沥青路面施工质量控制技术研究

沥青路面施工质量控制技术研究
发布时间：2022-10-11T08:05:12.869Z 来源：《建筑实践》2022年10期5月（下）作者：田源
[导读] 以沥青路面施工中的有效压实时间、接缝质量、温度、保温措施为沥青路面施工质量的控制关键参数
田源
湖南省绿林建设集团有限公司 410029
摘要：以沥青路面施工中的有效压实时间、接缝质量、温度、保温措施为沥青路面施工质量的控制关键参数，进行某改造工程施工中关键控制参数变化分析，通过选择试验段和试验方法来确定最优的参数控制值，最后进行沥青路面施工质量的检验。

分析结果表明：改造工程中面层压实时间为30min；热接缝获得的平整度均满足要求，为改造工程所选择的接缝方式；沥青摊铺及压实中造成的温度变异较大，碾压温度变化影响了压实效果，温度越低影响程度越大，随着温度降低，压实试件的空隙率逐步提高，大致呈现了线性增长趋势；双层海绵覆盖较单层海绵覆盖更能确保沥青混合料温度稳定。

选择以上确定的最优控制参数进行施工质量检验，通过压实数据检测表明了路段具有较好的压实效果。

关键词：施工关键参数；压实时间；接缝；温度；检验
1、引言
目前，针对沥青路面质量控制的主要控制点包括沥青混合材料、目标及生产配合比、混合料生产及运输、摊铺等多个施工阶段。

虽然研究者针对以上控制点进行了多因素影响分析，但是分析较为片面，仅为定性分析，难以实现质量控制点的定量分析，因此呈现出了经验性、主观性等缺陷，难以真实的反映出多因素对沥青路面工程质量的影响程度[1]。

国内沥青路面相关的科研院加大了对沥青路面质量控制技术的研究，将相关理论与沥青路面质量控制具体工程相结合进行了全方位的调查研究，积累了一些的数据[2]，从而形成了适合于复杂多变环境下的沥青路面施工的质量过程控制方法。

经过系列的研究发展，针对沥青路面施工技术的规范标准逐渐出台，比如形成了《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2014）等规范，同时形成了我国沥青路面施工及事后控制为基本体系的格局，施工评价过程中实现了借助各项验收指标来判断沥青路面的施工质量[3]。

不同沥青路面施工环境、技术等复杂因素影响决定了进行沥青路面施工质量控制研究的局限性。

本文中的沥青路面施工质量控制研究主要针对沥青面层，对整个施工项目进行准备工作分析、施工关键参数分析、施工质量检验，从而确定施工质量关键参数，以期为后期沥青路面施工通过技术案例和背景支持。

2、项目概况
某提质改造工程位于湖南省资兴市，原路面为混凝土路面，该路面已经运营多年，受到复杂外界环境影响，已经出现了裂缝、破损、裂缝等病害，急需改造。

改造时将原道路路面拓宽，破除路面再铺水稳层，新建路面为沥青混凝土路面。

其中沥青路面为3层结构，从上、中、下依次是4cm厚AC-13C改性沥青混凝土、6cm厚AC-20改性沥青混凝土、7cm厚AC-25C沥青混凝土。

上面层AC-13沥青混合料配比采用10-15mm碎石：5-10mm碎石：3-5mm碎石：0-3mm石屑：矿粉=25:24:21:25:5，油石比为4.8%。

其马歇尔试验结果均满足要求。

3、施工关键参数准备工作
（1）设备配置
该路面提质改造工程根据施工内容及现场施工环境配置施工设备，主要配置设备如下：
1）沥青拌合厂
本摊铺沥青拌合厂生产拌合设备采用DG3000型拌合机，其拌合能力为：200吨/h，最大拌合料量2100吨/天。

实际沥青混合料拌合生产过程中，最大拌合料为1900吨/天，因此，计算所需拌合厂工作时间为连续工作10小时，尤其是要保证摊铺施工6点前将沥青混合料运输到施工现场。

经过计算分析决定，沥青拌合厂在凌晨5点开始进行拌合生产，连续生产时间为10个小时。

2）施工设备方案
全幅铺筑宽度为14m，摊铺设备包括摊铺机A（ABG7620）、摊铺机B（ABG8620）、摊铺机C（ABG423）、双钢轮压路机
（HAM130）（初压）、振动压路机（YZ20H-I）（复压）、双钢轮压路机（三一10）（终压）。

此沥青路面改造施工的碾压方案根据施工段的试验段进行多种方案的优化得到，其中初压压实遍数为1次，复压为7次，终压为1次。

（2）关键设备参数确定
1）摊铺作业速度
考虑到沥青路面摊铺厚度存在一定的差异，均匀性差，因此对摊铺速度进行调整，降低为2.4m/min左右。

2）摊铺机参数设定
摊铺机A进行基准面摊铺，同时为摊铺机B做好铺垫工作。

摊铺机B则采用非接触式平衡梁，进行下面层基准面摊铺。

摊铺机C，则改性沥青找平，中、下面层采用钢丝绳或导梁。

上面层采用非接触式平衡梁。

摊铺机螺旋布料选择中位，预夯锤行程为6，主夯锤行程为5，松铺系数为1.1，设置初始仰角标尺值为0。

3）压路机参数设定
摊铺层的厚度决定了压路机振动频率、振幅，该沥青路面改造项目的上面层厚度为4cm，因此可选择高频低幅压路机。

此沥青路面改造施工的压实遍数根据施工段多种方案的优化结果得到，其中初压压实遍数为1次，复压为7次，终压为1次。

压路机碾压速度不同，碾压效果也有差异，一般根据碾压速度与碾压密实度关系进行选择，本工程段进行沥青路面试验段的路面摊铺及压实工作，最终确定压路机碾压速度。

即：初压速度为3km/h，复压、终压为5km/h。

碾压长度根据实际气温、施工环境导致沥青料下降温度程度决定，本碾压工程碾压长度选择为50m左右。

4、施工关键参数质量控制
4.4.1 沥青路面保温措施质量控制
沥青混合料运输过程中的温度损失受周围环境温度及运输设备等影响，沥青混合料初始温度越高，温度损失值也越多，一般冬季施工
要加强沥青混合料的保温措施。

从施工经验中可知，沥青运料车不同位置处温度呈现出一定差异，以一般运料车一定运输距离而言，拌合一车需14min，运输时间120min左右，中途等待时间为90min，则从拌合到摊铺至少需要224min，因此需要探究温度随时间下降情况，同时针对下降趋势采取积极的保温措施。

本沥青路面料的保温措施根据一般措施及现场施工环境等条件采取了运用单层、双层篷布料覆盖整个运料车。

从最终的保温措施达到的效果看，满足了沥青料拌合出厂温度到施工开始摊铺规定温度要求。

因而沥青料过程温度质量控制效果较好。

为比较篷布层数对沥青混合料的性能影响，采取控制单一变量变化的思路比较分析，即保持其他条件一样，仅控制篷布层数，单层和双层。

沥青混合料从出仓到运输到现场施工均保持一致。

研究在单层和多层形式下的沥青路面压实度。

选取200m双层篷布下的摊铺段和200m单层篷布保温下的摊铺段，各选择摊铺后的10个压实度值进行对比。

对比结果见表1所示。

表1 两种篷布保温措施下的沥青路面压实度数据
测点12345678910均值标准差
196.195.297.897.296.397.996.296.397.196.596.66 1.52单层篷
布
296.896.398.898.796.196.396.397.196.196.296.87 1.63
198.398.197.998.896.397.597.897.197.898.297.78 1.01双层篷
布
298.398.197.797.997.598.298.198.397.297.297.850.99
表1中，单层篷布和双层篷布运输的沥青混合料在施工压实后的压实度具有差异性，单层篷布运输的压实数据均比双层篷布压实度数据小，并且标准差值大。

可见，双层篷布较单层篷布更能够确保沥青混凝土的温度稳定性，保温措施更好，故在沥青混合料运输中采用双层蓬布加海绵覆盖保温效果更佳。

4.4.2 沥青路面施工温度质量控制
合理的沥青路面施工温度是确保沥青路面质量的关键。

施工温度过高或者过低均影响沥青路面的耐久性能。

本工程中对沥青路面的施工温度制定了严格的标准，具体有：加热沥青及加热集料时，沥青混合料温度分别控制在[150,160]℃、[170,180]℃范围，同时确保混合料运输到施工现场的温度≥170℃，摊铺混合料温度≥160℃，碾压终了温度≥90℃，开放交通温度≦50℃。

沥青混合料的拌和温度存在合适的范围，拌和温度太高易出现混合料在储存或运输中沥青从集料表面析出现象，从而改变了混合料的沥青含量。

因此需要严格控制施工工序过程。

压实温度过低难以发挥混合料的结构强度，使得混合料的空隙率过大，后期运营中易出现水损现象。

本工程中为了更好的控制沥青混合料的施工温度，选取一幅路段的某标段10处沥青混合料摊铺现场的数据进行温度的变异性分析。

具体见表2所示。

表2 某标段施工温度变异数据（℃）
项目混合料出厂温度施工现场温度摊铺温度初压温度终压温度
均值173.2170.2158.7148.5122.2
最大值183177167160133
最小值170162154140115
标准偏差 3.12 4.88 5.337.54 6.56
变异系数0.01830.03010.03320.05130.569
由表2可知，沥青混合料的现场施工温度较出厂温度变化小，主要原因是施工运输过程中保温措施较好，出厂温度变异较小。

而摊铺温度、压实温度的变异性则较大。

因此有必要研究温度变异性对压实性能的影响，进行施工过程中温度控制。

为研究温度变异性影响碾压的效果，这里取本路段的上面层沥青混合料作为分析对象，进行不同压实温度下100次旋转压实空隙率试验，试件的理论密度为2.557g/cm3，具体的试验结果见表3所示。

表3 旋转压实试件空隙率受不同压实温度影响结果
试件的毛体积密度
（g/cm 3
）
温度（℃）145135125115试件1 2.455 2.456 2.422 2.367
试件2 2.462 2.440 2.433 2.389
均值 2.459 2.448 2.427 2.378
空隙率（%） 3.8 4.357
由表3可知，压实试件的空隙率随着温度的降低逐步得到提高，温度由145℃降低到115℃后，其空隙率增大了3.2%，可见，碾压温度影响了压实效果，温度越低影响程度越大，随着温度降低，压实试件的空隙率逐步提高，大致呈现了线性增长趋势，可见，施工过程中需要严格控制温度要求。

在本工程中，严格按照施工规定温度进行后续沥青混合料的施工。

4.4.3 有效压实时间控制
沥青压实时间受摊铺压实时沥青混合料的温度决定，沥青混合料温度越高，冷却速度越慢，压实时间越长，反之越短。

沥青面层的压实时间也受沥青混合料的粘度、面层厚度等影响。

对于厚度较小的路面，更需控制好压实时间，确保在合理压实时间内确保压实质量。

根据大量的沥青路面施工经验，沥青混合料的有效压实时间随摊铺厚度及气温变化见表4所示。

表4 沥青路面有效压实时间（单位：min ）
摊铺厚度（cm ）
气温（℃）5~1010~1515~2020~30>30限定条件
3~416~2020~2525~3030~33>33
外界风速：
3~4m/s
5~825~3030~3535~4040~45>45
结合表4及项目施工现场温度范围选择有效压实时间范围。

确定压实时间的大致范围，即[25,33]min 。

设置4种压实时间，即25min 、28min 、30min 、33min 。

对以上4种压实段钻芯取样，检测各个样本的厚度值，见表5所示。

表5 四种压实时间下路面压实厚度实测结果
路段桩号有效压实
时间
（min ）沥青厚度值（cm ）设计值（cm ）平均值（cm ）标准差
K1+6025 4.64 4.170.47
K1+10025 4.8
K1+14025 4.3
K1+18028 4.2
K1+22028 4.2
4.40.46
K1+26028 4.8
K1+30030 4.1
K1+34030 4.2
4.070.22
K1+38030 3.9
K1+42033 3.8
K1+46033 3.5
3.80.56
K1+50033 4.1
表5中，以沥青厚度设计值3min为基础，进行了4种不同压实时间下的沥青厚度值研究，其中，呈现出规律表现为：随着压实时间的增长，沥青表层厚度的平均值逐渐变小，当压实时间控制在30min时，压实厚度最接近4cm设计值，其标准差也最小，为0.22，表明了在实际施工中确定的压实时间为30min，压实时间超过或者是小于30min均不利于路面厚度控制。

4.4.3 接缝质量控制
接缝质量控制是沥青路面控制的关键点，常采用冷接缝和热接缝两种方式控制。

本项目中，为比较冷热接缝的质量控制成效，选择2段路面中线进行冷热接缝处置。

处置后，冷热接缝处各选择50各个测点值，检测其平整度。

统计冷热接缝中平整度检测数据间图2所示。

由图2可知，冷热接缝方式下的平整度数据差异性较大，热接缝下的10个控制点均在允许最大值以下，而冷接缝方式下的平整度有2个测点值超过允许最大值。

故而，热接缝控制方式下的沥青路面平整度控制效果较好。

4.4.5 施工质量检验
按照施工关键参数的各项要求进行施工处置，施工完毕后进行路面的各项检测，检测包括路面的各个层面，重点对路面的厚度、压实
度、平整度等进行检测。

选取路面检测中的压实度进行说明。

其中一路段的上、中层测点压实度结果见图3-图4所示。

根据上、中面层实测压实度数据，计算其统一的平均值、标准差、变异系数，结果见表6所示。

表6 不同面层的压实度测试结果
参数上面层中面层
测点数1515
平均值（%）99.099.2
标准差0.6110.407
变异系数（%）0.00620.0051
由表6可知，各个测点的压实度均超过98%，主要差异为变异系数，中面层变异系数小，上面层变异系数大。

主要原因是底层压实性确保了上层压实的质量。

路面压实质量达到了预定压实效果。

路面其他的监测指标也均满足规定要求，整个改造工程达到了预定的改造效果。

5、小结
（1）运料车蓬布加海绵覆盖下的篷布层数影响了保温效果，其中双层篷布覆盖保温比单层篷布覆盖保温效果更佳。

（2）沥青路面压实时间影响了路面压实厚度，压实时间过长或者过短不利于控制沥青路面厚度，30min压实时间下的沥青厚度值满足设计要求。

（3）接缝方式影响了路面的平整度合格数，采用热接缝方式相对冷接缝方式获得测点合格数更多。

在路面施工中尽可能采用热接缝方式，避免出现平整度不合格数量。

（4）沥青混合料施工运输中温度变异较小，而摊铺、压实中的温度变异性较大。

碾压温度越低对压实效果的影响程度越大，随着温度降低，压实试件的空隙率逐步提高，大致呈现了线性增长趋势，可见，施工过程中需要严格控制温度要求。

结合压实数据检测表明了整个改造路段具有较好的压实效果。

参考文献
[1]胡锐.公路沥青路面施工关键技术[J].交通世界,2021(30):110-111.
[2]蔡正森,孟繁诚,范剑伟,李善强,马涛.沥青路面施工均匀性检测及评价研究[J/OL].武汉理工大学学报(交通科学与工程版):1-14
[3]唐建华. 公路沥青路面施工质量控制影响因素的分析与评价[D].兰州理工大学,2021.。