高模量沥青混合料施工

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摘要：本文结合作者在南京宁高高速公路联网改造项目上沥青中面层EME-14的从配合比设计到施工的体会，介绍高模量沥青混合料施工技术。

关键词：高模量沥青混合料施工

中图分类号：TU528文献标识码： A

1、工程概况

南京宁高高速公路联网改造项目属于老路病害处理+面层出新+收费系统并入省网收费改造的项目。北起南京机场高速公路的秦淮河大桥的南桥头，南止于高淳县的双牌石镇，全长45.9km，双向4车道，设计时速100km/h。本项目对老路病害处理部分的中面层采用EME-14的设计。本项目开工时间2012年10月1日，竣工时间为2013年10月30日。

2、准备工作

2.1材料准备

沥青：采用甲供优质道路石油A级70号沥青；

石料：采用镇江茅迪采石场的石灰岩石料；

矿粉：采用南京柏童石粉厂生产的矿粉。

高模量沥青颗粒：采用燕宁金邦生产的高模量沥青颗粒。所有进场材料经自检、中心试验室和总监办检查均满足规范要求。

2.1.1矿料级配

高模量沥青混合料EME-14矿料级配符合表一的规定。

高模量沥青混合料EME-14矿料级配（%）表一

层次

类型

方筛孔尺寸（mm） EME-14

级配 关键筛孔控制范围

16.0 100 /

13.2 93.0 90~100

9.5 70.4 /

4.75 48.2 40~60

2.36 32.7 25~38

1.18 22.7 /

0.6 16.7 /

0.3 10.9 /

0.15 9.1 /

0.075 6.9 6~8

2.1.2沥青、低标号沥青颗粒及复配的沥青胶结料技术要求

70#沥青技术要求见表二，低标号沥青颗粒相关指标见表三。

70#道路石油沥青技术要求表二

检 验 项 目 技术要求

针入度（25℃，100g,5S）(0.1mm) 60～80

延度(5cm/mim,15℃)（cm）不小于 100

延度(5cm/mim,10℃)（cm）不小于 20

软化点（环球法）（℃） 不小于 46

溶解度（三氯乙烯）（%）不小于 99.5

针入度指数PI -1.3～+1.0

薄膜加热试验

163℃，5h 质量损失（%）不大于 0.6

针入度比（%）不小于 65

延度（15℃）（cm）不小于 80

延度（10℃）（cm）不小于 6

闪点（COC）（℃） 不小于 260

含蜡量（蒸馏法）（%） 不大于 2

密度（15℃）（g/cm3） 不小于 1.01

动力粘度（绝对粘度，60℃）（Pa.s）不小于 180

PG等级 不低于 PG64-22

低标号沥青颗粒技术要求表三

项目 单位 质量指标 试验方法

针入度（25℃, 100g，5s） 1/10mm ≤5 GB/T 4509

软化点 ℃ 100-125 GB/T 4507

灰分 % ≤1.0 SH/T0029

颗粒尺寸 ＜5mm 实测

采用70#沥青与低标号沥青颗粒复配15#沥青（70#沥青：低标号沥青颗粒=7:3），指标满足表四的相关技术要求。

复配高模量沥青胶结料技术要求 表四

项 目 技术要求 试验方法

针入度（25℃，100g,5S）(0.1mm) 13~16 T0604-2011

软化点 ≮60 T0606-2011

动力黏度（60℃） ＞4000 T0625-2011

2.1.3粗集料

采用的石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近似立方体颗粒的碎石，粒径大于4.75mm的石灰岩集料。选用反击式破碎机轧制的碎石，严格控制细长扁平颗粒含量，以确保粗集料的质量。集料质量从源头抓起，并派有专人进驻集料加工厂，对不合格的集料严禁进场。粗集料技术要求见表五。

粗集料质量技术要求表五

检验项目 单位 技术要求

石料压碎值 不大于 ％ 24

洛杉矶磨耗损失不大于 ％ 28

表观相对密度密度不小于 t/m3 2.6

吸水率不大于 ％ 2.0

对沥青的粘附性不小于 5级

坚固性不大于 ％ 12

针片状颗粒含量不大于 ％ 15

水洗法

软石含量不大于 ％ 3.0

注：有1个或以上破碎面为黄色节理面的集料颗粒含量不大于5%。

2.1.4细集料

采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当级配的人工轧制的米砂，不能采用山场的下脚料。细集料规格见表六。

细集料规格表六

规格 公称粒径（mm） 下列筛孔（mm）的通过百分率（%）

4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075

S16 0～3 100 80～100 50～80 25～60 8～45 0～25 0～15

注：（1）视密度不小于2.5g/cm3；

（2）砂当量应不小于60%（宜控制在70%以上）；亚甲兰值不大于25g/kg；

（3）小于0.075mm质量百分率宜不大于12.5%；

（4）棱角性不小于30s。

2.1.5填料

采用石灰岩碱性石料经磨细得到的矿粉。矿粉干燥、清洁，质量技术要求见表七

矿粉质量技术要求表七

指标 技术要求

视 密 度不小于（t /m3） 2.50

含 水 量不大于（%） 1

粒度范围

90～100

75～100

外观 无团粒结块

亲水系数

塑性指数 不大于 4

注：亲水系数宜小于0.8.

2.2配合比准备

2.2.1配合比设计试验指标

配高模量沥青混凝合比设计由旋转压实、冻融劈裂试验检验、我国车辙试验抗车辙能力检验、法国车辙试验抗车辙能力检验、ITSM模量试验等部分组成，具体内容符合表八规定。

耐久性高模量沥青混凝土室内设计指标表八

试验项目 技术标准

空隙率（%） 1～4

冻融劈裂强度比TSR（%） ≥80

国标车辙动稳定度（次/mm） ≥3000

法国车辙3万次变形率（%） ≤7.5

15℃ITSM模量（MPa） ≥15000

低温弯曲破坏应变（με） ≥1800

2.2.2配合比设计步骤

2.2.2.1目标配合比设计阶段

1、确定各矿料的组成比例。从施工现场分别取各类矿料进行筛分，用计算机或图解计算各矿料的用量，使合成的矿质混合料级配与表一的典型值相符。

2、基于旋转压实方法确定沥青的最佳油石比。按照我国空隙率计算方法，空隙率设计范围为1~4%。

3、配合比检验。按以上配合比制备沥青混凝土试件进行性能验证。

2.2.2.2生产配合比设计

确定各种热料仓矿料和矿粉的用量。必须从二次筛分后进入各热料仓的矿料取样进行筛分，根据筛分结果，通过计算，使矿质混合料的级配接近目标配合比并符合表一的规定，以确定各热料仓矿料和矿粉的用料比例，供拌和机控制室使用。同时反复调整冷料仓进料比例，以达到供料均衡。取热筛分料进行目标设计沥青用量+0.2%的旋转压实试验，确定最终生产配合比。同时进行冻融劈裂试验进行抗水损害性能验证。

1、生产配合比验证阶段

用生产配合比进行试拌、试铺。取试铺用的沥青混合料进行旋转压实空隙率和沥青含量、筛分试验，检验生产配合比矿料合成级配，由此确定正常生产用的标准配合比。

2.2.3关于沥青混凝土室内试验中几点统一做法

1、进行目标配合比设计和生产配合比设计时，制备试件的混合料，需采用小型沥青混合料拌和机拌和，以模拟生产实际情况。

2、每组试件个数一律用4个。

3、试件成型温度：参照表九温度成型。

4、低标号沥青粉末颗粒采用外掺与矿粉一起掺入进行拌和。

高模量沥青混合料试验拌和与击实温度（℃ ）表九

矿料（包括矿粉加热温度） 170～175

沥青加热温度 155～165

沥青混合料拌和温度 160～170

试模预热温度 160～170

试件成型温度 155～165

试件成型终了温度 不低于145

5、沥青混合料试件密度试验方法：面层沥青混合料统一用表干法的毛体积相对密度。

6、沥青混合料理论最大相对密度按实测法获得，并与生配合比设计值进行验证，差值应不大于0.005，否则应分析原因论证后取值。

7、试件的配料、拌和均应单个进行，以确保试验结果的一致性。

2.3机械设备准备

本项目采用的机械设备见表十

机械设备一览表表十

机械名称 规格型号 额定功率（KW）或容量（M3）或吨位（t） 厂牌及时间 数量 新旧程度（%）

沥青混凝土拌和楼 ACP4000 320T/H 英国（2008） 1 95

储料仓 200T 英国（2008） 1 95

沥青混凝土摊铺机 ABG423 139（12M） 德国（2010） 1 95

装载机 ZL―50 3m3 常林（2010） 4 98

胶轮压路机 XP302 30T 徐工（2010） 1 100

双钢轮压路机 HD130

悍马 13T（静）60T（振动） 德国2009~2010 1 90

XD110 10T（静）50T（振动） 徐工2009~2010 1 90

沥青洒布车 LS10 5T 西安（2010） 1 90

沥青储油罐 50T 无锡（2008） 10 90

洒水车 LS10 5T 一汽（2010） 1 90

风力灭火机 2009 3 90

自卸汽车 东风 30T 2010 5 90

铣刨机 维特根

W2000 2m 德国（2011） 1 90

2.4工作面的准备

1、检查下卧层的完整性。对下卧层局部质量缺陷（例如严重离析和开裂等及油污染造成松散的）按规定进行修复。

2、对下卧层表面浮动矿料或杂物清扫干净；

3、铺筑面层前，对下卧层表面进行彻底清扫，清除纹槽内泥土杂物，风干后均匀喷洒粘层沥青，纯沥青含量为0.25kg/m2，粘层沥青喷洒后进行交通管制，禁止任何车辆通行和人员踩踏，不粘车轮时摊铺面层。

3、沥青面层施工

3.1、沥青混合料的拌制

1、严格控制沥青和集料的加热温度以及沥青混合料的出厂温度。集料温度比沥青高20℃，热混合料成品在贮料仓储存后，其温度下降不超过10℃。EME14沥青混合料的施工温度控制范围见表十一。

2、拌和楼控制室逐盘打印沥青及各种矿料的用量和拌和温度，并定期对拌和楼的计量和测温进行校核。

3、拌和时间由试拌确定。所有集料颗粒全部裹覆沥青结合料，并以低标号沥青颗粒、沥青混合料拌和均匀为度。试拌确定干拌时间15秒，湿拌和时间约40秒。

EME14沥青混合料的施工温度（℃） 表十一

70#沥青加热温度 155～165

矿料温度 175～185

混合料出厂温度 170～180 超过190者废弃

混合料运输到现场温度 不低于160

摊铺温度 不低于150，低于140作为废料

初压开始温度 不低于145

碾压终了温度 不低于100

4、目测检查混合料的均匀性，及时分析异常现象。在生产开始以前，有关人员熟悉本项目所用各种混合料的外观特征。

5、拌和机每天上午、下午各取一组混合料试样做马歇尔试验和抽提筛分试验，检验油石比、矿料级配和沥青混凝土的物理力学性质。每周应检验1～2次残留稳定度。

油石比与设计值的允许误差至。

mm±1%

≤mm ±3%

≥mm ±4%

6、每天结束后，用拌和楼打印的各料数量，进行总量控制。以各仓用量及各仓筛分结果，在线检查矿料级配；计算平均施工级配和油石比，与设计结果进行校核；以每天产量计算平均厚度，与路面设计厚度进行校核。

3.2沥青混合料的运输

1、采用数字显示插入式热电偶温度计检测沥青混合料的出厂温度和运到现场温度。插入深度大于150mm。在运料卡车侧面中部设专用检测孔，孔口距车箱底面约300mm。

2、拌和机向运料车卸料时，汽车分前后中移动三次装料，以减少粗集料的离析现象。

3、沥青混合料运输车的运量较拌和能力和摊铺速度有所富余，摊铺机前方有五辆运料车等候卸料。

4、运料车有良好的篷布覆盖设施，卸料过程中继续覆盖，直到卸料结束取走篷布，以资保温或避免污染环境。

5、连续摊铺过程中，运料车在摊铺机前10～30cm处停住，不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车挂空档，靠摊铺机推动前进。

3.3沥青混合料的摊铺

1、本项目摊铺机的摊铺速度根据拌和机的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度、摊铺宽度，确定按2.5m/min匀速连续摊铺，做到缓慢、均匀、不间断地摊。

2、用机械摊铺的混合料未压实前，施工人员不得进入踩踏。一般不用人工不断地整修，只有在特殊情况下，如局部离析，需在现场主管人员指导下，允许用人工找补或更换混合料，缺陷较严重时予铲除，并调整摊铺机或改进摊铺工艺。

3、EME14沥青混合料面层用非接触式平衡梁装置控制摊铺厚度。两台摊铺机摊铺层的纵向接缝采用斜接缝，避免出现缝痕。两台摊铺机距离不超过30m。

4、摊铺机调整到最佳工作状态，调好螺旋布料器两端的自动料位器，并使料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速相匹配。螺旋布料器中的混合料略高于螺旋布料器2/3，熨平板的挡板前混合料的高度在全宽范围内保持一致，避免了摊铺层出现离析现象。

5、检测松铺厚度是否符合规定，以便随时进行调整。摊前熨平板预热至规定温度。摊铺机熨平板拼接紧密。

6、积极采取相应措施，做到摊铺机不拢料，以减少面层离析。

3.4沥青混合料的压实成型

1、沥青混合料的压实是保证沥青面层质量的重要环节。压路机的碾压速度和遍数随初压、复压、终压及压路机的类型不同而别，本项目通过试铺确定的碾压方案见表十二。

EME-14施工碾压方案表十二

方案 碾压阶段 遍数 速度（km/h）

一、 初压 HD130悍马双钢轮压路机前振后振1遍 2~3（km/h）

复压 XP302302胶轮（30T）静压8遍 4~5（km/h）

终压 1台XD110双钢轮压路机静压2遍 3~4（km/h）

从上述表格可以看出，EME-14的沥青混合料碾压需要的压实功较其他类型结构的中面层难压。

2、为避免碾压时混合料推挤产生拥包，碾压时将驱动轮朝向摊铺机；碾压路线及方向不得突然改变；压路机起动、停止减速缓行，严禁刹车制动。压路机折回处在在同一横断面上。

3、当天碾压的尚未冷却的沥青混凝土层面上，严禁停放压路机或其它车辆，并防止矿料、油料和杂物散落在沥青层面上。

4、对初压、复压、终压段落设置明显标志，便于操作手辩认。对松铺厚度、碾压顺序、压路机组合、碾压遍数、碾压速度及碾压温度设专岗管理和检查，使面层做到既不漏压也不超压。

5、向压路机轮上喷洒或涂刷含有隔离剂的水溶液，喷洒应呈雾状，数量以不粘轮为度。禁止使用柴油和机油的水混合物喷涂。

6、压实完成12小时后，方能允许施工车辆通行。

3.5施工接缝的处理

1、纵向施工缝。采用两台摊铺机成梯队联合摊铺方式的纵向接缝，采用斜接缝。在前部机已摊铺混合料部分留下10～20cm宽暂不碾压作为后部机高程基准面，并有5～10cm左右的摊铺层重叠，以热接缝形式在最后作跨接缝碾压以消缝迹。如果两台摊铺机相隔距离较短，也可做一次碾压。上下层纵缝错开15cm以上。

2、横向施工缝。全部采用平接缝。用三米直尺沿纵向位置，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，用锯缝机割齐后铲除；继续摊铺时，将摊铺层锯切时留下的灰浆冲洗干净，涂上少量粘层沥青，摊铺机熨平板从接缝处起步摊铺；碾压时用钢筒式压路机进行横向压实，从先铺路面上跨缝逐渐移向新铺面层。

3.6施工阶段的质量管理

1、原材料的质量检查：包括沥青、粗集料、细集料、填料。

2、混合料的质量检查：油石比、矿料级配、空隙率；混合料出厂温度、运到现场温度、摊铺温度、初压温度、碾压终了温度；混合料拌和均匀性。

3、面层质量检查：厚度、平整度、宽度、高程、横坡度、压实度、横向偏位、渗水系数、构造深度和摩擦系数；摊铺的均匀性。

以上检查项目、检查方法、检查频率和质量要求列于表十三。本表所列为施工阶段的质量检验标准，交工验收按国家相关标准进行。

压实度采用双控指标，要求室内旋转标准密度的压实度不小于99%，最大理论密度压实度为95%~98%，实测空隙率应在1%～4%范围内。

面层平整度要求连续平整度仪100m标准差的合格标准中面层不大于：1.0mm，下面层不大于：1.2mm。

EME-14 沥青混合料面层施工阶段的质量检查标准表十三

项目 检查频度 质量要求或允许差 试验方法

施工温度 沥青混合料出厂温度 每车料一次 符合表十规定 温度计测定

运输到现场温度

初压温度

碾压终了温度

矿料级配，与生产设计标准级配的差（%） 0.075mm 逐盘在线检测 ±2 计算机采集数据计算

≤2.36mm ±5

≥4.75mm ±6

0.075mm 逐机检查，每天汇总1次，取平均值评定 ±1 总量检验

≤2.36mm ±2

≥4.75mm ±2

0.075mm 每台拌和机每天上、下午各1次 ±1 拌和厂取样，用抽取后的矿料筛分

≤2.36mm ±3

≥4.75mm ±4

沥青含量（油石比），与生产设计的差（%） 逐盘在线检测 ±0.3 计算机采集数据计算

逐机检查，每天汇总1次，取平均值评定 ±0.1 总量检验

每日每机上、下午各1次 0.1，+0.2 拌和厂取样，离心法抽提

旋转压实试验

空隙率（%） 每日每机上、下午各1次 1～4 拌和厂取样，室内成型试验

压实度（%） 每层1次/200m/车道 不小于99（旋转压实密度），9598（最大理论密度） 现场钻孔试验

厚度 ( 不超过) 1次/200m/车道 4mm 钻孔检查并铺筑时随时插入量取，每日用混合料数量校核

平整度 每车道连续检测 中面层不大于：1.0mm

下面层不大于：1.2mm 用连续式平整度仪检测

宽度 2处/100m 不小于设计宽 用尺量

渗水系数 不大于 与压实度相同 50ml/min 改进型渗水仪

4、结束语

本施工技术方案以宁高联网改建项目为基础，结合多年沥青路面施工技术规范而进行整理的。为今后大面积实施高模量沥青混合料施工提供基础。

参考文献：

【1】宁高联网改建项目技术服务指导性文件；

【2】江苏省高速公路沥青路面施工指导意见；