低温季节沥青路面施工关键技术分析.pdf

工程技术与应用 522023 年 第 12 期 总第 140 期 工程技术研究摘要：随着我国公路沥青路面结构的大规模使用，沥青混合料使用性能受温度的影响需要引起重点关注。严寒地区沥青路面施工多集中于 710 月，施工工期较短，难以有效保证路面施工质量，这主要归因于沥青路面温度下降较快，现场没有充足时间进行全方位压实，沥青路面也极易出现早期破坏。文章依托山东省某高速公路沥青路面低温施工试验段进行温拌沥青混合料设计，对其路用性能及施工关键技术进行分析，以便为类似工程建设提供参考。关键词：沥青路面；低温施工；沥青混合料Abstract:With the large-scale use of highway asphalt pavement structure in China,the influence of temperature on the performance of asphalt mixtures needs to be paid more attention.The construction of asphalt pavement in severe cold areas is mostly concentrated from July to October,and the construction period is short,which makes it difficult to effectively ensure the quality of pavement construction.This is mainly due to the rapid temperature drop of asphalt pavement,insufficient time for comprehensive compaction on site,and the high risk of early damage to asphalt pavement.Based on the design of warm mix asphalt mixture in the low-temperature construction test section of asphalt pavement of an expressway in Shandong Province,this paper analyzes its road performance and key construction technology,so as to provide reference for similar engineering construction.Key Words:asphalt pavement;low-temperature construction;asphalt mixture分类号：U416.217低温季节沥青路面施工关键技术分析刘丽梅威海市公路事业发展中心，山东 威海 264200Analysis on Key Technologies for Asphalt Pavement Construction in Low-temperature SeasonLIU LimeiWeihai Highway Development Center,Weihai 264200,Shandong,China017.DOI:10.19537/ki.2096-2789.2023.12.沥青路面应用范围越来越广，沥青路面施工中经常遇到严寒环境，这会降低沥青混合料结构的稳定性，延缓施工进度1。针对沥青路面低温季节施工质量的研究需要引起重点关注，沥青路面结构在低温季节施工需要提升混合料初压温度，这有助于延长沥青路面压实时间，提升路面施工质量2。此外，现场也需要合理设计机械设备组合，布置充足的压路机台数，确保沥青路面在规定时间内达到良好的施工质量。1 工程概况山东省内某高速公路第标段是衔接周围县市和产业园区的重要交通工程，该项目实施于 2021 年 8 月，局部路段 K10+120 K12+150 施工工期较为紧迫，在沥青混凝土路面结构施工阶段，中、上面层摊铺需要持续至 12 月下旬，该时间段内区域平均风速为 5.6 m/s，连续 5 d 施工最低气温达到了-7，为典型的低温施工环境。为充分确保路面结构施工质量，项目组拟采取温拌沥青混合料进行中、上面层施工，并对不同温拌剂下的沥青混合料路用性能进行分析，以便确定最佳施工方案。2 沥青混合料设计低温季节下，沥青混合料路面施工极易出现早期开裂，且摊铺阶段沥青温度下降极快，碾压时间不足，提升沥青混合料初压温度能实现 0 以下低温环境路面结构施工。温拌沥青混合料主要是添加外加剂降低其黏度，且在低于热拌沥青混合料拌和、碾压温度 10 30 下，温拌沥青混合料能具备与热拌沥青混合料类似的黏度，不影响路用性能，易拌和、压实。作者简介：刘丽梅，女，本科，高级工程师，研究方向为路桥养护与施工管理。工程技术与应用 53工程技术研究 第 8 卷 总第 140 期 2023 年 6 月此外，施工中具备 10 30 的初压温度上升空间3。温拌沥青混合料拌和温度的提升能有效延长路面结构压实时间。2.1 配合比项目选取 SBS 改性沥青、中性闪长岩集料、石灰石矿粉作为填料，相关材料的技术指标均满足技术规范要求。混合料级配采取 AC-16 密级配，具体如表 1所示。性沥青在人工搅拌状态下于 135 环境中搅拌 5 min，使之快速溶解于沥青；BMH2A 添加剂和煤油依照 1 3用量比例在常温下混合，继而根据设计用量和改性沥青进行人工搅拌（135，2 min）。在 BMH2A-煤油混合制备阶段，会出现刺激性气味，且煤油易挥发，因此需尽快完成配置试验。2.3 路用性能分析温拌沥青混合料路用性能主要包括水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性。项目设定该沥青混合料拌和温度为 180，压实温度为 135，并对两种添加剂的沥青混合料及普通热拌沥青混合料开展路用性能试验评价。2.3.1 高温稳定性依据相关技术规范配制沥青混合料试件，设计试件尺寸为 300 mm300 mm50 mm，采取轮碾成型机进行时间成型，试件静置 1 d 后采取车辙试验测定其高温稳定性。试验控制温度为 60，车轮强度为 0.7 MPa。沥青混合料动稳定度数据如表 3 所示。结果表明，动稳定度最高的为普通热拌沥青混合料，其次为 Sasobit温铺热拌混合料，Sasobit 添加剂能弱化混合料动稳定度达 40%以上，普通热拌沥青混合料的高温稳定性较好；车辙深度最小的则为普通热拌沥青混合料，其次为 BMH2A 温拌混合料；不同添加剂造成的混合料车辙深度差异不大4。2.3.2 低温稳定性沥青混合料低温稳定性主要采取小梁弯曲试验进行检测。试验配制试件尺寸为 250 mm30 mm35 mm，试件静置至低温，采取万能试验进行小梁弯曲加载。试验加载速度控制在 10 mm/min，有助于避免低温环境下小梁的脆性破坏。低温稳定性相关数据统计如表 4（见下页）所示。结果表明，小梁低温弯曲试件的模量越小，其抗裂性能越好；Sasobit 温拌混合料具备最大筛孔尺寸/mm合成级配设计值上限下限0.0756840.15091450.300121870.600172691.1802336132.3603148204.7504562349.50069806013.20088907616.000981009019.000100100100表 1 混合料 AC-16 密级配范围2.2 温拌剂项目沥青混合料选用溶剂为航空煤油，稀释溶剂复配制剂选取 BMH2A，石蜡选取高熔点 Sasobit。其中，母剂 BMH2A 主要包括沥青增黏剂、沥青分散剂、增黏附剂，呈半透明状，浅绿色，Sasobit 则为白色颗粒状。添加剂技术参数如表 2 所示。项目设定 Sasobit 用量为沥青用量的 2.6%，尽量减少 Sasobit 用量，以弱化沥青混合料的低温抗裂性；BMH2A 和煤油总用量控制在沥青用量的 3.5%，两者之间的比例设定为 1 3，用量避免过多，以便影响材料的稳定度。针对上述混合料及温拌剂进行试样配制，其中 Sasobit 添加剂需要和改类别车辙深度/mm成型温度/动稳定度/（次mm-1）普通热拌沥青混合料1.681688 061B mH2A 温拌混合料2.401354 665Sasobit 温拌混合料2.481455 211表 3 动稳定度统计表 2 添加剂技术参数技术指标黏度/（Pas）凝固点/闪点/针入度/（25，0.1 mm）针入度/（65，0.1 mm）密度/（25，gcm-3）B mH2A1.310-2-45 2200.81Sasobit1.1510-2 99285 1 100.95工程技术与应用 542023 年 第 12 期 总第 140 期 工程技术研究2.3.3 水稳定性项目主要采取冻融劈裂试验评价混合料水稳定性，评价指标为冻融劈裂强度比。冻融劈裂结果如表 5 所示。结果表明，强度比越大，沥青混合料的水稳定性越好；BMH2A 温拌混合料的水稳定性最佳，其次为BMH2A 温拌混合料5；普通热拌沥青混合料的水稳定性明显弱于掺添加剂的沥青混合料6。表 5 冻融劈裂结果模量，其变形和抗弯强度也最大；BMH2A 温拌混合料的模量和挠度居中；三种沥青混合料的模量差异较小，挠度变形及强度差异较大；Sasobit 温拌混合料具备最优的低温抗裂性能，其次为普通热拌沥青混合料。表 4 弯曲试验数据3.2 混合料铺筑路段单幅宽 12 m，铺筑及碾压长 45 m，现场需要配备 2 台摊铺机（分别摊铺 8 m、4 m），摊铺间隔前后控制在 30 m，摊铺速度控制在 2.0 2.5 km/h。此外，现场需要布置 2 台大型双振钢轮压路机、1 台小型钢轮振动压路机及 1 台胶轮压路机，碾压阶段压路机设定参数如表 6 所示。低温季节摊铺机出料后受料斗温度要比设备内部温度高 10 以上，摊铺后要初压 2 遍，复压及终压 6 遍，其余工序和常温施工保持一致7-8。试验段路面结构低温施工完成后，沥青路面具备良好的平整度，和上段工程路面质量差异较小。4 结束语低温环境下开展沥青路面施工时，不仅需要做好混合料配合比优化工作，还要提升初压温度，现场做好施工组织管理，延长路面结构压实时间。文章依托具体工程，对不同添加剂下的温拌沥青混合料开展配合比设计及路用性能评价，最终选取 BMH2A 温拌混合料进行试验段铺筑，应用效果良好，可为类似工程提供参考。参考文献1 王林,韦金城,张晓萌,等.“四个一体化”破解长寿命沥青路面技术瓶颈J.科学通报,2020,65(30):3238-3246.2 邱欣,陶珏强,陶立方,等.沥青路面结冰条件判别标准及SVM 预测分析J.公路交通科技,2018,35(7):1-8,34.3 刘春雨,郑传峰.高寒高海拔地区沥青路面季节性损伤对比分析J.公路工程,2018,43(6):62-67.4 王羿伟,刘新权,马进宇,等.基于沸石类矿物的沥青路面低温季节施工技术研究J.交通科技,2019(1):21-24.5 陈飞,张林艳,封基良,等.沥青混合料低温抗裂性能试验方法研究进展J.材料导报,2021,35(S2):127-137.6 周栋,周志刚,刘靖宇.沥青混凝土室内车辙试验及评价指标对比研究J.铁道科学与工程学报,2022,19(8):2287-2294.7 成高立,弥海晨,郭彦强,等.热拌温铺技术在低温季节沥青路面施工中的应用研究J.中外公路,2018,38(1):53-56.8 马进宇,刘新权,何军红,等.沥青混凝土路面低温季节施工技术研究J.施工技术,2017,46(S2):985-988.类别劲度模量/MPa抗弯强度/MPa最大挠度/mm最大力/kN普通热拌沥青混合料8 42510.20.141.33BMH2A 温拌混合料8 466 8.90.211.07Sasobit 温拌混合料8 53711.60.261.56类别未冻融循环劈裂/MPa冻融循环劈裂/MPa强度比普通热拌沥青混合料0.650.5685.7%BMH2A 温拌混合料0.580.5495.8%Sasobit 温拌混合料1.121.0692.3%阶段碾压设备碾压速度/（kmh-1）遍数碾压方式初压钢轮压路机3.52静压复压钢轮压路机3.02振压胶轮压路机3.02静压终压钢轮压路机3.02静压表 6 碾压设定参数3 低温施工技术分析3.1 混合料拌和项目采取 BMH2A 温拌混合料进行路段路面结构施工，混合料拌和则采取拌和楼进行施工，采取的复配降黏添加剂需要和航空煤油混合，采取高压泵输入拌和设备。改性沥青注入计量罐阶段要将添加剂同步高压泵入计量罐，严格控制拌和时间和程序。拌和阶段加热温度设置为 185，出料温度控制在 175 180，现场运输温度需要大于 170。铺筑温度不能太高，以免造成现场铺筑推移情况。