浅谈天山公路沥青路面设计

李建国

(新疆交通建设管理局)

1 前 言

天山公路即国道217 线独山子～乔尔玛～那拉提～库如力项目地理环境、气候条件特殊，地处高海拔、高寒地区，地质条件复杂，施工环境恶劣，路线穿越多处季节性冻土区，多处跨越天山海拔3 km 以上，路线盘山段多，施工场地狭小，极端最低气温－48 ℃，极端最高气温28 ℃。沥青路面采用单层结构，总厚度为4 cm。设计为AC－13C 型(独－乔－那段)、AC－13F 型混合料(那－库段)。由于该区域寒冷期较长，且多风雨，日温差大，冻融强烈，项目的实际施工周期很短。故沥青路面低温、抗水损坏性能需要在沥青面层的设计和施工环节重要关注，笔者就寒区沥青面层设计与施工谈几点体会。

2 沥青面层配合比设计

2.1 原材料的选择

根据天山公路大多说路段属于寒温带区，平均海拔高，温度低，日温差年温差大等特点，为减少冬季严寒引起的沥青路面开裂，沥青混凝土所用沥青宜选用高标号沥青，本工程采用优质道路石油沥青A 级110#沥青及A 级90#沥青。各项指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40 －2004)对90#及110#道路石油沥青的技术要求。粗集料采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近立方体颗粒的碎石，粒径大于2.36 mm。面层宜采用碱性石料，应选用反击式破碎机轧制的碎石，严格控制细长扁平颗粒含量，以确保粗集料的质量。细集料采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当级配的人工轧制的机制砂或石屑，规格为0 ～2.36 mm。集料洛杉矶磨耗损不大于28%，坚固性不大于12%，对沥青的粘附性不小于4 级，同时集料粒径应满足部颁规范(JTG F40 －2004)技术要求。天然砂可选用含泥量较少的中、粗河砂，规格满足表规范要求。天然砂在AC 型混合料应严格限制用量，对于掺加天然砂的沥青混合料须重点关注高、低温性能及抗水损害性能。抗剥落剂，当石头与沥青的粘附等级达不到技术要求时，需要掺加抗剥落剂等措施，对于液体抗剥落剂，应选用有较强抗老化性能，与沥青配伍性能良好的产品。技术要求包括:密度与沥青相同或接近;pH 值宜大于7;常温下为液态，凝固点小于0 ℃;掺入沥青后(按沥青质量0.4%加入)与石料的粘附性能提高到4 级以上;掺加铵类抗剥落剂的混合料需要进行老化后的检测，将混合料在135 ±1 ℃烘箱内进行4 h 的高温短期老化，成型试件后在85 ±3 ℃烘箱中通风连续加热5 d，进行浸水马歇尔与冻融劈裂试验。

2.2 沥青混合料技术要求

热拌沥青混合料设计采用马歇尔方法进行，混合料技术性质应满足击实次数，两面各击75 次;稳定度不小于8.0 kN;流值20 ～40(0.1 mm);空隙率3.5% ～5.0%;沥青饱和度65% ～75%等技术要求。在确定了最佳油石比及集料级配后应开展相应的性能验证试验，性能试验结果应满足车辙试验动稳定度1 000 次/mm 以上;水稳定性:残留马歇尔稳定度80%以上;冻融劈裂试验80%以上;低温小梁弯曲试验1 500 με 以上等技术指标。

2.3 优化配合比设计

(1)目标配比阶段。在进行配合比设计时，应尽量使级配曲线在规范中值处圆顺，无折角，考虑到混合料施工均匀性及抗高温性能，级配曲线尽量走“S”型，如图1。AC －13C型级配 及S 型曲线走势选择有利于混合料形成较强的嵌挤结构，具有较好的抗车辙能力。油石比可取OAC1和OAC2的中值作为目标配合比最佳油石比OAC。结合本项目气候特点，对应试件空隙率在3.5% ～5.0%范围内;如OAC1处在上述范围之外，应调整级配，重新进行配合比设计

(2)生产配合比设计阶段.①确定各热料仓矿料和矿粉的用量。必须从二次筛分后进入各热料仓的矿料取样进行筛分。根据筛分结果，通过计算，使矿质混合料的级配接近目标配合比，以确定各热料仓矿料和矿粉的用料比例，供拌和机控制室使用。同时反复调整冷料仓进料比例，以达到供料均衡。②确定最佳油石比。取目标配合比设计的最佳油石比OAC 和OAC±0.3%、OAC±0.6%五个油石比，取以上计算的矿质混合料，用试验室的小型拌和机拌制沥青混合料进行马歇尔试验，按目标配合比设计方法绘图分析，得出OAC1和OAC2后综合确定生产配合比的最佳油石比OAC。按以上方法确定的OAC 可能与目标配合比的OAC 不一致，如相差不超过0.2个百分点，应按生产配合比确定的OAC进行试件拌和试铺，或分析确定试拌试铺用油石比;如相差超过0.2个百分点，应找出原因，进一步试验分析后确定试拌试铺用油石比。

(3)生产配合比验证阶段。生产配合比进行试拌，沥青混合料的技术指标合格后铺筑试铺段。取试铺用的沥青混合料进行马歇尔试验检验和沥青含量、筛分试验，检验标准配合比矿料合成级配中，至少应包括0.075 mm、2.36 mm、4.75 mm及公称最大粒径筛孔的通过率接近目标配合比级配值，并避免在0.3 ～0.6 mm 处出现驼峰。由此确定正常生产用的标准配合比。

3 结束语

天山公路地属高海拔寒区，它的设计及施工相对一般地区有一定的特殊性，本文从原材料选用、骨料颗粒级配、油石比、生产配合比设计等重要环节，结合工程实际情况进行了分析，提出了相应措施。但寒区沥青路面设计与施工中涉及的新技术、新工艺较多，实践中还需要进一步的充实、完善和提高。除此之外，在设计施工中还要科学管理，加强各级管理机构的执行力度，提高基层施工人员的综合素质，只有这样才能更加有效保证工程的质量。

［1］寒区温拌沥青混合料路面技术规范(DB63/T812 －2009)［S］.