缓释防冰沥青路面施工技术要点

李育龙

（中建路桥集团有限公司，河北 石家庄 050000）

1 工程概况

某高速公路项目位于山区，全线长58.3km，共有60座桥梁。公路曲线半径小、坡度大，且项目所在地区的降雪期长达3个月左右，最低气温为-15℃，在下坡路段、桥面会呈现出冰雪冰冻状态，对行车安全构成威胁。为提高道路交通安全性，本工程采用缓释防冰沥青路面，利用缓释防冰材料性能起到抑制路面冰雪结冰、加速冰雪融化的作用。

2 缓释防冰沥青路面施工技术要点

2.1 原材料选用

2.1.1 缓释防冻材料

本工程采用的缓释防冰材料技术指标为：粒径0～3mm，不溶物含量6.8%，pH值12，耐热性238℃，颗粒压碎值34.6N。

2.1.2 改性沥青

本工程采用的改性沥青技术指标为：针入度76（0.1mm），针入度指数0.48，135℃运动黏度1.2Pa·s，闪点282℃，溶解度99.2%，密度1.023g/cm³，25℃弹性恢复88%。上述指标均符合技术规范要求。

2.1.3 集料

（1）本工程采用的粗集料无风化现象，表层粗糙干净，具体技术指标为：压碎值12.1%，洛杉矶磨耗损失8.5%，毛体积密度2.875g/cm³，吸水率0.73%，表观密度2.951g/cm³。

（2）本工程采用的细集料为机制砂，表面干净，具体技术指标为：坚固性18%，表观相对密度2.950g/cm³、含泥量1%，砂当量79%，亚甲蓝值12.6g/kg，棱角性（流动时间）45s。上述指标均符合技术规范要求。

2.1.4 矿粉与纤维

（1）矿粉选用石灰岩磨削加工后的成品，具体技术指标为：表观密度2.688g/cm³，亲水系数0.71，外观无团粒结块。

（2）纤维。选用絮状木质纤维，纤维各项指标符合技术规范要求。

2.1.5 配合比设计

（1）采用外掺法将沥青混合料中的部分细集料、矿粉替换为缓释防冰材料，缓释防冰材料用量为混合料质量的5%，再掺入纤维，用量为混合料质量的0.4%。在混合料配合比设计中，结合热拌沥青混合料的拌和流程，确定级配组成。

（2）缓释防病沥青混合料的配比组成为：采用方孔筛，筛孔分别为16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm时，通过率分别为100%、94.5%、56.4%、24.7%、20.3%、16.2%、14.0%、11.7%、10.7%、9.8%。

（3）混合料试件的拌和温度控制在175～180℃，对试件采用75次双面击实，试件成型温度在的165～170℃，根据上述数据计算出混合料最大理论密度，测定毛体积密度，确定最佳石油比为6.1。

2.2 拌和

2.2.1 拌和设备

本工程选用I3000集装箱式沥青混凝土搅拌设备，配备自动化计量系统、配料系统、温度控制系统。搅拌设备共有5个热料仓，设置筛孔为0.075mm、2.36mm、4.75mm和超过级配最大粒径尺寸的振动筛筛网，保证缓释防冰沥青混合料级配不会受到集料窜仓、混仓的影响[1]。其中，0.075mm筛网通过率偏差不超过±2%，2.36mm筛网通过率偏差不超过±3%，4.75mm筛网通过率偏差不超过±4%。

2.2.2 拌和试验

本工程开展室内拌和试验，用于确定缓释防冰混合料的材料添加顺序、拌和温度、拌和时间等参数。

（1）试验室内的拌和机构组成部分包括搅拌桨、搅拌锅、升降系统、电器控制系统，其中搅拌桨系统的自转、公转速度分别为76r/min、47r/min。

（2）室内试验采用四种工艺方案，分别为：方案一，加入石料、矿粉、纤维（干拌30s）→加入沥青（拌和60s）→掺入缓释防冰材料（拌和60s）；方案二，加入石料、矿粉、纤维（干拌30s）→加入沥青（拌和20s）→掺入缓释防冰材料（拌和60s）；方案三，加入石料、纤维（干拌30s）→加入沥青（拌和20s）→掺入缓释防冰材料、矿粉（拌和60s）；方案四，加入石料、矿粉、纤维、缓释防冰材料（干拌30s）→加入沥青（拌和80s）。

（3）根据四个试验方案制备四组试件，测定混合料的路用性能。在水稳定性检测中，采用浸水马歇尔试验，四组试件残留稳定度分别为88kN、78kN、98kN、82kN，其中方案一和方案三符合设计指标要求，即不小于85kN；在冻融劈裂试验中，四组试件的冻融劈裂强度比分别为97%、91%、98%、100%，均符合设计指标不小于80%的要求；在高温度稳定性试验中，四组试件的动稳定度分别为11 788次/mm、12 535次/mm、13 168次/mm、11 244次/mm，均符合设计指标不小于3 000次/mm的要求。

（4）在室内融雪化冰效果检测中，采用刮擦试验法，试验结明表明四组车辙试件表面都可以铲出冰碴，其中方案三试件的结冰层最为松软。综合上述试验结果，本工程确定室内最佳拌和方案为方案三。

（5）在室内拌和试验的基础上，开展现场拌和试验，确定拌和站额定生产能力为240t/h，搅拌器容量为3 000kg；根据拌和试验结果显示，在加入纤维、缓释防冰材料后的干拌时间应适当延长5～10s，结合室内试验方案三的加料顺序，最终确定混合料现场拌和工艺流程为：在拌和设备中加入石料、纤维，干拌10s；再加入沥青，拌和10s；再加入缓释防冰材料、矿粉，拌和35s[2]；采用外掺法，将沥青混合料中的部分细集料和矿粉替换为缓释防冰材料，掺量为混合料质量的5%，纤维掺量为0.4%，混合料最佳油石比为6.1%。

2.2.3 温度控制

（1）混合料生产过程中，采用泵送方式循环加热沥青，使沥青维持在较为稳定的温度范围内。混合料温度控制指标为：沥青加热160～175℃，矿料温度185～195℃，混合料出仓温度175～185℃[3]。

（2）集料加热温度比沥青温度高8～15℃，加热后的集料不能有碳化物裹覆集料表面的情况，含水量不得超过0.3%。

2.3 运输

2.3.1 运输车辆

本工程选用重卡工程自卸车运输缓释防冰沥青混合料，在自卸车卸料门两端设置防离析装置，避免卸料过程中大粒径骨料集中在两端导致混合料摊铺质量下降[4]。

2.3.2 运输保温

在运输过程中采取保温措施，在自卸车箱体四周安装保温板，并在箱体顶部覆盖具备良好防雨性能和保温性能的帆布，避免混合料温度损失过快。

2.3.3 卸料

当自卸车运输到施工现场后，停靠到摊铺机前方，待自卸车尾部轮胎与摊铺机料斗推辊接触后开始卸料，卸料过程中车辆保持空挡。

2.4 摊铺

2.4.1 摊铺机械

本工程路面宽11m，采用2台VOGELE SUPER1800-I型摊铺机，以梯队排列形式同步作业，缓释防冰混合料的摊铺速度控制在3m/min。

2.4.2 摊铺厚度控制

在摊铺作业中，摊铺层厚度借助摊铺机本身自带的非接触式平衡梁装置进行控制，该装置配置超声波传感器，能够自动采集路面反馈的信号，根据反馈信号均匀处理起伏不平的底层路面，起到路面调平的作用[5]。

2.4.3 料位高度控制

摊铺作业中控制摊铺机螺旋分料槽内混合料的高度，混合料高度不得小于螺旋分料槽高度的2/3；及时检查分料槽内混合料的料位高度，当发现料位高度相差较大时，需调整两端分料槽的分料速度。

2.4.4 摊铺熨平

缓释防冰沥青混合料的摊铺厚度较薄，为保证振动压实效果，摊铺机振动器频率控制在15～33Hz，振动熨平板频率为30Hz，保证路面初始压实度[6]。检查摊铺作业是否存在质量缺陷，采用人工布料的方式及时处理局部小面积缺陷。

2.5 压实

在摊铺后立即进入碾压施工，以保证初压温度不低于150℃，减少路面混合料温度损失。

2.5.1 初压

本工程选用VOLVODD138双钢轮压路机初压，共2台，同步开展静压作业，共碾压2遍，压路机行驶速度为2km/h；碾压过程中，及时在压实轮上涂油，尽量不要向压实轮面洒水，避免混合料温度下降过快。

2.5.2 复压

本工程选初压阶段的双钢轮压路机振压，压实6遍，压路机行驶速度为4km/h[7]。

2.5.3 终压

本工程选用HAMM HD120双钢轮压路机复压，静压2遍，压路机行驶速度为5km/h[8]。

2.6 路面检测

在缓释防冰沥青路面施工后，采用钻芯取样的方式，共选取4个检测点，检测路面各项性能指标。试验检测为：

（1）路面压实度为99.4%、99.5%、99.4%、99.5%，符合压实度不小于99%的技术规范要求。

（2）路面渗水系数为39mL/min、40mL/min、37mL/min、43mL/min，符合渗水系数不超过80mL/min的技术规范要求。

（3）构造深度为0.7mm、0.7mm、0.6mm、0.7mm，符合构造深度不小于0.55mm的技术规范要求。

（4）平整度为0.7mm、0.7mm、0.9mm、0.8mm，符合平整度不超过12mm的技术规范要求。

（5）本路段投入使用后，于12月初遇到频繁降雪，通过观察缓释防冻沥青路面可知，路面上未形成完整冰层，采用清雪工具可以轻松将冰层剥离路面，且冰层颗粒松软，处于固液混合状态，能够使路面起到良好的抑制冰雪天气结冰效果。

由上述试验检测结果可知，本路段施工后的路面各项指标均满足技术要求，能够发挥出缓释防冰路面的良好性能。

2.7 缓释防冰沥青路面的应用效果

2.7.1 路面性能良好

缓释防冰沥青路面具备较强的耐高温性，适用范围广，能够对极端天气下产生的路面积雪、打滑产生良好的预防作用；缓释防冰沥青路面的压实度高，在气温达到-15～0℃时，能够提高积雪融化速度，抑制冰雪结冰，增加路面摩擦系数，减少交通事故发生。

2.7.2 施工与养护成本低

在缓释防冰沥青混合料生产过程中，只需在原有的拌和机中增设称量添加设备，不需要另外配置新的施工机械，有助于控制缓释防冰沥青路面施工成本；缓释防冰沥青路面抑制冰雪结冰效果可以维持15年之久，能够节省工程投入使用后的养护成本支出，以及普通路面融雪时需要投放融雪材料的费用支出。

3 结语

在公路路面施工中采用缓释防冰沥青混合料进行施工，能够提高路面路用性能，减少冬季冰雪天气对路面行车安全带来的影响。缓释防冰沥青路面施工要选用优质的缓释防冰材料，合理控制缓释防冰材料的掺入比例，保证沥青混合料性能指标达到技术规范要求。在施工过程中要加强路面施工技术要点把控，进而提高缓释防冰沥青路面工程质量，有效降低工后路面养护成本支出。

此外，本案例路段投入使用两个月后即遇到频繁降雪，通过观察缓释防冻沥青路面我们可知，路面上未形成完整冰层，采用清雪工具可以轻松将冰层剥离路面，且冰层颗粒松软，处于固液混合状态，能够使路面起到良好的抑制冰雪天气结冰效果。由上述试验检测结果可知，本路段施工后的路面各项指标均满足技术要求，能够发挥出缓释防冰路面的良好性能。