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浅谈高速公路沥青路面施工
河北路桥集团试验检测中心 刘鸿

摘要:多年来中国交通设施不停增加, 高速公路建设飞速发展。伴随车载数量不停大幅增加, 怎样预防沥青路面早期损坏成为高速公路施工时一个关键问题。所以, 必需加强沥青路面施工过程工艺质量控制。本文从沥青路面原材料选择、 沥青混合料拌合运输、 沥青混合料摊铺和碾压、 多个方面, 叙述了高速公路施工建设过程中关键注意事项, 提出沥青路面施工过程中各工艺步骤质量控制关键点。
关键词: 高速公路 沥青路面 质量控制 施工
一、 序言
伴随中国高速公路建设迅猛发展, 对高速公路沥青路面施工提出了更高要求。沥青路面不仅要求有足够强度、 稳定度、 平整度, 又要兼顾高温稳定性、 低温抗裂性、 水稳定性、 抗滑性和永久性等要求。伴随沥青路面建筑新材料、 新工艺、 新技术、 新结构应用, 施工过程中对质量严格控制, 才能达成高速公路质量要求。
二、 沥青路面施工要求及质量控制
（一）路面基层要求
路面基层质量优劣直接影响沥青路面质量好坏, 所以, 路面基层建设应严格按摄影关要求和规范进行地基层和基层路面施工。基层施工完成后, 采取保湿再生棉进行不少于7天养生。在面层铺筑前对基层平整度进行检验, 检验方法采取3～5m直尺进行连续检验。沥青路面基层和面层宜在同一年内施工, 方便降低路面开裂。
（二）施工沥青要求
1.沥青配合比设计
沥青配合比设计按现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-）分为目标配合比设计、 生产配合比设计及生产配合比验证等三个阶段。高速公路沥青配合比设计通常采取马歇尔试验稳定度方法确定其最好沥青用量, 其中包含SMA、 Superpave等结构类型。

（1）材料选择
a、 集料要求
　　粗集料是沥青混合料关键组成部分, 不得使用鄂式破碎机加工碎石, 粗集料应洁净、 洁净、 无风化、 无杂质、 含有足够强度和耐磨耗性, 集料存放时间不宜太长, 碎石经过长久存放, 若无很好保护方法, 集料表面易为一层薄薄粉料所包围, 不易与沥青粘附。以后在做沥青粘附性试验时, 提议碎石不经水洗, 直接试验, 这么能愈加好反应碎石与沥青粘附性能, 对年降雨量大于1000mm潮湿地域, 高速公路集料与沥青粘附性应达成五级,当达不到粘附性要求时必需要用抗剥离剂方法,并确保沥青混合料配合比设计时水稳定性检验合格。集料应坚硬、 耐磨耗、 棱角好, 有良好嵌挤能力。
　　细集料可采取天然砂、 机制砂, 缺乏机制砂可用石屑替换, 天然砂宜采取河砂或海砂,当使用山砂时宜经过清洗,清除泥土、 杂物。天然砂规格应符合要求,其中水洗法小于0.075mm颗粒含量不得大于3%。细集料应洁净、 洁净、 无风化、 无杂质并有合适颗粒组成, 必需覆盖。
b、 填料
　　对矿粉要求应干燥、 洁净, 沥青路面用矿粉应使用磨细石灰岩石粉, 并加强控制使原石料中泥土、 杂质剔除洁净。不宜使用拌和机回收粉尘作为填料, 也不宜采取粉煤灰作填料, 为提升集料与碎石粘附性, 可掺加2%水泥替换矿粉。
c、 结合料
　　沥青材料是决定混合料质量关键。现在沥青材料通常都由业主提供, 不能因为是直接提供而放松对其质量检测。
（2）目标配合比设计
依据多种原材料筛分结果, 集料分别用水洗法, 进行矿料合成级配计算, 使级配结果尽可能靠近设计规范级配范围中值。以沥青用量按0.5%间隔递增制作5-6组试件, 试件宜单个配料。进行马歇尔试验, 确定最好沥青用量,以此矿料级配及沥青用量作为目标配合比, 供拌和机控制确定各冷料仓供料百分比, 进料进度及试拌使用。混合料拌和、 击实温度由沥青粘—温曲线确定。对于SMA和改性沥青混合料, 击实温度就要提升10～20℃。拌和用木质纤维素作为稳定剂SMA混合料, 当采取小型沥青混合料搅拌机时, 应首先将木质纤维素与矿粉干拌60～90s, 使木质纤维素发散, 再进行正常拌和（SMA击实次数为双面各50次）。依据马歇尔试验结果求得最好沥青用量OAC, 并进行水稳定性试验。中上面层沥青混合料还进行高温稳定性检验。
（3）生产配合比设计
　 目标配合比设计确定后, 进行生产配合比设计。高速公路沥青路面混合料通常采取间歇式拌和机。对间歇式拌和机, 必需从二次筛分后进入各热料仓材料取样进行筛分, 以确定各热料仓材料百分比, 供拌和机控制室使用, 同时反复调整冷料仓进料百分比以达成供料均衡, 并取目配合比设计最好沥青用量, 最好沥青用量±0.3%等三个沥青用量进行马歇尔试验,确定生产配合比最好沥青用量。在选择拌和机振动装备时应该注意, 拌和机最大筛孔选择应确保材料最大粒径满足级配范围; 其次各料仓材料应保持平衡, 在以后施工过程中不要出现待料或溢料现象。
（4）生产配合比验证
　拌和机采取生产配合比进行试拌、 铺筑试验路, 并用拌和沥青混合料及路上钻取芯样进行马歇尔检验, 由此确定生产用标准配合比。标准配合比应作为生产上控制依据和质量检验标准。标准配合比矿料级配最少应包含0.075mm、 2.36mm、 4.75mm(圆孔筛0.074mm、 2.5mm、 5mm)三档筛孔经过率靠近要求级配中值。
　　经设计确定标准配合比在施工过程中不得随意变更。生产过程中, 如遇进场材料发生改变并经检测沥青混合料矿料级配, 马歇尔技术指标不符合要求时, 应立刻调整配合比, 使沥青混合料质量符合要求, 并保持稳定, 必需时应重新进行配合比设计。
2.沥青混合料拌和
高速公路沥青路面混合料应采取间歇式沥青拌和机, 施工前必需对拌和机全部计量设备进行认真标定, 以确保逐盘打印施工温度和材料配比可靠性。对于改性沥青、 SMA、 Superpave混合料应比一般沥青混合料出场温度高10~20℃左右, Superpave混合料拌和无特殊要求。因为每台拌和机性能都不一样, 混合料拌和时间并非强求一个定值, 拌至沥青材料把全部材料颗粒都完全均匀包裹、 无花白料、 不离析即可。
3.沥青路面施工质量控制
现场铺筑质量控制
(1)准备阶段质量控制
进场施工前, 优异行上一道工序验收, 进行高程测量、 沉降稳定检验等检验验收工作, 检验下封层完整性, 清理基层表面污染、 杂物, 进行水冲洗。这里必需强调是, 在水冲洗时间安排上要尽可能提前, 确保施工时基层干燥。
(2)运输过程质量控制
在车辆安排上必需满足运力要求, 车辆载重量应大于15t。运料前打扫洁净车槽, 并涂1:3油水混合液, 车槽侧面打温度检验孔, 备覆盖成品混合料油毡布。在混合料装车时指挥驾驶人员前后移动车辆, 分三堆装料以降低混合料离析。在下承层上行驶时, 不能急刹车、 急转弯调头, 以免对路面透层和封层造成损害。在沥青混凝土摊铺时, 运输车辆要在离摊铺机30cm处停车, 停车时不能撞击摊铺机。
摊铺时质量控制
对于高速公路, 热拌沥青混合料要用沥青摊铺机进行摊铺。全套摊铺设备尽可能用相同品牌, 型号尽可能相同, 新旧差异要小, 现场工程技术人员要知道摊铺机关键结构并能作对应调整。高速公路路幅较宽, 要用两台或以上摊铺机进行摊铺, 每台摊铺宽度控制在6～7.5m范围内, 两台摊铺机前后错开10m～20m以预防离析。在供料系统上, 受料斗空板避免每一车料收一次, 利用刮板输送器和料斗阀门控制好进入摊铺室供料量。要选择适宜料斗阀门开度, 使其与供料速度合适配合, 进而达成刮板输料器连续、 均匀地供料。在预压整平系统上, 如振捣梁预先捣实、 熨平装置整面熨平, 则密实度低。
(3)碾压过程控制
1）对于一般沥青混合料碾压, 宜采取钢轮压路机与胶轮压路机相组合方法, 必需确保压实阶段压实温度、 压实遍数、 压路机缓慢而均匀速度碾压, 改性沥青碾压温度应提升10-20℃, 使用SBS改性材料混合料不宜用胶轮压路机碾压。
2）对于SMA混合料碾压, 不得使用轮胎压路机, 因为轮胎搓揉易使SMA混合料中马蹄脂上浮, 造成路面结构深度降低、 抗滑性能下降甚至泛油。SMA不能过分碾压, 忌在混合料冷却后反复碾压, 不然可能将石料压碎, 造成沥青马蹄脂部分上浮。通常应掌握“紧跟、 慢压”要领。
Superpave混合料碾压:
Superpave混合料与通常沥青混凝土最大区分就在于压实工艺不一样, 其特点:
i. 混合料有良好内摩擦阻力和稳定性, 抗车辙能力强;
ii. 表面结构深度大, 但有很好密实性;
iii. 混合料均匀性好, 表面离析现象少;
iv. 粗集料多, 细集料少, 缺乏细集料热传输, 混合料温度下降较快, 缺乏足够时间来碾压, 较难压实。
　　 Superpave特点决定了必需在较短时间内确保足够压实功来满足压实度要求, 其碾压要领以下:
3)高温碾压: 初压温度不低于155℃, Superpave含有稳定集料骨架结构, 不会产生推移, 压路机尽可能少洒水, 以预防温度下降过快。
　　加大压实功率: 采取高频、 强振。中, 往轮碾上喷洒水时侯, 要注意控制喷洒量, 以防降低混合料温度, 要采取雾状喷洒器。在混合料接缝处或冷热搭接处, 要采取横缝横压。
(4)空隙率与饱和度控制
空隙率与饱和度是一对矛盾, 对油石比反应尤其敏感。所以对这两项指标控制上订有一条不成文掌握标准, 即在室内目标配比阶段, 要求两项指标必需同时满足, 而在正常生产施工检验过程中, 关键要求检验空隙率。
另外, 南方多雨地域, 沥青路面应防渗水和车辙, 在实施中还考虑到以下具体情况, 当生产配合比(标准配比)确定以后, 对AC—25Ⅰ型, 饱和度仅达下限或富余不多, 实际施工中, 还有一个沥青许可偏差(±0.3)问题。部分出现-0.3情况, 则有可能使饱和度稍些偏离最低要求值。假如饱和度偏离较多时, 必需调正配比。沥青混合料空隙率是配比设计中最关键一项根本性指标, 空隙率小会引发变形, 不利于预防车辙。
(5)路面平整度要求与控制
依据“下层不平整靠中层调整, 中层不平整靠上层调整”观念调整高等级公路平整度不能持久, 必需以科学手段, 层层把关确保表面有相对持久平整度。因为厚薄不匀结构层, 在相同反复荷载次数下, 将产生不一样折实量(压实变形), 此情在中国投入营运数年后高速公路上已经有出现。有些高速公路在通车早期平整度很好, 一段时间后, 平整度逐步下降, 其关键原因在于基层用平地机摊铺, 沥青层厚薄不匀, 平整度取得靠逐层找平和调整确保。所以对反应路面使用具质与行车质量关键指标之一路面平整度, 所作努力是全方位, 必需摒弃不科学传统观念, 全方面考虑, 具体问题具体分析。
三、 施工中常见问题
（一）沥青碎石形成离析带原因
依据现场离析带形成情况与特点, 我们发觉沥青碎石形成离析带关键有以下多个方面原因:
1.沥青混合料从贮料罐向运输车里输送时, 因为高度原因, 大骨料滚落在车厢周围, 形成粗集料第一次集中。
2.运输车里混合料卸向摊铺机时, 大骨料滚落在摊铺机半厢周围, 形成粗集料第二次集中。
3.摊铺机送料器在送料过程中, 先将中间集料送于布料器, 剩下粗集料留存在料斗中, 摊铺机收斗时, 形成粗集料第三次集中。
（二）沥青混合料摊铺过程中影响
缓慢、 连续、 均匀、 不间断地摊铺是提升路面平整度最关键方法, 所以摊铺机在操作过程中应注意以下多个影响原因:
1.摊铺应保持连续。必需配足与摊铺能力相匹配混合料, 尽可能做到摊铺过程中不停机。尽管新型ABG摊铺机含有“自锁”装置, 但热混合料在熨平板装置自重作用下总会产生微微下沉, 摊铺机重新开启也会产生局部微小不平整。
2.摊铺速度要保持缓慢均匀, 通常摊铺速度应控制在每分钟2～4m(依据供料情况, 保持不停机为标准), 摊铺速度不恒定, 会造成摊铺层初始密度不均匀, 从而引发碾压后局部厚度改变而影响平整度。
3.在摊铺过程中, 摊铺机螺旋送料器应均匀不停顿转动, 两侧应保持有不少于送料器高度2/3混合料, 并确保在摊铺全宽断面上不发生离析。摊铺后混合料, 标准上就不应用人工进行整修。
4.料车卸料时不慎撒落混合料应立刻清除, 不然不能摊铺, 因为两侧履带或轮胎因撒落料影响而产生接地标高与横坡不一致时, 会影响摊铺后横坡, 使坡面产生波浪, 影响平整度。
四、 施工质量监理
（一） 在现场施工中对工程质量管理所采取方法
质量管理和经济挂钩同时, 严格按摄影关标准和要求实施。
（二） 施工质量管理标准
施工质量管理过程中必需以确保工程质量为最高标准,只有每一步施工质量能够确保, 才能同时兼顾工程进度和企业效益。
（三） 提升全员质量意识
一项工程若要取得最好质量, 不管是设计或施工单位, 还是工程管理机构, 全员质量意识是根本, 对于施工单位尤为关键。实践证实, 施工部门没有配套质量管理措施, 肯定无法取得工程圆满完成和企业效益。必需经过多种手段提升全员质量意识, 要求施工各个步骤做到严把材料、 试验、 操作、 测量、 交接、 责任、 领导检验、 手段, 严格管理施工质量。
五、 结论
高速公路沥青路面设计标准和工程质量要求高, 包含面很广, 影响原因很多, 关系到路基、 路面施工全过程, 情况复杂。所以在施工过程中做好充足技术准备, 严格科学管理, 精心组织施工, 才能确保施工顺利进行和完成, 提升路面工程质量。怎样能有效地发挥沥青路面最大路用性能应是每位公路建设者一份责任。
参考文件
1、 王利贤 等 《高速公路沥青路面施工过程中质量控制》、 《cmtm<施工技术>（第06期）》
2、 黄治 《高速公路沥青路面施工》
3、 徐艳平 《高速公路沥青路面施工要求探析》
4、 刘朝晖, 李宇峙, 李健 等《高速公路旧水泥混凝土路面加铺沥青面层结构组合设计》 《公路 交通科技（第7期）》