直投式高模量改性沥青混合料的应用与适应性分析

刘志清

保利长大工程有限公司，广东 广州 511430

1 工程概况

某项目起于梅州市城北镇上村，与长深高速公路衔接后，开始向西布线，至育豪设大坪互通立交连接G206、X020，沿途设长田互通连接G206、X039，再经长田径、超南至平远县城南，在兴田村附近设田兴互通，与济广高速公路相接。

2 直投式高模量沥青混合料配合比设计

按照目标配合比、生产配合比、试拌试铺验证3个阶段有序操作，得到具体的混合料配合比，包含最佳沥青用量、矿料级配等关键的参数，作为正式施工的材料取用依据。室内试验部分只针对目标配合比阶段进行研究。根据高模量沥青混合料的性能要求，在设计时其级配采用的是密集配，具体级配类型及范围按照设计文件和相关材料技术要求进行。

2.1 组织马歇尔试验

在工程设计级配范围内取3组配比，基于所掌握的信息生成各自的设计级配曲线，3处曲线分别在该级配范围的上方、中值及下方。为了保证级配的合理性，要求设计合成级配具有平顺性，即不可出现过多的锯齿形交错现象，且需重点关注0.3～0.6mm，该区间内不可形成“驼峰”。经过多次细微的调整后，若仍无法满足要求，则更换材料设计，再组织分析，直至得到满足要求的结果为止[1]。

在初拟的3组矿料级配的基础上，挑选5组不同的沥青用量予以拌和，分别制得各自的马歇尔试件，经过测定后得到关键的力学性能指标（马歇尔稳定度、流值等）以及体积指标（VV、VMA等），与马歇尔设计标准比较，通过技术经济分析，确定适合各层位、不同沥青、不同石料的最优配合比以及最佳沥青用量。高模量沥青混合料目标配合比设计流程如图1所示。

图1 高模量沥青混合料目标配合比设计流程图

2.2 GTM设计方法

以GTM设计方法的基本思路为引导，初拟3组不同的矿料级配，选定5组沥青用量，按照各自的要求拌和混合料，通过旋转压实计算VV、VMA和VFA等体积指标，以及GSI、GSF等力学指标，与GTM设计标准比较，通过技术经济分析，确定适合各层位不同沥青、不同石料的最优配合比及和最佳沥青用量。

在经过马歇尔设计和GTM设计后，对比分析各沥青混合料的性能，除此之外，对各配合比设计进行校验，目的在于确定最具可行性的配合比，再进一步得到各类材料的类型、矿料级配、标准配合比及沥青用量。

3 直投式高模量改性沥青混凝土施工工艺

3.1 生产配合比

以目标配合比设计结果为参考，组织生产配合比设计，并安排试拌试铺检验，验证高模量沥青混合料的工程性能。在确定生产配合比时，小于0.075mm的细粉含量需用水洗法测定，参照目标配合比的设计流程，按照相同的流程完成配合比设计工作。为了减少试验工作量，矿料级配与沥青用量应与目标配合比设计相近。结合梅平高速铺设5km试验路段，确定具体的施工依据，包含混合料生产方法、摊铺及碾压施工工艺、各道工序的质量控制标准以及具体方法。

3.2 施工温度

在较高的温度下施工高模量沥青混凝土路面，且需具体至各节点中，分别对具体的温度予以控制，形成相应的温度约束规定，便于指导直投式高模量改性技术在其他工程中的应用[2]。沥青混合料的温度测定是一项重要的工作，可根据测温数据对混合料的状态做出判断。在测定时，可采用插入式数显温度计。不同场景的测温方法有所不同，若测定运料车内混合料的温度，则需在车厢板侧板的下方开设小孔，测量时插入深度至少达到15cm，以保证测量结果的可靠性；在碾压阶段测定温度时，则将路面辅助温度计测针插入摊铺层内部，得到具体的温度数据。

3.3 混合料的拌制

合理规划拌和场的位置以及范围，完善基础设施配套；根据混合料生产要求，设定冷仓、热料仓的数量；明确混合料生产的关键参数，包含拌和时间、温度控制要求等。对于直投式高模量改性沥青混合料，需经过试验后确定具体的拌和时间，基本要求是沥青和外掺剂可均匀裹覆集料，否则该拌和时间不满足要求。

3.4 混合料的摊铺

参照实际情况确定合适的摊铺速度。根据混合料的工程性能组织试铺，确定合适的松铺系数。

3.5 混合料的碾压

（1）通过试铺试拌，确定直投式高模量改性沥青混凝土的压实层最大厚度。（2）适配合适规格的压路机，明确压路机的组合方式以及各碾压阶段（初压、复压、终压）的作业流程，保证碾压效果。遇气温偏低、风力等级较高等特殊天气时，适当增加压路机的数量。（3）明确压路机的运行参数，包含碾压遍数、运行速度、重叠轮辐等。（4）明确初压、复压后路面应满足的平整度、压实度等技术要求，确定终压的方式及时间等。（5）确定路面接缝施工和开放交通的时间。

4 直投式高模量改性沥青混凝土路面性能监测方案

4.1 路面破损状况检测

为了直观地评价直投式高模量改性沥青混凝土的应用效果，对梅平高速试验路段及其对比路段进行路面破损状况长期跟踪观测，明确路面病害的具体类型、分布位置、程度以及不良影响等[3]。采用多功能道路检测车对梅平高速直投式高模量改性沥青混凝土路段的路面破损状况进行检测，并分车道进行病害统计和评价。

4.2 路面平整度、车辙检测

为了评价直投式高模量改性沥青混凝土路面的行车舒适性，考虑平整度和车辙指标两个方面，围绕梅平高速试验路段及其对比路段做跟踪观测，掌握其随时间和交通量的衰减情况，评价直投式高模量改性沥青混凝土的长期使用效果。采用多功能道路检测车对梅平高速试验路段进行全线路面平整度、车辙状况检测，并分车道进行数据统计和评价。

4.3 路面抗滑性能检测

（1）适配SCRIM横向力系数测试车，由其参与检测工作，该装置有序运行，每20m生成一个SFC值。分车道进行数据统计和评价。（2）采用铺砂仪对路面构造深度进行检测，每200m测试一处。

4.4 路面渗水状况检测

（1）采用标准渗水仪对试验路段及对比路段的慢车道进行路面渗水系数测试，每200m测试一处（每处3点）。（2）在路面有水的情况下（雨后），采用自主研发的路面渗水快速检测系统（红外热成像快速测试车）对道路全断面的渗水均匀性进行跟踪观测。综合标准渗水仪和渗水快速检测系统的测试结果，确定路面渗水状况及均匀性状况。

4.5 路面压实度检测

压实度可表征路面的密实状况，该值越高，则表明路面的密实状态越好。对梅平高速直投式高模量改性沥青混凝土路段及其对比路段压实度状况进行跟踪观测，评价直投式高模量改性沥青路面的压实度变化情况。

4.6 路面结构温湿度状况

（1）采用红外热成像快速测试车和手持式红外热像仪相结合的方法，对路表全断面的温度进行检测，确定路表实际温度及路表温度的均匀性。（2）在路面钻取沥青层芯样，打孔并植入温度传感器，后放回钻芯位置并用乳化沥青灌实；雨量、风速、气温等测试装置安装于中分带位置。

5 结束语

此次直投式高模量沥青混凝土试验检查了生产配合比适用性、碾压工艺合理性，验证了混合料、实体工程质量技术指标与设计要求的符合性，表明微调后的生产配合比能较好地满足施工要求，碾压工艺满足路面压实要求。