沥青混凝土路面双层摊铺技术.

沥青路面双层摊铺技术

孔德锋（济南力拓工程机械有限公司）

王琳（山东路桥集团有限公司工程设计咨询公司）1 前言

随着公路交通量日益增长，车辆大型化及重载车的比例不断增加，汽车对路面的破坏作用越来越明显，而公路的各结构层都有其设计使用寿命，但目前都很难达到其设计寿命。因此交通对道路结构的强度和稳定性能要求也随之提高。

为了能够满足社会经济发展水平和日益增长的交通运输需求，一个具有高承载能力的公路网是市场经济发展的前提。用在公路新建、扩建和维修费用上财政资金的提高是绝不可能满足交通运输的需求。为了尽可能地解决这个矛盾，道路的使用寿命必须相应地提高。戴纳派克提出了一种革命性的摊铺工艺—沥青混合料双层摊铺，即离开传统的沥青混合料道路施工工艺，采用一种新的铺筑技术来改变沥青层的结构，采用戴纳派克双层沥青摊铺技术设备，在同一施工过程中同时摊铺上下两层不同类型的两种沥青混合料，其主要原理是提高密实度和相对减少磨耗层的沥青用量从而降低生产成本，节约施工时间，提高工程进度和质量，且提高路面使用寿命。

2沥青路面破坏的原因分析

沥青路面由于行车荷载的反复作用和环境因素的不断影响，经过一段时间的使用，便会产生破坏而失去原有的使用能力。沥青路面所用的矿料质软和粒径规格不符合要求，以及施工中摊铺压实质量达不到要求，往往由于强度不足和劈裂作用使矿料压碎导致路面破坏。夏季高温时，沥青材料粘滞度降低，在荷载作用下，可能使路面表面造成泛油。也可能沥青材料与矿料一起被挤动而引起面层车辙、推挤、波浪等变形破坏。在冬季低温下，沥青材料会由于收缩作用而产生脆裂破坏。在水分和温度作用下，沥青材料与矿料间的粘结力降低，沥青面层就会出现松散、剥落等破坏。

2.1 高温稳定性不足

沥青路面的高温稳定性习惯上指沥青混合料在荷载作用下抵抗永久变形的能力。沥青路

面的强度与刚度随温度的升高而显著下降，从而产生波浪、推移、拥抱、车辙等病害。其中车辙是沥青路面高温稳定性差的主要表现形式。随着交通量的不断增长和车辆行驶的渠化，沥青路面在行车荷载的反复作用下，会由于永久变形的积累而导致路表面出现车辙，致使路表过量变形，影响路面的平整度；轨迹处沥青层厚度减薄，削弱了面层及路面结构的整体强度，从而易于诱发其它病害；雨天会因车辙内积水而导致车辆飘滑，影响行车安全。可见车辙的产生严重影响路面的使用寿命和服务质量。影响车辙的主要因素除沥青的性质、矿质材料的性质、沥青混合料的塑性等内在因素外，压实度是影响车辙大小的一个重要的外部因素。沥青路面的碾压目的，就是提高混合料的密度，减少铺层材料间的空隙率，使路面达到规定的密实度，提高沥青路面的抗老化、高温抗车辙、低温抗裂纹、耐疲劳破坏以及抗水剥离等能力。图1的试验表明了压实度对车辙的影响。试验得出提高1％的压实度，可减少15～20％的车辙深度。因此把目前规定的最小压实度97％提高到100％是非常必要的。（车辙实验图示）

图2 60°C空气温度时采用沥青标号为80(70/100) 的沥青混凝土0/11S车辙试验

2.2 低温裂缝与沥青路面老化

随着温度的降低，沥青混合料的变形能力明显下降，并出现脆性破坏，从而造成其低温开裂。进而发展为网裂、龟裂致使路面很快产生结构破坏。沥青混合料在拌和、摊铺和压实过程中除了热状态下的硬化外，也在冷的状态下老化。

一旦软化点达到70°C左右，紫外线和氧气就

会与石油沥青发生聚合及氧化反应，因而过高

的沥青用量，易引起上面层中沥青的氧化作用。

沥青混合料的空隙率是影响沥青老化的主要因

素：

•在较差压实(空隙率为6-9%体积比)情况下，

路面沥青每年变硬2-4°C(软化点提高) 图2 低温裂缝

•在很好压实(空隙率为2-4%体积比)情况下，路面沥青每年变硬0.3-0.5°C(软化点提高) 为在实际使用中防止常常发生的沥青较快老化的现象，很有必要在铺筑期间把空隙率控制在不大于4%体积比。这就要求把压实度提高到≥100%。

2.3 沥青从矿石表面剥落

沥青应当持久地与矿料相互粘结。因水对矿物材料的亲和性要比沥青对矿物材料的亲和性大得多，从而阻断沥青与矿料表面的相互粘结，使沥青与矿料表面的接触角减小，结果沥青从矿料表面剥落而导致联结中断和物质损失。众所周知，沥青混合料在孔隙率小於3%体积比时是不透水的。这就再次表明，沥青混合料上面层要至少达到100%压实度，这样水就不能浸入到沥青混合料中。

2.4 接缝处的裂缝

道路修复常常在保持交通通行的情况下进行。沥青混合料边缘部位总是很快就冷却而不

能被压实，以致提高了它的孔隙率。在铺筑第二条车道时，沥青混合料的热量大多不能使冷接触面充分熔化并被压实。结果是：

•冬季缩裂使接缝处隆起

•水稳定性大大降低

•加快了沥青的氧化及低温裂缝的产生

避免这种损坏的有效方法是无接缝摊铺，也就是说整幅铺筑。

图3 接缝处开裂

2.5 泛油

泛油多是由于混合料中沥青用量偏多，沥青稠度太低，等原因引起，或是由于交通荷载作用使混合料内集料不断挤紧、空隙率减小，最终将沥青挤压到路表面。在潮湿气候是泛油路面的抗滑能力极差。

2.6 没有功能效应的面层结构

路面出现功能性破坏，修复时常常通过加铺新沥青层来加固,就是说，原来的上面层起着沥青混合料联结层(中面层)或承载层(下面层)作用。但其沥青用量完全不适合新的路面使用性能，而是用量太高。这样通常会比加铺前引起更大的变形。

3双层摊铺的施工工艺

双层摊铺是把沥青路面的上面层和中面层两种不同组成的沥青混合料用一个双层摊铺

机分层一次完成摊铺作业的施工过程。其上面层厚度可以减少到2CM厚。其主要原理是：提高路面压实度和相对减少面层沥青用量，这种沥青混合料铺筑方式能使路面结构更好地承受重交通荷载，确实达到防水并减少沥青的老化。由于双倍的沥青面层厚度使铺筑时间间隔延长到完成压实的理想的时间。

图5 沥青标号为 50/70 的沥青混凝土 0/11 的压实试验与混合料温度的关系

试验表明了沥青混合料的温度对密实度及空隙率有极大的影响。比如在150 °C 时沥青混合料只需要1/3 的能量 (马歇尔锤打击次数)就能达到密实，也就是说能满足100%的密