LSPM 透水性沥青混合料施工工艺及质量控制

石 飞,沈文超,王永胜

（葛洲坝集团交通投资有限公司,湖北 武汉 430056）

0 引言

当前，我国高等级公路大多数采用沥青混凝土路面，但沥青路面受水文地质、路面材料、施工工艺及行车荷载等因素的影响，容易产生较为严重的早期损坏。公路沥青路面的设计期限通常为15 年，但研究结果却显示：部分公路自通车后5～10年内即可能发生较大规模的破坏事件，如裂纹、坑槽、轨辙、水毁、松散等病害，将严重威胁路面的使用寿命。通过对路面水损伤因素大量的研究和实体施工检验，选择高颗粒渗透性能沥青混合料（Large Stone Porous asphalt Mixture，简称LSPM）的新型路面基层结构，能够克服沥青路面易开裂、易发生水损害的缺陷，经过配合比设计的LSPM 沥青混合料具有良好的抗车辙性能[1]。因此在沥青路面基层施工中，应该加强对LSPM 基层关键技术控制，采用科学合理的施工方法，加强施工过程质量把控，对于延长沥青路面使用寿命具有非常重要的意义。

1 主要研究内容

LSPM 是一类新型沥青混凝土材料，具备透水性强、耐轨辙、耐反射开裂和耐疲劳的特点，采用LSPM 的系列新型路面设计具有基层厚度大、费用低廉的优点。在道路构造上，LSPM 作为过滤层，兼具承载、抗反射裂缝和清除渗入道路构造内积水的作用，并在国内开展了大规模的普及与使用，证实其优异的路用特性（见图1）。该文以巨野至单县高速公路（以下简称巨单高速）LSPM柔性基层施工为依托，对LSPM 基层的拌和、运输、摊铺、碾压、温度控制及接缝处理等施工工艺进行探讨，总结了LSPM 柔性基层的施工质量控制点[2]。为LSPM 柔性基层的大规模的应用推广提供了经验和参考。

图1 LSPM-25 大粒径透水性改性沥青混合料路面结构示意图

2 原材料性能研究

2.1 粗集料

LSPM 采用的粗集料应为机械加工的坚硬岩石，应保持干燥、洁净、表面粗糙。最大公称粒径，碎砾石≤26.5 mm，碎石≤31.5 mm。制作砾料时的原石不能带有灰尘、垃圾等杂质等，骨料成品不能直接和泥土接触，防止产生危害。当粗集料与液体沥青的黏附性不能满足规范相关要求时，采取措施进行处置，确保混合料性能满足规范要求。

2.2 细集料

LSPM 采用的细集料通常优先使用岩石屑料和机器加工的砂砾。细骨料应清洁、干燥、无风化作用、无杂质，机制砂砾应通过专业的制砂机加工，并选用质量良好的矿石作原材料，硬岩集料通过粉碎和过滤后≤2.4 mm 的部分具备了良好的棱角性能，且具有了合理的粒度级配。

2.3 填料

LSPM 所采用的充填材料，通常是干燥消石灰粉以及生石灰粉，石灰粉必须干燥、洁净，并天然地从粉仓中掉落收集，其质量也应当满足Ⅲ型钙质消石灰和生石灰的相关标准和规定。

2.4 沥青胶结料

LSPM 一般应选用黏性大的普通沥青作为胶结料（见表1），也一般选用在SBS 改性沥青、其他改性沥青和一般沥青中的多级沥青结合料，在改性沥青或一般沥青中可添加纤维稳定剂。现场制备的改性沥青必须随配随用，对于必须在短时间保存的，使用前必须拌和均匀，在不发生离析现象的条件下使用。而根据要求配比采用时要采用自动真空密封法，也可以采用大型马歇尔测试验证，LSPM 的沥青用量可以通过对沥青分层厚度、设计多孔性和综合离析漏的飞散试验方法进行确定。

表1 SBS 改性沥青检测结果

2.5 混合料配合比设计

大颗粒透水型沥青混料无固定级配曲线，其级配与原材料的来源密切相关，应通过混料体积设计、结构（渗水）和耐久性测试确认混合料设计所要的级配。工程设计中级配只用作配合比制定的基础，而不用作在设计质量控制所允许变化的级配限制范围内。在原材料来源变更后，应再次实施配合比的制定[3]。现场实施过程中按目标配合比设计、生产配合比设计和生产配和比验证三个阶段进行配和比验证。沥青混料配合比设计主要涉及以下的技术验证：高温稳定性、渗透特性、以及肯塔堡飞散测试等，其中高温稳定性采用车辙试验，技术指标要求参考相关标准。

3 施工过程控制

柔性基层施工采用滑模摊铺机自动化施工的方法，施工流程主要包括:下承层准备→测量放样→拌和→运输→摊铺机摊铺→碾压→接缝处理→质量检测。

3.1 下承层准备

（1）下承架结构应经监理工程师审查通过后，方可进行上部的柔性结构施工。下承面的测试项目，大致包括：压实度、平整度、高程、中线、横向坡度、宽度等。

（2）下承面必须清扫完毕，上表面要表面平整且无污垢，在柔性基层浇筑前一天进行封层和透层的浇筑。

（3）施工前进行裂缝调查，若发现有较宽且深度大于5 cm 以上裂缝时，则先使用乳化沥青灌缝，再使用宽度为30 cm 的沥青玛蹄脂防裂贴骑缝密贴；若发现为浅表型裂缝时，则使用宽度为30 cm 的沥青玛蹄脂防裂贴骑缝密贴，避免和减轻反射裂缝对沥青路面结构的影响。

3.2 施工放样

（1）对一般线段采用10 m 间距的施工放样，对曲线段应进行加密至5 m，并确定结构层的摊铺边线，再根据间距要求确定下承面标高。

（2）在建筑结构面板两侧布置高程基准线，基准线通过钢钎桩或钢钎上布置绑扎绳的方法加以控制。两辆摊铺机的中间采用了三角导向支架和钢尺进行高度传递，并通过对钢尺标高线拉吊差的方法控制高度，吊差点位置和钢尺支架位置一般相同。

3.3 混合料拌和

（1）场地及施工机械方面选用的一台3000 型混凝土拌和塔，定额产能达到180 t/h，并具有保温能力非常好的成品贮料仓。搅拌混合工艺中，逐盘测量并打印各个传感器所测定的材料用量和沥青混料拌制用量、拌和混合质量等各项数据。每台班完成后打印下一个台班的数据，用于摊铺厚度的总量测试，当数据出现异常后，可暂停生产，找出的问题在彻底解决后方可以继续生产。

（2）因为LSPM 矿物质材料中的细小颗粒状成分比重较小，在干燥筒内容中易产生过热的探测现象，在拌和均匀时也容易引起混凝土老化，所以在施工阶段中必须对拌和的温度进行严格把控。拌和原料一般采用SBS改性沥青，而沥青则应采用导热油进行加热，一般的受热温度约为160～165 ℃之间，而骨料颗粒的受热温度宜比沥青的高10～20 ℃。拌和楼混合料的出场温度控制在170～185 ℃，混合料温度超过195 ℃时应废弃。拌和的时间也要严格按照拌制的结果来确定，并需要确保所有颗粒都全部裹覆了结合材料，沥青和原料的拌和方法平稳。同时，混合均匀机的拌和料应均匀一致、无花白料、不结团成块和较严重的骨料颗粒分散等不良现象。但由于LSPM 的粗骨料颗粒较大、体积较多且沥青用量也较小，所以必须延长沥青混合料的拌和时间（经验证拌和时间一般不少于45 s，以提高混合料的均匀性，其中干拌时间不得少于10 s，湿拌时间不得少于35 s）。

3.4 混合料运输

（1）沥青混料运送车辆需要使用较大吨位的运送汽车，重量大小应按照运距、拌和水平、混合料摊铺水平和车速等因素确定，在摊铺机前应不少于5 台卸料车现场等候，且运量要与拌和的水平和混合料摊铺速度有富余量，且运送的汽车数量不得低于20 台，并以保证拌和楼及摊铺机连续施工为准，且不得出现停车待料的情况。

（2）运送混合料的汽车应距摊铺机前沿在10～30 cm处停住，并不得撞击摊铺机，在摊铺过程中运输的汽车要悬空档，或受摊铺机的推动而前进；运输车上还应该设有覆盖的遮篷，以保证拌料的温度在运输过程中尽量不丢失，同时运输能力也应该比拌料在摊铺中的能力有富余，从而缩短了摊铺机的长期待料时间，并保证拌原料在摊铺作业的长期稳定性。

（3）卸料车要选择用大蓬布，安装牢固紧实。当施工运输机动车进入路面建设的施工现场后，要选择合适地点并安排专人对客运车胎面进行清洗，以减少机动车对路面污染，进而影响沥青混凝土原料车的摊铺质量。沥青混凝土原料在运往沥青摊铺场时，应由人员持运料单收料，并随时检查其温度和外观质量。凡不满足规定温度条件的，已发白、结团成块、滴漏或被雨水冲刷的，均不得继续使用，且要运往固定地点废弃。

3.5 混合料摊铺

（1）混合料摊铺要保持适当的厚薄，碾压成形后混合料摊铺厚度不得低于10 cm，前150 m 松铺系数为暂定1.2，则松铺厚度宜掌握在12 cm；后150 m 松铺系数为暂定的1.23，故其松铺厚度宜限制在12.3 cm。

（2）柔性的摊铺利用摊铺机进行安装，当摊铺机安装就位之后，在熨平板下面摊铺垫木，而垫木的顶面标高即为该点的设计标高再加摊铺层的松铺厚度，垫木的预压位置经反复校正必须正确，直到达到规定的标准时，摊铺机才能安装就位，摊铺机在受料时向弹斗中喷洒一些防粘料用的防粘油。

（3）摊铺机在启动后，应提前预热熨平板温度不小于100 ℃，开始后及时测量高度、横坡与厚度，并适时进行温度校正和调节，一般此项工作在距离摊铺约30 m高度后进行，若有必要应停车测试，问题较大时需要再次启动。

3.6 混合料碾压

（1）摊铺现场配有30 t 胶轮压路机2 台、13 t 双钢轮双驱动振动压路机3 台、小型双钢轮压路机1 台，一次碾压长度一般以不超过50 m 为宜。

（2）碾压程序与工艺。13 t 双钢轮振动压路机稳压1 遍（前进静压后退弱振）、13 t 双钢轮振动压路机复压1 遍（弱振）、30 t 胶轮压路机碾压1 遍、13 t 双钢轮振动压路机复压2 遍（高频高幅）、30 t 胶轮压路机碾压1遍，最后再由13 t 双钢轮振动压路机静压后再收光1 遍，共需碾压七遍。

3.7 接缝处理

（1）相邻两幅及上、下层的横缝应错开，且不小于2 m，不可以置于其他断面的中间位置。

（2）柔性基层的横缝必须采用竖直接缝。横向或竖直放置连接的方法要求；必须用垂直点的方法水平连接，而不得用阶梯形的方法倾斜连接；用6 m 直尺沿纵向放置，在摊铺段端部的直尺呈悬臂状，以摊铺层与直尺脱离接触处定出接缝位置，趁尚未冷透时用锯缝机或人工垂直刨除端部层厚不足的部分（刨除或切割不得损伤下层路面），然后再用水冲洗一遍地面，待晾干时再涂抹上黏层的沥青。

3.8 质量检测

对于LSPM 现场压实度应采用空隙率与压实度双标准进行监测，并且对路面的芯样采用体积计算法进行测试，另外还需要通过压实遍数来进行压实控制。由于场地夯实量与室内击实质量存在一定差距，加上场内沥青封层和石屑的上浮，使混合料底面更加密实也增加了多孔性，所以对场地面层钻心取样后检测的多孔度应控制在13%～18%，极值为20%；夯实量的控制方法也与一般沥青混合材料相同，压实度检测也不能少于98%[4]。

4 施工质量控制

（1）在进行LSPM 混凝土施工前，首先必须对基础结构进行全面的质量检查，并且做好对透层、封层等工艺的执行工作，并保证其下承面清洁程度、平整度、强度等符合工程设计条件，在所有技术性指标都满足了工程设计要求之后，方可完成LSPM 大粒径渗透的沥青混合料基础施工。

（2）LSPM 在生产前，必须对产品的配合比进行严格检验。根据设计要求的配合比，首先进行热料仓振动筛的选择，然后进行热料仓筛分调整和初试级分配，最后再根据抽提筛分的状况确定成品级分配，最后方可确定成品沥青用量。

（3）LSPM 结构面层必须兼具排水层作用，因为水分主要经由路基内部排泄，所以设计路肩时必须能尽快将水分排除，因此设计结构面层上必须设置下封层，对路肩加以特别设置，通过碎石路肩或在较硬路肩上必须设有排渗管，让渗入路基内部的水分得以顺畅排除。

5 结语

经过对LSPM 的施工和性能分析，使用大粒径透水性沥青混合料（LSPM）可以有效避免反射裂纹的出现，同时可以去除路面构架层内的水分，减少积水对下承面及混凝土表面的损害。另外高颗粒穿透能力沥青混料有很大的模量和抗变形功能，还可以用作老路补强或新路改造的结构模板中，这都是今后应该探索的领域。