公路工程耐久性沥青路面施工关键技术

梁伟民

（中建路桥集团有限公司，河北 石家庄 050000）

1 工程概况

某高速公路全长82.3km，采用双向6车道设计，路基宽32m。为提高路面抗水损害能力，减少路面裂缝，增强路面抗车辙能力，本工程采用耐久性沥青路面施工技术方案，路面结构为SMA-13上面层（4cm）+AC-20C中面层（5cm）+ATB-30下面层（9cm）+水稳碎石基层（34cm）+水稳砂砾底基层（18cm）+级配砂砾垫层（15cm）。本文结合路面结构设计，对面层施工关键技术进行分析，在施工后通过质量检测评价路面的耐久性。

2 公路工程耐久性沥青路面施工关键技术

2.1 耐久性沥青混合料技术要求

2.1.1 SMA-13混合料

本工程SMA-13改性沥青混合料中加入改性矿物纤维，提高路面高温性能、低温性能。

（1）沥青。上面层沥青选用SBS（I-C）改性沥青，实测沥青技术指标如下：针入度（25℃，5s，100g）实测值为69（0.1mm），规范值为60～80（0.1mm）；针入度指数实测值为0.37，规范值为-1.5～1.0；软化点实测值为61.7℃，规范值不小于45℃；5℃延度实测值为33.6cm，规范值不小于30cm；RTFOT后的质量损失实测值为0.063%，规范值不大于0.8%。5℃残留延度实测值为22cm，规范值分别为不小于20cm。上述实测值均符合规范值要求。

（2）集料。下面层粗集料、细集料选用玄武岩，实测集料技术指标如下：粗集料压碎值实测12.4%，规范值不大于26%。洛杉矶磨耗值实测16.5%，规范值不大于28%。针片状含量实测值14.5%，规范值不大于15%；细集料含泥量实测值0.54%，规范值不大于1.0%。磨光值实测44%，规范值不小于40%。沥青黏附性为5级，规范值不小于4级。上述实测值均符合规范值要求。

（3）纤维。选用改性矿物纤维，由岩棉纤维、改性剂组成，比例为8∶2[1]。其中，岩棉纤维平均直径为7～8μm，pH值7.0，比表面积为120dm2/g，抗拉强度实测值为160MPa；改性剂的主要成为硅藻土提纯物，比表面积210dm2/g，pH值7.0。

2.1.2 AC-20C混合料

本工程AC-20C沥青混合料以提高中面层高温性能为主，重点研究高温性能与级配的关系。

（1）沥青。选用SBS（I-C）改性沥青，相关技术指标与SAM-13中的沥青材料相同。

（2）矿料。粗集料、细集料均选用石灰岩，实测集料技术指标如下：粗集料毛体积密度为2.762～2.811g/cm³，表观密度为2.836～2.841g/cm³；细集料视密度为2.794～2.847cm³。

（3）路用性能。按照最佳油石比4.3%制作混凝土试件，检验路用性能，试验检测结果如下：动稳定度实测值4 170次/mm，规范值不小于2 400次/mm；残留稳定度实测值91.6%，规范值不小于85%；残留强度比实测值91.6%，规范值不小于80%；低温破坏应变的实测值2 800με，规范值不小于2 500με；渗水系数实测值13.1mL/min，规范值不大于120mL/min。

2.1.3 ATB-30沥青混合料

本工程下面层以提高抗疲劳性和耐高温性为主，沥青混合料技术指标要求如下：

（1）沥青。下面层沥青选用70#A级沥青，实测沥青技术指标如下：针入度（25℃，5s，100g）实测值为73（0.1mm），规范值为60～80（0.1mm）；针入度指数实测值为0.6，规范值为-1.5～1.0；软化点实测值为47℃，规范值不小于45℃；15℃延度实测值为94cm，规范值不小于30cm；RTFOT后的质量损失实测值为0.22%，规范值不大于0.8%。15℃、10℃残留延度实测值为135cm、11.8cm，规范值分别为不小于15cm、不小于6cm。上述实测值均符合规范值要求。

（2）集料。下面层粗集料、细集料、矿粉都选用石灰岩，实测集料技术指标如下：粗集料压碎值实测17.6%，规范值不大于28%。洛杉矶磨耗值实测20.96%，规范值不大于30%。针片状含量实测值7.4%，规范值不大于15%。不大于0.075mm颗粒含量实测值0.9%，规范值不大于1.0%；细集料含泥量实测值2.1%，规范值不大于3%；矿粉亲水系数实测值0.81，规范值小于1.0。上述实测值均符合规范值要求。

2.2 施工准备

2.2.1 下承层准备

在施工前清理基层表面上的浮料、杂质，用压力水冲刷泥土。检查下承层施工质量，及时修补局部混合料或封层脱落部位[2]。

2.2.2 机械准备

本工程的施工机械配置如下：1套生产能力不小于250t/h的沥青拌和楼；2台ABG423摊铺机；2台12t双钢轮振动压路机；2台轮胎压路机；1台8t钢轮压路机；8台自卸式汽车；2台10t洒水车；1套自动找平基准装置；1辆沥青洒布车。

2.3 混合料拌和

2.3.1 调试拌和楼

（1）在沥青混合料制备过程中，需要将试验室给出的目标配合比转化为生产配合比，主要是测试拌和与计量设备，具体包括以下环节：进料、烘干、提升、筛分、称重、沥青贮存、保温、喷洒、拌和、卸料等[3]。

（2）当调试好拌和设备后，可依据目标配合比，对料的流量比例加以设定，并在不添加沥青的情况下干拌，对经过二次筛分之后进入热料仓的材料取样筛分，控制时可按照筛分结果，对冷料仓的进料比例反复调整，以此来达到供料均衡的目标。按目标配合比给出的沥青用量，制作马歇尔试件，通过马歇尔试验，确定出沥青混合料生产配合比的最佳沥青用量。

（3）按照前期试验结果，确定沥青用量及各种矿料的比例，并输入拌和站的控制系统，由系统自动执行。经过筛分的混合料达到级配要求后，矿料的掺配比例不得随意更改，拌和全过程中，不得手动操作，以免影响沥青混合料的拌和质量，导致沥青路面的耐久性降低。

2.3.2 拌和

（1）沥青混合料每天开始拌和前，要先对拌和设备例行检查，可将检查的重点放在如下方面：仪表显示数据、温度控制、集料配比、计量器、沥青泵等。在每天开盘时，应提高集料的加热温度并干拌2～3锅料，废弃后正式开拌。混合料拌和过程中，要逐盘采集材料的用量、拌和量、拌和温度等参数并打印出来，作为控制混合料拌和质量的依据。

（2）沥青混合料的拌和时间与耐久性密切相关，为达到耐久性的要求，应确保拌和时间与规定相符，即普通沥青混合料干拌时间不少于5s，湿拌时间以40～45s为宜，改性沥青混合料的拌和时间应比普通沥青混合料长5s。

（3）沥青混合料在不同的施工阶段温度要达标，拌和时，应观察出料的冒烟情况，白烟为正常，若冒出浓浓的青烟，说明温度超标，应停机查明原因，解决处理后恢复拌和。拌和过程中，要对混合料中的沥青含量、矿料级配进行抽查，根据结果调整配合比，确保矿料的级配和沥青用量为最佳值，这是提高沥青路面耐久性的有效途径之一。

2.4 混合料运输

沥青混合料运输时间过长，容易引起离析现象，由此会导致耐久性降低，为避免这一问题的发生，应维护好施工便道并采取有效的措施，缩短运输时间，使到场的沥青混合料保持稳定[4]。

（1）运输沥青混合料时，应选用载重为15t以上的自卸式汽车，装料前要检查车厢，看是否洁净，油污、杂物应及时清除，并在车厢壁和底板上涂抹油水混合物，避免混合料与车厢黏结。

（2）为降低混合料离析的发生概率，自卸式汽车装车时，应前后移动，装好后加盖彩条布，避免混合料淋雨。混合料运输车出厂时，要检测出厂温度，并将结果如实填写在运料单上。运输车到达摊铺现场后，凭运料单验收，同时由相关人员对混合料的到场温度和外观质量等检查确认，若是混合料离析或是结块，则应作废弃处理，不得在摊铺中使用。

（3）检查合格的混合料运输车应停靠在距离摊铺机30cm左右的位置处，挂好空挡，由摊铺机推动运输车完成卸料。为确保沥青路面施工的连续性，混合料的运输能力应与拌和及摊铺机的作业能力相匹配，避免停机待料的现象发生[5]。

2.5 混合料摊铺

2.5.1 摊铺准备

沥青混合料摊铺前，要做好相应的准备工作，为后续施工提供有利条件，保证摊铺质量达到规定要求，以此来提高路面的耐久性。

（1）摊铺下面层时，采用挂设钢丝的方法，对高程加以控制，以使混合料的摊铺厚度达标；摊铺中面层和上面层时，采用非接触式平衡梁控制标高，按规程要求安装自动找平装置，误差不得超限；两台摊铺机之间用铝合金条控制高程和摊铺厚度。

（2）对摊铺机的熨平板宽度、底面平整度、初始工作角和拱度全面调整，使螺旋布料器与熨平板前缘的距离达到最佳程度；螺旋布料器的调整到低位，摊铺时混合料应始终处于布料器直径2/3的位置处。

（3）安装纵坡传感器，要确保牢固可靠，摊铺时不得掉线。对上面层摊铺时，应采用灵敏度低的刻度值，摊铺中下面层时，采用灵敏度高的刻度值，以此来满足平整度的要求。

2.5.2 摊铺要点

（1）两台摊铺机呈梯队作业，保持10m左右的距离，同步摊铺，两幅间的搭接宽度控制在50cm左右，上下层的搭接部位要错开20cm以上。摊铺前，要有3台运料车等候卸料，调整好熨平板的高度后，开始预热，当熨平板表面达到130℃以上时，便可摊铺[6]。

（2）摊铺过程中，经常调整布料器的速度，确保运转连续，能够缓慢出料，两侧混合料的高度不低于布料器2/3的高度，以降低摊铺离析的产生概率。摊铺机要缓慢、匀速行进，控制好摊铺速度，不宜过快或过慢，以免影响摊铺效果。

2.6 混合料碾压

碾压是沥青路面施工的最后一个环节，碾压质量与路面的耐久性密切相关。为此，应掌握碾压要点，以此来确保质量达标。

（1）碾压段不宜过长，以免混合料温度下降，当环境温度较高且风力小时，可适当加长碾压段的长度。压路机采取并列梯队的方式开展碾压作业，一退一进为一遍，碾压遍数可以通过试验段加以确定[7]。

（2）压路机不得在碾压过程中急转弯、急刹车，振动压路机不可以在碾压完毕的路段上开启振动功能，以免造成下面层损坏。第一遍碾压完毕后，要检查平整度，局部不合格的位置以人工的方式修补。

2.7 路面施工效果

2.7.1 压实度和厚度

路面施工后，采用取芯法对上面层、中面层和下面层各取6个检测点的芯样，试验检测芯样压实度和厚度，实测技术指标如下：

（1）上面层平均压实度实测值为98.5%，厚度实测值为93.2mm，符合压实度规范值不小于97%、厚度规范值85～95mm的要求。

（2）中面层平均压实度实测值为98.7%，厚度实测值为51.4mm，符合压实度规范值不小于97%、厚度规范值45～55mm的要求。

（3）下面层平均压实度实测值为98.4%，厚度实测值为41.3mm，符合压实度规范值不小于97%、厚度规范值37～43mm的要求。

2.7.2 构造深度和渗水系数

路面施工后，采用铺砂法选取SMA-13面层3个检测点检测构造深度，同时进行渗水试验检测，实测技术指标如下：渗水系数实测值分别为60mL/min、62mL/min、58mL/min，符合规范值不大于120mL/min的要求；构造深度实测值分别为1.0mm、0.9mm、1.0mm，符合规范值不小于0.8mm的要求。

2.7.3 跟踪观测

在公路工程竣工通车2年内，对路面路况进行跟踪观测，观测结果如下：

（1）在通车1年时，全路段仅有2处裂缝，分别为与道路方向斜交裂缝、沿道路纵向分布裂缝，产生裂缝的原因为路基沉降。

（2）在通车2年时，全路段共有110条裂缝，分别为115条桥涵台搭板处裂缝，5条半填半挖路段裂缝。

（3）全路段无反射裂缝，由此表明路面耐久性良好，能够有效避免基层收缩开裂产生的裂缝[8]；路面局部有坑槽，产生坑槽原因为油污染，与路面结构设计无关。

3 结语

公路工程施工中，采用耐久性沥青路面结构能够提高路用性能，减少路面早期病害发生，延长公路使用寿命。应用耐久性沥青路面需重视改性沥青材料的性能控制，控制上面层、中面层和下面层混合料的质量，确保混合料具备良好的抗裂性和抗变形性能，同时还要加强施工关键技术管理，保证路面工程的路用性能达到耐久性设计要求。