高海拔低温条件下温拌沥青路面铺筑施工控制技术研究

张国庆

（新疆维吾尔自治区交通运输厅规划设计研究中心，新疆乌鲁木齐 830099；北京新桥技术发展有限公司，北京 100088）

1 概述

目前，在国内外热拌沥青混合料大量使用的情况下，其不利的因素日益显现，包括拌和温度高、能耗大、施工安全性低，以及污染，沥青老化等问题致使路用性能下降，工程效益事倍功半。结合我国双碳战略的实施，对于高速公路等工程设施建设需要提出更高的环保、节能、安全要求。

某高速公路位于我国西部海拔较高地区，现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）规定，气温在10℃以下以及大风降温天气不得进行施工，因此上述有效施工时间是一般意义上的基础设施的施工时间，对于沥青路面下部各层都完工后留给面层铺筑沥青混合料的有效施工时间可能会更短。在这种情况下，为了按期完成工程建设任务，采用适应环境温度低、路用性能好的沥青路面低温施工技术是必然的选择。

温拌沥青混合料能够在较低的温度下进行拌和与施工，具有更节能、环保、施工方便、受环境影响小、隧道施工无烟尘等一系列优点，但是在路用性能方面与热拌沥青混合料相比还有一定差距，鉴于此，本文对高海拔低温条件下温拌沥青路面铺筑施工控制技术进行了研究[1]。

2 原材料质量控制

2.1 沥青

（1）SBS 改性沥青。

主要技术指标如表1 所示。

表1 SBS 改性沥青现场检测数据

（2）70#基质沥青。

主要技术指标如表2 所示。

表2 70# 沥青现场检测数据

从表1 和表2 可以看出，两种沥青各方面的指标均符合质量要求。

2.2 集料

（1）SMA-13 集料。

集料类型：玄武岩

外观质量良好，颜色偏白，表面密实，开口空隙少，泥土及针片状集料含量少，集料棱角分明，破碎充分。

（2）AC-20 集料。

集料类型：花岗岩

外观质量：表面密实，开口空隙少，泥土及针片状集料含量少，集料棱角分明，破碎充分。

2.3 温拌剂

美德维实克公司M1 型温拌剂

储存&外观质量：由金属汽油桶储存，每桶160kg。温拌剂呈橙黄透明的粘稠油状，有刺鼻的氨味，密度小于水。置于阴凉避光的仓库中，操作过程中由工人迅速打开汽油桶封口，于卸油池处卸油口同沥青一起加入沥青贮藏罐中，未见任何搅拌拌和设备，加入卸油口时，沥青（SBS 改性）温度在150℃左右。拌合SMA-13路面的SBS 沥青时采用的温拌剂添加量为沥青质量的0.6%。现场使用的温拌剂主要技术指标如表3 所示。

表3 现场使用的温拌剂主要技术指标

3 温拌沥青混合料现场拌合与制备

拌合站的沥青混合料拌合已经实现了全面自动控制，只需在控制台上设置参数便可以实现从料斗至出料的自动机械控制。整个拌合站操作技术工人为4 人，其中两人控制两台装载机从料仓铲料至自动吸入式料斗，自动吸入式料斗会根据设置级配自动控制每档料的吸入数量。对于使用温拌剂的中上面层而言，其使用SMA-13，每次拌合拌料3.6t，采用五档料，集料吸入至传送带后，通过约300m/min 的传送带传送至干燥箱烘干，烘干温度为190℃。而沥青则由专用沥青运输车运送至拌合站后，通过卸油口卸入卸油池，沥青的卸货温度需控制在150℃以上，而温拌剂正是在沥青从运输车卸入卸油池的时候由工人直接导入卸油池中和沥青混合，添加量为SBS 改性沥青质量的0.6%，且并未使用特殊搅拌手段（混合时平均温度152℃/8 次）。然后将混入温拌剂的温拌沥青抽入沥青贮存罐储存。这里需要注意的是，前期试验室结果表明，由于150℃时沥青粘度仍然较大，直接添加的温拌剂后不进行搅拌很难做到和沥青的充分混合，因此此处添加温拌剂与沥青的拌合设备是有必要的[2]。

接到拌合任务后，将贮存罐中的温拌沥青加热至170℃，然后与集料混合，拌合35s，然后出料至卡车，出料时温度控制在185℃左右。大约拌合12 批次装满一车。

集料加热温度（190℃），温拌剂加入温度（150℃），温拌沥青加热温度（170℃），出料温度（185℃）为控制温度，其中出料温度作为拌合站的出料质量控制指标，在温拌沥青离场时受到严格控制，通过测温枪测量拌合时的温度基本为176℃。

4 温拌沥青混合料运输与保温控制

在施工过程中，笔者随8 车测试了运输过程中的温度损失，并计算了平均值，如图1 所示。测试时使用插入式测温枪，从工程运输车的顶面插入测温仪，测量深度约为表面40cm 下混合料温度，每次测试5 个点。可以看出卡车离开拌合站的温度约为185.2，经过约30km 的运输，耗时1h 5min 到达施工位置，再次进行温度测试的结果约为179.1℃，每小时平均下降6.1℃。但由于车体体积较大，温度分布不均匀。测试的标准差也较大，但温度下降幅度总体不大。这得益于车辆运输过程中的保温措施还是比较完善的，运输货车在货箱侧边加装了石棉保温片和顶部的保温毡布。行驶过程中，驾驶员也避免急加速和急减速将毡布吹落。总体来说工程实际运输过程中的保温技术还是比较有效的。

图1 运输起始的温度测试统计

但是这里应当注意的是，由于温度随运输时间增加而下降，每小时平均下降6.1℃，出料温度为185℃，而之后初压的温度需要在163℃左右，运输车辆运送的速度平均为25km/h，因此，根据推算沥青混合料的最大运送距离不应该超过90km，否则沥青混合料的温度将很难得到保证，这个距离还应当根据路况、气温进行修正。

5 温拌沥青路面施工摊铺与压实

笔者一共监控了8 车温拌沥青混和料的施工动态温度变化过程。经过统计，进行摊铺作业时一共需要现场工人15 人，其具体分工如表所示。摊铺时，由按序等待的混合料翻斗货车倒至摊铺机前，揭开保温毛毡，与摊铺机保持相同的进料速度2.5m/min，然后倒入混合料，投料温度为175±3℃。混合料落入摊铺机的滚刀中均匀打碎摊铺，落至路面，摊铺机保持115~120℃的加热温度。其松铺系数为1.2，摊铺幅宽为8.15m，摊铺机根据硬路肩自动进行实时调平。完成摊铺的温度为165±3℃。

碾压时先进行出压，初压4 台使用12t 双钢轮压路机，与摊铺车保持相同速度进行碾压。初压一遍，通过测量初压完成后，上面层内部的实际温度约为163℃。紧接初压，4 台26t 胶轮压路机，进行4 遍复压，复压4遍，碾压时轮迹重叠。完成复压后上面层内部实际温度为145±3℃，最后进行终压，终压由4 台12t 双钢压路机完成，碾压2 遍，速度略快于胶轮碾压，碾压完成后温度降至131±3℃。整个碾压完成。

温拌沥青混合料在碾压时未适用特殊工艺，碾压依然遵循先轻后重、先静后振、先低后高、先慢后快，轮迹重叠的原则，采用温拌剂时的压实温度为160~165℃，且温拌沥青施工时，白烟明显减少。但可轻微闻到温拌剂本身的氨味，温拌剂减排的作用得到体现。

经调研发现，每一车约42t 的沥青混合料，平均摊铺长度37m，摊铺时间为17~20min，从投料到摊铺完成耗时5min，温度平均下降5.4℃。而温度下降最快的是初压完成—复压—终压完成的过程，耗时约12~15min，温度下降30℃左右（内部温度），表面温度下降幅度更大，调研中最大一次间隔时间为：从初压完成到终压结束累计用时19min，完成时的温度仅为101℃，此时，温度已下降到60℃左右。因此，严格控制压路机的作业时间是保证施工温度的关键。摊铺时的工人配备及摊铺机参数设定如表4 所示。

表4 摊铺时的工人配备及摊铺机参数设定

6 温拌沥青路面施工质量检测

压实度测试采用无核密度仪方法，每个批次测量1000m，每50m 取一个点共取20 个点，每个点在周围测量5 次后取平均值，再根据规范《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2017）进行压实度评定。压实度的计算需同时满足总体控制和单点控制两个方面，总体控制标准如下所示，合格率计算标准如表5 所示。

表5 压实度合格率计算标准

通过无核密度仪的测试，SMA—13 上面层路面平均压实度为97.9%，远高于《公路工程质量检验评定标准》规定的92%（以最大理论密度进行计算）的技术标准，可见使用温拌剂后其路面施工质量控制未见异常。

7 结语

本文针对高海拔低温条件下温拌沥青路面铺筑施工控制技术进行了研究，包括原材料质量控制、温拌沥青混合料现场拌合与制备、温拌沥青混合料运输与保温控制、温拌沥青路面施工摊铺与压实等，最后，根据对温拌沥青路面的施工质量进行检测，压实度符合要求，可见使用温拌剂后其路面施工质量控制未见异常。