市政道路工程中的改性沥青混凝土路面施工工艺

李倩

（高平市城交市政建设有限公司，山西晋城 048400）

1 改性沥青概述

1.1 改性沥青的种类

1.1.1 橡胶类改性沥青

橡胶是沥青的重要改性材料，与沥青具有较好的混溶性，并能使沥青具备橡胶的很多优点，如高温变形小、低温柔性好等。常用的橡胶类改性沥青主要包括氯丁橡胶改性沥青、丁基橡胶改性沥青、再生橡胶改性沥青、丁苯橡胶改性沥青等。

1.1.2 树脂类改性沥青

树脂类改性沥青是一种常见的改性沥青，主要使用热塑性树脂进行改性，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、无规聚丙烯（APP）、酚醛树脂、天然松香等。这些树脂可以改善沥青的粘度、高温稳定性。

1.1.3 橡胶和树脂共混类改性沥青

橡胶和树脂共混类改性沥青是指同时使用橡胶和树脂来改善石油沥青的性质，使沥青兼具橡胶和树脂的特性。这种改性沥青的成本较低，可广泛应用于市政道路建设。在橡胶和树脂共混类改性沥青中，橡胶和树脂的比例以及共混工艺都会影响沥青的性能。例如，橡胶的加入可以改善沥青的高温性能和弹性，而树脂的加入则可以增强沥青的韧性和耐久性。橡胶和树脂共混类改性沥青的生产过程包括将橡胶、树脂和其他添加剂与沥青混合，然后进行加热、搅拌和研磨等工序[1]。

1.2 改性沥青的路用性能

1.2.1 高温稳定性

改性沥青在高温条件下能够保持较好的稳定性，减少因温度变化所导致的路面变形和损坏。这种高温稳定性可以有效地提高路面的使用寿命和耐久性，减少因高温引起的车辙、推移和拥包等病害。改性沥青的高温稳定性主要得益于其化学组成和物理性质，其中含有的高分子聚合物能够提高沥青的粘度和软化点，使其在高温条件下仍能保持良好的形态和结构。

1.2.2 低温抗裂性能

改性沥青的低温抗裂性能是指其在低温条件下抵抗裂纹产生和扩展的能力。改性沥青的低温抗裂性能主要受到温度、沥青的组成和物理性质、路面结构和施工工艺等多种因素的影响。在低温条件下，改性沥青的粘度和弹性模量会显著增加，从而提高了路面的抗裂性能。除了沥青本身的性质外，路面的结构和施工工艺也会影响改性沥青的低温抗裂性能。因此，在市政道路的设计和施工过程中，应该考虑到这些因素，并采取相应的措施来提高路面的抗裂性能。

1.2.3 耐老化性能

改性沥青的耐老化性能是指其在自然环境和车辆荷载作用下，抵抗老化和性能下降的能力。改性沥青的老化主要表现在物理性质的变化，如粘度增加、弹性下降、化学变化等，如氧化、水解等。改性沥青的耐老化性能主要受到沥青的组成和物理性质、环境因素和施工工艺等多种因素的影响。其中，沥青中的高分子聚合物可以改善沥青的耐老化性能，可以有效地抵抗化学氧化和物理变化。

1.2.4 舒适性

改性沥青混凝土路面具有出色的舒适性，它能够显著降低车辆行驶时产生的噪音，提供平稳的行驶感觉。其防滑性能优秀，可以增强车辆的操控稳定性，减少意外发生[2]。

2 案例概况

某市政道路，起止K15+622.032—K20+336，全长4.714km，全线共有大桥1 座、小桥1 座、涵洞2 道、工程总预算16.72 亿元。项目采用双向四车道标准建设，设计时速40km/h，路基宽32m。该道路的交通流量较大，因此需要使用能够承受重载车辆和高温天气的新型路面材料。经研究，本项目决定采用SBS-I-C 改性沥青的SMA-16、SMA-13 结构进行路面施工。

3 改性沥青混凝土路面施工工艺

3.1 施工材料

3.1.1 沥青

根据本项目的实际情况，全线上面层沥青马蹄脂碎石（SMA-16、SMA-13）将采用SBS-1-C 改性沥青，K15+622.032—K20+336 段下面层沥青混凝土（AC-20）将采用90 号A 级沥青，柔性基层沥青稳定碎石（ATB-25）将采用70 号A 级沥青，K20+336—K61+302 段中面层沥青混凝土（AC-20）和下面层沥青混凝土（AC-25）将采用70 号A 级沥青。这些材料的选择将根据不同路段的实际需求和性能要求进行优化配置，以确保道路的安全性、舒适性和耐久性。

3.1.2 粗集料、细集料

（1）粗集料。选择改性沥青混凝土路面的粗集料时，选用的石料需要具备粗糙的表面和接近于立方体的形状等特点。这些特点可以增加粗集料与沥青之间的粘附性，提高路面的抗滑性能和耐久性。

（2）细集料。选择石灰岩磨制的机制砂为细集料，这有利于提高改性剂沥青混合料的高温稳定性，机制砂是指通过制砂机或其他设备将坚硬的岩石破碎、整形和筛分而制成的砂子。这种砂子具有较为尖锐的棱角和较好的嵌挤性，可以提供更好的集料形状和更高的集料强度。在选择机制砂时，需要确保其洁净、干燥、无风化、无杂物，并且满足所需的颗粒级配要求。合适的颗粒级配可以提供更好的集料形状和更高的集料强度，从而提高沥青混合料的高温稳定性和耐久性。机制砂的规格如表1 所示。

表1 沥青混合料用机制砂规格

3.1.3 配合比设计

改性沥青混凝土路面的配合比设计是施工中的重要环节。在确定矿料级配和最佳改性沥青用量时，需要综合考虑多种因素，如原材料的质量、施工环境、道路等级等。为了确保配合比设计的准确性，需要进行多个试配并比较不同配合比的性能指标，最终选择最优的配合比方案。在本工程项目中，应严格控制原材料的质量和比例，确保进场的原材料符合要求。改性沥青混凝土路面的配合比设计是确保路面性能和寿命的关键环节，在施工过程中应严格按照配合比设计的要求进行配料和施工，不得随意更改[3]。

3.1.4 填料

填料在改性沥青混合料中起着举足轻重的作用，改性沥青吸附在矿粉的表面才能与粗、细集料相互粘附结合为一体。填料使用专业球磨机加工优质石灰石磨细的矿粉，是为了保证矿粉的粒度和质量。原集料中不得混杂其他杂质，是为了确保填料的纯度和清洁度。矿粉必须保持干燥、洁净，能够自由地从矿粉仓中流出，这是为了确保矿粉在混合过程中能够均匀地分散在沥青混合料中，提高沥青混合料的质量和稳定性。

3.1.5 纤维稳定剂

本项目上面层使用的纤维稳定剂为松散的絮状木质素纤维，宜采用针叶类木材为原料制造。木质素纤维是一种常用的纤维稳定剂，由针叶类木材制成。这种纤维具有较好的吸水性、分散性和耐热性，适合用于路面的稳定剂。①纤维应存放在室内或有棚盖的地方，妥善保管，防止受潮。②在运输及使用过程中应防止受潮。运输和使用过程中可能会遇到不同的环境条件，如高温、多雨等，需要采取措施防止纤维受潮。③纤维稳定剂应当能够承受250℃的干拌温度而不会产生变质、发脆等现象。④必须满足环保要求，不会危害到人类的身体健康。

3.2 施工设备

为了保证施工质量，适应本工程项目特点需要，对沥青各结构层所用的机械设备作强制性规定，均要求采用性能良好的设备。本项目中采用3500 型进口设备。3500 型进口设备是一种先进的机械设备，主要用于生产高质量的沥青混合料，这种设备具有以下特点：①生产规模大。3500 型进口设备的生产能力较大，可以高效地生产大量沥青混合料，适用于大规模的工程建设项目。②性能稳定。该设备采用先进的技术和高质量的材料制造而成，具有稳定的性能和可靠性，能够保证连续生产高质量的沥青混合料。③自动化程度高。3500 型进口设备自动化程度较高，可以减少人工操作和干预，提高生产效率和质量[3]。

3.3 施工工艺控制

3.3.1 改性沥青在SMA 上面层施工中的应用

具体应用如下：①施工前准备。包括对SMA 混合料的试验和检测，确定施工所需的设备和材料。②喷洒粘层油。在已经铺装好的路面喷洒粘层油，以确保改性沥青混合料的粘附性。③摊铺作业。使用履带式摊铺机进行摊铺作业，以获得更均匀和平整的表面，严格控制摊铺温度使其不低于160℃，以确保改性沥青混合料在SMA 路面上的稳定性和耐用性。④施工质量控制。在施工过程中，应密切注意SMA 混合料碾压产生的压实度变化，以防止过度碾压，并确保SMA 混合料的摊铺速度适当，通常宜放慢至1～3m/min。⑤后期养护。完成施工后，应对路面进行必要的养护和保护，确保路面的质量和寿命。

3.3.2 沥青路面结构层混合料施工温度

沥青路面结构层混合料施工温度是确保施工质量的关键因素之一。在上面层施工中，需要控制一系列温度参数，包括沥青混合料的出厂温度、到场温度、摊铺温度和碾压温度等。一般来说，改性沥青混合料的出厂温度应控制在160～170℃，到场温度应不低于160℃。在摊铺过程中，应确保摊铺机熨平板温度不低于130℃，摊铺温度应控制在140～165℃。在碾压过程中，应遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则，并能根据施工实际情况确定合理的碾压温度范围。

4 改性沥青路用性能试验

4.1 高温稳定性试验

改性沥青混凝土路面施工的高温稳定性试验是为了检测改性沥青混合料在高温条件下的性能稳定性。这是评价改性沥青混凝土路面施工质量的重要指标之一。高温稳定性试验采用车辙试验和动稳定度试验两种方法。车辙试验是通过在试验路面上行驶车轮，模拟车辆行驶时对路面的压力和摩擦力，测量路面产生的车辙深度，以评估路面的高温稳定性。动稳定度试验是通过在试验路面上行驶车辆，模拟车辆行驶时对路面的震动和冲击，测量路面的震动幅度和稳定性，以评估路面的高温稳定性。

4.2 低温抗裂性试验

低温抗裂性是沥青混凝土路面的一项重要性能指标，对于保证路面的完整性和使用寿命具有重要意义。由于沥青混合料在低温条件下容易产生收缩和变形，因此需要使用SBS 改性剂等材料来提高其低温抗裂性能。低温抗裂性的相关指标可以通过式（1）至式（3）进行计算。

式中：RB——试件破坏时的抗弯拉强度，MPa；εB——破坏时的梁底最大弯拉应变，无量纲；SB——试件破坏时的弯曲劲度模量，MPa；PB——试件破坏时的最大荷载，N；d——试件破坏时的跨中挠度，mm；L——试件的跨径，mm；b——跨中断面的宽度，mm；h——跨中断面的高度，mm。

本实验选择在-10℃的实验环境下进行。通过对SBS 改性沥青混合料的低温弯曲劲度模量的要求是不低于2800MPa，而实验所得结果为3541MPa，比要求的标准高出26.5%，同时高出普通沥青混合料的弯拉应变68%。因此，在本项目中所使用的SBS 改性沥青混合料的低温抗裂性得到了大大的提高[4]。

4.3 耐老化性试验

改性沥青混凝土路面的耐老化性试验是确保路面质量的重要环节之一。在改性沥青混凝土路面施工完成后，需要进行耐老化性试验，以评估沥青混合料在自然环境条件下的耐久性能。耐老化性试验通常包括延度试验、草酸值试验、动态剪切黏度试验等多种方法，这些试验可以综合评估改性沥青混凝土路面的抗氧化性能、抗疲劳性能和稳定性等关键性能指标。在耐老化性试验过程中，需要严格控制实验条件，包括温度、湿度、压力等环境因素以及实验设备的精度和规范性。为了确保实验结果的准确性和可靠性，需要进行充分的样本准备和数据统计。根据实验结果，可以得出改性沥青混凝土路面的耐老化性能评价，包括沥青混合料的硬化程度、脆性、裂缝发展情况等。这些数据可以作为路面的维护和翻修的依据，以确保道路的安全性和使用寿命[5]。

5 结语

综上所述，市政道路工程中的改性沥青混凝土路面施工工艺是确保路面质量的关键环节之一。通过合理的施工工艺，可以充分发挥改性沥青混凝土的优良性能，提高路面的使用寿命和性能。在具体的施工过程中，需要严格控制各个环节的质量，包括材料的选择、混合料的配合比、拌和、运输、摊铺、碾压等。为了满足路面的性能要求，还需要进行各种试验和检测，以确保路面的平整度、抗滑性和耐久性等指标达到预期要求。总的来看，改性沥青混凝土路面施工工艺在市政道路工程中具有广泛的应用前景。