采用溫拌熱鋪法的橋面鋪裝層施工技術(shù)研究

張國??

摘要：為保證試驗路段鋪筑效果，通過室內(nèi)馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗以及車轍試驗對瀝青混合料路用性能進(jìn)行分析，確定了溫拌瀝青混合料有較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度、水穩(wěn)定性、抗車轍和低溫抗裂性，對實際工程中溫拌熱鋪法的材料設(shè)計及施工工藝有了新的要求。結(jié)果表明：采用溫拌熱鋪法控制出料溫度在170 ℃～185 ℃范圍內(nèi)，路面各項技術(shù)指標(biāo)均能滿足相關(guān)技術(shù)要求，能夠有效保證路面的質(zhì)量和使用壽命。

關(guān)鍵詞：溫拌熱鋪；瀝青混合料；出料溫度；溫度控制

中圖分類號：U443.33 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Abstract： In order to make sure of the paving effect of test section， indoor Marshall test， freeze-thaw splitting test and rutting test were applied to analyze the pavement performance of asphalt mixture. It was confirmed that warm mix asphalt has good compressive strength， water stability， rutting resistance and low temperature crack resistance. The results show that the warm mix and hot paving method maintains the output temperature within 170 ℃～ 185 ℃， with all technical indicators meeting specification requirements.

Key words： war mix and hot paving； asphalt mixture； output temperature； temperature control

0 引 言

隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國高速公路的建設(shè)項目也越來越多，建設(shè)速度越來越快。為了保證高速公路路面的工程質(zhì)量，兼顧環(huán)保節(jié)能的道路施工要求，目前常采用溫拌瀝青工藝進(jìn)行面層施工，而對于高速公路中橋面鋪裝層的溫拌瀝青施工技術(shù)研究相對較少。針對低溫環(huán)境下溫拌瀝青混合料和熱拌瀝青混合料同步使用的橋面鋪裝層施工技術(shù)欠缺的現(xiàn)狀，本文依托神府高速控制性工程之一的窟野河大橋工程，就低溫下溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料使用，進(jìn)行拌和、運輸及攤鋪溫度控制的施工工藝進(jìn)行詳細(xì)說明，為以后的橋面鋪裝層施工提供一些數(shù)據(jù)和參考。

1 項目簡介

窟野河大橋位于神府高速ARK1+168.3～ARK4+614.5（長度3446 2 km），是神府高速公路的控制性工程之一，特大橋跨204省道、神延鐵路、神木火車站、窟野河、鴛鴦塔橋、神木縣濱河路、東山路，全長為3 446 m，其中鋼結(jié)構(gòu)部分為2 256 m，最大跨度為165 m，最大墩高為76.5m，是全國建設(shè)規(guī)模最大的連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋。

窟野河大橋橋高為84.1 m，橋面單幅寬度為14.5 m，突出特點是高墩大跨徑，施工環(huán)境特殊。在當(dāng)?shù)?1月份的平均氣溫為-5 ℃～-6 ℃，每天0 ℃以上氣溫時間為6 h，施工期間溫度較低，風(fēng)力較強(qiáng)。鑒于氣候的影響，為了確保工程的施工質(zhì)量，設(shè)計采用溫拌瀝青工藝進(jìn)行面層施工。為延長施工時效，綜合工程需求，確定采用“溫拌熱鋪”的施工工藝進(jìn)行橋面鋪裝層的鋪筑。橋面鋪裝設(shè)計方案為5 cm AC-16瀝青混凝土上面層+6 cm AC-20瀝青混凝土下面層+SBS改性瀝青同步碎石下封層+防水層。

2 路用混合料性能室內(nèi)試驗

2.1 室內(nèi)試件成型方法

（1）直接從運料車取樣，裝入保溫桶。

（2）用四分法分料，取所需混合料備用。

（3）由于瀝青混合料的表面溫度在取料和分料的過程中會迅速下降，因此成型相應(yīng)試件時需將混合料再次加熱，在室內(nèi)試驗中，溫拌瀝青混合料和熱拌瀝青混合料的擊實溫度應(yīng)該一致。

（3）在下、上面層的擊實溫度均為160 ℃時，按標(biāo)準(zhǔn)方法成型試件。下面層AC-20混合料級配檢測結(jié)果見表1，上面層AC-13混合料級配檢測結(jié)果表2。

2.2 馬歇爾試驗

對下、上面層的溫拌和熱拌瀝青混合料分別進(jìn)行馬歇爾試驗，擊實次數(shù)為雙面各75次，試驗結(jié)果見表3。

由表3可以看出，當(dāng)成型溫度為160 ℃時，溫拌瀝青混合料的空隙率比熱拌瀝青混合料略有增大；當(dāng)成型溫度為130 ℃時，溫拌瀝青混合料的空隙率最大。當(dāng)成型溫度為160 ℃時，溫拌瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度比熱拌瀝青混合料有明顯提高，下、上面層分別提高了289%和29%，這表明溫拌瀝青混合料具有較優(yōu)的抗壓強(qiáng)度。當(dāng)成型溫度為160 ℃時，溫拌瀝青混合料的油石比比成型溫度為130 ℃時低，下、上面層的油石比分別為428%和483%。

2.3 凍融劈裂試驗

凍融劈裂試驗的試驗條件比浸水馬歇爾試驗更為苛刻，試驗結(jié)果更能說明瀝青混合料抗水損害的能力。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTJ 052—2000）成型馬歇爾試件，擊實溫度為157 ℃。試件正反面各擊實50次。

凍融劈裂試驗結(jié)果如表4所示。對于下面層，在160 ℃和130 ℃成型溫度下的溫拌瀝青混合料凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比（TSR）分別為843%和956%，熱拌瀝青混合料在160 ℃時為872%，均滿足規(guī)范和神府作業(yè)指導(dǎo)書的要求。對于上面層，在160 ℃和130 ℃成型溫度下的溫拌瀝青混合料凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比分別為83.2%和81.3%，熱拌瀝青混合料在160 ℃時為832%，均滿足規(guī)范和神府作業(yè)指導(dǎo)書的要求。從凍融劈裂試驗結(jié)果可以看出，溫拌劑不會對添加了瀝青抗剝落劑的瀝青混合料的水穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，溫拌和熱拌瀝青混合料都具有抗水損害的性能。

2.5 車轍試驗

車轍試驗?zāi)鼙容^直觀地反映出瀝青混合料在高溫和車輛荷載反復(fù)作用下的抵變形能力。在160 ℃時，對溫拌瀝青混合料和熱拌瀝青混合料進(jìn)行車轍試驗，不同瀝青混合料的動穩(wěn)定度和平均車轍深度對比見表5。

由表5可以看出，當(dāng)下面層試件成型溫度為160 ℃時，溫拌瀝青混合料的動穩(wěn)定度平均值與熱拌瀝青混合料的動穩(wěn)定度的平均值均大于6 000 次·mm-1；當(dāng)成型溫度為130 ℃時，溫拌瀝青混合料的動穩(wěn)定度比熱拌瀝青混合料明顯降低，但仍能滿足要求。當(dāng)上面層試件成型溫度為160 ℃時，溫拌瀝青混合料的動穩(wěn)定度的平均值為7 3892 次·mm-1，比熱拌瀝青混合料的8 921 次·mm-1降低了約20%，然而也遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足現(xiàn)行規(guī)范和《神府高速公路路面作業(yè)指導(dǎo)書》中的要求。

2.5 溫拌瀝青混合料低溫抗裂性

瀝青混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，其溫度收縮系數(shù)常在25×10-6～40×10-6之間，若施工現(xiàn)場出現(xiàn)較大幅度的降溫，混合料內(nèi)部就可能產(chǎn)生300×10-6～500×10-6的拉應(yīng)變，瀝青面層表面薄弱處就可能產(chǎn)生裂縫，因此裂縫是瀝青路面常見病害之一。對試驗路段的下面層和上面層分別進(jìn)行低溫彎曲試驗，試驗結(jié)果見表6。

由表6可以看出，當(dāng)下、上面層的試件成型溫度在160 ℃時，溫拌瀝青混合料的破壞應(yīng)變分別為2 933.5×10-6和3 099.2×10-6，比熱拌瀝青混合料的2 901.2×10-6和3 047.7×10-6略有提高，表明溫拌瀝青混合料具有較好的低溫抗裂性；當(dāng)試件成型溫度在130 ℃時，溫拌瀝青混合料的低溫彎曲破壞應(yīng)變略有降低，但亦能滿足規(guī)范和《神府高速公路路面作業(yè)指導(dǎo)書》的要求。

3 試驗路的鋪筑

3.1 溫拌劑添加

溫拌劑直接添加到瀝青中，攪拌均勻即可。應(yīng)事先準(zhǔn)備1罐SBS改性瀝青，將SBS改性瀝青加熱至150 ℃～160 ℃，并將溫拌劑按需加入瀝青罐中，低速攪拌約2 h后，即完成溫拌瀝青制備。

3.2 混合料運輸

為減少混合料在運輸過程中的溫度損失，運輸車頂部必須覆蓋油布。由于條件所限，施工當(dāng)天溫度測定均采用紅外感應(yīng)溫度計和水銀玻璃棒溫度計，對于現(xiàn)場碾壓的溫度測定可能有偏差。建議采用數(shù)字顯示的插入式熱電偶溫度計檢測瀝青混合料的出廠溫度和運到現(xiàn)場的溫度。拌和機(jī)向運料車放料時，汽車前后移動裝料，以減少混合料的離析。瀝青混合料運輸車的運量應(yīng)較拌和能力和攤鋪速度有所富余，攤鋪機(jī)前方應(yīng)有足夠的運料車等候卸料。在前車倒料完成前，不要撤離篷布。連續(xù)攤鋪過程中，運料車在攤鋪機(jī)前10～30 cm處停住，不得撞擊攤鋪機(jī)。卸料過程中運料車應(yīng)掛空擋，依靠攤鋪機(jī)的推動前進(jìn)。

3.3 混合料攤鋪

溫拌瀝青混合料采用與熱拌混合料一致的攤鋪溫度，現(xiàn)場檢測攤鋪后溫度應(yīng)不低于140 ℃。攤鋪過程與熱拌混合料正常攤鋪溫度時相比未有異常，各環(huán)節(jié)控制較好。下、上面層橋面攤鋪現(xiàn)場，如圖1所示。

3.4 混合料碾壓

施工現(xiàn)場配置4臺雙鋼輪壓路機(jī)、2臺膠輪壓路機(jī)和1臺小型修復(fù)鋼輪壓路機(jī)。初壓采用2臺雙鋼輪壓路機(jī)緊跟攤鋪機(jī)碾壓，采取連續(xù)式碾壓；復(fù)壓采用2臺膠輪壓路機(jī)緊跟其后；最后由2臺鋼輪壓路機(jī)消除膠輪壓路機(jī)碾壓輪跡。攤鋪過程遵照“緊跟慢壓、高頻低幅、先低后高、均勻少水”的原則。在碾壓過程中壓路機(jī)應(yīng)保持先行駛再開振動、先關(guān)振動再停駛，禁止壓路機(jī)在當(dāng)天鋪出的路面上停機(jī)、加水、調(diào)頭等。

應(yīng)嚴(yán)格控制碾壓過程中的碾壓變數(shù)，嚴(yán)禁過壓或欠壓。初壓時靜壓2遍（振動壓路機(jī)或振蕩壓路機(jī)）；復(fù)壓時膠輪壓路機(jī)碾壓5遍；終壓時用鋼輪壓路機(jī)靜壓收面。最終壓實效果如圖2所示。

3.5 施工現(xiàn)場溫度控制

通過對比溫拌瀝青路面和熱拌瀝青路面的碾壓工藝可以發(fā)現(xiàn)，溫拌瀝青混合料在較低的環(huán)境溫度下，可有效擴(kuò)大碾壓溫度的范圍，爭取更充分的碾壓時間。由此可見，在較低的環(huán)境溫度下，溫拌瀝青混合料采用與熱拌瀝青混合料相同的施工溫度和碾壓工藝及壓實功作用下能夠保證路面的施工質(zhì)量。施工過程中溫度控制情況如表8所示。

由表8可知，在橋面進(jìn)行下面層溫拌瀝青混合料試拌試鋪時的環(huán)境溫度為4 ℃～22 ℃，溫拌瀝青混合料出料溫度控制在180 ℃左右，攤鋪及碾壓過程中并未出現(xiàn)異常現(xiàn)象，壓實度及平整度均較好。攤鋪過程中溫度控制基本達(dá)到預(yù)期效果，在不同的環(huán)境溫度下，溫拌混合料表現(xiàn)出較長的碾壓溫度區(qū)間。

4 結(jié) 語

通過本文研究，得出以下結(jié)論。

（1）溫拌瀝青混合料在正常的施工環(huán)境溫度下可降低混合料出料溫度30 ℃以上；當(dāng)環(huán)境溫度較低時，通過不降低或較少降低混合料溫度，采用溫拌工藝可獲得較長

的施工攤鋪溫度區(qū)間。

（2）采用溫拌熱鋪法控制出料溫度在170 ℃～185 ℃，經(jīng)試驗段鋪筑及后期觀測，該方法各項技術(shù)指標(biāo)均能滿足相關(guān)技術(shù)要求，從而有效保證路面的質(zhì)量和使用壽命。

（3）確定出溫拌混合料橋面鋪裝層的碾壓工藝為：初壓采用振動壓路機(jī)或振蕩壓路機(jī)靜壓2遍；復(fù)壓采用膠輪壓路機(jī)碾壓5遍；終壓采用鋼輪壓路機(jī)靜壓收面。

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[責(zé)任編輯：高 甜]