高速公路LSPM-30柔性基层施工质量控制研究.pdf

总662期2023年第32期（11月 中）收稿日期：2023-05-08作者简介：谷彦华（1980），男，河北平山人，高级工程师，研究方向为公路桥梁。高速公路LSPM-30柔性基层施工质量控制研究谷彦华（石家庄市公路桥梁建设集团，河北 石家庄 050400）摘要：为提高沥青路面抗车辙能力和排水性能，减少半刚性基层反射裂缝，以实际工程为例，研究大粒径透水沥青混合料组成设计和施工工艺。首先采用MAC-70改性沥青作为胶结料进行配合比设计；然后通过析漏试验、飞散试验和马歇尔稳定度试验确定最佳沥青用量，并对其施工工艺进行了探讨。研究结果表明，当沥青用量为3.1%时，空隙率为15.5%，毛体积密度为2.191 g/cm3，LSPM-30基层性能最好。关键词：大粒径；柔性基层；施工工艺；质量控制中图分类号：U416.2文献标识码：B0 引言在高速公路施工中，半刚性基层是我国最主要的基层结构形式。半刚性基层板体性好、刚度大，但在投入使用后，由于水损害和耐久性不足使得路面易在早期产生破坏成为我国部分公路项目面临的一个重要问题。大粒径透水沥青混合料由粗骨料形成基本骨架，骨架之间的孔隙由少量细集料填充，故空隙率既能满足排水性能要求，又具有良好的抗反射裂缝和抗车辙能力1。鉴于此，本文将结合高速公路工程实际，探讨LSPM-30柔性基层的实践应用，并对混合料设计和施工工艺进行研究。1 LSPM-30柔性基层特点大粒径透水性沥青混合料（LSPM）是半开级配类型的排水路面结构。采用碎石和大粒径碎石形成基本骨架，细集料填充骨架空隙，形成的混合料空隙率一般为13%18%。LSPM基层综合性能显著，主要表现在以下方面：由粗骨料形成基本骨架，细集料填充骨架孔隙，提高了混合料的高温稳定性，抗永久变形能力良好，抵抗车辙能力提升；空隙率较大，能满足路面排水性能的要求，并具备较高的模量；具备柔性基层的特点，有利于减少反射裂缝；基层施工操作便捷，铺筑过程一次性完成，施工时间明显缩短。2 工程概况某高速公路路面结构层采用半刚性基层，其承载能力和刚度较好。经调查发现，该地区雨水量较大，交通荷载较重，仅使用半刚性基层会出现裂缝和水损坏现象，严重危害沥青路面使用性能。应业主要求该项目沥青路面基层需具有较好的抗反射裂缝和良好的排水性能，经研究大粒径透水沥青混合料满足上述要求，并具有较高的模量和抗变形能力，可以用于新建路面结构层中，最终采用12 cm厚大粒径透水沥青混合料（LSPM-30）柔性基层，位于下面层和水泥稳定碎石基层之间。3 试验原材料与组成设计3.1 原材料3.1.1 集料本项目粗细集料为反击式破碎机加工的碎石，颗粒接近正方形。为使粗集料在混合料中起骨架作用，LSPM-30混合料中9.5 mm以上粒径比例应达70%左右。为满足水稳定性能要求，必要时在混合料中掺加抗剥落剂3。粗集料的压碎值、磨耗值、磨光值等各项指标应满足相应规范要求，其性能指标见表1，细集料物理力学性能见表2。表1 粗集料的技术指标试验结果粒径1020 mm检测值粒径515 mm检测值技术要求粗集料压碎值（%）14.815.620磨耗值（%）17.216.930表观相对密度/（g/cm3）2.7582.7272.50毛体积相对密度/（g/cm3）2.7162.669实测吸水率（%）0.820.983.0对沥青的黏附性/级555水洗法0.075 mm颗粒含量（%）0.30.5168交通世界TRANSPOWORLD表2 细集料技术指标试验结果粒径35 mm检测值粒径03 mm检测值技术要求表观相对密度/（g/cm3）2.7022.6652.50毛体积相对密度/（g/cm3）2.6232.585实测含泥量（7015试验方法T0604（针入度试验）T0606（软化点试验）T0607（溶解度试验）T0603T0620T0610（旋转薄膜加热试验）T0604（针入度试验）T0605（延度试验）3.2 配合比设计LSPM-30柔性基层性能的差异与混合料组成设计密不可分。本项目根据集料的筛分结果、交通状况、气候条件以及相关工程实践要求，确定大粒径透水沥青混合料比例和各级筛孔尺寸矿料的通过率，得到级配范围及设计级配曲线见表4、图1。表4 大粒径透水沥青混合料级配范围级配类型级配上限级配下限设计级配级配中值通过下列筛孔（mm）的质量百分率（%）37.510010010010031.510080969019855365699.5601432274.75301019202.361689120.611256.50.0753021.5由图1可知，该试验采用的大粒径透水沥青混合料设计级配在级配上限和下限之间，符合要求，且曲线变化趋势合理。3.3 确定最佳油石比大粒径透水沥青混合料通过析漏试验、飞散试验确定最佳沥青用量。以沥青混合料析漏试验的反弯点作为最大沥青用量，沥青混合料飞散试验的反弯点作为最少沥青用量。本项目中采用三组油石比进行试验，分别为2.5%、3.0%和3.5%，试验结果见表5、图2。表5 不同油石比大粒径透水沥青混合料试验结果油石比（%）2.53.03.5空隙率（%）17.315.814.9毛体积密度/（g/cm3）2.1722.1882.205沥青膜厚度/m12.113.714.5飞散损失（%）1097析漏损失（%）0.100.130.20由上述试验结果发现，大粒径透水沥青混合料试件空隙率随着油石比增大而降低，沥青膜厚度随着油石比增加而增厚。LSPM-30的最佳沥青用量应综合考虑马歇尔稳定度、空隙率、沥青膜厚度、析漏试验和飞散试验结果综合评定3。最终确定最佳沥青用量为设计级配级配中值级配下限级配上限0.0750.62.364.759.51931.537.5筛孔尺寸/mm100806040200级配（%）图1 大粒径透水沥青混合料级配曲线油石比（%）2.42.62.83.03.23.43.6飞散损失析漏损失10.510.09.59.08.58.07.57.0飞散损失（%）析漏损失（%）0.200.180.160.140.120.10图2 大粒径透水沥青混合料试验结果69总662期2023年第32期（11月 中）3.1%，空隙率为15.5%，毛体积密度为2.191 g/cm3。4 施工工艺4.1 施工准备4.1.1 下承层验收在铺筑LSPM-30柔性基层前一天，应当洒布下封层，确保表面干净整洁，施工前将封层表面清理干净。同时为保证基层与下基层有较好的黏结性能，应在下层顶面撒布乳化沥青和适量碎石，并使用胶轮压路机进行碾压。4.1.2 测量放样对路段进行放样，距柔性基层边线50 cm处安置样桩，样桩间距为10 m，按照基层设计标高和松铺厚度进行高程测量，并挂设控制线3。4.1.3 施工机械项目施工前应准备相应施工设备，提前规划施工安排，并协调相邻设备之间工作。本项目选用设备见表6。表6 LSPM-30柔性基层施工设备机械名称4000型沥青混合料拌和站上料ZL50装载机沃尔沃8820摊铺机13 t双钢轮压路机30 t胶轮压路机2 t小型压路机30 t混合料运输车数量13232115用途生产沥青混合料运输材料混合料摊铺混合料压实混合料运输4.2 混合料拌和、运输4.2.1 拌和为保证混合料拌和质量，在正式拌和前，应对混合料进行试拌。在施工时应严格控制拌和温度，沥青加热温度应控制在175185，集料加热温度应控制在180185，混合料出料温度为170180，混合料到场温度为165175，混合料试拌时间为45 s4。4.2.2 运输大粒径透水沥青混合料运输途中可能受到温度和运输时间等因素影响，发生离析和水损坏现象，应在车辆上方覆盖一层帆布，减少运输过程混合料水分流失。为防止沥青与车厢发生黏结，需在车厢侧板和底板处涂上水油混合液或隔离剂4。4.3 混合料摊铺、碾压4.3.1 摊铺确定松铺系数为1.25，计算松铺厚度，调整摊铺机熨平板高度和内料位高度，摊铺机摊铺宽度为（8.5+6.5）m，两台摊铺机应呈梯队作业，前后距离控制为15 m，前后摊铺机重叠20 cm。摊铺过程中，安排人员进行协调管理，保证施工现场持续有34辆车在等待卸料。车辆运输时不得随意改变速度或停顿，必须均匀缓慢前进，摊铺速度控制为1 m/min。4.3.2 碾压碾压施工应遵循由高到低、紧跟、慢行、高频、低幅的原则。初压时，采用DD-136压路机进行静压，以速度2 km/h，相邻碾压带轮迹重合20 cm，呈阶梯状碾压3遍；复压时采用2台30 t胶轮压路机以35 km/h碾压 1 遍，压实速度为 3.5 km/h；终压时采用 DD-138双钢轮压路机碾压2遍，直至轮迹完全消失，并在接头处稳压，消除因混合料推移产生的波纹4。5 结论本文通过研究LSPM-30柔性基层的结构设计和施工技术，得出以下结论。1）LSPM-30基层中由粗骨料形成基本骨架，骨架之间的孔隙由少量细集料填充，故空隙率既能满足排水性能要求，又具有较高模量和良好的耐久性。2）通过对大粒径透水沥青混合料进行飞散试验、析漏试验和马歇尔稳定度试验确定最佳沥青用量为3.1%，空隙率为15.5%，毛体积密度为2.191 g/cm3。3）LSPM-30柔性基层施工时严格按照施工技术要求，注意材料特性，根据施工现场合理调整。参考文献：1 徐文瑞.高速公路LSPM-30柔性基层施工与质量控制J.山西建筑，2018，44（24）：127-128.2 杨纪举.青莱高速公路柔性基层施工质量控制浅析J.山西建筑，2009，35（6）：235-236.3 郭淄博,王加玉,崔节兴.大粒径透水性沥青混合料（LSPM-30）柔 性 基 层 J.科 技 创 新 导 报，2011（14）：50-51.4 王东良.LSPM-30柔性基层施工技术及问题分析J.建筑技术开发，2016，43（3）：88-89.70