灌注式沥青半刚性路面的材料组成与施工

【摘要】本文通过试验路论述了灌注式沥青半刚性路面的材料组成和施工，以及路用性能的试验。本技术创新了路面结构，提出了新的设计和施工理念。

【关键词】灌注式沥青路面；路用性能试验；材料组成；施工

1. 前言

（1）当前，我国道路工程建设正处于快速发展时期，沥青路面以其良好的路用性能在道路工程建设中占据着相当大比例。而在沥青路面施工中经常使用两种类型的沥青混合料，一种是冷拌沥青混合料，一种是热拌沥青混合料。冷拌沥青混合料一般采用乳化沥青或液体沥青与矿料在常温状态下拌和、摊铺，无需对沥青结合料和矿料进行加热，因而可以节约大量能源，减少废气排放。但冷拌沥青混合料的路用性能与热拌沥青混合料相比有较大的差距，难以满足高速公路、重载交通道路等重要工程的要求。热拌沥青混合料HMA（Hot Mix Asphalt）是将沥青从常温加热到150～175℃左右，矿料从常温加热到160～190℃，然后再将沥青和矿料进行拌和，拌和后的热拌沥青混合料温度为150～180℃，以保证正常的摊铺和碾压。而将沥青和矿料加热到如此高的温度，不仅要消耗大量的能源，而且在生产和施工过程中还会排放出大量的有害气体，如CO2、CO及NOx等。另外，热拌沥青混合料在拌和与摊铺过程中会挥发出“青烟”，除了严重影响周围的环境质量，对施工人员的呼吸系统也存在着强烈的刺激，影响施工人员的身体健康。

（2）因此，针对如此严重的污染和燃料消耗，十分有必要采用一种绿色环保的新型沥青混合料来取代热拌沥青混合料，使其既能保持和热拌沥青混合料一样的使用品质，又能最大限度地节约能源、减少环境污染。而且更能体现“绿色、环保”的理念。

（3）灌注式沥青半刚性路面在70年代初，国外就已经开始这方面的研究，并应用于高等级公路的面层，而且证实了该种复合材料可提高沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性，同时还可延长沥青路面的耐久性。在国内，八十年代，有关部门开展了这方面的工作。但是，国内的研究工作仍处于探索阶段，要想达到推广研究应用的目的，还未形成一个完整的设计和应用体系。近年来新乡市公路局和西安公路交通大学组成研究应用课题组，在省干线公路上开展了路用性能和应用的研究，通过试验研究验证了灌注式半刚性路面的路用性能，并通过实铺路段，探索出了灌注式沥青面层的正确施工工艺，以及应用机具。该研究项目已经通过技术鉴定，成果水平达到国内领先。并经过多年实践不断完善，形成了完整施工工艺，本文结合该课题的研究成果对灌注式沥青半刚性路面作一介绍，以供大家参考。

2.1原材料。沥青标号为重交AH-90，粗集料为石灰岩碎石，最大粒径30mm，细集料为中砂，以上材料质量应符合规范要求。

2.2母体骨架的材料配合比。

（1）母体骨架材料的级配采用经试验修正后的连续级配，根据铺筑的面层厚度设计成MG-30型和MG-20型二种类型。MG-30型级配适宜铺筑最大厚度30～50mm，粗集料为石灰岩碎石，最大粒径30mm，MG-20型适宜铺筑厚度20～30mm。级配范围见表1。

（2）经马歇尔稳定度试验，确定母体骨架的空隙率在15～30%范围，沥青用量在3～5%之间，骨架稳定度大于3.5KN，流值在20～40mm（1/10mm）。

2.3灌注乳浆材料的选择。 乳浆材料有许多种，本项目研究选择了普通水泥乳浆和特细水泥沙浆二种材料，为提高乳浆灌注效果，在乳浆中掺入XGH-S01外掺剂。其有关技术性能见表2，表3。

3.1复合材料高温稳定性试验。

3.1.1马歇尔稳定度试验。

（1）马歇尔稳定度在一定程度上反应混合料的高温稳定性能，试件击实75次，在50℃温度条件下试验结果见表4。

（2）由表4可知，在普通水泥浆中掺XGH-S01型外掺剂，在没有特殊设备条件下，同样能达到预期效果，空隙率仅为2.2%，而稳定度大于25KN（已超过仪器量程），说明用稳定度来试验复合材料已不适合，应选用一个合适的方法。

3.1.2抗车辙试验。按试验规程在60℃温度条件下，试验结果见表5。

试验结果表明，该种复合材料能完全满足重交通道路的技术要求，并可认为，半刚性面层是一种无车辙路面。

3.2弯曲强度和劈裂强度。 按照“试验规程”试件灌注乳浆后在常温状态下养生7d，在试验温度15±2℃条件下，试验结果见表6。

3.3抗压强度与模量。按照“规程”要求养生7d后，再切成4×4×8cm试件分别在15℃，20℃条件下进行试验，试验结果见表7。

3.4低温弯曲和收缩试验。复合材料的低温抗裂性能是表征路面材料在低温环境状态下抗变形能力，在-10℃条件下，其试验结果见表8。

由试验结果来看，复合材料的弯曲强度比沥青混凝土高出1.48倍，这充分表明复合材料的低温抗裂性能优于普通沥青混凝土。

4. 施工技术研究成果

4.1试验路概况。灌注式复合材料路面试验路在新乡封丘县境内养护大修工程，公路等级为二级公路，路基宽15m，行车道宽12m，路肩宽2×1.5m。由于封丘县位于黄河故道，砂土资源丰富。而砂、石材料匮乏，要从150Km外运进，工程成本加大。因此，采用灌注式复合材料路面技术充分利用当地材料资源，原路面大修设计结构为：7cm沥青混凝土+20cm二灰碎石+旧路面，试验路结构为7cm灌注式复合材料路面+20cm固化砂土基层+旧路面，试验段长度3000m，路面设计弯沉值0.35mm。

4.2工艺试验研究。灌注式复合材料路面的施工工艺与沥青路面施工技术基本相同，主要工艺为：

（1）检查基层，应平整密实，无浮土。

（2）撒铺粘层油，摊铺母体沥青混合料并整平碾压，直至要求的密实度。

（3）把配制好的水泥乳浆用灌注槽进行灌注，然后用小型震动压路机震碾，使浆液充分灌入，最后用人工或机械进行表面收浆。

（4）灌注24h内禁止车辆通行，及时洒水养生，一周内常保持路面湿润，一周后方可开放交通。其关键环节是乳浆材料灌注以及路表处理和初期养护。

4.3施工机具试验。施工机具归纳为三类：一类为骨体骨架混合料拌和，摊铺和碾压，此类机具同黑色路面施工机具。第二类为水泥乳浆材料拌和灌注，主要灌注机械采用拖挂车改装，设有拌和仓，下部设有出浆口伸入灌注槽。第三类为表面除浆机具，主要清除面层表面的水泥浮浆，暴露出原路面纹理。

5. 结语

5.1从试验成果可得出灌注式沥青半刚性路面属骨架密实型结构。

5.2它的强度形成是由填充在母体骨架空隙中的乳浆材料凝结硬化后，生成胶体填充空隙并透过沥青膜与矿料牢固结合在一起。同时还具有水泥浆体的凝结力和沥青混合料的凝聚力。

5.3其强度和模量介于刚性与柔性之间，仍属于现行沥青路面设计规范理论体系，并建议结构层最小厚度不小于3cm，结构层最大结构层厚度为15cm。

参考文献

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[2]CJ/T3070-1998. 土壤固化剂[S].

[3]JTG D50-2006. 公路沥青路面设计规范.

[4]JTJ 051-93. 公路土工试验规程[S].

[文章编号]1006-7619（2013）04-18-379

[作者简介] 殷长利（1969.09-），男，学历：本科，职称：高级工程师，长期从事公路工程技术工作。