高速公路沥青混凝土路面施工质量控制.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 25 日 作者简介：韩宁宁（1993），男，汉族，河南商丘人，中级工程师，硕士研究生，现主要从事道路桥梁方向教学工作。-174-高速公路沥青混凝土路面施工质量控制 韩宁宁 何闪闪 商丘工学院土木工程学院，河南 商丘 476000 摘要：摘要：我国改革开放已四十五个年头，全国高速公路总里程也已超过了 17 万公里。随着国民经济的不断发展和交通量及汽车轴载的不断增长,对于沥青道路的服务,人们给出了更高的要求标准，规定道路不仅应该平整度好、减少行车振动和噪音，还要能够快速通行，养护简便等传统的优点，还要求具有良好的高温抗车辙、低温抗开裂性能，并能够最大限度的延长沥青路面的使用周期。在我国大多数高速公路采用的是半刚性基层的沥青路面。由于各种原因沥青路面早期破坏较多，其中在沥青混凝土路面施工过程中就有各种导致路面病害的因素，如原材料、混合料、人员管理、施工工艺等。本文根据路面施工中常见的问题提出若干控制措施。关键词：关键词：道路工程；沥青路面；施工质量控制；控制措施 中图分类号：中图分类号：U416 高速公路的出现，是为了适应社会经济的发展和人们出行需要。我国在 1988 年拉开高速公路建设的序幕以后，鉴于我国地域辽阔，公路是交通运输的重要基础设施，其发展得到了国家大力的支持，也获得了良好的社会经济效益。在 2022 年底全国高速公路里程达到了 17.73 万公里以上，快速发展的高速公路建设不可避免随之而来的路面病害与养护问题1-3。对于这些问题在高速公路施工期间如若能很好地解决，在后续的路面养护方面可以节省大量的周期养护费用。1 高速公路沥青路面病害研究 1.1 高速公路沥青路面常见病害介绍 根据高速公路早期病害调查，可以将高等级沥青路面常见的病害总结为三种类型：裂缝、松散与坑洞、车辙4-5。高速公路路面裂缝主要包括横向裂缝、纵向裂缝、龟裂和块裂。这些裂缝大多与交通荷载、环境和路面结构强度相关，分为温度裂缝、荷载型裂缝和结构型裂缝。另外，沥青路面在通车不到一年就可能出现大面积的水损坏，主要是由于沥青混合料的水稳定性不足，在水和荷载作用下发生的一种病害。常见的表现是沥青路面局部区域出现松散、坑槽等问题。此外,车辙是指沥青混凝土路面轮迹处形成的纵向带状凹槽,深度大于 10mm,是在重复轮载作用下产生的累积塑性变形。1.2 高速公路沥青路面常见病害产生机理 目前针对高等级公路沥青路面病理研究的手段主要有实地检测、实验室手段、模拟检测等，采取的角度主要有力学分析病害、影响因素分析病害等。一般来讲，可通过病害发生的实际情况来反推施工过程中各个环节的不良因素，可以发现沥青路面病理的发生是多因素耦合作用产生的。1.2.1 基于力学角度的高速沥青路面病理分析（1）永久变形的力学机理分析 永久变形通常是由车辙的形式来表现，这是因为车轮施加的荷载超过了沥青路面的抗剪强度，从而使得路面的侧向剪切流动变形加剧，导致路面出现凹陷和鼓起的情况，从而形成了一个又一个的车辙。由于车轮的作用，车道的两侧会出现明显的变形，其中一侧会凹陷，另一侧则会凸起，而且在弯道处，这种变形还会使标线和横断面出现 W 字形状的变化。（2）开裂形成的力学机理分析 当一个物体在一个部位受到多次的应力和应变时，它最终会导致这个部位出现裂纹。这种情况通常发生在道路的表面，并且会导致道路的结构和功能受损。当受到外力的影响时，沥青路面的结构层之间的黏附力发生了巨大的转化，使得原本稳定的胶结物发生了松散，这就造成了沥青结构层表面的疲劳断裂。如果不及时采取措施，结构层表面的断裂将迅速蔓延，最终形成更大的破坏，使得整个表面的损伤更严重。特中国科技期刊数据库 工业 A-175-别是在半刚性基层的沥青路面上，会更容易出现这样的情况。（3）水损害形成的力学机理分析 当沥青路面中含有水分时，它会经受来自交通荷载和温度变化的持续影响。这种影响会使水分渗透到沥青与集料之间的接触面上，并且由于水的侵蚀，沥青膜会逐渐脱落，导致沥青与集料之间的粘结力减弱，最终降低了沥青混凝土的总体力学强度。因此如果将水的破坏仅仅归结为一种表象，就会忽略了其背后的真正原因。1.2.2 基于沥青混合料离析的高速公路沥青路面病理分析（1）沥青混合料孔隙率的影响 众所周知，路面的早期病害与空隙率大小密切相关。由于多种因素的影响，现阶段路面空隙率明显超出了设计要求，因此，降低路面施工空隙率将有助于及早发现和消除路面初期病害的发生。（2）沥青混合料均匀性的影响 在沥青路面设计中，往往假定沥青混合料是均匀的，并且认为路面使用性能近似于试验室设计值。而实际施工中，常常会出现路面材料的不均匀，包括了集料离析、温度离析以及弱压实等，最终导致将导致路面密度的差异性，离析区域将出现高空隙率、低密度的现象，而现行施工技术规范通过钻芯取样可以检测出路面的离析状况，但是却无法分析路面离析的产生原因。（3）沥青混合料级配的影响 沥青混合料级配设计是长期以来路面材料研究中的重要内容之一。尽管学者们提出了各种试验室性能优良的级配，但是，在经过路面施工后，往往各方面性能均会出现不同程度的差异性。（4）沥青一集料粘附性 沥青一集料间的粘附性对路面的使用寿命影响重大。目前的粘附性标准不足以保证在有压孔隙水的反复作用下沥青一集料不剥落，故而防止雨水进入路面内部是保证粘附性的重要方法，因此，降低混合料的离析、减小混合料的弱压实现象，提高路面均匀性是保证沥青一集料粘附性的有力措施。（5）沥青混合料强度的影响 局部强度不足的路段往往最先产生车辙、开裂等路面早期病害，而其产生原因往往是由于路面的高空隙率。因而，保证路面压实均匀性，减小局部的弱压实是控制路面早期病害的有效手段。2 影响高速公路沥青路面施工质量的因素分析 沥青路面的施工质量是由许多因素共同决定的，包括路面材料、混合料、技术方法、设备、人员和检验方法。此外，环境条件也会影响施工质量，例如气候、气温、水文、地形条件，以及政府部门的支持和周围社区的配合情况。这些因素都将直接影响到路面铺筑的质量。2.1 路面施工过程中各阶段影响因素 2.1.1 沥青混合料材料选择阶段的影响因素 沥青混合料沥青、集料的选择应当根据当地的地理环境、气候温度、水文地质条件等来选型。影响沥青选择的因素有针入度、软化点、延度。影响集料选择的因素有：压碎值、针片状、含泥量、亲水系数、塑性指数、含水量。2.1.2 沥青混合料拌和施工阶段的影响因素 影响沥青混合料拌和的因素包括配合比和油石比。在路面施工中，机械设备的选型也是控制施工质量的关键因素之一。机械设备可分为生产机械、施工机械。2.1.3 沥青混合料路面施工质量控制过程中各项性能指标的检测 要想保证好沥青路面的施工质量，另外需要去做的就是路面摊铺施工全过程中对各项路面性能指标的检测，从检测数据判断问题产生的原因，从而反映到上游的各个环节中，对上游出现问题的各个环节进行纠偏，从而能将沥青路面的施工质量得到较好的控制。需要重点检测的指标包括：压实度、厚度、平整度、灰剂量、强度、级配、油石比。2.1.4 热拌沥青混合料离析现象对高速公路沥青路面病害产生的影响（1）热拌沥青混合料离析产生的原因 由于不合理的配合比，以及沥青使用量的不当，这些因素都会对混合料的性质造成影响。例如，使用低级别的配合料，以及使用大粒径的配合料，均有可能引起离析现象；此外，不恰当的搅拌方法，如高温搅拌、长时间搅拌等，也有可能引发离析现象。（2）热拌沥青混合料离析现象给高等级公路沥青路面带来的病害 中国科技期刊数据库 工业 A-176-热拌沥青混合料离析现象将直接影响到高等级公路沥青路面的使用性能，由于其混合料粘结性不好、空隙率较大，沥青混合料中粗细集料分离或离析，导致摊铺层的部分区域不均匀，使得沥青混凝土的配合比与设计不符，进而使得配合比失去了实际意义。3 控制高速公路沥青路面施工质量采取的措施 沥青面层是高速公路重要的功能层，其质量的好坏直接影响路面整体结构层的使用效果与使用寿命，因此，在建设过程中，必须对沥青面层的施工过程进行重点管控，以全面保证沥青面层质量。沥青面层施工过程管控主要包括原材料质量控制、拌和楼沥青混合料生产质量控制、下承层质量验收控制、混合料运输过程控制、现场施工过程控制以及质量检测控制等。3.1 原材料因素控制措施 原材料的质量和性能是决定工程成败的关键因素。为了确保能够使用合格的原材料，必须严格执行检查验收流程，并在收、发、储、运等环节实施有效的技术管理。这项工作既艰巨又复杂，需要所有人员共同努力，以确保整个过程的顺利完成。进场沥青必须待施工单位检测合格后方可卸货，务必保证沥青质量的合格。3.2 沥青混合料因素控制措施 拌和楼沥青混合料生产质量的控制主要包括冷料仓上料情况、混合料的出料温度、混合料色泽以及拌和楼生产控制系统的各项设定参数，具体涉及产能、油石比、各档集料、填料掺加比例、生产周期以及逐盘打印信息等。3.3 施工工艺和施工机械因素控制措施 现场施工控制主要包括混合料到场温度、摊铺温度、碾压温度、摊铺速度、摊铺效果、碾压工艺、碾压效果、松铺系数控制以及接缝处理等。沥青混合料是一种对温度敏感性很大的物质，路面的施工质量不仅受混合料的矿料级配和油石比的影响，还与生产沥青混合料所用的拌合设备、摊铺机的主要性能、压路机的压实功和压实速度有密切的关系，沥青混合料在运输和卸料的过程中也会发生不同程度的离析，摊铺沥青混合料时由于各种外在因素或者操作人员的不专业，都会造成一定的路面质量问题。3.4 管理和组织因素控制措施 管理、技术和施工人员必须符合高速公路行业的相关标准，包括对公路测试标准、规范、程序和设备的原理、性能以及操作等方面的熟悉，并获得相应的检测资格证书，才能够从事高速公路的建设和维护。所有员工都应该接受岗前培训，而技术负责人则应该拥有中级技能水平，并且至少拥有三年的检测和测试实践经验。3.5 环境因素控制措施 混合料运输过程控制主要包括运料车的保温篷布是否全面覆盖，是否采用加厚隔雨保温措施。环境因素对高等级沥青路面施工质量的影响主要包括：气候条件、施工过程温度、水文条件以及现场地理环境。这些影响因素最终归结到沥青路面施工过程中是否会出现温度的变化、离析等问题。4 结语 本文针对我国现阶段沥青路面的施工情况，由于对施工质量的控制不严和管理不完善，通常会导致沥青路面早期破坏，如路面坑槽、剥落、车辙、网裂和水损害等，严重影响了沥青路面的使用性能，缩短了其使用年限，本文形成的主要结论包括：（1）对高速公路的路面病害进行了病理分析，将病害表现与道路施工中的实务进行了对应连接。（2）建立了高速公路路面施工质量影响因素集，从道路所处的环境、原材料的选取、沥青混合料的配合比以及拌合、摊铺、碾压的机械选型、施工工艺等全面分析了高速公路路面的施工质量的影响因素。（3）根据影响施工质量的影响因素建立了施工过程中控制影响因素的操作实务，以及建立了保障体系。（4）重点针对高速公路路面的质量控制重点内容，离析和平整度进行了施工过程的控制要求。结合本文已经做出的研究现提出几点展望：（1）继续完善沥青路面的摊铺及碾压工艺，尤其是新型的路面结构更加需要成熟的施工技术，以提高沥青路面的使用品质，延长其使用寿命。（2）高速公路路面施工质量的影响因素，涉及面广，影响因素众多，每个影响因素的控制都需要更多的技术、理论等方面的探讨，包括机械的进一步改进、设备操作的更加精准、施工工艺的规范化，以及管理创新等都需要在今后的研究中进一步完善。中国科技期刊数据库 工业 A-177-参考文献 1赵晋元.沥青混凝土路面试验检测技术与质量控制措施J.四川建材,2021,47(09):155-156.2陈国祥.高速公路沥青混凝土路面试验检测技术与质量控制措施J.运输经理世界,2022(10):25-27.3 周 雷;杨 龙 华;陶 妹.高 速 公 路 沥 青 混 凝 土 路 面 施 工 质 量 控 制 分 析 J.工 程 建 设 与 设计,2021(14):180-182+194.4孙斌.道路沥青混凝土路面开裂的成因与应对策略J.建筑安全,2023,38(03):82-85.5林学丽.沥青混凝土路面检测技术及其工程应用J.交通科技与管理,2023,04(09):99-101.