LSPM透水性沥青混合料施工工艺及质量控制.pdf

110交通科技与管理工程技术0引言当前，我国高等级公路大多数采用沥青混凝土路面，但沥青路面受水文地质、路面材料、施工工艺及行车荷载等因素的影响，容易产生较为严重的早期损坏。公路沥青路面的设计期限通常为 15 年，但研究结果却显示：部分公路自通车后510年内即可能发生较大规模的破坏事件，如裂纹、坑槽、轨辙、水毁、松散等病害，将严重威胁路面的使用寿命。通过对路面水损伤因素大量的研究和实体施工检验，选择高颗粒渗透性能沥青混合料（Large Stone Porous asphalt Mixture，简称 LSPM）的新型路面基层结构，能够克服沥青路面易开裂、易发生水损害的缺陷，经过配合比设计的 LSPM 沥青混合料具有良好的抗车辙性能1。因此在沥青路面基层施工中，应该加强对 LSPM 基层关键技术控制，采用科学合理的施工方法，加强施工过程质量把控，对于延长沥青路面使用寿命具有非常重要的意义。1主要研究内容LSPM 是一类新型沥青混凝土材料，具备透水性强、耐轨辙、耐反射开裂和耐疲劳的特点，采用 LSPM 的系列新型路面设计具有基层厚度大、费用低廉的优点。在道路构造上，LSPM 作为过滤层，兼具承载、抗反射裂缝和清除渗入道路构造内积水的作用，并在国内开展了大规模的普及与使用，证实其优异的路用特性（见图 1）。该文以巨野至单县高速公路（以下简称巨单高速）LSPM柔性基层施工为依托，对LSPM基层的拌和、运输、摊铺、碾压、温度控制及接缝处理等施工工艺进行探讨，总结了 LSPM 柔性基层的施工质量控制点2。为 LSPM 柔性基层的大规模的应用推广提供了经验和参考。2原材料性能研究2.1粗集料LSPM 采用的粗集料应为机械加工的坚硬岩石，应收稿日期：2023-08-10作者简介：石飞（1987）,男,本科,工程师,研究方向：公路工程。LSPM 透水性沥青混合料施工工艺及质量控制石飞,沈文超,王永胜（葛洲坝集团交通投资有限公司,湖北 武汉 430056）摘要我国公路行业近些年来发展迅猛，取得了一些举世瞩目的成就，但是受水文地质、行车荷载、路面结构和材料特点等综合因素的影响，沥青道路会产生不同程度的损坏。文章从沥青道路工程损坏的现场实际情况入手，分析高等级公路柔性基层采用透水性沥青混合料具有的良好性能及优势，对其质量控制及施工工艺要点进行研究和探讨，积累有关 LSPM 透水性沥青混合料施工的经验，可供公路工程设计及施工技术管理人员及相关领域同行进行参考。关键词LSPM 混合料；施工工艺；质量控制中图分类号U414文献标识码A文章编号2096-8949（2023）22-0110-03图 1LSPM-25 大粒径透水性改性沥青混合料路面结构示意图保持干燥、洁净、表面粗糙。最大公称粒径，碎砾石 26.5 mm，碎石 31.5 mm。制作砾料时的原石不能带有灰尘、垃圾等杂质等，骨料成品不能直接和泥土接触，防止产生危害。当粗集料与液体沥青的黏附性不能满足规范相关要求时，采取措施进行处置，确保混合料性能满足规范要求。2.2细集料LSPM 采用的细集料通常优先使用岩石屑料和机器加工的砂砾。细骨料应清洁、干燥、无风化作用、无杂质，机制砂砾应通过专业的制砂机加工，并选用质量良好的矿石作原材料，硬岩集料通过粉碎和过滤后 2.4 mm 的部分具备了良好的棱角性能，且具有了合理的粒度级配。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，石灰粉必须干燥、洁净，并天然地从粉仓中掉落收集，其质量也应当满足型钙质消石灰和生石灰的相关标准和规定。2.4沥青胶结料LSPM 一般应选用黏性大的普通沥青作为胶结料（见表 1），也一般选用在 SBS 改性沥青、其他改性沥青和2023 年第 4 卷第 22 期111交通科技与管理工程技术一般沥青中的多级沥青结合料，在改性沥青或一般沥青中可添加纤维稳定剂。现场制备的改性沥青必须随配随用，对于必须在短时间保存的，使用前必须拌和均匀，在不发生离析现象的条件下使用。而根据要求配比采用时要采用自动真空密封法，也可以采用大型马歇尔测试验证，LSPM 的沥青用量可以通过对沥青分层厚度、设计多孔性和综合离析漏的飞散试验方法进行确定。表 1SBS 改性沥青检测结果检测项目技术要求实测结果结果判定针入度试验法针入度 100 g，25，5 s/0.1 mm406051合格针入度指数 PI 00.3合格软化点(R&B)/6078.5合格5 延度，5 cm/min /cm 2037合格135运动黏度/Pas 31.6合格闪点/230312合格溶解度/%9999.93合格弹性恢复 25 /%7592合格储存稳定性（离析，48 h 软化差）/2.52.2合格薄膜加热试验质量损失/%1.0 0.068合格针入度比/%6579合格5 延度/cm 1519合格2.5混合料配合比设计大颗粒透水型沥青混料无固定级配曲线，其级配与原材料的来源密切相关，应通过混料体积设计、结构（渗水）和耐久性测试确认混合料设计所要的级配。工程设计中级配只用作配合比制定的基础，而不用作在设计质量控制所允许变化的级配限制范围内。在原材料来源变更后，应再次实施配合比的制定3。现场实施过程中按目标配合比设计、生产配合比设计和生产配和比验证三个阶段进行配和比验证。沥青混料配合比设计主要涉及以下的技术验证：高温稳定性、渗透特性、以及肯塔堡飞散测试等，其中高温稳定性采用车辙试验，技术指标要求参考相关标准。3施工过程控制柔性基层施工采用滑模摊铺机自动化施工的方法，施工流程主要包括:下承层准备 测量放样 拌和 运输 摊铺机摊铺 碾压 接缝处理 质量检测。3.1下承层准备（1）下承架结构应经监理工程师审查通过后，方可进行上部的柔性结构施工。下承面的测试项目，大致包括：压实度、平整度、高程、中线、横向坡度、宽度等。（2）下承面必须清扫完毕，上表面要表面平整且无污垢，在柔性基层浇筑前一天进行封层和透层的浇筑。（3）施工前进行裂缝调查，若发现有较宽且深度大于 5 cm 以上裂缝时，则先使用乳化沥青灌缝，再使用宽度为 30 cm 的沥青玛蹄脂防裂贴骑缝密贴；若发现为浅表型裂缝时，则使用宽度为 30 cm 的沥青玛蹄脂防裂贴骑缝密贴，避免和减轻反射裂缝对沥青路面结构的影响。3.2施工放样（1）对一般线段采用 10 m 间距的施工放样，对曲线段应进行加密至 5 m，并确定结构层的摊铺边线，再根据间距要求确定下承面标高。（2）在建筑结构面板两侧布置高程基准线，基准线通过钢钎桩或钢钎上布置绑扎绳的方法加以控制。两辆摊铺机的中间采用了三角导向支架和钢尺进行高度传递，并通过对钢尺标高线拉吊差的方法控制高度，吊差点位置和钢尺支架位置一般相同。3.3混合料拌和（1）场地及施工机械方面选用的一台 3000 型混凝土拌和塔，定额产能达到 180 t/h，并具有保温能力非常好的成品贮料仓。搅拌混合工艺中，逐盘测量并打印各个传感器所测定的材料用量和沥青混料拌制用量、拌和混合质量等各项数据。每台班完成后打印下一个台班的数据，用于摊铺厚度的总量测试，当数据出现异常后，可暂停生产，找出的问题在彻底解决后方可以继续生产。（2）因为 LSPM 矿物质材料中的细小颗粒状成分比重较小，在干燥筒内容中易产生过热的探测现象，在拌和均匀时也容易引起混凝土老化，所以在施工阶段中必须对拌和的温度进行严格把控。拌和原料一般采用 SBS改性沥青，而沥青则应采用导热油进行加热，一般的受热温度约为 160165 之间，而骨料颗粒的受热温度宜比沥青的高 1020。拌和楼混合料的出场温度控制在170185，混合料温度超过 195 时应废弃。拌和的时间也要严格按照拌制的结果来确定，并需要确保所有颗粒都全部裹覆了结合材料，沥青和原料的拌和方法平稳。同时，混合均匀机的拌和料应均匀一致、无花白料、不结团成块和较严重的骨料颗粒分散等不良现象。但由于LSPM 的粗骨料颗粒较大、体积较多且沥青用量也较小，所以必须延长沥青混合料的拌和时间（经验证拌和时间一般不少于 45 s，以提高混合料的均匀性，其中干拌时间不得少于 10 s，湿拌时间不得少于 35 s）。3.4混合料运输（1）沥青混料运送车辆需要使用较大吨位的运送汽车，重量大小应按照运距、拌和水平、混合料摊铺水平和车速等因素确定，在摊铺机前应不少于 5 台卸料车现场等候，且运量要与拌和的水平和混合料摊铺速度有富余量，且运送的汽车数量不得低于 20 台，并以保证拌和楼及摊铺机连续施工为准，且不得出现停车待料的情况。（2）运送混合料的汽车应距摊铺机前沿在 1030 cm处停住，并不得撞击摊铺机，在摊铺过程中运输的汽车要悬空档，或受摊铺机的推动而前进；运输车上还应该设有覆盖的遮篷，以保证拌料的温度在运输过程中尽量不丢失，同时运输能力也应该比拌料在摊铺中的能力有富余，从而缩短了摊铺机的长期待料时间，并保证拌原112交通科技与管理工程技术料在摊铺作业的长期稳定性。（3）卸料车要选择用大蓬布，安装牢固紧实。当施工运输机动车进入路面建设的施工现场后，要选择合适地点并安排专人对客运车胎面进行清洗，以减少机动车对路面污染，进而影响沥青混凝土原料车的摊铺质量。沥青混凝土原料在运往沥青摊铺场时，应由人员持运料单收料，并随时检查其温度和外观质量。凡不满足规定温度条件的，已发白、结团成块、滴漏或被雨水冲刷的，均不得继续使用，且要运往固定地点废弃。3.5混合料摊铺（1）混合料摊铺要保持适当的厚薄，碾压成形后混合料摊铺厚度不得低于 10 cm，前 150 m 松铺系数为暂定1.2，则松铺厚度宜掌握在 12 cm；后 150 m 松铺系数为暂定的 1.23，故其松铺厚度宜限制在 12.3 cm。（2）柔性的摊铺利用摊铺机进行安装，当摊铺机安装就位之后，在熨平板下面摊铺垫木，而垫木的顶面标高即为该点的设计标高再加摊铺层的松铺厚度，垫木的预压位置经反复校正必须正确，直到达到规定的标准时，摊铺机才能安装就位，摊铺机在受料时向弹斗中喷洒一些防粘料用的防粘油。（3）摊铺机在启动后，应提前预热熨平板温度不小于 100，开始后及时测量高度、横坡与厚度，并适时进行温度校正和调节，一般此项工作在距离摊铺约 30 m高度后进行，若有必要应停车测试，问题较大时需要再次启动。3.6混合料碾压（1）摊铺现场配有 30 t 胶轮压路机 2 台、13 t 双钢轮双驱动振动压路机 3 台、小型双钢轮压路机 1 台，一次碾压长度一般以不超过 50 m 为宜。（2）碾压程序与工艺。13 t 双钢轮振动压路机稳压1 遍（前进静压后退弱振）、13 t 双钢轮振动压路机复压1 遍（弱振）、30 t 胶轮压路机碾压 1 遍、13 t 双钢轮振动压路机复压 2 遍（高频高幅）、30 t 胶轮压路机碾压 1遍，最后再由 13 t 双钢轮振动压路机静压后再收光 1 遍，共需碾压七遍。3.7接缝处理（1）相邻两幅及上、下层的横缝应错开，且不小于2 m，不可以置于其他断面的中间位置。（2）柔性基层的横缝必须采用竖直接缝。横向或竖直放置连接的方法要求；必须用垂直点的方法水平连接，而不得用阶梯形的方法倾斜连接；用 6 m 直尺沿纵向放置，在摊铺段端部的直尺呈悬臂状，以摊铺层与直尺脱离接触处定出接缝位置，趁尚未冷透时用锯缝机或人工垂直刨除端部层厚不足的部分（刨除或切割不得损伤下层路面），然后再用水冲洗一遍地面，待晾干时再涂抹上黏层的沥青。3.8质量检测对于 LSPM 现场压实度应采用空隙率与压实度双标准进行监测，并且对路面的芯样采用体积计算法进行测试，另外还需要通过压实遍数来进行压实控制。由于场地夯实量与室内击实质量存在一定差距，加上场内沥青封层和石屑的上浮，使混合料底面更加密实也增加了多孔性，所以对场地面层钻心取样后检测的多孔度应控制在 13%18%，极值为 20%；夯实量的控制方法也与一般沥青混合材料相同，压实度检测也不能少于 98%4。4施工质量控制（1）在进行 LSPM 混凝土施工前，首先必须对基础结构进行全面的质量检查，并且做好对透层、封层等工艺的执行工作，并保证其下承面清洁程度、平整度、强度等符合工程设计条件，在所有技术性指标都满足了工程设计要求之后，方可完成 LSPM 大粒径渗透的沥青混合料基础施工。（2）LSPM 在生产前，必须对产品的配合比进行严格检验。根据设计要求的配合比，首先进行热料仓振动筛的选择，然后进行热料仓筛分调整和初试级分配，最后再根据抽提筛分的状况确定成品级分配，最后方可确定成品沥青用量。（3）LSPM 结构面层必须兼具排水层作用，因为水分主要经由路基内部排泄，所以设计路肩时必须能尽快将水分排除，因此设计结构面层上必须设置下封层，对路肩加以特别设置，通过碎石路肩或在较硬路肩上必须设有排渗管，让渗入路基内部的水分得以顺畅排除。5结语经过对 LSPM 的施工和性能分析，使用大粒径透水性沥青混合料（LSPM）可以有效避免反射裂纹的出现，同时可以去除路面构架层内的水分，减少积水对下承面及混凝土表面的损害。另外高颗粒穿透能力沥青混料有很大的模量和抗变形功能，还可以用作老路补强或新路改造的结构模板中，这都是今后应该探索的领域。参考文献1谢超.LSPM沥青混合料抗车辙性能研究J.河南建材,2020(10):59-60.2 惠海峰.大粒径透水性沥青混合料(LSPM)在夏汾高速的施工质量控制 J.建筑机械,2017(7):114-117+8.3 劳辰锋.高速公路 LSPM 柔性基层质量控制 J.中国市政工程,2015(1):4-7+97.4 大粒径透水性沥青混合料应用技术规程:DB37/T11612009S.济南：山东省质量技术监督局,2009.