新材料在高速公路沥青路面施工中的应用及效果

唐凤宁

（甘孜藏族自治州公路工程质量监督局， 四川 康定 626000）

1 工程概况

此次研究分析以某高速公路建筑工程项目实例作为研究对象，在实际施工的过程中，施工单位将新型材料与施工技术运用在该项目中，在充分了解该项目实际情况的基础上，合理地选择原材料与施工技术。该项目的总长度比较长，且沿线存在多个隧道，这也就意味着该项目的施工具备一定的复杂性。施工单位在经过全面的权衡以后，决定对路面工程采取改性沥青同步封层处理方式进行施工，这样可以取得较为理想的施工效益。

2 AC-20高性能沥青混合料

2.1 高性能沥青路面改性新材料不同掺量的高低温试验

为了分析沥青混合料在掺加高性能的沥青改性剂以后，沥青混合料自身的高、低温性能的变化，特意设计了不同的掺加比例（0.25%，0.3%，0.35%，0.4%），分析不同掺加量对沥青路面高、低温性能造成的影响。经分析，在四种高性能的沥青改性剂掺加量的试验结果中，只有掺加量为0.3%才可以有效地满足《沥青混合料改性添加剂第1部分：抗车辙剂》的要求。

2.2 配合比设计

沥青混合料的配合比设计是一项较为关键的工序，沥青混合料的配合比的合理性会直接影响到路面结构的整体质量，在经过试验以后，该项目的路面沥青混合料的配合比设计为：外加剂的掺加量为0.3%，油石的掺加量为4.2%，分以下3个阶段进行。

2.2.1 第一阶段

基于粗集料与细集料检测合格的前提下，按照不同的比例混合记录，检测出混合料中粗集料的实际捣实密度，将捣实密度最大的一组配合比作为最佳组合比例。然后利用马歇尔试验来确定出油石比、添加剂的掺量，并借助车辙试验来检验沥青混合料配合比的科学性。粗集料不同比例混合后的捣实密度、不同粗集料比例车辙试验结果分别如表1、表2所示。

表1 粗集料不同比例混合后的捣实密度

表2 不同粗集料比例车辙试验结果

从表1中的信息来看，分析在不同配合比条件下的粗集料捣实密度，按6∶4的混合比例，检测结果发现，粗集料的捣实密度是最大的，当掺加的比例超过6∶4以后，不但无法提升捣实密度，反而还会降低粗集料的捣实密度。通过对6:4比例的混合料进行试验发现，当粗集料的比例增大时，那么粗集料对沥青混合料的整体结构干扰下也会随之增大，促使混合料的骨架结构稳定性不断地降低。因3个标段内的集料使用的都是石灰岩，骨料的品质、性能差异相对较小，且在实际生产过程中粗集料供料平衡，3个标段内的粗集料的掺加比例应该控制在6∶4的状态比较合理。

从表2可知，外加剂的掺加量为0.35%时，且粗集料掺加量为5.5:4.5时的沥青混合料的高温稳定性明显的差于外加剂的掺加量为0.3%时，且粗集料掺加量为6.3:3.8时的沥青混合料的高温稳定性。由此可以确定出，当沥青混合料中的粗集料的掺加量不同时，其对沥青混合料的性能影响也会表现出一定的差异。假若单一性地对沥青原材料构成对沥青混合料性能的影响进行分析，那么新材料的掺加量控制在0.3%～0.4%时，其对沥青混合料性能的促进作用是最为显著的。在实际确定新材料掺加量的过程中，不但需要考虑施工成本问题，同时还要保证原材料的性能满足规范要求。所以，将新材料应用在沥青中，对沥青的配合比进行优化是一项非常重要的工作[1]。

2.2.2 第二阶段

结合沥青混合料试验的标准规范以及沥青路面施工的技术要求看，利用马歇尔试验确定出各个标段的沥青配合比以及最佳油石比及外掺剂掺量。

2.2.3 第三阶段

对该项目内的沥青混合料的配合比进行验证。可以利用车辙试验、马歇尔试验、渗水试验等进行确定。

3 改性沥青混合料施工技术要点

改性沥青混合料摊铺的过程中，混合料自身的温度应该保持在110～160℃，常规性的沥青路面的施工温度具体情况可以参照表3。结合实际情况，沥青混合料摊铺完成以后，压路机的碾压温度可能会表现出一定的差异性，改性沥青混合料的碾压温度应该为140℃。

表3 沥青路面施工温度

3.1 施工准备

摊铺作业之前应该先对基层进行质量验收，测量人员应该对基层的标高进行检测，若检测不合格则应该立即上报总监理工程师。对摊铺设备进行检修，保证摊铺过程中机械设备不会出现故障[2]。

3.2 施工放样

沥青结构层的厚度可以使用钢丝进行控制，针对横坡部位的厚度，则可以使用摊铺机自身附带的熨平板进行控制。沥青摊铺的基准线立柱的间距应该设计为5m，结合设计图纸对高程的要求合理地悬挂钢丝。钢丝必须要保证拉直、紧绷，在钢丝两侧应该装置紧线器，保证钢丝绳装置完成以后其自身的拉力超出800N。当钢丝基准线设置完成以后，应该对其高程进行复核。在正式摊铺的过程中，应该持续性地检测基准线的高程。当以上工序全部完成以后，应该在基层表面撒布白灰线，以便于引导摊铺机行进过程中不会出现方向偏离。

3.3 混合料拌和与运输

3.3.1 混合料拌和

改性沥青混合料应该直接由具备资质的拌合站生产，严格地控制每盘混合料的配合比、出站温度，拌合过程中应该实现全自动的记录。其具体的干拌时间应该根据试验进行确定。拌合完成以后，粗细集料应该是完全被沥青所包裹。通常情况下，每盘拌合的时间应保持在30～50s，干拌的时间不得低于5s。混合料拌合完成以后应该进行试验，若检测不合格，则不得使用在实际施工活动中。

3.3.2 混合料运输

改性沥青混合料应该使用自卸汽车完成运输，自卸汽车的载重控制在15t比较合适，在装料之前应该将车厢内部清理干净，然后涂刷油水剂，避免混合料粘结在车厢表面。混合料装载完成以后应该使用保温篷布作覆盖处理。当混合料运输至施工现场以后，混合料自身的温度应该保持在120～150℃，若混合料的温度检测不合格，则应该作返厂处理，严禁将不合格的混合料使用在路面。

3.4 混合料摊铺

在正式开始摊铺作业之前，应该在基层表面撒布一层薄薄的乳化沥青粘层油，通常情况下，粘层油的撒布数量应该控制在1.8kg/m2上下比较合理。在摊铺机启动之前，应该先进行预加热处理，保证摊铺机的温度达到80℃以上，摊铺机预热的温度应该与改性沥青混合料的温度相吻合。在实际施工的过程中，应该配备两台摊铺机同时进行作业，两台摊铺机应该呈现出梯队的形式进行摊铺，摊铺机的行进速度应该设置为2m/min，摊铺机的运行温度应该保持在170℃左右。为了确保摊铺以后的平整度，施工人员应该对摊铺机进行合理的控制，确保摊铺作业的连续性与均匀性，摊铺的过程中不得随意更改摊铺温度与摊铺的速度[3]。

为了保证摊铺作业不会影响到后续摊铺工作，在摊铺的过程中应该直接利用熨平板对不平部分进行强压处理，这样可以有效地降低碾压次数。通过试验确定出沥青混合料的虚铺系数设置为1.15。

沥青混合料摊铺的过程中应该铺设一层玻纤网，玻纤网的搭接宽度控制在10cm以上。当玻纤网铺设完成以后，不允许车辆行驶，避免玻纤网出现质量损坏[4]。

3.5 碾压、成型

当沥青混合料摊铺完成以后，碾压流程为：在进行初压时应该放缓压路机碾压的速度，通常情况下，初压时压路机的碾压速度保持在2.5km/h，紧随着摊铺机进行作业。在实际碾压的过程中不得随意制动，必须要保证碾压作业的连续性。当初压作业完成以后，应该接着进行第二次碾压作业，二次碾压可选择使用轮胎压路机进行作业。压路机的自重应该控制在25～27t比较合适。单次碾压的有效长度控制在70～80m，碾压次数为5遍。当复压作业完成以后，应该对沥青混合料的压实度进行检测，当满足规范要求以后才可以进行终压作业，终压的速度应该控制在5km/h左右，一般情况下终压分为两次完成。碾压作业完成以后，可以适当的进行洒水处理，快速降温从而开放交通[5]。

4 效果分析

（1）使用高性能的改性剂可以提高沥青混合料的高温性能、低温性能，且还可以延长沥青路面的使用寿命。

（2）沥青混合料的整体性能会随着改性剂的掺加量变化而发生相应的变化。

（3）高性能沥青路面新材料使用简单、投料装置操作系统与拌合楼联动，可及时了解应用情况，使沥青混合料的质量得到科学、有效的控制。

（4）高性能沥青路面新材料采用废旧农膜再生的原料制备而成，节约成本的同时保护了环境污染，解决了废旧塑料对土壤的污染，实现了资源再利用。

5 结束语

综上所述，新材料在沥青路面施工中具有突出的优势与良好的施工效益，将其使用在道路路面施工中可以取得理想化的成效。但是有关此方面的研究尚存在诸多空白，需要进一步地研究分析，以保证新材料可以在最大程度上发挥出自身的效能，促进我国的道路建设工程获得更大的发展。