预拌环保型沥青在公路施工中的应用

杜敏芳

（元氏县公路管理站，河北 石家庄 051130）

1 工程概况

某公路工程中的第七标段，路线全长9.864km，按照高等级公路标准建设，路基净宽为25.5m，采用双向四车道，行车时速为80km/h。为进一步提高该路段沥青路面的路用性能，采用预拌增强技术，制备环保型沥青混合料。本文重点对该公路施工中预拌增强环保型沥青的应用展开分析。

2 公路施工中预拌增强环保型沥青的应用

2.1 路用性能

沥青路面的耐久性与沥青混合料的性能密切相关，所以在应用预拌增强环保型沥青混合料前，要评价其路用性能，具体方法及过程如下。

2.1.1 试验方案

本次试验选用四种复合型胶结料，测试普通型、环保型和改性沥青三种级配下混合料的路用性能，据此评价混合料在公路施工中的适用性。混合料的高温性能评价采用马歇尔和车辙试验；低温抗裂性能评价采用小梁弯曲施压；抗水损坏性能评价采用浸水马歇尔和冻融劈裂试验；抗疲劳性能评价采用疲劳试验。

2.1.2 试验材料

试验中使用的材料主要有集料（粗集料和细集料）、填料、纤维以及沥青等。各种材料的技术指标如下：

（1）集料。包括粗集料和细集料，前者选用的是玄武岩矿料，要求表面粗糙、无风化现象、干燥、无杂物。主要技术指标如下：高等级公路中，用于表面层的粗集料，压碎值不大于26%、磨耗损失不大于28%、表观相对密度不小于2.6t/m³、吸水率不大于2.0%、针片状合理含量不大于15%；后者选用玄武岩，要保证干净、无杂、无风化，技术指标如下：用于高等级公路的细集料，坚固性不小于12%、含泥量不大于3.0%、砂当量不小于60%、表观相对密度不小于2.5t/m³。

（2）填料。本次试验中，填料选用的是岩浆岩矿粉，要求干燥、洁净、无杂质且具有良好的憎水性。主要的技术指标如下：用于高等级公路中的矿粉，含水量不大于1%、外观无团粒结块现象、亲水系数小于1、塑性指数小于4、加热安定性以实测为准、表观相对密度不小于2.5t/m³。

（3）纤维。本次试验中，选用的是木质素纤维，生产厂家为国内某科技公司，主要技术指标如下：0.85mm筛孔的通过率为85%±10%、0.106mm筛孔的通过率为30%±10%、灰分含量为18%±5%、pH值为7.5±1.0、含水率以质量计小于5%。

（4）沥青。本次试验共选用三种沥青，分别为70#、110#和改性沥青。其中70#沥青的技术指标如下：针入度实测值为70.2mm、软化点为52℃、延度为7.3cm、质量损失0.2%；110#沥青的技术指标如下：针入度实测值为110mm、软化点43.5℃、延度不小于150cm、开口闪点为258℃、60℃的动力黏度为183Pa·s、质量损失为-0.2%；改性沥青的技术指标如下：针入度实测值为68.5mm、软化点为72.5℃、延度33.3cm、质量损失为0.889%。

2.1.3 试验中的拌和工艺

以岩沥青作为改性剂，对软质沥青改性，制备复合胶结料，经研究后发现，这种胶结料可以使软质沥青的性能得到显著改善，其高温抗车辙性能要优于热拌沥青混合料，抗老化，能延长使用寿命。沥青与矿料常用的拌和方式有两种，一种是干拌，另一种是湿拌。分别采用干拌和湿拌拌制混合料，结果发现，两种拌和方式对混合料的强度影响差距非常小，基本可以忽略不计，所以选择干拌和湿拌中的任意一种方法都可以满足混合料拌制质量要求。因干拌的操作过程更加简单，故此试验中采用该方法拌制混合料。

2.1.4 油石比

根据工程试验，对混合料的最佳油石比加以确定，具体做法如下：选取5种油石比，制作马歇尔试件，分别测试试件的物理力学指标，由测试结果可知，最大密度对应的油石比为5.0%，最大稳定度对应的油石比为4.7%，沥青饱和度中值对应的油石比为4.35%，最终选取4.6%作为油石比。

2.1.5 性能试验

由抗车辙试验结果可知，预拌增强环保型沥青混合料具有良好的稳定性，可以显著提升抗车辙变形能力；由抗水损试验结果可知，预拌增强环保型沥青混合料的残留稳定度达到95%以上，抗剥落性能非常显著，远超基质沥青；混合料中纤维的加入，使其低温抗裂性能大幅度增强，当掺量为0.2%时，混合料的低温抗裂性最佳。

2.2 优选原材料

在预拌增强环保型沥青混合料制备中，原材料的选择是非常重要的环节之一，对混合料的路用性能具有直接影响，为此，必须优选沥青、集料、填料等材料。

2.2.1 沥青

沥青在混合料中其交胶结的作用，其质量对混合料的路用性能影响较大，故此必须在混合料的制备中，对天然沥青的质量严格控制。基质沥青技术要求如下：软化点不低于43℃；针入度为100～120（0.1mm）；开口闪点不低于230℃；60℃的动力黏度不低于120Pa‧s[1]。

2.2.2 集料

混合料制备中，需要使用粗集料和细集料，其中粗集料要选用质地坚硬、表面洁净、除草、不含风化的颗粒。用于表面层的粗集料技术指标如下：压碎值不大于26%；表观相对密度不小于2.6t/m³；吸水率不大于2.0%；坚固性不大于12%；粒径超过9.5mm的针片状颗粒含量不大于12%。细集料要有恰当的颗粒级配，并且各项技术指标应满足规定要求。具体如下：含泥量不大于3%；砂当量不小于60%；表观相对密度不小于2.5t/m³[2]。

2.2.3 填料

预拌增强混合料中的填料选用矿粉，可以通过石灰岩磨细获得，矿粉的主要技术指标如下：含水量不大于1%；亲水系数小于1；塑性指数小于4；外观无团粒结块。

2.3 配合比设计

2.3.1 目标配合比

按照工程所在地的气候特点、交通特征，对预拌增强型混合料的级配范围合理确定。当目标配合比确定后，采用马歇尔试验，计算出制备混合料时最佳的沥青用量，制成试件后开展高低温试验和水稳定性试验，验证目标配合比的合理性。

2.3.2 生产配合比

从热料仓内随机抽取矿料做筛分试验，依据试验所得的结果，调整各种原材料的使用比例，确保调整后的矿料级配与目标配合比的设计要求相符。同时要使冷料仓和热料仓的供料保持平衡，避免待料的情况发生。当生产配合比确定之后，可以通过集料筛分和马歇尔试验的方法，检验生产配合比，看是否满足施工要求。检验合格后，按照生产配合比，拌制预拌增强环保型混合料，检测各项技术指标，确认与要求相符后，便可对试验路段进行铺筑。

2.4 预拌增强混合料制备

预拌增强环保型混合料的制备是重点环节，在这一过程中，要明确影响混合料性能的主要因素，在拌制时加以控制，确保混合料的质量达标。在混合料拌制中，拌和温度对强度的影响较大，复拌时间也会影响强度，根据相关试验结果，将混合料的拌和温度控制在135℃，复拌时间控制在60s，能够使混合料的强度达到施工要求[3]；与拌和温度及复拌时间相比，混合料的养护时间对强度的影响比较轻微，由于本工程中使用的是预拌增强环保型混合料，要求其具备良好的黏结性，所以在制备混合料时，要充分考虑养护时间的影响，摊铺碾压完毕后，要按照规范要求养护，时间不少于3d，待混合料强度达到一定后，便可开放交通；拌和工艺对混合料强度的影响基本可以忽略不计，但是拌和工艺与混合料的整体质量密切相关，故此必须严格按照工艺对混合料进行拌制，确保质量达标。

2.5 预拌增强混合料施工要点

2.5.1 运输

（1）与普通的沥青混合料相比，预拌增强混合料对温度的要求更高，为确保运至施工现场的混合料能够保持足够的温度，可选用吨位相对较大的自卸式车辆运输混合料。当摊铺机前有4辆以上的运料车等待卸料时，便可开始摊铺作业，由此能够确保摊铺的连续性，避免停工待料的情况发生。

（2）预拌增强混合料装车的过程中，要控制好装料顺序，即先装运料车的前部和后部，然后再装中间，不断调整运料车的位置，保证装料的均衡性，避免离析现象的产生。混合料运输时，要在运料车上覆盖帆布，达到保温的效果，以免混合料的温度散失过快，影响施工质量。

（3）为达到控温要求，可在运料车的侧面布设检测孔，对混合料的温度随时监测，确保到场的混合料温度达标，若是到场后的混合料温度过低，则必须废弃处理。运料车出厂时，混合料的温度要高于125℃，到场后的温度不得低于115℃[4]。

2.5.2 摊铺

（1）当预拌增强混合料运至施工现场，并确认满足摊铺作业要求后，便可开始摊铺。由两台摊铺机以梯队的形式摊铺，前面的摊铺机与后面摊铺机之间的距离控制在10～15m左右，采用全幅摊铺。

（2）摊铺作业正式开始前，要先对摊铺机的熨平板预热，使其温度达到120℃以上。混合料摊铺阶段，要使摊铺机保持较高的振动频率，将混合料初步压实，为后续的碾压施工创造有利条件。

（3）预拌增强混合料以摊铺机作业时，松铺系数控制在1.15～1.25，可结合实际情况适当调整；采用人工的方式摊铺边角等位置处时，松铺系数控制在1.25～1.35[5]。

2.5.3 碾压

（1）预拌增强混合料摊铺完毕后，要及时碾压密实。为达到预期中的压实效果，并确保压实度满足规范标准的规定要求，碾压过程中应遵循紧、慢、高、低的原则，分三个阶段碾压，即初压、复压和终压，确保压实度达标。按照施工现场的实际情况，结合试验段得到的施工参数，对碾压方式、遍数进行确定，并控制好混合料的温度。

（2）初压时，可选用双钢轮压路机，碾压速度控制在2.0～3.0km/h，碾压遍数以2～3遍为宜，其中第一遍为静压，第二遍和第三遍为振动压实。初压阶段，预拌增强混合料的温度不低于120℃；复压紧跟初压，碾压机械与初压相同，碾压速度控制在4.0～5.0km/h，碾压遍数为2～3遍，以振动压实为主[6]。复压阶段，混合料的温度不低于110℃；终压在复压完毕后及时开展，碾压机械可以选用胶轮压路机，以消除轮迹为主，碾压速度控制在2.0～3.0km/h，碾压遍数为2～3遍，采用静压的方式。该阶段，混合料的温度不低于100℃[7]。

2.5.4 接缝处理及养护

（1）为防止接缝部位的预拌增强混合料发生离析问题，要做好接缝处理工作。处理接缝时，要确保衔接平顺，横向接缝错开距离不小于150mm，纵向接缝的错开距离不小于400mm。接缝处理完毕后，以目测的方法检查混合料的质量，看有无明显的花白料现象。

（2）当混合料施工完毕后，可待其自然冷却至40℃以下时，开放交通[8]。要求开放交通后的72h之内，禁止重载车辆通行，以免影响压实效果，造成路面平整度下降[9]。

3 结语

沥青路面的耐久性与沥青混合料的性能密切相关，所以在应用预拌增强环保型沥青混合料前，要评价其路用性能。本次试验选用四种复合型胶结料，据此评价混合料在公路施工中的适用性。试验使用的材料主要有集料（粗集料和细集料）、填料、纤维以及沥青等。在预拌增强环保型沥青混合料制备中，原材料的选择是非常重要的环节之一，对混合料的路用性能具有直接影响，为此，必须优选沥青、集料、填料等材料。按照工程所在地的气候特点、交通特征，对预拌增强型混合料的级配范围合理确定。预拌增强环保型混合料的制备是重点环节，在这一过程中，要明确影响混合料性能的主要因素，在拌制时加以控制，确保混合料的质量达标。拌和工艺与混合料的整体质量密切相关，故此必须严格按照工艺对混合料进行拌制，确保质量达标。预拌增强混合料在施工中关注“运输、摊铺、碾压、接缝处理及养护”等施工要点。预拌增强环保型沥青混合料能够提升路面的整体性能，随着耐久性的增强，路面的使用寿命得到进一步延长，养护维修费用随之显著降低。由此可见，预拌增强环保型沥青混合料在高等级公路工程项目中具有良好的推广应用价值。