路橋工程瀝青混合料面層施工與材料設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究

摘要：闡述攤鋪平整度要求、平整度與壓實(shí)度的關(guān)系、瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)、瀝青混合料攤鋪碾壓施工工藝和瀝青路面反射裂縫防治措施等方面瀝青路面施工質(zhì)量控制技術(shù)。在某瀝青路面加鋪工程中，將本文設(shè)計(jì)的瀝青碎石封層結(jié)構(gòu)鋪設(shè)中間夾層，按照本文設(shè)計(jì)的瀝青混合料生產(chǎn)配合比生產(chǎn)的瀝青混合料攤鋪瀝青面層，經(jīng)過(guò)與傳統(tǒng)路面進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的瀝青路面材料具有更優(yōu)良的性能。

關(guān)鍵詞：瀝青混合料；面層施工；平整度；土工格柵

0" "引言

路橋工程施工中，瀝青混合料作為一種常用的路面材料，其性能和質(zhì)量對(duì)路面的承載能力和使用壽命有著重要影響，若瀝青混合料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，會(huì)引發(fā)路面開(kāi)裂、變形和剝離等問(wèn)題，影響到路面的承壓性以及后續(xù)的維護(hù)成本。目前，已有不少學(xué)者針對(duì)瀝青混合料的應(yīng)用技術(shù)展開(kāi)過(guò)研究。程永春等[1]基于響應(yīng)曲面法的SMA瀝青混合料試驗(yàn)研究中，利用響應(yīng)曲面法設(shè)計(jì)瀝青混合料配合比。葉長(zhǎng)建等[2]結(jié)合開(kāi)級(jí)配瀝青混合料試驗(yàn)性能研究中，通過(guò)馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)、謝倫堡析漏試驗(yàn)、肯塔堡飛散試驗(yàn)、浸水肯塔堡飛散試驗(yàn)、劈裂試驗(yàn)以及低溫彎曲試驗(yàn)，驗(yàn)證了不同級(jí)配瀝青混合料的性能。

本文闡述瀝青混合料的路面攤鋪施工工藝，分析瀝青反射裂縫防治技術(shù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)瀝青混合料配合比，并通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)本文設(shè)計(jì)的瀝青混合料的力學(xué)性能進(jìn)行了驗(yàn)證。

1" "瀝青路面施工質(zhì)量控制指標(biāo)

在瀝青路面攤鋪施工過(guò)程中，需要對(duì)路面的穩(wěn)固性、舒適度和適用性等進(jìn)行管控，并針對(duì)瀝青路面的平整度、壓實(shí)度以及縱橫波變形問(wèn)題進(jìn)行相應(yīng)檢查和參數(shù)控制。為了保證瀝青混合料的壓實(shí)度和力學(xué)性能達(dá)到路面攤鋪的施工要求，要保證攤鋪機(jī)連續(xù)、平穩(wěn)運(yùn)行，否則會(huì)使路面出現(xiàn)鼓包和壓痕，造成瀝青混合料的力學(xué)性能下降、瀝青混合料產(chǎn)生離析，進(jìn)而導(dǎo)致瀝青混合料的壓實(shí)效果不一致，影響瀝青混合料攤鋪碾壓施工質(zhì)量。

2" "平整度與壓實(shí)度的關(guān)系

2.1" "初始平整度與壓實(shí)度的變化特征

攤鋪機(jī)攤鋪出的瀝青混合料，經(jīng)過(guò)其螺旋布料器布設(shè)、夯錘夯實(shí)和熨平板熨平，形成瀝青路面的初始平整度和初始?jí)簩?shí)度。然后使用壓路機(jī)按照一定規(guī)則進(jìn)行碾壓，使瀝青路面的平整度和壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。通過(guò)軟件對(duì)瀝青混合料碾壓過(guò)程中路面平整度進(jìn)行研究，獲得的瀝青路面平整度與壓實(shí)度的變化曲線如圖1所示。

由圖1可知，當(dāng)攤鋪層初始平整度為0.4～0.6mm時(shí)，隨著路面壓實(shí)度的增加，其平整度變得越來(lái)越好；當(dāng)攤鋪層初始平整度大于0.8mm時(shí)，隨著路面壓實(shí)度的增加，路面平整度變得越來(lái)越差。

2.2" "攤鋪層初始平整度的控制方法

鑒于采用攤鋪機(jī)自身配置的找平裝置進(jìn)行攤鋪層找平的效果不佳，大多數(shù)攤鋪機(jī)均采用平衡梁自動(dòng)找平裝置輔助施工。使用平衡梁自動(dòng)找平裝置對(duì)瀝青混合料攤鋪層平整度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，可以解決路面瀝青混合料攤鋪的平整度問(wèn)題[3]。

平衡梁上安裝的超聲波傳感器收集從路基上反射回來(lái)的信號(hào)，并將其傳送給控制器。該信號(hào)經(jīng)控制器處理后，若攤鋪層平整度與設(shè)定的基準(zhǔn)面之間出現(xiàn)偏差，則控制器立即向找平缸發(fā)出控制指令，對(duì)熨平板仰角進(jìn)行調(diào)整，使攤鋪厚度始終維持在給定基準(zhǔn)面上，從而保證攤鋪機(jī)攤鋪出平整順滑的瀝青路面。

3" "瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

3.1" "配合比類別

瀝青混合料的配合比分為目標(biāo)配合比與生產(chǎn)配合比。瀝青混合料的目標(biāo)配合比是指在瀝青路面設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)道路類型、使用環(huán)境和交通量等因素確定的理論上的瀝青混合料在瀝青、骨料、填料、添加劑等的含量比例；瀝青混合料的生產(chǎn)配合比是指在瀝青路面施工時(shí)，根據(jù)道路的實(shí)際情況，瀝青、骨料、填料、添加劑等的實(shí)際特性確定的含量比例。某瀝青路面使用的GAC-16瀝青混合料的目標(biāo)配合比和生產(chǎn)配合比如表1所示。

3.2" "生產(chǎn)配合比的試驗(yàn)與調(diào)整

需根據(jù)表1中瀝青混合料生產(chǎn)配合比生產(chǎn)瀝青混合料，以保證瀝青路面的穩(wěn)定性。按照瀝青混合料生產(chǎn)配合比生產(chǎn)出一定數(shù)量的試驗(yàn)用瀝青混合料，在路面上選擇試驗(yàn)段進(jìn)行試驗(yàn)性攤鋪和壓實(shí)，檢測(cè)該試驗(yàn)段的各項(xiàng)指標(biāo)。針對(duì)檢測(cè)結(jié)果，可對(duì)該瀝青混合料的生產(chǎn)配合比進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。調(diào)整后的瀝青混合料生產(chǎn)配合比，即可正式用于瀝青混合料的生產(chǎn)和路面攤鋪施工。

4" "瀝青混合料攤鋪碾壓施工流程

瀝青混合料攤鋪碾壓施工流程如圖2所示。由圖2可知，瀝青混合料攤鋪碾壓施工流程中，其攤鋪前的準(zhǔn)備工作包括準(zhǔn)備下承層、灑布粘層油、鋪設(shè)玻璃纖維格柵、攤鋪高粘度碎石封層。

上述準(zhǔn)備工作就緒后，將事先生產(chǎn)好的瀝青混合料在規(guī)定的溫度下攤鋪至設(shè)計(jì)厚度，檢測(cè)碾壓溫度符合設(shè)計(jì)要求后，對(duì)瀝青混合料進(jìn)行碾壓施工。碾壓施工完成后，對(duì)面層平整度、壓實(shí)度、厚度、滲水系數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)符合設(shè)計(jì)要求后即完成瀝青混合料施工。

5" "瀝青路面反射裂縫防治措施

5.1" "3種反射裂縫處理方法

在對(duì)路橋工程瀝青路面進(jìn)行瀝青混合料攤鋪施工時(shí)，需要對(duì)原瀝青路面的反射裂縫進(jìn)行處理。本文將反射裂縫的處理方法歸納為3種，分別是舊路面清除、增加攤鋪層厚度和鋪設(shè)中間夾層。瀝青路面的反射裂縫示意如圖3所示。

5.2" "舊路面清除

將舊瀝青路面使用專用設(shè)備進(jìn)行破碎，使用裝載機(jī)等施工機(jī)械將渣土清除。舊路面清除是為了對(duì)舊瀝青路面進(jìn)行整體大修換新，不適用于瀝青路面局部維修。這是因?yàn)榕f路面清除不僅造成資源浪費(fèi)，還加大了施工難度。

5.3" "增加攤鋪層厚度

通過(guò)增加瀝青混合料攤鋪層厚度，能夠延長(zhǎng)裂縫的擴(kuò)展時(shí)間，減小瀝青混合料加鋪層的剪切應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。增加攤鋪層厚度雖然具有較好的裂縫防治效果，但是受限于道路標(biāo)高和瀝青混合料加鋪的施工成本。

5.4" "鋪設(shè)中間夾層

通過(guò)鋪設(shè)中間夾層，使新瀝青混合料攤鋪層與舊瀝青路面之間脫離接觸，可增大路面抗拉能力、緩解裂縫發(fā)生。中間夾層可劃分為3種類型：土工合成材料夾層、應(yīng)力吸收層和應(yīng)力緩解層。其中應(yīng)力緩解層采用級(jí)配碎石和大粒徑瀝青碎石，級(jí)配碎石的承載力較低，常用于軸載較小的路面。而大粒徑瀝青碎石的空隙率較大，會(huì)導(dǎo)致路面的防水性能下降[5]。

土工合成材料夾層是在舊路面上灑布瀝青粘層油，在瀝青粘層油上鋪設(shè)土工布（格柵布），并在土工布上攤鋪高粘度瀝青碎石封層，從而形成中間夾層，用以減小反射裂縫的剪切應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。該中間夾層鋪設(shè)后，再在其上部攤鋪新的瀝青混合料。土工合成材料所用格柵布由耐高溫、耐酸堿、抗變形能力強(qiáng)的化學(xué)纖維編織而成，使用時(shí)需涂刷瀝青膠并晾干。不同材料格柵+瀝青碎石封層的斷裂能計(jì)算結(jié)果如表2所示。

如表2數(shù)據(jù)可知，玄武巖纖維格柵與SBS改性瀝青混合料配合形成的瀝青碎石封層，其粘結(jié)強(qiáng)度最大、抗斷裂能力最強(qiáng)；玻璃纖維格柵與SBS改性瀝青混合料配合形成的瀝青碎石封層，其粘結(jié)強(qiáng)度和抗斷裂能力次之。

6" "瀝青混合料面層施工試驗(yàn)

6.1" "施工過(guò)程

本文選擇某路橋?yàn)r青路面加鋪工程，將本文設(shè)計(jì)的瀝青碎石封層結(jié)構(gòu)鋪設(shè)其中間夾層，按照本文設(shè)計(jì)的瀝青混合料生產(chǎn)配合比生產(chǎn)的瀝青混合料攤鋪其瀝青面層，施工過(guò)程如下：

在準(zhǔn)備下承層時(shí)，需清除舊瀝青路面上的交通標(biāo)線，將舊瀝青路面破損處鑿除，使用新瀝青混合料修補(bǔ)找平破損部位，并對(duì)舊路面進(jìn)行清理，確保舊路面無(wú)雜物、無(wú)灰塵。

舊瀝青路面清理后，灑布粘層油。粘層油使用改性乳化瀝青制作，灑布數(shù)量為0.4kg/m2。將乳化瀝青瀝青灑布機(jī)布置在灑布起點(diǎn)，灑布時(shí)要保持一定高度和壓力，以確保灑布均勻。為了保證灑布帶之間的重疊，將橫向重疊設(shè)置為10～16cm，縱橫重疊量設(shè)置為20～30cm，以保證灑布全面[6]。

在鋪設(shè)玻璃纖維格柵的過(guò)程中，采用1m寬的玻璃纖維格柵和搭接鋪設(shè)方法，保證搭接寬度大于20cm，并對(duì)其進(jìn)行固定。固定后涂刷瀝青膠，待涂刷的瀝青風(fēng)干后，攤鋪瀝青碎石混凝土進(jìn)行封層，并使用壓路機(jī)壓實(shí)。在完成瀝青碎石封層攤鋪、碾壓施工后，進(jìn)行瀝青混凝土面層施工。

6.2" "試驗(yàn)結(jié)果

完成瀝青路面施工后，分別在施工現(xiàn)場(chǎng)和傳統(tǒng)瀝青路面上選取瀝青混合料面層試驗(yàn)區(qū)域，并采集試驗(yàn)標(biāo)本。采用低溫小梁彎曲試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，并進(jìn)行對(duì)比分析。將本文所述瀝青混合料面層作為實(shí)驗(yàn)組，將傳統(tǒng)的瀝青混合料面層作為對(duì)照組進(jìn)行性能對(duì)比，獲得瀝青混合料面層低溫小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

通過(guò)表3數(shù)據(jù)可知，本文實(shí)驗(yàn)組瀝青混合料面層在破壞荷載、抗彎拉強(qiáng)度、最大彎拉應(yīng)變等多個(gè)參數(shù)，均比傳統(tǒng)對(duì)照組的效果更優(yōu)，這說(shuō)明本文設(shè)計(jì)的瀝青路面材料具有更好的性能。

7" "結(jié)束語(yǔ)

本文詳細(xì)闡述了瀝青混合料的攤鋪施工工藝，以及施工過(guò)程中的路面平整度控制方法。根據(jù)路橋工程路面施工要求設(shè)計(jì)了格柵+瀝青碎石封層結(jié)構(gòu)和瀝青混合料生產(chǎn)配合比，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。隨著我國(guó)公路網(wǎng)的不斷完善，瀝青路面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，作為路橋工程的建設(shè)者，要結(jié)合路橋工程實(shí)際繼續(xù)進(jìn)行深入研究，為創(chuàng)新施工技術(shù)、提升工程質(zhì)量、延長(zhǎng)路橋使用壽命做出新的貢獻(xiàn)。

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