大空隙率排水沥青路面施工技术.pdf

交通世界TRANSPOWORLD收稿日期：2022-12-22作者简介：张娇（1989），女，河北廊坊人，工程师，研究方向为道路与桥梁工程。大空隙率排水沥青路面施工技术张娇（廊坊市交通技术咨询监理公司，河北 廊坊 065000）摘要：为了提高大空隙率排水沥青路面的施工质量，结合工程实例，对某高速公路大空隙率排水沥青路面的特点和施工原材料的选用进行了总结，并从施工前期准备、混合料搅拌、摊铺、碾压、接缝处理等方面对施工技术进行了分析。抗滑值检测表明，所用施工技术可有效确保该公路沥青路面的施工质量，公路工程在投入使用1年后，路面仍然具有较好的抗滑性能。关键词：大空隙率；排水沥青路面；施工质量中图分类号：U416.1文献标识码：B0 引言近年来，我国公路建设水平不断提高，其中大空隙率排水沥青路面施工技术因具有较好的降噪效果、能减少公路排水系统的堵塞情况、可有效避免沥青路面水损坏现象，而在公路建设中逐渐得以应用。该技术在使用过程中能满足公路建设工程质量标准，施工效率较高。因此，对公路大空隙率排水沥青路面施工技术进行总结分析具有重要意义。1 工程概况某高速公路工程总长25 km，路面宽24 m，双向2车道，设计速度80 km/h。考虑到该公路所在区域经常下雨，且希望尽量不干扰周边环境，最终决定选用大空隙率排水沥青路面进行施工，施工中选取1 km作为试验路段，通过试验检测沥青混合料级配设计的合理性，据此确定大空隙率排水沥青混合料的最佳构成，保证公路沥青路面的抗滑性能。2 大空隙率排水沥青路面的特点大空隙率排水沥青路面指利用大空隙快速排出路面积水的一种路面结构。该沥青路面结构属于骨架空隙结构，空隙率大于 24%，远大于其他级配沥青混合料，故该沥青路面具有较强的抗滑性。不过，大空隙率排水沥青路面的耐用性并不高，故在空隙率设计时，需要重点考虑路面的耐久性。2.1 优点1）提高驾驶人的行车安全性。由于大空隙率排水沥青路面能快速排出雨水，故在雨天可提高车辆在路面行驶的抗滑性，提升行车安全。2）降低噪声。由于大空隙率排水沥青混合料具有较大空隙率，故其路面结构具有较强连通性，可吸收部分噪声，提高驾车舒适度。2.2 缺点1）大空隙率排水沥青路面结构的空隙率较大，在公路投入运行以后，灰尘、杂物易堵塞较大的孔隙，降低路面的降噪、排水性能；2）大空隙率排水沥青路面结构的耐久性较差，对黏结料提出较高要求。因此，解决孔隙堵塞问题，提高路面耐久性是施工过程中需要重点注意的问题。3 施工原材料的选用3.1 细集料天然砂颗粒与沥青之间的黏附效果较差，再加上天然砂颗粒主要呈圆球状，会对沥青混合料的高温性能产生影响。一般情况下，在大空隙率排水沥青混合料中，细集料用量比较少，细集料颗粒的粒径大小应控制在 0.0752.36 mm 范围内。石屑中的粉尘含量较高，石屑强度较弱，而石灰岩的质地比较坚硬且洁净，可较好地黏附沥青，故该工程细集料选用石灰岩。3.2 粗集料粗集料是指颗粒粒径大于2.36 mm的矿料，通过利用自身的骨架结构，可承担绝大部分的路面车辆荷载。一般情况下，在公路大空隙率排水沥青混合料级配设计中，粗集料的用量比重较高，常大于90%，故粗集料性能好坏对大空隙率排水沥青混合料的物理力学性能起决定性作用。通过深入研究与分析发现，粗集料的力学指标和表面纹理与沥青路面的抗滑性能之间存在密切的联系，因此，在加工生产沥青混合料过程中，一定要严格控制粗集料的针片状含量、抗磨耗能力等。为保护沥青混合料的抗滑初始值，在压实粗集料95总653期2023年第23期（8月 中）过程中，粗集料不得出现断裂面或破碎面。该工程施工选择花岗岩、辉绿岩、石灰岩共3种岩石作为初选粗集料，并分别进行性能检测试验。试验发现，辉绿岩的压碎值、冲击值、磨耗值要比石灰岩和花岗岩高出1倍左右，同时满足相关施工技术规范要求。综上考虑，辉绿岩具有较强的抗滑性能，故该施工中粗集料选用辉绿岩。3.3 矿粉矿粉与细集料具有类似作用，将适量矿粉掺入沥青混合料中可提高沥青黏度，增加沥青膜的厚度。在该公路施工中，矿粉选用石灰岩。3.4 沥青胶结料在沥青混合料中添加适量沥青胶结料，可牢固黏结粗集料，有助于沥青混合料路用性能的提升。该工程中，大空隙率排水沥青路面对应用环境有较高要求，其应具有很强的使用耐久性与路用性能，故需使用黏结性较强的改性沥青。综合考虑后，该工程施工沥青胶结料主要采用SBS改性沥青。3.5 混合料的级配设计为保证公路沥青路面的抗滑性能，沥青混合料的空隙率应控制在18%23%之间，然后确定矿料的级配设计方案，具体如表1所示。表1 矿料级配方案级配级配上限级配下限级配中值通过下列筛孔尺寸（mm）的质量百分率（%）31.510010010019988282.59.5705356.54.75553035.52.364010241.182012.512.50.61507.50.312060.158040.075502.5结合矿料级配设计方案，对沥青混合料进行分散试验与析漏试验，采用4%油石比，对沥青混合料试件进行制备，最后确定最佳沥青用量。其中，大空隙率排水沥青混合料飞散与析漏损失值试验结果如表2所示。表2 沥青混合料飞散与析漏损失值试验结果油石比（%）3.94.34.75.15.5飞散损失值（%）13.611.28.56.94.4析漏损失值（%）0.30.50.81.31.8当沥青混合料的析漏损失值超过0.7%、沥青混合料的飞散损失值超过8.5%时，会出现严重的沥青混合料离析现象，结合表2的试验结果，最终确定该大空隙率排水沥青混合料的最佳沥青用量油石比为4.6%。4 施工工艺4.1 施工前期准备因该工程施工中需投入较多矿粉、粗集料、细集料、沥青等施工原材料，故在原材料进入施工现场以后，施工单位应安排相关人员对其进行抽检，经质检合格的施工原材料才可用于施工中。在进行大空隙率排水沥青路面施工前，施工单位需将下承层彻底清理干净，必要时可进行洒水冲刷，并进行一段时间晾晒后，方可开始后续施工，以确保大空隙率排水沥青路面面层的黏结效果。另外，为加强层间黏结效果，需喷洒一层改性乳化沥青，在喷洒过程中，一定要均匀洒布，不得出现堆积、漏洒等现象。4.2 混合料搅拌采用全自动间歇式搅拌机对大空隙率排水沥青混合料进行生产搅拌。在整个搅拌过程中，施工单位一定要严格控制搅拌机的加热速度、时间、温度等。因采用导热油加热方式来对沥青混合料进行加热，故在搅拌机开机时，搅拌机的温度已达到预期规定温度，但其内部温度并没有真正达到规定温度，故确定集料的烘干度后，才可以开展搅拌作业。与普通沥青混合料的搅拌规定温度相比，大空隙率排水沥青混合料要高出20；一般情况下，常采用插入式温度计测量大空隙率排水沥青混合料的温度，其中温度计至少要插入混合料15 cm深度位置处。若大空隙率排水沥青混合料的搅拌温度远低于预期温度，此时沥青混合料的黏性较高，在进行摊铺施工中，沥青混合料易黏附在汽车轮胎上，容易降低摊铺施工效率与压实效果，从而降低了公路路面的强度；若大空隙率排水沥青混合料的搅拌温度大于预期规定温度，沥青混合料易发生氧化，降低沥青混合料的黏性，最终降低大空隙率排水沥青混合料的质量。通过前期试拌试验后，可确定大空隙率排水沥青混合料的最佳搅拌时间，施工技术人员应均匀搅拌沥青混合料，严禁在搅拌混合料过程中出现花白、冒青烟等现象。根据大量工程实践经验，沥青混合料的搅拌时间宜为70 s，混合料成品最多可存储24 h，与此同时，施工单位一定要严格控制沥青混合料存储期间的降温速度。4.3 混合料运输选用自卸车运输沥青混合料，同时用防水布覆盖车厢上方。在沥青混合料运输前，需在车厢内壁涂抹隔离剂。在装车过程中，为避免沥青混合料出现分层现象，应严格遵守分层装载的原则。在沥青混合料装车结束后，应在规定时间内，将沥青混合料运输到施工现场，至少要保证有 3辆自卸车在施工现场等待卸料。在卸料过程中，自卸车最大速度不得高于25 km/h，摊铺机与运输车辆二者之间应保持约0.3 m的距离。96交通世界TRANSPOWORLD4.4 混合料摊铺在摊铺施工前，应先预热处理摊铺机，预热时间应保持在3060 min之间，当熨平板温度上升至120 时，方可开始摊铺施工。在摊铺施工过程中，应合理调整振捣等级，将其调整至5级，以保证沥青混合料的振捣效果与密实度。摊铺机应保持缓慢匀速前进，摊铺速度应控制在 23 m/min范围，且摊铺温度不得低于160。如果摊铺后的路面出现油斑、裂缝等异常现象，应及时分析其产生的原因，并制定解决对策。在解决异常问题的过程中，可采用人工法彻底清除出现问题的部位，同时利用新的沥青混合料重新填充。4.5 混合料碾压沥青混合料的碾压施工包括初压、复压、终压3个环节。初压时，为保证沥青混合料初始密度满足施工要求，摊铺机与碾压机应保持一定距离，行进速度、行进方向应保持一致，且沥青混合料温度应控制在150 左右，在沥青尚未黏附在车轮上时，为避免降低沥青混合料温度，不得对沥青混合料进行喷水处理。复压时，沥青混合料的碾压温度应控制在130150，至少碾压4遍，通过复压作业可调整沥青混合料的密实度与空隙率。终压时，沥青混合料碾压温度应保持在90 左右，碾压两遍，可有效整理沥青路面。4.6 接缝处理在进行横向接缝处理时，应从路拱中心向外逐渐扩展。在应用该技术时，需将横缝设置于路拱外缘位置，并保持宽度一致。横向接缝应在全部碾压完成后、新铺混合料的温度尚未下降前进行，并保证足够的压实度。纵向接缝应在沥青混合料冷却到常温，并将接缝处表面清扫干净、清除表面浮尘后进行。采用两台摊铺机梯队作业时，两台摊铺机接缝处须保持至少20 m的接缝长度，以保证接缝密实度。当采用多台压路机梯队作业时，在全部碾压完成后、新铺混合料冷却到常温前开始接缝处理，并应尽可能采用钢轮压路机碾压。当采用单台压路机时，可在一个或两个方向上用人工将接缝处表面清扫干净后，将已碾压成型的路面横坡降至最小值。接缝处理完成后、用3 m直尺检查新铺混合料表面时，新铺混合料表面不得有任何明显的轮迹、轮胎等痕迹。当采用 3台以上摊铺机梯队作业时，为保证接缝处表面平整、密实度满足要求，第1台摊铺机两侧各留20 cm的富余量，并用人工将搭接部分清扫干净；第2台摊铺机与第1台摊铺机接界处应错开20 cm；第3台摊铺机接界处应错开30 cm以上。5 抗滑性和耐久性的检测路面抗滑性能是沥青路面的重要指标。抗滑性是指路面在水平方向上抵抗车辆行驶时滑移的能力，其本质是车辆在行车过程中防止因轮胎打滑而发生侧滑、甩尾等现象的能力。该公路施工结束后 1 年内，检测沥青路面的抗滑值，并与普通沥青路面进行比较分析后可知，大空隙率排水沥青路面具有更高的摆值，表明该公路工程在投入使用 1年后仍具有较好的抗滑性能。沥青路面耐久性受诸多因素的影响，主要包括材料本身的物理、力学性质，混合料设计参数，施工工艺及质量控制等。对该公路施工结束后1个月、3个月、半年、1年分别进行路面检测，未发现早期裂缝和其他病害，表明该公路在投入使用 1年后仍具有较好的耐久性。6 结束语综上所述，本文大空隙率排水沥青路面竣工后1年的抗滑性和耐久性检测结果均满足要求，未出现明显的早期病害，这表明所用施工技术可有效提高大空隙率排水沥青路面的施工质量，值得在类似项目中推广应用。参考文献：1 周显鹏，刘朝晖，熊征，等.聚合物改性水泥路面抗滑降噪施工技术分析J.公路工程，2018，43（3）：179-183.1 张泽军.公路大空隙率排水沥青路面施工技术研究J.交通世界，2022（2）：221-222.2 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