平原地区改善沥青混合料性能的技术措施

　　摘要 高等级公路沥青路面的早期破坏与沥青面层混合料的设计、施工质量密切相关。沥青混合料设计中，集料、填料、沥青等原材料的质量，以及混合料级配、油石比、粉胶比及压实密度等应当特别关注。施工过程中的几个关键环节如混合料生产、层间联结及防水、碾压温度及组合等对于减少沥青路面的早期破坏起着重要作用。

　　关键词 高等级公路,沥青混合料,设计,施工

　　随着高等级公路的建设及经验的积累，高等级公路的建设质量有了很大的提高，但是不能否认，目前一些高等级公路沥青路面早期破坏现象还比较严重。一些单位对热拌沥青混合料的设计及施工经验不足，或者受利益驱动、料源限制，还做不到精心施工，是造成沥青路面出现早期破坏的原因之一。本文通过一些研究和实践，对热拌沥青混合料的原材料的选取、混合料配合比设计及施工谈一些看法。

　　1 热拌沥青混合料配合比设计

　　热拌沥青混合料配合比设计主要包括原材料的选择，混合料结构类型的选择、矿料级配及沥青用量的选择，标准密度的确定及配合比的检验。

　　(1)严格原材料选择。鲁西地区高等级公路用沥青质量检验结果显示，沥青质量基本满足规范要求，而且对于高速公路沥青表面层、中、下面层，甚至柔性基层多采用了性能更强的改性沥青材料，大大提高了沥青路面的使用质量。

　　矿质集料、填料不够稳定，主要体现在级配变化和材料的几何形状，掺入杂质过多方面，各种规格集料级配波动是引起混合料级配波动的最主要因素。实际施工中，集料的供应往往不是一家供应商来完成，从地方专业厂到个体生产，从片石、毛料到机械破碎，均较为分散。既使同一种规格的集料，由于生产过程的不规范，例如生产很长时间也不调整筛子，减少轧制工序，多用山皮石等等，使得生产的规格、集料级配相差非常大，而沥青拌和场又不可能只从一个石料场进料，坐地等料收，造成一个料堆有多个不同规格、级配的石料，这必然会使生产的混合料级配有较大的波动。对于0~3mm的石屑，普遍存在泥土含量过高的问题，通过对其进行砂当量试验，基本在50%以下，并且在整个矿料级配中，石屑占的比例还比较大，这严重影响了沥青混合料的质量。鉴于目前还不可能生产大量满足规范要求的机制砂的情况下，必须要控制石屑中的0.075mm的通过率，掺加部分天然砂。

　　(2)缩小矿料级配关键筛孔容许范围。矿料级配对于沥青混合料的路用性能有着非常重要的影响。目前一些施工单位仅仅根据原材料的供应情况，尽量将矿料级配调整到规范要求的中值，这对沥青混合料的使用性能来说是不利的。对于目前规范要求的常用的几种矿料级配来说，整体是比较合适的，但是在规范级配的要求范围，级配曲线的不同走向对沥青混合料的性能影响却可能很大。一般说，对于连续密级配中粒式细型沥青混合料来说4.75mm的通过率不宜低于44%，对于以下筛孔可以走级配的下限和中限之间，但是对于0.075mm以下的含量要保证在6%-7%之间。在实际工程中要重点控制关键筛孔，适当缩小关键筛孔的通过率容许范围，如幅度12-15%。

　　(3)科学确定沥青用量。调查发现，一些施工单位配合比设计资料显示AC-25细型沥青混凝土最佳油石比一般为4.2%-4.4%;AC-20细沥青混凝土最佳油石比为4.5%-4.6%;AC-16细沥青混凝土最佳油石比为4.8%-4.9%。通过对鲁西高等级公路调查，对同一种级配的沥青混凝土来说，同一条高速公路的不同施工单位的最佳沥青用量基本相同，甚至不同路线的沥青用量也相同。并且，目前监理单位对各种级配类型的沥青用量也形成一种经验性概念，对不同材料的沥青用量，一旦超出经验性范围，监理在批示的过程中产生怀疑，甚至不批。实际上不同产地的材料材质区别很大，无论几何形状级配还是密度、表面空隙等。试想，性质相差很大，如何能设计出相同的沥青用量的沥青混凝土?在进行沥青混凝土配合比设计时，比如对AC-25细型沥青混凝土，设计的油石比为3.8%，各项指标均能满足规范要求，但是监理要求设计的沥青混凝土油石比必须满足4%以上，而我们在设计沥青混凝土时，感觉3.8%的油石比，比实际拌和出来的沥青用量已经足够大了，在施工中实际控制的沥青混凝土油石比在3.6%，也并不显少，各项指标均满足规范要求。类似的例子还有很多，原材料不同，油石比会有很大区别，如，有的AC-16细沥青混凝土最佳油石比在4.3%感觉沥青并不少，有的材料采用AC-16细沥青混凝土采用4.8%油石比并不显多。

　　(4)适当增加沥青混合料密实度。沥青含量和混合料的密度在沥青混合料配合比设计中非常重要。沥青用量应结合路面实际交通荷载情况下能达到的密实度确定。在设计沥青混合料时，室内设计的密实度必须要和现场交通情况下的密度相一致。但是由于马歇尔击实功较小，而一些公路的重载车较多，实际上室内设计的密度与现场的相比相对较小。如某条高速公路，，交通量较大重载车较多，该公路2000年底通车，经4年行车碾压，行车道轮迹带处孔隙率为1.4%~2.2%，路肩上孔隙率为4.8%~7.2%，行车道轮迹带处混合料密度要比设计的密度大得多。为了提高沥青路面的抗车辙能力，可以在适当降低沥青用量的基础上提高路面施工中的压实度。

　　(5)搞好沥青混合料设计检验。对于设计出的沥青混合料矿料级配和油石比，均应按照规范要求进行配合比设计指标的检验，不论是高温稳定性的车辙试验，水稳定性的浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，低温抗裂性能的低温弯曲试验，还是渗水系数检验，实践证明经受检验的配合比是沥青混合料良好性能的基础。

　　2 沥青混合料施工

　　(1)合理配置沥青混合料拌和楼震动筛。通常，沥青混合料震动筛采用四种不同的筛孔类型，如：22mm，15 mm，10 mm，5 mm，有的单位采用三个筛，对于中粒式连续级配沥青混凝土来说4.75 mm以下集料要占到矿料总质量的近一半，细粒式沥青混凝土，4.75 mm以下的材料要占到总质量的一半以上，甚至2/3。细料和填料是沥青混合料中影响矿料比表面积、粉胶比以及力学强度改善的主要成分。并且4.75 mm以下材料为0-3 mm或0-5 mm石屑和天然砂，石屑一般为石料场的下脚料。这两种材料的级配变化较大，并且4.75mm 以下标准筛筛孔较多，筛孔孔径的分级越细越好，拌和楼震动筛分级过于简单、档次太少很难起到控制作用。尤其到沥青的表面层，如有10-20 mm硬质岩、5-10 mm硬质岩、3-5 mm硬质岩粗石屑和天然砂、0-3 mm石屑，这样五种集料，在通过5 mm震动筛网时即出现混掺，在此过程中，如果材料的干湿变化较大或者进料规格出现较大变化，就会使混合料级配产生较大的变化，如果增加一个筛网2～3 mm筛，多了一个档次的筛网，可变因素减少了，出现的混掺及级配变化等问题容易解决，并且在进行生产配合比设计时，调整矿料级配相对来说也容易、方便。目前，设置震动筛筛孔的原则，一是控制最大粒径，二是控制关键筛孔，三是最大粒径和关键筛孔中间设一筛，在关键筛孔下加一筛。

　　(2)准确控制沥青用量。目前测定沥青用量的设备多用离心式抽提仪，也有一些单位采用燃烧炉等。对于燃烧炉测定的沥青用量，一般都注意进行校正，但是对于采用离心式抽提仪的标定还没有引起足够重视，采用离心式抽提仪测定沥青用量时，由于不可能保证粉料的不泄漏，虽然规范要求对粉料进行回收，但是由于该试验受到较多因素的影响，测定的试验结果与实际的沥青用量还是有或多或少的差别。因此，采用离心式抽提仪进行试验时也应该进行校正。以近几年鲁西高等级公路建设调查看，普遍存在抽提试验结果比实际的沥青用量高。校正方法一般有两种，一是空白试验，即已知级配的矿料抽提，一是预拌混合料抽提。效果后者优于前者。

　　(3)正确洒布粘、透层油。洒布粘层油，可以防止在碾压过程中出现推移现象，增加压实效果。通过对几条路的研究观测，粘层油洒布较好的段落，在碾压过程中完全没有推移现象。并且在施工过程中路面会不可避免的地受到一些污染，影响到路面质量，粘层油是保证两层之间连接为一体的纽带，一旦粘结不好则会形成单层受力，层间滑移，与设计的层间联结形式相悖，改变各层受力情况，容易出现早期破坏。路面结构设计时都是按层间连续计算的，因此粘层油不仅要做，而且一定要做好。

　　(4)充分压实。沥青混凝土只有在一定的温度以上进行碾压，才能起压实作用，当温度降到该温度以下，无论怎样碾压，都不能起到压实作用。对沥青路面进行初压时，可以采用压路机先静压至摊铺机跟前，后退开震，尽量采用强震，在碾压过程中紧跟摊铺机，速度要慢。并且要求高温碾压，对于普通沥青，初压温度控制在140—155℃比较合适，终压温度保证在90℃以上。高温碾压，并不是仅仅要求沥青混凝土的拌和温度高，出料温度高就行了，在试验段施工过程要求施工组织设计的验证。高温碾压，除了注意上面的两个温度外，还要注意使得施工过程中沥青混凝土的温度不要降低得太快。轮上洒水，宜少、宜雾化，但不洒水宜粘轮也不行。

　　采用重型轮胎压路机进行初压，一是考虑胶轮压路机在碾压过程中不需要洒水，保证了施工碾压温度;二是考虑胶轮压路机进行初压形成一个揉搓的碾压状态，可达到较好的压实度，三是考虑利用胶轮压路机进行初压时，沥青面层防渗水性能较好，实测渗水系数可知。

　　3 结束语

　　高等级公路沥青路面的早期破坏的原因是多方面的，与沥青路面设计、施工和运营过程中的多个环节和因素紧密相关。从混合料设计开始，对原材料的质量控制，到配合比设计，直至路面施工，一步步加大质量控制力度，才可能最终改善沥青路面的质量。实践证明，在沥青混合料设计过程中，严格材料选择，控制好关键筛孔，合理选定沥青用量，适当增加混合料标准密度，做好设计检验，施工过程中抓好拌和楼二次筛分级配、沥青用量控制，做好层间联结，保证碾压温度和密实度等对于减少沥青路面的早期破坏起着非常重要的作用。

　　参考文献：中华人民共和国行业标准《公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)》.

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