捣梁已经无法较好发挥压实作用，只能依靠后续压路机提升压实度[3]。综合以上分析，应将该试验段GAC-16C沥青混凝土路面摊铺施工速度控制在2.5～3.5 m/min之间。

图2 摊铺速度与初始压实度

3.2 碾压

GAC-16C沥青混凝土路面碾压分初压、复压和终压三个阶段展开，在整个碾压施工过程中均应遵循紧跟、慢压、高频、低幅的操作原则。碾压应紧跟混合料摊铺进行，主要采用3台13 t双钢轮压路机、1台26 t和2台30 t胶轮压路机的机械组合。初压阶段由2台13 t双钢轮压路机按照3.0 km/h的速度紧跟摊铺机静压1遍、振压1遍，该阶段混合料温度应不低于150 ℃。复压阶段由1台26 t胶轮压路机静压1遍、2台30 t胶轮压路机静压2遍，以提升压实度，且复压开始时混合料温度应在140 ℃及以上。终压阶段主要由1台双钢轮压路机按5 km/h的速度静压2遍，对于局部不平整区域增压1遍，直至消除轮痕。

4 应用效果检测

4.1 压实度与厚度

结合相关规范及施工图设计，GAC-16C沥青混凝土路面压实度和理论密度压实度应不低于97%和93%。该公路段沥青路面竣工后开放交通的次日，展开了路面钻芯试验，实测结果见表3，上面层最小厚度为4.4 cm，满足规范中至少为4.05 cm的规定；根据理论最大密度所计算的最小压实度为94%，根据室内马歇尔密度所计算的最小压实度为98%，均符合规范。部分路段存在明显的超压，芯样表面密实性良好，已经形成一定骨架结构；空隙率在4.7%～6.0%之间，满足施工技术规范；碾压遍数为7遍时压实效果即能达到规范要求。

表3 沥青路面压实度与厚度检测结果

4.2 平整度及路面弯沉

应用连续式平整度仪检测沥青路面平整度，检测仪器以5.0 km/h的速度于路面采集数据。检测结果显示，K46+300～K47+200段硬路肩平整度在0.84～0.93 mm之间，主车道平整度在0.80～0.81 mm之间。平整度是决定沥青路面行车舒适性的关键性指标，该路段施工过程中，因注重对基层等结构层的重点控制，平整度合格率达到了100%。

路面弯沉检测采用后轮重10 t卡车及贝克曼梁弯沉仪检测，百分表读数，检测结果见表4。施工路段沥青路面弯沉均值为5.8（0.01 mm），标准差为3.6（0.01 mm），代表弯沉为11.5（0.01 mm），比20.1（0.01 mm）的设计弯沉值小，故路面弯沉评定合格。

表4 沥青路面弯沉值检测结果

4.3 构造深度及渗水系数

按照《公路路基路面现场测试规程》（JTG3450—2019），构造深度其中V为砂体积，D为砂直径，所得到的路面构造深度检测结果见表5。由表中结果看出，该施工路段路面构造深度最大和最小值分别为1.2 mm和0.7 mm，均满足规范中至少为0.7 mm的规定，故构造深度测试合格。

表5 沥青路面构造深度测试结果

于施工路段不同横距处选择测点展开渗水性能检测。检测结果显示，沥青上面层结构具有较好的密实度，12个测点中仅1处渗水系数为310 mL/min，其余测点渗水系数均位于80 mL/min以下，渗水合格率为83.33%。

5 结论

综上所述，该公路试验段GAC-16C沥青混凝土路面施工后高温稳定性、抗车辙性、防渗性能均明显提升，相关施工参数及施工工艺也在其他路段得到推广应用。沥青路面竣工运行至今已历经2个完整的自然年，跟踪检测结果显示，沥青路面路用性能稳定，平整度、厚度、压实度、路面弯沉、构造深度及渗水系数等性能参数均无明显降低趋势，为公路良好运行提供了保证。