高速公路瀝青路面雙層鋪攤性能分析

李巖青

(山西長興路橋工程有限公司，山西長治046000)

隨著高速公路建設(shè)的迅速發(fā)展，瀝青路面已成為我國高速公路中最主要的路面結(jié)構(gòu)形式。在瀝青路面施工中，使用分層鋪攤、分層碾壓技術(shù)鋪筑的瀝青路面，難以實現(xiàn)面層層間結(jié)合處的完全連續(xù)，出現(xiàn)的層間粘結(jié)不足致使路面結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，及早的出現(xiàn)車轍、坑洞、裂縫等早期病害，容易遭受水損壞造成基層毀損等結(jié)構(gòu)性病害。

雙層鋪攤是對路面分層鋪攤、分層碾壓技術(shù)的一次革命性變革，實現(xiàn)了層間的“熱+熱”鋪攤，解決了“熱+冷”鋪攤中的層間粘結(jié)不足問題，比傳統(tǒng)攤鋪工藝具有多方面的顯著優(yōu)勢，尤其適用于高速公路瀝青路面的施工，在我國具有廣泛的應(yīng)用前景。

1 雙層鋪攤技術(shù)

在我國高速公路施工中，瀝青路面施工多采用分層攤鋪、分層碾壓的施工工藝。將瀝青面層分為雙層或三層式，使用的熱拌熱鋪混合料面層間一般采用灑布粘層油，來確保層間粘結(jié)效果。在實際施工中，傳統(tǒng)施工工藝容易遭受層間污染、粘層灑布不均等問題，均會嚴重影響層間粘結(jié)質(zhì)量，面層間的連續(xù)接觸很難保證。同時，分層攤鋪的鋪攤層厚小，溫度散失快，壓實度難以保證?？傊?，分層鋪攤施工中，路面層間連接是一個薄弱環(huán)節(jié)，容易出現(xiàn)路面層間滑動，發(fā)生早期破壞就不可避免。

參考國外解決瀝青路面早期病害的措施，我國引進了雙層攤鋪技術(shù)，將磨耗層和粘結(jié)層用一個雙層攤鋪機分層一次性攤鋪完成。使用雙層攤鋪技術(shù)，雙層鋪攤機是最關(guān)鍵的施工設(shè)備。與普通瀝青混合料攤鋪機相比，雙層鋪攤機實現(xiàn)了同時攤鋪兩種不同類型的瀝青混合料，使用一套碾壓設(shè)備將兩層混合料一次性碾壓成型。雙層鋪攤技術(shù)實現(xiàn)了瀝青混合料雙層攤鋪同時性，在“熱接熱”攤鋪條件下，具有比傳統(tǒng)鋪攤工藝更好的平整度和層間粘結(jié)效果，使得施工周期顯著縮短，具有良好的工程適用性。

雙層鋪攤技術(shù)在我國進行了實驗性應(yīng)用，均取得了良好效果。2010年，在山西忻保高速水穩(wěn)基層中進行了應(yīng)用。2011年，陜西洛商高速在西部首次應(yīng)用瀝青面層雙層一體攤鋪技術(shù)。2012年11月，湖南瀏醴高速采用了瀝青路面雙層攤鋪技術(shù)。結(jié)果表明：與傳統(tǒng)的分層鋪攤技術(shù)相比，雙層攤鋪技術(shù)施工效率高，層間聯(lián)接緊密，路面壓實度顯著提高，路面抗變形能力增強，使瀝青路面使用壽命顯著延長。

2 路面性能試驗

瀝青路面雙層攤鋪技術(shù)是一種新型施工技術(shù)。與傳統(tǒng)的分層鋪攤比較，雙層鋪攤技術(shù)實現(xiàn)了同時攤鋪兩層混合料，一次性碾壓成型，達到“熱+熱”鋪攤。雙層鋪攤通過將攤鋪中的溫度散失顯著減少，以有效提高混合料層間粘結(jié)效果。

為了解雙層攤鋪技術(shù)的路用性能，可通過混合料溫度觀測試驗、剪切試驗、拉拔及馬歇爾等試驗，進行傳統(tǒng)及雙層攤鋪情況下層間粘結(jié)性能對比分析、雙層攤鋪情況下混合料熱量散失情況、不同溫度情況下的混合料壓實度。本文筆者結(jié)合自身經(jīng)驗，對王選倉教授在瀝青路面雙層一體鋪筑技術(shù)一文中的實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果進行梳理和分析，以介紹雙層鋪攤具有的技術(shù)優(yōu)勢。

1)增強層間粘結(jié)性。制作了兩組馬歇爾試件，其流程如下：放入AC-20混合料，預(yù)擊實20次后放入烘箱中進行保溫。在溫度分別達到160 ℃,140 ℃,120 ℃時，將AC-10混合料放入試模中正反擊實75次后，進行冷卻脫模。制作兩組試件，每組六個，三個用于剪切試驗，三個用于拉拔試驗。

采用抗剪試驗對分層鋪攤和雙層鋪攤的層間粘結(jié)性能進行對比，試驗結(jié)果見圖1。

曹紫萱：“陳校長，上周我們學校舉行了盛大的三十周年校慶活動。您能向《小主人報》的讀者們簡單介紹一下，在三十年的發(fā)展過程中，我們第四中心小學的發(fā)展經(jīng)歷了哪幾個階段嗎？”

從圖1可以看出，傳統(tǒng)分層鋪攤下的抗剪強度為0.5 MPa左右，雙層鋪攤“熱接熱”方式下的層間抗剪強度為0.8以上，比分層鋪攤顯著提高。在雙層鋪攤工藝下，上下層混合料實現(xiàn)了熱接觸，上下層間的混合料容易形成相互嵌鎖結(jié)構(gòu)，使得路面粘結(jié)性能大幅提升。

試件進行的拉拔試驗結(jié)果見表1。

表1 單層鋪攤和雙層鋪攤拉拔試驗結(jié)果

從表1可以看出，分層鋪攤方式下的路面層間抗拉強度為0.53 MPa左右，雙層攤鋪下的抗拉拔強度值為0.95 MPa以上，抗拉拔強度顯著提高。說明雙層鋪攤工藝下的層間嵌擠良好，能有效保證了層間連續(xù)效果。

2)混合料熱量散失試驗。使用熱量散失試驗確定不同攤鋪工藝下的熱損失狀況，試驗結(jié)果見圖2。

從圖2可以看出，雙層鋪攤比分層攤鋪的溫度散失明顯減緩，有效解決了溫降過快問題。

混合料降溫速度受鋪攤層厚度的影響較大。在雙層攤鋪施工中，同步鋪攤的上下層厚度一般在8 cm～12 cm，使得下層余熱得到有效利用，面層熱量損失明顯減少，有利于保證磨耗層壓實度。從圖2還可以看出，混合料出場后20 min～40 min是分層攤鋪法下的最佳碾壓時間，而雙層攤鋪法下則是30 min～90 min。

3)雙層攤鋪下混合料壓實。對150 ℃,140 ℃,130 ℃,120 ℃的混合料制作正反擊打75次的馬歇爾試件，并檢測其壓實度、穩(wěn)定度、流值等指標，通過試驗確定其正負擊打75次后壓實度低于95%時的混合料溫度，并由試驗結(jié)果畫出溫度與壓實度關(guān)系曲線，見圖3。

從圖3可以看出，混合料溫度是影響路面壓實度及空隙率的重要影響因素。在相同的壓實作用下，混合料溫度與壓實度直接相關(guān)?；旌狭显谠礁叩臏囟认逻M行碾壓作業(yè)，則路面壓實度越大。

在施工中,雙層攤鋪可以使得混合料長時間的保持較高溫度，能使得碾壓中以較小的壓實功,較少的碾壓遍數(shù)即可達到理想的壓實度。分層鋪攤碾壓施工是在冷基層之上進行壓實，不利于混合料壓實度達標。

4)車轍試驗。按2+10 cm的雙層攤鋪結(jié)構(gòu)進行試件制備，按3.5+8.5 cm的普通攤鋪結(jié)構(gòu)進行試件制備。利用車轍試驗設(shè)備在水下50 ℃情況下進行車轍深度檢測，實驗結(jié)果如圖4所示。

從圖4可以看出，雙層攤鋪試件在經(jīng)過19 200次輾壓后的車轍深度為3.4 mm～5.5 mm，傳統(tǒng)攤鋪試件在輾壓8 300次后車轍深度達到5.5 mm，19 200次輾壓后的車轍深度為8.0 mm。

可以看出，在雙層鋪攤中，把易受變形影響的上面層由4 cm優(yōu)化調(diào)整為2 cm。雖然面層厚度減薄，但上下面層同時攤鋪產(chǎn)生的混合料厚疊層，使得混合料表層冷卻變慢，下層余熱得到充分利用，路面中下面層的壓實度顯著提高，且路面的空隙率小，路面結(jié)構(gòu)的受重交通荷載的性能顯著增強，路面變形穩(wěn)定性可提高50%～70%，有效防止水損壞并具有減少瀝青老化的效果。

3 施工要點

在施工前，由于瀝青路面上下面面層一次攤鋪成型，應(yīng)做好下臥層平整度和壓實度的控制，確?；鶎邮┕べ|(zhì)量。

在拌和作業(yè)中，雙層攤鋪機同時攤鋪瀝青面層的上下層。由于兩層混合料的配比不同，應(yīng)采用兩臺拌和機同時進行兩種混合料的生產(chǎn)，拌和過程與普通改性瀝青混合料相同。

在鋪攤作業(yè)中，雙層鋪攤無需進行上下層間粘層油的灑布，通過“熱+熱”確保層間粘結(jié)效果。

在鋪攤機組中，配備一臺高效率轉(zhuǎn)運車非常關(guān)鍵，須使用轉(zhuǎn)運車交替進行上下層混合料往鋪攤機上下料斗中的輸送。為避免兩種混合料摻雜，應(yīng)先向上受料倉進行上面層料的輸送，再向下受料倉進行下面層料的輸送。

在鋪攤機起步時，為確保鋪攤厚度均勻，應(yīng)及時根據(jù)松鋪厚度調(diào)整好仰角。先手動將下面層熨平板準確調(diào)整到位后，立即進行上面層熨平板的調(diào)整。要求整個手動調(diào)整過程須控制在開始鋪攤10 m長度內(nèi)結(jié)束，后續(xù)鋪攤電子液壓裝置會自動控制工作仰角變化。

4 結(jié)語

傳統(tǒng)的瀝青路面鋪筑方式為分層鋪筑、分層碾壓成型。雙層攤鋪機實現(xiàn)了瀝青路面上下面層一次鋪筑成型。在雙層攤鋪技術(shù)中，全過程采用自動行走系統(tǒng)，可將人為操作誤差有效避免，顯著提高路面鋪攤質(zhì)量。雙層攤鋪技術(shù)操作簡便，鋪攤后的路面整體承載力大于分層攤鋪的路面。

路面雙層鋪攤技術(shù)，是對傳統(tǒng)分層鋪攤技術(shù)的一次革命性變革。雙層鋪攤技術(shù)解決了傳統(tǒng)分層攤鋪層間易污染問題，使得瀝青面層的層間粘結(jié)效果顯著提高，比分層鋪攤方式的層間抗剪強度提高了60%；可減小油石比0.1%～0.2%，節(jié)約工程成本；實現(xiàn)路面層間的“熱+熱”粘結(jié)，攤鋪厚度增大，層間溫度散失變慢，路面壓實度提高，解決了路面滲水難題；還能大大縮短工期，提高了機械效率；還能優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)，使路面結(jié)構(gòu)更合理。

雙層鋪攤施工的成本受鋪筑面積制約的影響較大，還是一種造價較大的鋪筑技術(shù)，且須要兩個拌和廠分別提供不同規(guī)格的瀝青混合料。但隨著技術(shù)的進步，雙層鋪攤技術(shù)一定能在我國的公路建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢，提高瀝青路面質(zhì)量，避免早期損壞等病害，延長路面使用壽命。