高模量沥青路面施工技术研究

鲍居德

(朔州路桥建设有限责任公司)

0 引 言

随着我国公路交通运输事业的迅速发展，公路交通量与交通荷载持续增长，超载以及重载问题日益突出，公路路面结构损坏问题已经十分严重。尤其是沥青路面的车辙问题，几乎已经成为沥青路面最为常见的早期病害问题。为了控制沥青路面的车辙问题，高模量沥青混合料在公路施工中的应用越发普及，由于具有模量高、承载能力强、抗车辙性能优异的特点，因而技术优势明显，应用前景较好。但是高模量沥青混合料的施工质量影响因素较多，在施工过程中必须采取专门的技术措施进行施工管理，以提高高模量沥青路面施工质量，充分发挥高模量在抗车辙方面的作用。

1 高模量沥青混合料作用机理分析

高模量沥青混合料主要是通过改性剂对沥青胶结料进行改性，改善其性能，作用机理主要有以下几方面。

(1)胶结作用。高模量沥青混合料中改性剂在湿拌以及运输过程中，部分溶解或者是溶胀于沥青之中，能够有效的强化胶结料的胶结作用，进而起到降低热敏以及改善感温性的作用。

(2)加筋作用。由于改性剂大多为高分子聚合物，在高温条件作用下会形成具有足够劲度的纤维，进而可以在沥青内部形成新的网状结构，同时在沥青混合料内部起到加筋作用。

(3)填充作用。高模量沥青改性剂在高温条件下熔化，能够填充到沥青混合料集料骨架的间隙之中，在冷却后强度较高，因而能够改善沥青混合料的骨架结构。

(4)变形恢复。高模量沥青混合料最大的特点在于模量高、强度大，而且改性剂中的弹性成分还可以在夏季高温条件下在路面中发挥弹性恢复作用，有助于解决沥青路面的永久变形问题。

2 原材料的选择

2.1 沥青

对于高模量沥青混合料中沥青的选择，应当根据公路工程施工所在区域的气候条件、交通量信息以及交通荷载情况，分析确定路面设计温度，进而按照PG 分级中的相关要求确定沥青的性能等级。由于高模量沥青混合料一般用于夏季高温持续时间长、交通荷载大的路段，因此一般选择使用70#基质沥青。为了确保后期高模量沥青路面施工质量，还应当对沥青的针入度、软化点、粘度、延度等技术指标进行试验检测。

2.2 集料

(1)粗集料的选择。粗集料是沥青混合料的骨架，也是承受荷载的主要支撑，因此对于粗集料，首先要求必须使用强度高、坚硬、抗磨耗的粗集料。对于粗集料的技术指标主要是针对压碎值、磨耗值、坚固性、针片状含量、软石含量、表观相对密度以及毛体积相对密度等技术指标进行试验检测，确保满足使用要求。

(2)细集料的选择。细集料主要是作为沥青混合料骨架的填充，应选择使用洁净、干燥、无风化、无杂质的天然砂、机制砂以及石屑等材料，质量控制的试验检测指标主要有含泥量、棱角性、砂当量以及表观相对密度、毛体积相对密度等。

2.3 矿粉

对于高模量沥青混合料而言，矿粉必须采用具有憎水性的石灰岩、岩浆岩等强基性岩石磨制而成的矿粉，并确保矿粉干燥、洁净、无团粒，细度模数等指标满足要求。

2.4 改性剂

高模量沥青混合料中的改性剂本身是高分子聚合物，通过在沥青中发挥溶胀作用在沥青中形成新的网状结构，改善沥青材料的性能。改性剂种类比较多，有橡胶塑料类、橡胶类、树脂类等，其中较为常用的主要是PE 和EVA 树脂类改性剂。

3 高模量沥青混合料的配比设计

(1)矿料级配设计。在高模量沥青路面的设计中，对于矿料级配组成应该根据所处设计层位，按照《公路沥青路面施工技术规范》中的相关要求进行确定。

(2)最佳油石比的确定。对于高模量沥青混合料的最佳油石比，一般也是采用马歇尔配比设计方法进行确定，在确定混合料的级配以后，间隔0.5%分别选取五组不同油石比，成型马歇尔试件，按照如下公式确定最佳油石比QAC，QAC=(OAC1+OAC2);公式中OAC1为对应密度、稳定度最大值以及空隙率、饱和度中值沥青用量的平均值;OAC2为各项技术指标均在技术规范标准范围内的沥青用量范围中值;

(3)高模量沥青混合料力学性能分析。为了准确的评价高模沥青混合料中改性剂的用量是否合理，并对力学性能进行评价，在沥青混合料配比设计中，还应该再添加改性剂以后，对沥青混合料采取单轴压缩试验、劈裂试验、弯曲试验以及剪切试验等，分别对抗压回弹模量、劈裂强度、弯曲破坏应变以及剪切强度等技术指标进行分析。

(4)路用性能的分析研究。对于高模量沥青混合料的路用性能，主要是对高温性能、低温性能、疲劳性能以及水温性能进行评价分析。通常情况下，高模量沥青混合料的高温性能尤其是抗车辙能力非常好，但是低温抗裂性有所降低，因此必须将低温抗裂性能作为重点控制的技术指标，以免路面施工结束后期出现大范围的裂缝问题。

(5)生产配比的确定。在完成了目标配比的设计以后，应该在热料仓取料进行筛分试验，并以目标配比试验数据作为依据，调整确定生产配合比，指导现场拌和生产。

4 高模量沥青路面现场施工

(1)高模量沥青混合料的拌和生产。现阶段在高模量沥青混合料施工中，拌和生产大多采用间歇式拌和设备，按照干拌法工艺进行拌和生产。为了确保高模量改性剂投放的准确性，应该尽可能的采用具有自动控制以及计量功能自动投放机进行改性剂的投放，一般情况下改性剂的用量在0.5%左右。在拌和生产过程中，在加入集料、投入高模量改性剂以后，应当干拌15 s 左右，湿拌时间控制在45 s 左右，总拌和时间应该控制在60 s 以后。重点确保高模量沥青混合料拌和之后没有花白料或者是团结成块的问题，如有花白料或者是离析问题应当及时调整拌和时间。在拌和温度的控制上，沥青加热温度控制在170 ～180 ℃左右，矿料温度控制在180 ～190 ℃左右，出料温度在170 ～180 ℃之间，运抵施工现场的沥青混合料温度不得低于160 ℃。

(2)高模量沥青混合料的现场摊铺。在进行高模量沥青混合料摊铺施工作业之前，首先应该对现场工作面进行检查，重点确保工作面清扫干净、透层或者是粘层喷洒质量合格。如果采用双机连铺的作业方式，必须确保摊铺机之间前后间距10 ～20 m 左右，搭接长度30 ～50 mm。一般情况下，高模量沥青混合料的松铺系数在1.15 ～1.25 之间，具体应该根据试验段施工情况确定。在施工前必须将熨平板预热至100 ℃以上，在整个高模量沥青路面的摊铺施工作业过程中，应该重点确保摊铺机自动料位器工作良好、链板与送料器即料门开度之间协调有序。由于高模量沥青混合料料温高，降温快，为了确保压实质量，行走速度应适当放慢，一般控制在2 m/min 以内。

(3)高模量沥青混合料的碾压施工。对于高模量沥青混合料的压实，应该遵循“紧跟慢压、高频低幅”的原则，重点确保碾压温度满足要求，一般控制初压温度不低于160 ℃，终压温度不低于100 ℃。在压实机械的组合选择上，可以配置钢轮压路机、振动压路机以及胶轮压路机。采用双钢轮压路机分别静压、振动碾压1 遍作为初压，之后采用胶轮或者是震动压路机进行7 ～8 遍左右的复压，最后采用双钢轮压路机静压1 遍收光。在碾压结束后应该及时对路面高程、压实度、平整度等技术指标进行试验检测，确保施工质量满足技术规范要求。

5 结 语

高模量沥青混合料无论是在原材料，还是混合料的配比设计以及现场施工阶段，对路面施工工艺都有着更高的要求，因此，在高模量沥青混合料的施工过程中，技术人员应当结合高模量沥青混合料的特点，强化质量控制管理，确保高模量沥青路面路用性能的优越，延长沥青路面的使用寿命。

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