浇注式沥青混合料精细化施工及质量控制

李德锦，王 滔，田 超，胡德勇

（1. 上海建工集团股份有限公司，上海市 200080；2. 重庆市智翔铺道技术工程有限公司，重庆市 400067）

0 引言

浇注式沥青混合料（Gussasphalt，简称GA）具有沥青含量高（7%～10%）、矿粉含量高（20%～30%）、拌和温度高（220～240℃）、无需碾压（摊铺整平即可）等特点[1-3]。该材料具有良好的随从变形能力和抗疲劳开裂性能，较好的适应了正交异性桥面板的结构特性[4-6]。同时，其空隙率接近零、密水性好，可起到防水、保护桥梁结构的作用[7、8]。在国外应用历史超过100 a，使用寿命高达35 a，也是国内桥面铺装工程中应用最为广泛和成功的一种铺装材料[1]。

与常规沥青混合料施工工艺相比，浇注式沥青混合料在生产、运输、摊铺等方面均存在较大差异。目前，部分桥梁在浇注式沥青混合料施工1～2 a 后即出现早期病害，探究病害形成原因，往往与施工过程中质量控制不到位密切相关。因此，如何通过工艺控制，提高浇注式沥青混合料精细化施工质量、避免施工缺陷引发早期病害，是当前行业关注的重点之一。

1 工程概况

两港大道（新四平公路—S2）快速化工程位于中国（上海）自由贸易试验区临港新片区内。项目全长约13.1 km，其中高架快速路全长约8.1 km，道路等级为城市快速路，双向六车道，行车道标准宽度为2×12.25 m，桥面横坡2%，设计速度80 km/h。该项目主线标准段高架上部结构采用先简支后连续预应力混凝土小箱梁，桥面浇注90 cm 厚C50 钢筋混凝土，然后铺筑GA+SMA，具体铺装结构参数见表1。

表1 桥面铺装设计方案

2 浇注式沥青混合料施工质量精细化控制

2.1 原材料质量控制

相对于集料而言，沥青和矿粉的质量往往对GA的质量起关键性作用。

（1）沥青质量控制

综合国内应用情况来看，GA 用聚合物改性沥青应用比例最高、应用效果最好。与天然沥青相比，聚合物改性沥青高低温综合性能更优，抗热氧老化性能则略有欠缺。因此，聚合物改性沥青宜在混合料施工前1～2 d 生产，以减少保温存储期间的老化。此外，聚合物改性沥青外加剂掺量高达20%左右，在保温存储期间易离析；因此，在GA 生产前，宜增加循环次数，将存储罐里的沥青混合均匀。

若沥青胶结料存在离析或老化，往往拌制出来的GA 流动性较差，摊铺整平后上表面呈“麻面”状态，如图1 所示，下表面呈蜂窝状，如图2 所示，从而导致保护层与防水黏结层之间的黏结强度大幅度降低，在行车荷载的作用下易诱发脱层等早期病害，如图3所示。

图1 浇注式沥青混合料摊铺整平后（左：正常，右：麻面）

图2 蜂窝状

图3 脱层、推移

（2）矿粉质量控制

现行《公路钢桥面铺装设计与施工技术规范》（JTG/T 3364-02—2019） 规定GA 用矿粉0.075 mm筛孔通过率不低于80%，对上限未作要求。实际生产过程中，若0.075 mm 筛孔通过率越高，则矿粉总比表面积越大，所需的结构沥青就越多，在相同油石比的情况下，混合料的施工和易性则越差，进而不利于施工现场摊铺作业。因此，矿粉0.075 mm 筛孔通过率宜控制在80%～95%之间。

此外，矿粉里黏性土含量过高，同样会导致混合料施工和易性差。因此，在矿粉加工过程中应杜绝黏性土混入石料中，并严格控制塑性指数指标（＜4%）。在施工过程中可采用“烘干法”快速评定黏性土含量的高低，即取50 g 矿粉放于套筛底盘中，加入30 g水并混合均匀，然后放入60℃烘箱中烘干，如图4 所示，若矿粉表面出现大量裂纹，则表明矿粉里黏性土含量偏高，不应用于GA 生产。

图4 矿粉黏性土快速测定（左，正常；右，偏高）

2.2 浇注式沥青混合料生产

目前，国内生产GA 时，通常未对矿粉进行加热，集料加热温度往往高达290～320℃。在矿料干拌的过程中，一方面使矿料混合均匀，另一方面通过高温集料对冷却的矿粉进行加热，若干拌时间不够，高温集料降温不充分，在喷入沥青湿拌的过程中，易导致沥青超热老化，如图5 所示。因此，可适当延长干拌时间至30 s 左右；为了保障拌和效率，可适当降低湿拌时间至60 s 左右。

图5 浇注式沥青混合料生产（试拌）

2.3 浇注式沥青混合料运输

在点火生产的初期，GA 的出料温度（和易性）存在一定的波动，为避免KOOKER 搅拌过程中过载，可采用2 辆KOOKER 轮流装料，每次装2～3 盘料。为提高装料效率，可采用车尾对车尾的形式在卸料口下轮流装料。如图6 所示，在装料和搅拌运输过程中，应安排专人定期观察KOOKER 压力表，当压力过大（正常情况下为15～20 MPa）时，应停止装料，或将COOKER 中的混合料卸掉。

图6 浇注式沥青混合料装料及压力监测

2.4 浇注式沥青混合料摊铺

GA 摊铺机宽度通常为3.5～11.0 m，由若干个模块拼接而成，在拼接过程中应对接缝进行清理。如图7 所示，摊铺机之间的熨平板应采用联结螺栓紧固，每次施工完成后应将熨平板拆卸清理后重新拼装上，并用调平线检测拼接的顺直性，避免摊铺后出现纵向刮痕，如图8 所示。在桥面横坡高的一侧，熨平板的高度宜比摊铺厚度高2～3 mm；在桥面横坡低的一侧，熨平板的高度宜比摊铺厚度低2 mm 左右。

图7 浇注式沥青混合料摊铺

图8 熨平板加热拼接不当出现刮痕

如图9 所示，在施工前，应对GA 摊铺机的熨平板进行加热，温度应达到200℃以上，以保证摊铺起步的平顺性。此外，宜采用液化气喷火枪对摊铺起步区域的基面进行预热，温度宜达到50℃。

图9 熨平板加热

GA 摊铺机履带前方和后方宜设置纵向接缝加热装置，以提升接缝联结效果。纵向接缝处的熨平板宜覆盖一部分在原铺装层上，在熨平板压力作用下以提升纵向施工缝的接缝效果，如图10 所示。

图10 接缝效果

在德国、瑞士等欧洲国家，主要通过COOKER温度与压力来评价混合料施工和易性。在日本和我国，主要通过刘埃尔流动性试验来评定混合料的施工和易性。在取样进行刘埃尔流动性和成型贯入度、低温小梁、车辙试件测试时，应用铁锹在卸料的过程中取样，不得取卸在地面上的混合料。

摊铺过程中若出现设备故障、长时间无法行走，则应及时提机并清理卸载在桥面的混合料，在铺装层塑性变形不明显时，及时切横缝，对损伤的防水层黏结层应进行补涂。

2.5 预拌沥青碎石撒布及碾压

预拌沥青碎石沥青用量通常为0.3%～0.5%，最佳沥青用量以石料之间不相互粘黏为准。采用黏度较低的道路石油沥青，碎石裹覆沥青更均匀。为提高碎石的沥青裹覆效果，拌和时间宜控制在60 s 左右。预拌沥青碎石宜施工前一天内拌和，在撒布时宜残留一定温度。

在施工前后，应对碎石撒布机齿状钢针分布的均匀性进行检测，如图11 所示，放料看碎石起伏状态（起伏越大，表明撒布越不均匀），对变形的齿状钢针进行校正。

图11 碎石撒布机调试

GA 用预拌沥青碎石粒径的规格通常为5～10 mm或10～15 mm。5～10 mm 预拌沥青碎石通常采用人工滚轮进行碾压，10～15 mm 预拌沥青碎石通常采用2～3 t 小型双钢轮压路机进行碾压。

预拌沥青碎石撒布宽度应尽量靠近纵向接缝，避免接缝处预拌沥青碎石欠缺的情况。如图12 （a）所示，碎石撒布时，混合料表面温度宜≥180℃，碎石撒布机宜紧跟摊铺机。如图12（b）所示，当采用人工滚轮进行碾压时，应在摊铺的两侧各安排一个工人，紧跟预拌沥青碎石撒布机碾压碎石，滚轮用隔离剂宜用抹布涂抹。如图12（c）所示，当采用小型双钢轮压路机进行碾压时，铺装表面温度宜控制在110～135℃，钢轮喷水量不宜过多，以钢轮不黏沥青为宜。

如图12（d）所示，碎石碾压后应形成平整、均匀的表面。浇注式沥青混合料表面撒布预拌沥青碎石，主要是提高组合结构抗车辙变形能力。因此，碎石碾压深度宜不低于碎石粒径的1/2，待碾压完毕，应清除松动或未嵌入稳固的预拌沥青碎石。

图12 预拌沥青碎石撒布及碾压

3 结语

浇注式沥青混合料作为一种密水性好、随从变形能力和抗疲劳开裂性能优的材料，在国内外桥面铺装工程中得到了广泛应用。通过工艺控制、精细化施工，可有效提高浇注式沥青混合料的施工质量和桥面铺装服役耐久性。

本文结合上海两港大道桥面铺装工程GA 的施工工艺特点，在现行《公路钢桥面铺装设计与施工技术规范》（JTG/T 3364-02—2019） 共性要求的基础上，提出了聚合物改性沥青防离析措施、矿粉黏性土快速评定方法、生产初期GA 轮流装料方法、熨平板高度设置要求、预拌沥青碎石均匀撒布控制等精细化施工质量控制措施，可为类似工程施工提供参考。