摘要 高等級公路瀝青路面的早期破壞與瀝青面層混合料的設計、施工質量密切相關。瀝青混合料設計中，集料、填料、瀝青等原材料的質量，以及混合料級配、油石比、粉膠比及壓實密度等應當特別關注。施工過程中的幾個關鍵環節如混合料生產、層間聯結及防水、碾壓溫度及組合等對于減少瀝青路面的早期破壞起著重要作用。
關鍵詞 高等級公路,瀝青混合料,設計,施工
隨著高等級公路的建設及經驗的積累，高等級公路的建設質量有了很大的提高，但是不能否認，目前一些高等級公路瀝青路面早期破壞現象還比較嚴重。一些單位對熱拌瀝青混合料的設計及施工經驗不足，或者受利益驅動、料源限制，還做不到精心施工，是造成瀝青路面出現早期破壞的原因之一。本文通過一些研究和實踐，對熱拌瀝青混合料的原材料的選取、混合料配合比設計及施工談一些看法。
1 熱拌瀝青混合料配合比設計
熱拌瀝青混合料配合比設計主要包括原材料的選擇，混合料結構類型的選擇、礦料級配及瀝青用量的選擇，標準密度的確定及配合比的檢驗。
(1)嚴格原材料選擇。魯西地區高等級公路用瀝青質量檢驗結果顯示，瀝青質量基本滿足規范要求，而且對于高速公路瀝青表面層、中、下面層，甚至柔性基層多采用了性能更強的改性瀝青材料，大大提高了瀝青路面的使用質量。
礦質集料、填料不夠穩定，主要體現在級配變化和材料的幾何形狀，摻入雜質過多方面，各種規格集料級配波動是引起混合料級配波動的最主要因素。實際施工中，集料的供應往往不是一家供應商來完成，從地方專業廠到個體生產，從片石、毛料到機械破碎，均較為分散。既使同一種規格的集料，由于生產過程的不規范，例如生產很長時間也不調整篩子，減少軋制工序，多用山皮石等等，使得生產的規格、集料級配相差非常大，而瀝青拌和場又不可能只從一個石料場進料，坐地等料收，造成一個料堆有多個不同規格、級配的石料，這必然會使生產的混合料級配有較大的波動。對于0~3mm的石屑，普遍存在泥土含量過高的問題，通過對其進行砂當量試驗，基本在50%以下，并且在整個礦料級配中，石屑占的比例還比較大，這嚴重影響了瀝青混合料的質量。鑒于目前還不可能生產大量滿足規范要求的機制砂的情況下，必須要控制石屑中的0.075mm的通過率，摻加部分天然砂。
(2)縮小礦料級配關鍵篩孔容許范圍。礦料級配對于瀝青混合料的路用性能有著非常重要的影響。目前一些施工單位僅僅根據原材料的供應情況，盡量將礦料級配調整到規范要求的中值，這對瀝青混合料的使用性能來說是不利的。對于目前規范要求的常用的幾種礦料級配來說，整體是比較合適的，但是在規范級配的要求范圍，級配曲線的不同走向對瀝青混合料的性能影響卻可能很大。一般說，對于連續密級配中粒式細型瀝青混合料來說4.75mm的通過率不宜低于44%，對于以下篩孔可以走級配的下限和中限之間，但是對于0.075mm以下的含量要保證在6%-7%之間。在實際工程中要重點控制關鍵篩孔，適當縮小關鍵篩孔的通過率容許范圍，如幅度12-15%。
(3)科學確定瀝青用量。調查發現，一些施工單位配合比設計資料顯示AC-25細型瀝青混凝土最佳油石比一般為4.2%-4.4%;AC-20細瀝青混凝土最佳油石比為4.5%-4.6%;AC-16細瀝青混凝土最佳油石比為4.8%-4.9%。通過對魯西高等級公路調查，對同一種級配的瀝青混凝土來說，同一條高速公路的不同施工單位的最佳瀝青用量基本相同，甚至不同路線的瀝青用量也相同。并且，目前監理單位對各種級配類型的瀝青用量也形成一種經驗性概念，對不同材料的瀝青用量，一旦超出經驗性范圍，監理在批示的過程中產生懷疑，甚至不批。實際上不同產地的材料材質區別很大，無論幾何形狀級配還是密度、表面空隙等。試想，性質相差很大，如何能設計出相同的瀝青用量的瀝青混凝土?在進行瀝青混凝土配合比設計時，比如對AC-25細型瀝青混凝土，設計的油石比為3.8%，各項指標均能滿足規范要求，但是監理要求設計的瀝青混凝土油石比必須滿足4%以上，而我們在設計瀝青混凝土時，感覺3.8%的油石比，比實際拌和出來的瀝青用量已經足夠大了，在施工中實際控制的瀝青混凝土油石比在3.6%，也并不顯少，各項指標均滿足規范要求。類似的例子還有很多，原材料不同，油石比會有很大區別，如，有的AC-16細瀝青混凝土最佳油石比在4.3%感覺瀝青并不少，有的材料采用AC-16細瀝青混凝土采用4.8%油石比并不顯多。
(4)適當增加瀝青混合料密實度。瀝青含量和混合料的密度在瀝青混合料配合比設計中非常重要。瀝青用量應結合路面實際交通荷載情況下能達到的密實度確定。在設計瀝青混合料時，室內設計的密實度必須要和現場交通情況下的密度相一致。但是由于馬歇爾擊實功較小，而一些公路的重載車較多，實際上室內設計的密度與現場的相比相對較小。如某條高速公路，，交通量較大重載車較多，該公路2000年底通車，經4年行車碾壓，行車道輪跡帶處孔隙率為1.4%~2.2%，路肩上孔隙率為4.8%~7.2%，行車道輪跡帶處混合料密度要比設計的密度大得多。為了提高瀝青路面的抗車轍能力，可以在適當降低瀝青用量的基礎上提高路面施工中的壓實度。
(5)搞好瀝青混合料設計檢驗。對于設計出的瀝青混合料礦料級配和油石比，均應按照規范要求進行配合比設計指標的檢驗，不論是高溫穩定性的車轍試驗，水穩定性的浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗，低溫抗裂性能的低溫彎曲試驗，還是滲水系數檢驗，實踐證明經受檢驗的配合比是瀝青混合料良好性能的基礎。
2 瀝青混合料施工
(1)合理配置瀝青混合料拌和樓震動篩。通常，瀝青混合料震動篩采用四種不同的篩孔類型，如：22mm，15 mm，10 mm，5 mm，有的單位采用三個篩，對于中粒式連續級配瀝青混凝土來說4.75 mm以下集料要占到礦料總質量的近一半，細粒式瀝青混凝土，4.75 mm以下的材料要占到總質量的一半以上，甚至2/3。細料和填料是瀝青混合料中影響礦料比表面積、粉膠比以及力學強度改善的主要成分。并且4.75 mm以下材料為0-3 mm或0-5 mm石屑和天然砂，石屑一般為石料場的下腳料。這兩種材料的級配變化較大，并且4.75mm 以下標準篩篩孔較多，篩孔孔徑的分級越細越好，拌和樓震動篩分級過于簡單、檔次太少很難起到控制作用。尤其到瀝青的表面層，如有10-20 mm硬質巖、5-10 mm硬質巖、3-5 mm硬質巖粗石屑和天然砂、0-3 mm石屑，這樣五種集料，在通過5 mm震動篩網時即出現混摻，在此過程中，如果材料的干濕變化較大或者進料規格出現較大變化，就會使混合料級配產生較大的變化，如果增加一個篩網2～3 mm篩，多了一個檔次的篩網，可變因素減少了，出現的混摻及級配變化等問題容易解決，并且在進行生產配合比設計時，調整礦料級配相對來說也容易、方便。目前，設置震動篩篩孔的原則，一是控制最大粒徑，二是控制關鍵篩孔，三是最大粒徑和關鍵篩孔中間設一篩，在關鍵篩孔下加一篩。
(2)準確控制瀝青用量。目前測定瀝青用量的設備多用離心式抽提儀，也有一些單位采用燃燒爐等。對于燃燒爐測定的瀝青用量，一般都注意進行校正，但是對于采用離心式抽提儀的標定還沒有引起足夠重視，采用離心式抽提儀測定瀝青用量時，由于不可能保證粉料的不泄漏，雖然規范要求對粉料進行回收，但是由于該試驗受到較多因素的影響，測定的試驗結果與實際的瀝青用量還是有或多或少的差別。因此，采用離心式抽提儀進行試驗時也應該進行校正。以近幾年魯西高等級公路建設調查看，普遍存在抽提試驗結果比實際的瀝青用量高。校正方法一般有兩種，一是空白試驗，即已知級配的礦料抽提，一是預拌混合料抽提。效果后者優于前者。
(3)正確灑布粘、透層油。灑布粘層油，可以防止在碾壓過程中出現推移現象，增加壓實效果。通過對幾條路的研究觀測，粘層油灑布較好的段落，在碾壓過程中完全沒有推移現象。并且在施工過程中路面會不可避免的地受到一些污染，影響到路面質量，粘層油是保證兩層之間連接為一體的紐帶，一旦粘結不好則會形成單層受力，層間滑移，與設計的層間聯結形式相悖，改變各層受力情況，容易出現早期破壞。路面結構設計時都是按層間連續計算的，因此粘層油不僅要做，而且一定要做好。
(4)充分壓實。瀝青混凝土只有在一定的溫度以上進行碾壓，才能起壓實作用，當溫度降到該溫度以下，無論怎樣碾壓，都不能起到壓實作用。對瀝青路面進行初壓時，可以采用壓路機先靜壓至攤鋪機跟前，后退開震，盡量采用強震，在碾壓過程中緊跟攤鋪機，速度要慢。并且要求高溫碾壓，對于普通瀝青，初壓溫度控制在140—155℃比較合適，終壓溫度保證在90℃以上。高溫碾壓，并不是僅僅要求瀝青混凝土的拌和溫度高，出料溫度高就行了，在試驗段施工過程要求施工組織設計的驗證。高溫碾壓，除了注意上面的兩個溫度外，還要注意使得施工過程中瀝青混凝土的溫度不要降低得太快。輪上灑水，宜少、宜霧化，但不灑水宜粘輪也不行。
采用重型輪胎壓路機進行初壓，一是考慮膠輪壓路機在碾壓過程中不需要灑水，保證了施工碾壓溫度;二是考慮膠輪壓路機進行初壓形成一個揉搓的碾壓狀態，可達到較好的壓實度，三是考慮利用膠輪壓路機進行初壓時，瀝青面層防滲水性能較好，實測滲水系數可知。
3 結束語
高等級公路瀝青路面的早期破壞的原因是多方面的，與瀝青路面設計、施工和運營過程中的多個環節和因素緊密相關。從混合料設計開始，對原材料的質量控制，到配合比設計，直至路面施工，一步步加大質量控制力度，才可能最終改善瀝青路面的質量。實踐證明，在瀝青混合料設計過程中，嚴格材料選擇，控制好關鍵篩孔，合理選定瀝青用量，適當增加混合料標準密度，做好設計檢驗，施工過程中抓好拌和樓二次篩分級配、瀝青用量控制，做好層間聯結，保證碾壓溫度和密實度等對于減少瀝青路面的早期破壞起著非常重要的作用。
參考文獻：中華人民共和國行業標準《公路瀝青路面施工技術規范(JTG F40-2004)》.
