LSPM 透水性瀝青混合料施工工藝及質(zhì)量控制

石 飛,沈文超,王永勝

（葛洲壩集團(tuán)交通投資有限公司,湖北 武漢 430056）

0 引言

當(dāng)前，我國(guó)高等級(jí)公路大多數(shù)采用瀝青混凝土路面，但瀝青路面受水文地質(zhì)、路面材料、施工工藝及行車(chē)荷載等因素的影響，容易產(chǎn)生較為嚴(yán)重的早期損壞。公路瀝青路面的設(shè)計(jì)期限通常為15 年，但研究結(jié)果卻顯示：部分公路自通車(chē)后5～10年內(nèi)即可能發(fā)生較大規(guī)模的破壞事件，如裂紋、坑槽、軌轍、水毀、松散等病害，將嚴(yán)重威脅路面的使用壽命。通過(guò)對(duì)路面水損傷因素大量的研究和實(shí)體施工檢驗(yàn)，選擇高顆粒滲透性能瀝青混合料（Large Stone Porous asphalt Mixture，簡(jiǎn)稱LSPM）的新型路面基層結(jié)構(gòu)，能夠克服瀝青路面易開(kāi)裂、易發(fā)生水損害的缺陷，經(jīng)過(guò)配合比設(shè)計(jì)的LSPM 瀝青混合料具有良好的抗車(chē)轍性能[1]。因此在瀝青路面基層施工中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)LSPM 基層關(guān)鍵技術(shù)控制，采用科學(xué)合理的施工方法，加強(qiáng)施工過(guò)程質(zhì)量把控，對(duì)于延長(zhǎng)瀝青路面使用壽命具有非常重要的意義。

1 主要研究?jī)?nèi)容

LSPM 是一類新型瀝青混凝土材料，具備透水性強(qiáng)、耐軌轍、耐反射開(kāi)裂和耐疲勞的特點(diǎn)，采用LSPM 的系列新型路面設(shè)計(jì)具有基層厚度大、費(fèi)用低廉的優(yōu)點(diǎn)。在道路構(gòu)造上，LSPM 作為過(guò)濾層，兼具承載、抗反射裂縫和清除滲入道路構(gòu)造內(nèi)積水的作用，并在國(guó)內(nèi)開(kāi)展了大規(guī)模的普及與使用，證實(shí)其優(yōu)異的路用特性（見(jiàn)圖1）。該文以巨野至單縣高速公路（以下簡(jiǎn)稱巨單高速）LSPM柔性基層施工為依托，對(duì)LSPM 基層的拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、溫度控制及接縫處理等施工工藝進(jìn)行探討，總結(jié)了LSPM 柔性基層的施工質(zhì)量控制點(diǎn)[2]。為L(zhǎng)SPM 柔性基層的大規(guī)模的應(yīng)用推廣提供了經(jīng)驗(yàn)和參考。

圖1 LSPM-25 大粒徑透水性改性瀝青混合料路面結(jié)構(gòu)示意圖

2 原材料性能研究

2.1 粗集料

LSPM 采用的粗集料應(yīng)為機(jī)械加工的堅(jiān)硬巖石，應(yīng)保持干燥、潔凈、表面粗糙。最大公稱粒徑，碎礫石≤26.5 mm，碎石≤31.5 mm。制作礫料時(shí)的原石不能帶有灰塵、垃圾等雜質(zhì)等，骨料成品不能直接和泥土接觸，防止產(chǎn)生危害。當(dāng)粗集料與液體瀝青的黏附性不能滿足規(guī)范相關(guān)要求時(shí)，采取措施進(jìn)行處置，確?；旌狭闲阅軡M足規(guī)范要求。

2.2 細(xì)集料

LSPM 采用的細(xì)集料通常優(yōu)先使用巖石屑料和機(jī)器加工的砂礫。細(xì)骨料應(yīng)清潔、干燥、無(wú)風(fēng)化作用、無(wú)雜質(zhì)，機(jī)制砂礫應(yīng)通過(guò)專業(yè)的制砂機(jī)加工，并選用質(zhì)量良好的礦石作原材料，硬巖集料通過(guò)粉碎和過(guò)濾后≤2.4 mm 的部分具備了良好的棱角性能，且具有了合理的粒度級(jí)配。

2.3 填料

LSPM 所采用的充填材料，通常是干燥消石灰粉以及生石灰粉，石灰粉必須干燥、潔凈，并天然地從粉倉(cāng)中掉落收集，其質(zhì)量也應(yīng)當(dāng)滿足Ⅲ型鈣質(zhì)消石灰和生石灰的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。

2.4 瀝青膠結(jié)料

LSPM 一般應(yīng)選用黏性大的普通瀝青作為膠結(jié)料（見(jiàn)表1），也一般選用在SBS 改性瀝青、其他改性瀝青和一般瀝青中的多級(jí)瀝青結(jié)合料，在改性瀝青或一般瀝青中可添加纖維穩(wěn)定劑?，F(xiàn)場(chǎng)制備的改性瀝青必須隨配隨用，對(duì)于必須在短時(shí)間保存的，使用前必須拌和均勻，在不發(fā)生離析現(xiàn)象的條件下使用。而根據(jù)要求配比采用時(shí)要采用自動(dòng)真空密封法，也可以采用大型馬歇爾測(cè)試驗(yàn)證，LSPM 的瀝青用量可以通過(guò)對(duì)瀝青分層厚度、設(shè)計(jì)多孔性和綜合離析漏的飛散試驗(yàn)方法進(jìn)行確定。

表1 SBS 改性瀝青檢測(cè)結(jié)果

2.5 混合料配合比設(shè)計(jì)

大顆粒透水型瀝青混料無(wú)固定級(jí)配曲線，其級(jí)配與原材料的來(lái)源密切相關(guān)，應(yīng)通過(guò)混料體積設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)（滲水）和耐久性測(cè)試確認(rèn)混合料設(shè)計(jì)所要的級(jí)配。工程設(shè)計(jì)中級(jí)配只用作配合比制定的基礎(chǔ)，而不用作在設(shè)計(jì)質(zhì)量控制所允許變化的級(jí)配限制范圍內(nèi)。在原材料來(lái)源變更后，應(yīng)再次實(shí)施配合比的制定[3]。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過(guò)程中按目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)和生產(chǎn)配和比驗(yàn)證三個(gè)階段進(jìn)行配和比驗(yàn)證。瀝青混料配合比設(shè)計(jì)主要涉及以下的技術(shù)驗(yàn)證：高溫穩(wěn)定性、滲透特性、以及肯塔堡飛散測(cè)試等，其中高溫穩(wěn)定性采用車(chē)轍試驗(yàn)，技術(shù)指標(biāo)要求參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3 施工過(guò)程控制

柔性基層施工采用滑模攤鋪機(jī)自動(dòng)化施工的方法，施工流程主要包括:下承層準(zhǔn)備→測(cè)量放樣→拌和→運(yùn)輸→攤鋪機(jī)攤鋪→碾壓→接縫處理→質(zhì)量檢測(cè)。

3.1 下承層準(zhǔn)備

（1）下承架結(jié)構(gòu)應(yīng)經(jīng)監(jiān)理工程師審查通過(guò)后，方可進(jìn)行上部的柔性結(jié)構(gòu)施工。下承面的測(cè)試項(xiàng)目，大致包括：壓實(shí)度、平整度、高程、中線、橫向坡度、寬度等。

（2）下承面必須清掃完畢，上表面要表面平整且無(wú)污垢，在柔性基層澆筑前一天進(jìn)行封層和透層的澆筑。

（3）施工前進(jìn)行裂縫調(diào)查，若發(fā)現(xiàn)有較寬且深度大于5 cm 以上裂縫時(shí)，則先使用乳化瀝青灌縫，再使用寬度為30 cm 的瀝青瑪蹄脂防裂貼騎縫密貼；若發(fā)現(xiàn)為淺表型裂縫時(shí)，則使用寬度為30 cm 的瀝青瑪蹄脂防裂貼騎縫密貼，避免和減輕反射裂縫對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)的影響。

3.2 施工放樣

（1）對(duì)一般線段采用10 m 間距的施工放樣，對(duì)曲線段應(yīng)進(jìn)行加密至5 m，并確定結(jié)構(gòu)層的攤鋪邊線，再根據(jù)間距要求確定下承面標(biāo)高。

（2）在建筑結(jié)構(gòu)面板兩側(cè)布置高程基準(zhǔn)線，基準(zhǔn)線通過(guò)鋼釬樁或鋼釬上布置綁扎繩的方法加以控制。兩輛攤鋪機(jī)的中間采用了三角導(dǎo)向支架和鋼尺進(jìn)行高度傳遞，并通過(guò)對(duì)鋼尺標(biāo)高線拉吊差的方法控制高度，吊差點(diǎn)位置和鋼尺支架位置一般相同。

3.3 混合料拌和

（1）場(chǎng)地及施工機(jī)械方面選用的一臺(tái)3000 型混凝土拌和塔，定額產(chǎn)能達(dá)到180 t/h，并具有保溫能力非常好的成品貯料倉(cāng)。攪拌混合工藝中，逐盤(pán)測(cè)量并打印各個(gè)傳感器所測(cè)定的材料用量和瀝青混料拌制用量、拌和混合質(zhì)量等各項(xiàng)數(shù)據(jù)。每臺(tái)班完成后打印下一個(gè)臺(tái)班的數(shù)據(jù)，用于攤鋪厚度的總量測(cè)試，當(dāng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常后，可暫停生產(chǎn)，找出的問(wèn)題在徹底解決后方可以繼續(xù)生產(chǎn)。

（2）因?yàn)長(zhǎng)SPM 礦物質(zhì)材料中的細(xì)小顆粒狀成分比重較小，在干燥筒內(nèi)容中易產(chǎn)生過(guò)熱的探測(cè)現(xiàn)象，在拌和均勻時(shí)也容易引起混凝土老化，所以在施工階段中必須對(duì)拌和的溫度進(jìn)行嚴(yán)格把控。拌和原料一般采用SBS改性瀝青，而瀝青則應(yīng)采用導(dǎo)熱油進(jìn)行加熱，一般的受熱溫度約為160～165 ℃之間，而骨料顆粒的受熱溫度宜比瀝青的高10～20 ℃。拌和樓混合料的出場(chǎng)溫度控制在170～185 ℃，混合料溫度超過(guò)195 ℃時(shí)應(yīng)廢棄。拌和的時(shí)間也要嚴(yán)格按照拌制的結(jié)果來(lái)確定，并需要確保所有顆粒都全部裹覆了結(jié)合材料，瀝青和原料的拌和方法平穩(wěn)。同時(shí)，混合均勻機(jī)的拌和料應(yīng)均勻一致、無(wú)花白料、不結(jié)團(tuán)成塊和較嚴(yán)重的骨料顆粒分散等不良現(xiàn)象。但由于LSPM 的粗骨料顆粒較大、體積較多且瀝青用量也較小，所以必須延長(zhǎng)瀝青混合料的拌和時(shí)間（經(jīng)驗(yàn)證拌和時(shí)間一般不少于45 s，以提高混合料的均勻性，其中干拌時(shí)間不得少于10 s，濕拌時(shí)間不得少于35 s）。

3.4 混合料運(yùn)輸

（1）瀝青混料運(yùn)送車(chē)輛需要使用較大噸位的運(yùn)送汽車(chē)，重量大小應(yīng)按照運(yùn)距、拌和水平、混合料攤鋪水平和車(chē)速等因素確定，在攤鋪機(jī)前應(yīng)不少于5 臺(tái)卸料車(chē)現(xiàn)場(chǎng)等候，且運(yùn)量要與拌和的水平和混合料攤鋪速度有富余量，且運(yùn)送的汽車(chē)數(shù)量不得低于20 臺(tái)，并以保證拌和樓及攤鋪機(jī)連續(xù)施工為準(zhǔn)，且不得出現(xiàn)停車(chē)待料的情況。

（2）運(yùn)送混合料的汽車(chē)應(yīng)距攤鋪機(jī)前沿在10～30 cm處停住，并不得撞擊攤鋪機(jī)，在攤鋪過(guò)程中運(yùn)輸?shù)钠?chē)要懸空檔，或受攤鋪機(jī)的推動(dòng)而前進(jìn)；運(yùn)輸車(chē)上還應(yīng)該設(shè)有覆蓋的遮篷，以保證拌料的溫度在運(yùn)輸過(guò)程中盡量不丟失，同時(shí)運(yùn)輸能力也應(yīng)該比拌料在攤鋪中的能力有富余，從而縮短了攤鋪機(jī)的長(zhǎng)期待料時(shí)間，并保證拌原料在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

（3）卸料車(chē)要選擇用大蓬布，安裝牢固緊實(shí)。當(dāng)施工運(yùn)輸機(jī)動(dòng)車(chē)進(jìn)入路面建設(shè)的施工現(xiàn)場(chǎng)后，要選擇合適地點(diǎn)并安排專人對(duì)客運(yùn)車(chē)胎面進(jìn)行清洗，以減少機(jī)動(dòng)車(chē)對(duì)路面污染，進(jìn)而影響瀝青混凝土原料車(chē)的攤鋪質(zhì)量。瀝青混凝土原料在運(yùn)往瀝青攤鋪場(chǎng)時(shí)，應(yīng)由人員持運(yùn)料單收料，并隨時(shí)檢查其溫度和外觀質(zhì)量。凡不滿足規(guī)定溫度條件的，已發(fā)白、結(jié)團(tuán)成塊、滴漏或被雨水沖刷的，均不得繼續(xù)使用，且要運(yùn)往固定地點(diǎn)廢棄。

3.5 混合料攤鋪

（1）混合料攤鋪要保持適當(dāng)?shù)暮癖?，碾壓成形后混合料攤鋪厚度不得低?0 cm，前150 m 松鋪系數(shù)為暫定1.2，則松鋪厚度宜掌握在12 cm；后150 m 松鋪系數(shù)為暫定的1.23，故其松鋪厚度宜限制在12.3 cm。

（2）柔性的攤鋪利用攤鋪機(jī)進(jìn)行安裝，當(dāng)攤鋪機(jī)安裝就位之后，在熨平板下面攤鋪墊木，而墊木的頂面標(biāo)高即為該點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高再加攤鋪層的松鋪厚度，墊木的預(yù)壓位置經(jīng)反復(fù)校正必須正確，直到達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，攤鋪機(jī)才能安裝就位，攤鋪機(jī)在受料時(shí)向彈斗中噴灑一些防粘料用的防粘油。

（3）攤鋪機(jī)在啟動(dòng)后，應(yīng)提前預(yù)熱熨平板溫度不小于100 ℃，開(kāi)始后及時(shí)測(cè)量高度、橫坡與厚度，并適時(shí)進(jìn)行溫度校正和調(diào)節(jié)，一般此項(xiàng)工作在距離攤鋪約30 m高度后進(jìn)行，若有必要應(yīng)停車(chē)測(cè)試，問(wèn)題較大時(shí)需要再次啟動(dòng)。

3.6 混合料碾壓

（1）攤鋪現(xiàn)場(chǎng)配有30 t 膠輪壓路機(jī)2 臺(tái)、13 t 雙鋼輪雙驅(qū)動(dòng)振動(dòng)壓路機(jī)3 臺(tái)、小型雙鋼輪壓路機(jī)1 臺(tái)，一次碾壓長(zhǎng)度一般以不超過(guò)50 m 為宜。

（2）碾壓程序與工藝。13 t 雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)穩(wěn)壓1 遍（前進(jìn)靜壓后退弱振）、13 t 雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)復(fù)壓1 遍（弱振）、30 t 膠輪壓路機(jī)碾壓1 遍、13 t 雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)復(fù)壓2 遍（高頻高幅）、30 t 膠輪壓路機(jī)碾壓1遍，最后再由13 t 雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)靜壓后再收光1 遍，共需碾壓七遍。

3.7 接縫處理

（1）相鄰兩幅及上、下層的橫縫應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，且不小于2 m，不可以置于其他斷面的中間位置。

（2）柔性基層的橫縫必須采用豎直接縫。橫向或豎直放置連接的方法要求；必須用垂直點(diǎn)的方法水平連接，而不得用階梯形的方法傾斜連接；用6 m 直尺沿縱向放置，在攤鋪段端部的直尺呈懸臂狀，以攤鋪層與直尺脫離接觸處定出接縫位置，趁尚未冷透時(shí)用鋸縫機(jī)或人工垂直刨除端部層厚不足的部分（刨除或切割不得損傷下層路面），然后再用水沖洗一遍地面，待晾干時(shí)再涂抹上黏層的瀝青。

3.8 質(zhì)量檢測(cè)

對(duì)于LSPM 現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度應(yīng)采用空隙率與壓實(shí)度雙標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且對(duì)路面的芯樣采用體積計(jì)算法進(jìn)行測(cè)試，另外還需要通過(guò)壓實(shí)遍數(shù)來(lái)進(jìn)行壓實(shí)控制。由于場(chǎng)地夯實(shí)量與室內(nèi)擊實(shí)質(zhì)量存在一定差距，加上場(chǎng)內(nèi)瀝青封層和石屑的上浮，使混合料底面更加密實(shí)也增加了多孔性，所以對(duì)場(chǎng)地面層鉆心取樣后檢測(cè)的多孔度應(yīng)控制在13%～18%，極值為20%；夯實(shí)量的控制方法也與一般瀝青混合材料相同，壓實(shí)度檢測(cè)也不能少于98%[4]。

4 施工質(zhì)量控制

（1）在進(jìn)行LSPM 混凝土施工前，首先必須對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的質(zhì)量檢查，并且做好對(duì)透層、封層等工藝的執(zhí)行工作，并保證其下承面清潔程度、平整度、強(qiáng)度等符合工程設(shè)計(jì)條件，在所有技術(shù)性指標(biāo)都滿足了工程設(shè)計(jì)要求之后，方可完成LSPM 大粒徑滲透的瀝青混合料基礎(chǔ)施工。

（2）LSPM 在生產(chǎn)前，必須對(duì)產(chǎn)品的配合比進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求的配合比，首先進(jìn)行熱料倉(cāng)振動(dòng)篩的選擇，然后進(jìn)行熱料倉(cāng)篩分調(diào)整和初試級(jí)分配，最后再根據(jù)抽提篩分的狀況確定成品級(jí)分配，最后方可確定成品瀝青用量。

（3）LSPM 結(jié)構(gòu)面層必須兼具排水層作用，因?yàn)樗种饕?jīng)由路基內(nèi)部排泄，所以設(shè)計(jì)路肩時(shí)必須能盡快將水分排除，因此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)面層上必須設(shè)置下封層，對(duì)路肩加以特別設(shè)置，通過(guò)碎石路肩或在較硬路肩上必須設(shè)有排滲管，讓滲入路基內(nèi)部的水分得以順暢排除。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)LSPM 的施工和性能分析，使用大粒徑透水性瀝青混合料（LSPM）可以有效避免反射裂紋的出現(xiàn)，同時(shí)可以去除路面構(gòu)架層內(nèi)的水分，減少積水對(duì)下承面及混凝土表面的損害。另外高顆粒穿透能力瀝青混料有很大的模量和抗變形功能，還可以用作老路補(bǔ)強(qiáng)或新路改造的結(jié)構(gòu)模板中，這都是今后應(yīng)該探索的領(lǐng)域。