GAC- 16C 瀝青混凝土面層施工工藝研究

姬曉曉,王亞昶

（河南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司,河南 鄭州 450046）

經(jīng) 改 良 處 理 的GAC-16C 瀝青混凝土在實(shí)際工程中表現(xiàn)出良好的密實(shí)性、高穩(wěn)定性及抗滑性,且兼具良好的施工便捷性。因此,近些年得到了廣泛的推廣及應(yīng)用。但同時(shí)GAC-16C 瀝青混凝土在施工過(guò)程中也存在表觀(guān)干澀、流動(dòng)性及粘結(jié)性不足的問(wèn)題[1-2],為了探究出現(xiàn)這一問(wèn)題的根本原因并采取相應(yīng)措施,就需要針對(duì)GAC-16C 瀝青混凝土展開(kāi)全面的質(zhì)量監(jiān)控,以此來(lái)為施工管理提供可靠的支持。

1 工程概況

以我國(guó)某高速公路項(xiàng)目為例展開(kāi)分析,該項(xiàng)目設(shè)計(jì)全長(zhǎng)為160.96 km,采用六車(chē)道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)速度確定為120 km/h,路基設(shè)計(jì)寬度為34.5 m。路面采用三層結(jié)構(gòu)：4mmGAC-16C+55mmGAC-20C+70mm-GAC-25。

1.1 材料配合比設(shè)計(jì)

公路路面結(jié)構(gòu)的上層選用GAC-16C 型的瀝青混合料,其粗集料選用碎石,粒徑規(guī)格有10～17 mm、5～10 mm 及3～5 mm 三類(lèi)；細(xì)集料選用機(jī)制砂,粒徑規(guī)格為0～3 mm。

通過(guò)對(duì)施工材料的抽樣性能檢測(cè),由此可以初步確定路面結(jié)構(gòu)上面層所用GAC-16C 型瀝青混凝土的組分材料及設(shè)計(jì)配合比,基于上述對(duì)于瀝青混合料基本性能的分析,最終確定了兩個(gè)瀝青拌和站A 及B 所生產(chǎn)混合料的配合比,級(jí)配設(shè)計(jì)情況見(jiàn)表1。

表1 GAC-16C 型瀝青混凝土配合比（單位：%）

1.2 施工機(jī)械配置

該項(xiàng)目施工所采用的機(jī)械配置如下：①通過(guò)1 臺(tái)多功能攤鋪機(jī)以一次性攤鋪的方式開(kāi)展全斷面作業(yè),施工過(guò)程中設(shè)備處于良好狀態(tài),能夠顯著減少可能出現(xiàn)的離析問(wèn)題,確?；旌狭系木鶆颉４送?也可以避免由于1 臺(tái)機(jī)械故障而迫使其他設(shè)備停工引發(fā)熱接縫形成不佳的現(xiàn)象,以此來(lái)最大化滿(mǎn)足施工的基本要求。②施工前在現(xiàn)場(chǎng)分別配備5 臺(tái)鋼輪壓路機(jī)及4 臺(tái)膠輪壓路機(jī),確保碾壓工序的穩(wěn)定開(kāi)展,經(jīng)檢測(cè)認(rèn)定上述壓路機(jī)均處于良好運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),負(fù)荷而碾壓作業(yè)的基本要求。但在鋼輪壓路機(jī)碾壓過(guò)程中出現(xiàn)了噴水量過(guò)大的現(xiàn)象,使得路面留有水跡,這不僅降低了混合料的溫度,同時(shí)也將促進(jìn)水銹的產(chǎn)生。③施工過(guò)程配置有1 臺(tái)灑水車(chē)為壓路機(jī)及其他設(shè)備供水,保證現(xiàn)場(chǎng)施工用水得到滿(mǎn)足。④于拌和樓位置配備3 臺(tái)鏟車(chē)來(lái)進(jìn)行冷料庫(kù)的上料工作,并制定1 臺(tái)鏟車(chē)負(fù)責(zé)清除溢料。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工組織情況來(lái)看,鏟車(chē)的配置無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)需求。

1.3 施工工藝分析

（1） 為便于混合料的轉(zhuǎn)運(yùn),該項(xiàng)目共配備了15 臺(tái)重型載重卡車(chē),且各車(chē)裝料后均以篷布進(jìn)行覆蓋,以此來(lái)確保轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中溫度損失控制在較低水平。在工程實(shí)際管理中發(fā)現(xiàn),卸料時(shí)存在個(gè)別卡車(chē)未能在距攤鋪機(jī)10～30 cm 位置及時(shí)停車(chē),導(dǎo)致設(shè)備碰撞。由于抽檢路段所處地帶與拌和樓的距離適中,所以配置15 臺(tái)載重卡車(chē)能夠基本達(dá)到前場(chǎng)施工要求。在后續(xù)施工過(guò)程中,施工方應(yīng)當(dāng)基于實(shí)際運(yùn)距適當(dāng)調(diào)整運(yùn)料車(chē)數(shù)量,保障前場(chǎng)施工順利、持續(xù)的進(jìn)行。同時(shí),攤鋪時(shí)應(yīng)保證運(yùn)料車(chē)于距攤鋪機(jī)10～30 cm 位置處停車(chē),留有足夠空擋等待。由攤鋪機(jī)進(jìn)行牽引來(lái)引導(dǎo)卸料,防止設(shè)備碰撞的發(fā)生。此外,各攤鋪機(jī)應(yīng)當(dāng)配備專(zhuān)門(mén)指揮員,保障施工過(guò)程能夠遵照現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行[3]。

（2） 在攤鋪工序的早期,首先拌和樓按照原定要求以計(jì)劃產(chǎn)量為標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)所需混合料,并轉(zhuǎn)運(yùn)至前場(chǎng)等待至轉(zhuǎn)機(jī)時(shí)即可開(kāi)始攤鋪?zhàn)鳂I(yè),以此來(lái)確保前場(chǎng)攤鋪所需混合料能夠得到充足的供應(yīng)。前場(chǎng)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)應(yīng)保證運(yùn)輸車(chē)輛能夠合理規(guī)劃卸料時(shí)間,并以此確定掀開(kāi)保溫布的時(shí)間,確?；旌狭蠝啬雺簻囟葷M(mǎn)足要求。在本項(xiàng)目中,上面層選用1 臺(tái)多功能攤鋪機(jī)按照一次性作業(yè)的原則完成施工,其攤鋪寬度定為15 m。攤鋪機(jī)的前進(jìn)速度控制為1.5～1.8 m/min,大多數(shù)時(shí)間以1.7 m/min 為標(biāo)準(zhǔn)。施工檢測(cè)發(fā)現(xiàn),混合料的攤鋪較為均勻,其上離析現(xiàn)象比較少,整體厚度均勻,具有較好的攤鋪效果。但由于攤鋪機(jī)的布料器末端具料槽擋板間距過(guò)大,并且在兩端的U 形槽與攤鋪前進(jìn)方向相反,因此在其上堆積有大量死料。這一構(gòu)造也使得兩端的混合料主要是通過(guò)自由脫落的方式撒布于路面,而螺旋布料器則未能發(fā)揮作用,往往容易引起邊緣的離析。若死料撒布于路面之上,也會(huì)導(dǎo)致局部壓實(shí)度不足的問(wèn)題。面對(duì)這一問(wèn)題,建議將攤鋪機(jī)上的U 形槽做隔斷處理,避免死料的產(chǎn)生[4]。

（3） 在本項(xiàng)目中,瀝青上面層的碾壓主要采用以下工藝：初壓選用2 臺(tái)鋼輪壓路機(jī)+2 臺(tái)膠輪壓路機(jī)。首先采用鋼輪壓路機(jī)初壓兩遍；復(fù)壓則選用鋼輪壓路機(jī)+膠輪壓路機(jī)的組合,復(fù)壓一遍；終壓采用鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行一遍光面?；诂F(xiàn)場(chǎng)施工參數(shù)及表面觀(guān)察來(lái)看,上面層的碾壓效果基本滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,不僅沒(méi)有規(guī)范揉搓導(dǎo)致細(xì)集料上浮,同時(shí)還使得壓實(shí)度、空隙率等基本指標(biāo)符合規(guī)范。但從整體上來(lái)看,仍存在以下問(wèn)題：①當(dāng)前場(chǎng)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的混合料供應(yīng)充足時(shí),攤鋪機(jī)可以保持勻速狀態(tài)前進(jìn),此時(shí)壓路機(jī)也可遵照預(yù)定計(jì)劃開(kāi)展碾壓；但當(dāng)混合料供應(yīng)出現(xiàn)短缺時(shí),碾壓機(jī)械常常會(huì)發(fā)生隨意碾壓的現(xiàn)象,尤其是鋼輪、膠輪壓路機(jī)交錯(cuò)碾壓,或壓路機(jī)在碾壓面上停車(chē)。②在對(duì)上面層的試驗(yàn)路段展開(kāi)碾壓時(shí),部分壓路機(jī)出現(xiàn)了噴水量過(guò)大的現(xiàn)象,并在壓路機(jī)返回的位置留下水跡,導(dǎo)致混合料的溫度過(guò)快下降,對(duì)路面的壓實(shí)度指標(biāo)產(chǎn)生不利影響,并隨之帶來(lái)水銹污染[5]。

2 路面實(shí)施效果評(píng)價(jià)

2.1 厚度、壓實(shí)度

在上面層施工完成后一天,以鉆芯取樣的方式來(lái)研究該路段的厚度、壓實(shí)度指標(biāo),檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 路面厚度、壓實(shí)度的檢測(cè)結(jié)果

表2 對(duì)檢測(cè)路段內(nèi)的上面層隨機(jī)抽取6 處進(jìn)行檢測(cè),其中6 處均滿(mǎn)足要求,合格率達(dá)到100%。規(guī)范要求非橋面路段的總厚度應(yīng)當(dāng)大于16.15 cm,橋面路段的總厚度應(yīng)當(dāng)大于9.50 cm。上面層實(shí)測(cè)最小厚度為4.1 cm,高于4.05 cm 的最低限值要求,路面合格率達(dá)到100%。當(dāng)按照理論最大密度作為標(biāo)準(zhǔn)密度進(jìn)行計(jì)算時(shí),得出壓實(shí)度的最小值為94.0%,高于93%的限值。當(dāng)采用室內(nèi)馬歇爾密度作為標(biāo)準(zhǔn)密度進(jìn)行計(jì)算時(shí),得出壓實(shí)度的最小值為98.0%。由此可以認(rèn)定,路面壓實(shí)度指標(biāo)的合格率達(dá)到100%,所以該抽檢路段滿(mǎn)足要求。隨機(jī)取芯測(cè)得的空隙率介于4.6%～6.0%的范圍內(nèi),其均值約為5.5%,滿(mǎn)足我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范要求。對(duì)隨機(jī)取得的芯樣進(jìn)行觀(guān)察,發(fā)現(xiàn)其中部分芯樣較為密實(shí)且兼具一定的骨架結(jié)構(gòu),其間的粗、細(xì)集料具有較為均勻的分布,但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)部分芯樣的細(xì)集料比例較小,級(jí)配整體較粗；部分芯樣的空隙率過(guò)大,均勻性不足。

2.2 平整度

本研究中采用連續(xù)式平整度儀來(lái)檢測(cè)、評(píng)價(jià)路面的平整度指標(biāo),通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn),所抽檢路段的平整度均符合設(shè)計(jì)方案所要求的σ＜1 mm 的標(biāo)準(zhǔn),具體檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 平整度檢測(cè)結(jié)果

2.3 路面彎沉

借助貝克曼梁來(lái)檢測(cè)上面層試驗(yàn)路段的彎沉值,結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)彎沉檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)圖2 中的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),其彎沉平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差及代表值分別為5.6 (0.01 mm)、3.5(0.01 mm)及11.4(0.01 mm),其中代表值按照I=I+Z S進(jìn)行計(jì)算,其中Za為1.645?；谏媳淼膹澇猎囼?yàn)結(jié)果,其代表值低于20.1(0.01 mm)的設(shè)計(jì)彎沉值,符合相應(yīng)規(guī)范要求。

2.4 滲水系數(shù)

在試驗(yàn)路段中隨機(jī)選擇6 個(gè)測(cè)點(diǎn)開(kāi)展?jié)B水系數(shù)的檢測(cè),結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 滲水系數(shù)的試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上表可以發(fā)現(xiàn),共隨機(jī)抽取了試驗(yàn)路段的流出測(cè)點(diǎn),其中1 處基本不發(fā)生滲漏；4 處的滲水系數(shù)比較小,低于80 mL·min-1；1 處的滲水系數(shù)達(dá)到了310 mL·min-1,高于設(shè)計(jì)要求的限值。總體來(lái)看,該路段的滲水系數(shù)抽檢合格率為83.3%。

2.5 構(gòu)造深度

式中：TD 為路面構(gòu)造深度,mm；D 為攤平砂的直徑,mm；V 為砂的體積,cm3。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖3,由此可以發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)路段測(cè)得的構(gòu)造深度合格率為100%。

圖3 上面層構(gòu)造深度的檢測(cè)結(jié)果

3 改進(jìn)措施

基于上述檢測(cè)工作中所發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)題,提出以下改進(jìn)措施。

（1） 鋼輪壓路機(jī)存在噴水量過(guò)大的問(wèn)題,由此在路面上存留水跡并產(chǎn)生水銹。建議盡可能減少壓路機(jī)在路面停駐的時(shí)間,如有必要也可采用更換壓路機(jī)的方式進(jìn)行改進(jìn)。

（2） 后場(chǎng)配置3 臺(tái)鏟車(chē)進(jìn)行上料,但實(shí)際難以滿(mǎn)足要求。建議增設(shè)鏟車(chē)數(shù)量,確保冷料倉(cāng)的供料充足、及時(shí),確保前后場(chǎng)銜接的順暢、持續(xù)。

（3） 攤鋪機(jī)的U 形槽內(nèi)存在死料堆積的問(wèn)題。建議隔斷U 形槽,避免死料的產(chǎn)生與掉落。

（4） 存在個(gè)別時(shí)段、個(gè)別拌和樓出現(xiàn)出料溫度過(guò)高的現(xiàn)象,不符合規(guī)范及施工方案的要求。建議建設(shè)單位加強(qiáng)集料的含水量控制,對(duì)于經(jīng)水洗的集料應(yīng)避免用于當(dāng)天生產(chǎn),同時(shí)盡可能保證石屑的干燥,防止由此對(duì)溫度控制帶來(lái)的不便。

4 結(jié)論

本研究以GAC-16C 瀝青混凝土為研究對(duì)象,對(duì)于其在實(shí)際施工中的物理、力學(xué)性能展開(kāi)研究,分別從厚度、平整度及彎沉值等參數(shù)出發(fā)評(píng)價(jià)路面性能,并以此為基礎(chǔ)探究了相應(yīng)的改進(jìn)措施。實(shí)踐表明,在控制、管理GAC-16C 瀝青混凝土質(zhì)量時(shí),應(yīng)當(dāng)建立起完善的監(jiān)管機(jī)制,確保各項(xiàng)工序都能做到有序搭接,以此來(lái)解決潛在的各類(lèi)問(wèn)題,盡可能延長(zhǎng)路面的使用壽命。