大粒徑透水瀝青混合料柔性基層施工控制技術(shù)

郭漢山

（山東省濱州公路工程總公司 濱州 256600）

大粒徑透水瀝青混合料柔性基層（LSPM）是從發(fā)達(dá)國家引進(jìn)的新技術(shù)，代表了國內(nèi)外高等級公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新趨勢，它解決了國內(nèi)瀝青路面反射裂縫造成的“積漿”、“坑槽”等質(zhì)量通病，可以保證主要結(jié)構(gòu)層不產(chǎn)生疲勞裂縫和疲勞損壞，路面不發(fā)生結(jié)構(gòu)性變形，較大的孔隙率很好地保證了結(jié)構(gòu)層內(nèi)部積水排除問題。大粒徑透水瀝青混合料柔性基層施工的關(guān)鍵控制點(diǎn)是確保壓實(shí)度，將孔隙率控制在15%～18%，保證排水順暢，防止水毀。

1 大粒徑瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

LSPM作為基層要承受車輛荷載，另外還兼有排水功能，因此設(shè)計(jì)的混合料要形成骨架結(jié)構(gòu)，空隙率要在15%左右。高速公路應(yīng)考慮預(yù)拌碎石下封層的熱瀝青部分，孔隙率宜控制在16%左右，且不宜低于14%，因此作為填料的生石灰粉用量不宜大于1%。

由于大粒徑瀝青混合料的級配是根據(jù)粗集料的骨架和體積狀態(tài)以及細(xì)集料的填充狀態(tài)，通過實(shí)際計(jì)算而得到，級配范圍隨著原材料的體積性質(zhì)而有所變化，但是為了便于對施工質(zhì)量的控制，通過對國內(nèi)外許多資料的查詢，在級配控制時對重點(diǎn)篩孔進(jìn)行重點(diǎn)控制，主要是0.075，4.75，9.5，13.2，26.5，31.5 mm 的篩孔，各級必須滿足級配允許范圍，見表1［1］。

表1 大粒徑透水性瀝青混合料級配允許范圍

根據(jù)重點(diǎn)篩孔偏差范圍可以制定相應(yīng)施工控制范圍要求，其余篩孔允許有一點(diǎn)超出施工級配要求范圍，偏差范圍以標(biāo)準(zhǔn)級配曲線為準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)級配曲線是指成功試驗(yàn)段混合料多次抽提篩分結(jié)果合成曲線，瀝青含量允許偏差為±0.2%。

大粒徑瀝青混合料的設(shè)計(jì)采用體積指標(biāo)、瀝青膜厚度以及混合料性能指標(biāo)來控制，混合料室內(nèi)試驗(yàn)采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀法。重交通量要求選取初始壓實(shí)次數(shù)為8次，設(shè)計(jì)壓實(shí)次數(shù)選擇為20，50，75與100次。

瀝青膜厚度要求大于12μm，瀝青膜厚度計(jì)算采用混合料集料比表面積，比表面積的計(jì)算采用以下公式

式中：Pi為各對應(yīng)篩孔的通過百分率，%。

混合料試件由于含有較大的空隙，密度測試可以采用計(jì)算法；采用體積計(jì)算法計(jì)算試件的毛體積密度?；旌狭显嚰覂?nèi)檢測指標(biāo)空隙率，當(dāng)采用計(jì)算法計(jì)算試件密度時，空隙率平均值宜控制在15%～18%，為防止瀝青含量過高而發(fā)生析漏，混合料要求進(jìn)行析漏試驗(yàn)，要求析漏量小于0.2%。

2 施工工藝及操作要點(diǎn)

2.1 混合料的拌和

采用日工240間歇式拌和機(jī)拌和，配備計(jì)算機(jī)進(jìn)行逐盤打印且具有2級除塵裝置，不使用回收粉。混合料采用MAC-70號改性瀝青時，瀝青采用導(dǎo)熱油加熱，加熱溫度在170～180℃之間，集料加熱溫度應(yīng)比瀝青溫度高15～20℃，拌和站混合料的出場溫度宜控制在175～185℃，廢棄溫度195℃，LSPM最大粒徑比較大、粗集料多而且瀝青用量小，為此必須適當(dāng)延長拌和時間5～10 s，以保證混合料能夠充分拌和均勻。

2.2 混合料的運(yùn)輸

采用載重25 t運(yùn)輸車裝料20 t運(yùn)輸，以防超載運(yùn)輸，同時嚴(yán)防運(yùn)輸車輛在路基及路面上急剎車或急轉(zhuǎn)彎。為了更好地防止混合料的離析，拌和站在往運(yùn)輸車中放料時應(yīng)當(dāng)先兩頭后中間，整個放料過程運(yùn)輸車應(yīng)經(jīng)常移動，嚴(yán)格禁止一次放夠高度，混合料在運(yùn)輸過程中應(yīng)當(dāng)覆蓋以保持溫度。

2.3 混合料的攤鋪

待攤鋪機(jī)前不少于5輛運(yùn)料車時開始攤鋪，采用2臺攤鋪機(jī)交錯10 m梯隊(duì)前進(jìn)。2幅搭接5 c m，混合料的攤鋪應(yīng)保持合理的速度，根據(jù)拌和站的拌和能力進(jìn)行合理調(diào)整，一般攤鋪速度控制在1.5～2 m／min，攤鋪機(jī)在攤鋪過程中盡量保證不停機(jī)等料，在不得已時應(yīng)當(dāng)采取一定措施保證混合料的壓實(shí)。瀝青大碎石柔性基層用鋼絲繩掛線方式控制施工，隨攤鋪隨設(shè)專人檢查虛鋪厚度、攤鋪溫度，并始終保持混合料在布料器中的高度不少于2／3高度，以防離析，每層攤鋪前都要檢查下承層是否干燥、清潔，否則嚴(yán)禁向前攤鋪，以保證層間良好結(jié)合。

2.4 混合料的碾壓

由于大粒徑瀝青混合料是一種完整的粗骨料骨架結(jié)構(gòu)，施工碾壓時既要保證形成骨架結(jié)構(gòu)達(dá)到壓實(shí)度又要防止過碾而導(dǎo)致骨架棱角的破壞，混合料壓實(shí)采用較大噸位振動壓路機(jī)。

具體壓實(shí)工藝為2臺雙輪振動壓路機(jī)，初壓第一遍前進(jìn)靜壓，后退振動；第二遍前進(jìn)后退均為振壓。壓實(shí)速度宜為1.5～2 k m／h，為防止過分振動振碎粗骨料，又要保證壓實(shí)度，壓路機(jī)宜采用高頻中幅進(jìn)行壓實(shí)，相鄰碾壓帶輪跡重合為20 c m左右。灑水裝置進(jìn)行間斷灑水，只要保證不粘輪即可。振動過后，膠輪壓路機(jī)再碾壓1～2遍，隨后即可以進(jìn)行趕光。趕光可采用7～11 t鋼輪壓路機(jī)，速度可控制在3～4 k m／h。由于混合料在冷卻到一定溫度以下用振動方式容易造成集料過度壓碎，因此在溫度降低后不應(yīng)再用振動碾壓。

3 材料要求

3.1 集料

大粒徑瀝青混合料柔性基層（LSPM）混合料其粗集料應(yīng)采用堅(jiān)硬巖石，顆粒性狀良好，細(xì)長及扁平顆粒含量不應(yīng)超過12%，集料壓碎值應(yīng)不大于20%，粗集料與瀝青的粘結(jié)力為5級，小于5級時應(yīng)采取抗剝落措施。細(xì)集料包括機(jī)制砂、石屑。LSPM不允許使用天然砂，細(xì)集料棱角性必須大于42%，砂當(dāng)量值不小于65%。

3.2 填料

由于大粒徑瀝青混合料為透水混合料，為了提高瀝青混合料的抗水損害能力，填充料應(yīng)采用干燥的生石灰粉，至少應(yīng)滿足III級要求，不用礦粉。

3.3 瀝青

為了提高大粒徑瀝青混合料的耐久性，混合料采用的瀝青膠結(jié)料為MAC-70號改性瀝青或SBS改性瀝青。

4 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1 嚴(yán)格控制施工過程，防止離析

在裝料、運(yùn)輸和攤鋪過程中，仔細(xì)觀察瀝青大碎石中集料的混合狀態(tài)。宜降低攤鋪寬度，采用2臺攤鋪機(jī)半幅攤鋪。若出現(xiàn)離析或細(xì)集料集中區(qū)域，應(yīng)暫停施工；查明原因并采取可以消除離析現(xiàn)象的措施后，方可繼續(xù)施工。

4.2 嚴(yán)格控制碎石原材料的質(zhì)量

嚴(yán)格控制碎石原材料強(qiáng)度、壓碎值、集料中小于0.5 mm細(xì)料的塑性指數(shù)以及集料中針片狀顆粒含量等指標(biāo)在規(guī)定范圍內(nèi)，這是瀝青大碎石柔性基層獲得較高強(qiáng)度和剛度的基本保證，同時集料應(yīng)該進(jìn)行水洗，以保證潔凈。

4.3 嚴(yán)格控制瀝青穩(wěn)定碎石的級配組成

嚴(yán)格的級配是瀝青穩(wěn)定碎石獲得高密實(shí)度、高強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。因而在瀝青大碎石柔性基層的施工中必須保持其級配于規(guī)定要求中。要嚴(yán)格控制料場碎石質(zhì)量完全符合要求。配料前，對40～20，20～10，30～10，10～5 mm，以及石屑進(jìn)行嚴(yán)格篩分分析，各級料應(yīng)隔離，分別堆放；細(xì)集料應(yīng)有覆蓋，防止雨淋。再根據(jù)最終采用瀝青穩(wěn)定碎石的級配嚴(yán)格確定各級碎石所占比例，并換算為體積比以便用裝載機(jī)配料，配料拌和后應(yīng)定期抽檢所出混合料級配，以便實(shí)時控制和調(diào)整各規(guī)格配料比例［2］。

4.4 混合料的拌和

拌和均勻是瀝青大碎石柔性基層形成強(qiáng)度和具有良好功能的關(guān)鍵，拌和設(shè)備與生產(chǎn)常規(guī)瀝青混合料的設(shè)備相同，均采用間歇式拌和樓。在拌和大粒徑瀝青碎石時，應(yīng)改變拌和樓熱料倉的篩網(wǎng)設(shè)置，但是冷料倉無需增減。同時，由于材料較粗，瀝青用量相對較低，所需要的拌和時間宜較一般混合料長，瀝青混合料的拌和時間應(yīng)以混合料拌和均勻，所有礦料顆粒全部裹覆瀝青結(jié)合料為準(zhǔn)。一般采用間歇式拌和機(jī)，每鍋料拌和時間為30～50 s，要求拌和料均勻一致，無花白料，無結(jié)團(tuán)成塊或離析現(xiàn)象。

4.5 混合料的運(yùn)輸

對于大粒徑瀝青混合料的運(yùn)輸，盡量保證車輛處于良好狀態(tài)，縮短運(yùn)輸時間，提高運(yùn)輸車輛的速度。為保證施工的連續(xù)性，運(yùn)輸汽車的運(yùn)輸能力應(yīng)比拌和能力及攤鋪能力有所富余。

4.6 混合料的攤鋪

瀝青大碎石柔性基層在攤鋪時比較容易發(fā)生離析現(xiàn)象，建議在施工時采用2臺攤鋪機(jī)進(jìn)行半幅攤鋪，2臺攤鋪機(jī)一前一后，相隔10～20 m成梯隊(duì)向前攤鋪。其攤鋪溫度應(yīng)控制在165～175℃之間，以保證混合料能夠充分地?cái)備伨鶆颉Ｔ阡佒r青大碎石柔性基層時，松鋪系數(shù)一般應(yīng)在1.2～1.3，攤鋪厚度采用鋼絲引導(dǎo)的高程控制方式。

4.7 混合料的碾壓

瀝青大碎石柔性基層的碾壓是所有施工工藝中最主要的環(huán)節(jié)，合理的碾壓工藝和碾壓遍數(shù)是保證柔性基層達(dá)到設(shè)計(jì)要求的根本條件，是鋪筑性能優(yōu)異的瀝青路面時非常重要的保障。在碾壓時，初壓溫度應(yīng)控制在150～160℃，而在復(fù)壓時，溫度應(yīng)在130～140℃，終壓溫度應(yīng)大于120℃。壓實(shí)度應(yīng)以最大理論密度作為標(biāo)準(zhǔn)，按91～93℃控制。初壓第一次應(yīng)該采用鋼輪進(jìn)行穩(wěn)壓一遍，振動方式采用前靜后振。復(fù)壓采用一次振動壓實(shí)，再采用≥25 t的膠輪壓實(shí)4～5遍，這樣既可以很好地壓實(shí)又不至于壓碎瀝青穩(wěn)定碎石。終壓采用≥13 t雙鋼輪壓路機(jī)靜壓1遍，主要目的是消除輪跡。接縫按常規(guī)進(jìn)行縱、橫向處理。

4.8 性能檢測

對于LSPM現(xiàn)場壓實(shí)度應(yīng)采用空隙率與壓實(shí)度雙指標(biāo)進(jìn)行控制，從路面取心樣，以二次封蠟法或計(jì)算法進(jìn)行測試，混合料理論最大密度應(yīng)采用計(jì)算法為準(zhǔn)，但也要進(jìn)行實(shí)測以比較兩者之間的差別。由于現(xiàn)場壓實(shí)與室內(nèi)壓實(shí)存在差別，以及現(xiàn)場瀝青封層和石屑的上浮造成混合料底部比較密實(shí)也影響了空隙率，但為了結(jié)構(gòu)層排水通暢，杜絕局部存水現(xiàn)象，綜合考慮各種因素，現(xiàn)場路面鉆心取樣檢測空隙率宜控制在平均值為15%～18%，極值為20%，當(dāng)采用計(jì)算法確定最大理論密度時，宜采用各熱料倉集料的有效密度來計(jì)算［3］。

式中：γse為礦料的有效相對密度；C為礦料的瀝青吸收系數(shù)，按集料的吸水率求?。籛x為礦料的吸水率，%；γsb為材料的毛體積相對密度；γsa為材料的表觀相對密度。

考慮空隙率測定方法的不同，在正式實(shí)施時還可以進(jìn)行調(diào)整；壓實(shí)度的控制與普通瀝青混合料相同，不應(yīng)小于98%。對于混合料質(zhì)量控制，應(yīng)每天分別從拌和站和攤鋪現(xiàn)場取樣進(jìn)行抽提和篩分試驗(yàn)，每天至少2次，每次取樣不少于10 kg。為了便于對施工質(zhì)量的控制，通過對國內(nèi)外許多資料的查詢，在級配控制時采用對重點(diǎn)篩孔進(jìn)行重點(diǎn)控制，主要為0.075，4.75，9.5，13.2，26.5，31.5 mm，各級必須滿足范圍要求，根據(jù)重點(diǎn)篩孔偏差范圍制定相應(yīng)施工控制范圍要求，其余篩孔允許有一點(diǎn)超出施工級配要求范圍，瀝青含量允許偏差為±0.2%。

5 結(jié)語

要修筑高質(zhì)量的大粒徑透水性瀝青混合料柔性基層，必須抓好施工技術(shù)控制這一重要環(huán)節(jié)。在施工技術(shù)上要更加嚴(yán)格地控制各個步驟，加強(qiáng)對大粒徑瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)、施工工藝及操作要點(diǎn)、材料要求等施工要點(diǎn)的控制，只有這樣，才能真正保證大粒徑透水性瀝青混合料柔性基層施工質(zhì)量和使用壽命。

［1］ 王松根.大粒徑透水性瀝青混合料（LSPM）柔性基層設(shè)計(jì)與施工指南［M］.北京：人民交通出版社，2007.

［2］ 張素云.瀝青混合料組成對路用性能的影響［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報：交通科學(xué)與工程版，2011（3）：472-475.

［3］ JTG F40－2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2004.